本發(fā)明涉及一種敞開式TBM過全斷面炭質板巖時的掘進和支護方法。涉及隧道超前地質預報、TBM掘進中的控制、支護施工、注漿、監(jiān)控量測以及質量控制和安全措施。

背景技術：

隨著經濟的不斷發(fā)展，科學技術的不斷進步，隧道、煤礦、水利等地下工程不斷發(fā)展，開敞式TBM的使用越來越普及，隧道施工過程中，常常會遇到復雜的地質條件，當遇到不僅有花崗巖、閃長巖等硬巖地層，同時也有很長一段距離的灰?guī)r巖溶地層以及炭質板巖地層時。由于黝黑色的炭質板巖，圍巖較為軟弱且基本無強度，受力會變成粉末狀，遇水泥化容易糊刀盤，堵刀孔，且頂部伴有塌腔、掉塊嚴重，出渣困難，會造成刀盤扭矩過載無法掘進；在轉接皮帶處打滑，無法順利出渣，造成場地泥濘；隧洞底部軟化，刀盤載頭等問題。這些問題，會給TBM掘進帶來很大的影響，甚至威脅到施工人員及TBM的安全。因此為了解決了炭質板巖段敞開式TBM掘進安全施工風險大的難題，有必要發(fā)明一種敞開式TBM過全斷面炭質板巖時的掘進和支護方法，以滿足工程應用。

針對實現(xiàn)TBM快速安全通過碳制板巖等復雜地質段的要求，研制一種敞開式TBM過全斷面炭質板巖時的掘進和支護方法，面臨以下難題。

(1)隧道施工過程中，地質條件較為復雜，掘進過程中，一旦遇到不良地質條件極易引發(fā)突水突泥、塌方等地質災害，造成人員傷亡、經濟損失以及環(huán)境破壞，因此為防止在施工期地質災害的發(fā)生，如何準確探明隧道前方的地質條件，以便做好充足的準備，減少不必要的損失。

(2)TBM掘進過程中掘進方向、姿態(tài)以及掘進參數(shù)是十分重要的，如何在掘進時確保掘進方向的有效控制，以及及時調整掘進參數(shù)，使得TBM始終順利安全的掘進。

(3)隧道施工過程中，TBM不斷向前掘進，圍巖情況會不斷發(fā)生變化，如何根據(jù)圍巖情況的不同選擇合適的支護方法。

(4)注漿是隧道施工過程中十分重要的一環(huán)，如何根據(jù)不同的地質條件選擇合適的注漿方法。

(5)周邊位移過大，拱頂下沉過大都會帶來極大的施工安全隱患，如何根據(jù)圍巖級別、隧道掌子面開挖方法等因素來選擇合適的監(jiān)控量測方法

(6)不合格的施工質量會導致人員傷亡，經濟損失，造成十分嚴重的后果如何做好質量控制，使其達到施工要求，保證TBM安全快速的掘進。

(7)隧道施工空間較狹窄，且TBM占據(jù)了大部分空間，TBM掘進過程中，運輸、設備擠壓、吊裝安裝、初支施工、注漿。用電、動火作業(yè)都會帶來一定的安全威脅，如何通過一定的安全措施確保施工過程中的安全。

(8)施工過程中出碴車產生的揚塵、泥漿、污水以及生產混凝土產出的污水，生活污水、垃圾等，如何通過一定的環(huán)保措施減少環(huán)境污染以及節(jié)約能源。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述難題，提供一種敞開式TBM過全斷面炭質板巖時的掘進和支護方法，主要包括超前地質預報→TBM掘進→支護施工(鋼筋網(wǎng)、鋼筋排安裝→拱架安裝→錨桿安裝→噴砼支護→回填混凝土及注漿)→監(jiān)控量測。實現(xiàn)TBM快速安全通過碳制板巖等復雜地質段的要求，從而使得TBM安全快速的通過長距離灰?guī)r地層段，進而提高施工效率，提升項目盈利空間。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

一種敞開式TBM過全斷面炭質板巖時的掘進和支護方法，包括，

步驟1：對全斷面炭質板巖的地質進行超前預報；

步驟2：采用TBM對全斷面炭質板巖進行掘進；

步驟3：對掘進后的圍巖進行支護，具體的支護方法是：

在圍巖上支護鋼筋網(wǎng)，同時將提前預制的鋼筋排安裝在掘進機的護盾凹槽中；且鋼筋排的一端與鋼拱架焊接牢固；隨著TBM向前掘進，鋼筋排逐步抽出，使圍巖一出掘進機的護盾就能及時得到支護，然后架設鋼拱架，利用錨桿對鋼拱架進一步進行固定，在塌腔處回填混凝土，初噴后進行回填灌漿；

步驟4：對圍巖的周邊位移、拱頂下沉進行監(jiān)控量測。

進一步的，所述的步驟2中TBM掘進時護盾后發(fā)生坍塌、斷層破碎帶、溶洞充填物坍塌：如果坍塌沒有規(guī)定值時，仍繼續(xù)推進直到能立拱的尺寸，停止掘進，進行支護；如果坍塌超過規(guī)定值時，應立即停機進行支護，待支護完成后，方可掘進。

進一步的，所述鋼拱架施工步驟如下：

步驟(a)當圍巖出露護盾后觀察圍巖發(fā)育情況，若頂部出現(xiàn)坍塌掉塊，先將頂部掉塊處理完畢后在進行下部施工，確保現(xiàn)場安全施工；

步驟(b)利用TBM拱架安裝環(huán)進行拱架拼裝，每榀鋼架由一定節(jié)數(shù)的成型工字鋼組成，各節(jié)采用螺栓連接；

步驟(c)利用鋼拱架安裝系統(tǒng)把拼裝完整的拱架托出安裝環(huán)并調整其立設間距后再由液壓支撐系統(tǒng)撐緊于巖面并盡量控制與隧道中線垂直，控制其施工誤差，確保拱架與圍巖緊貼；

步驟(d)安裝調整到位后，擰緊各節(jié)點螺栓，當連接板間接縫較大時，要對接縫處夾入鋼板或短鋼筋加焊，并把底部可調節(jié)接頭螺栓擰緊、夾板焊死；拱架間采用螺紋鋼連接，環(huán)向間距為一定長度且焊接牢固。

步驟(e)安裝完畢后，采用彎“L”型鎖腳錨桿對拱架進行加固固定，并檢查各節(jié)拱架連接螺栓緊固牢固，確保拱架質量。

進一步的，所述鋼筋網(wǎng)的施工步驟，如下：

所述鋼筋網(wǎng)根據(jù)設計支護參數(shù)的要求，在相應的圍巖地段安裝；用沖擊鉆打眼，將Φ8盤條短釘釘入巖面，然后將外露部分敲彎，起到所述鋼筋網(wǎng)支撐點作用；

所述鋼筋網(wǎng)與相鄰所述Φ22或Φ25錨桿(或所述鋼架)連接牢固，兩組網(wǎng)片之間搭接長度為1～2個網(wǎng)格。

進一步的，所述噴射混凝土施工步驟如下：

噴混凝土支護由TBM自帶的噴射系統(tǒng)完成，混凝土在洞外拌合站生產，采取有軌混凝土運輸罐車運送至洞內；TBM自帶的所述噴混凝土系統(tǒng)中輸送泵分別位于指定位置拖車，與噴漿橋具有不同的間距；噴射機械手在噴混凝土區(qū)域縱向和環(huán)向移動，完成設計所要求的噴混凝土作業(yè)。

進一步的，若巖面地下水較多，首先對其進行封堵、接排水管或在巖面上鑿溝進行引水；用高壓水自上而下沖洗基巖表面并使巖石表面接近飽和狀態(tài)；剝落部分，然后再用噴射混凝土噴護填平。

進一步的，若遇軟弱破碎圍巖，需要在護盾后初噴混凝土盡快封閉圍巖，此時將利用備用小型干噴機進行初噴封閉作業(yè)；待該段進入噴漿橋后，再采用機械噴射方式復噴至設計厚度。

進一步的，所述支護參數(shù)選擇步驟如下：

根據(jù)圍巖出露護盾情況，進行說明：

(1)圍巖出護盾后，拱頂大范圍掉塊，圍巖穩(wěn)定性非常差，存在塌方風險。在此類情況下，首先根據(jù)設計參數(shù)，采用鋼拱架、錨網(wǎng)、鋼筋排進行聯(lián)合支護，在掉塊及鋼筋排受力擠壓變形處，使用工字鋼縱連拱架進行加固。

(2)圍巖出護盾后，在撐靴部位有炭質板巖、粘土巖或塌腔。在此類情況下，圍巖強度無法滿足撐靴壓力，需潮噴進行處理：

(3)隧道底部為炭質板巖或粘土；在此類情況下，加強排水，底部鋪設干硬性砼，并將底部兩側拱架連接筋替換成型鋼縱聯(lián)。

進一步的，所述頂部較大塌腔處理：

停止掘進；清理塌落體后，依據(jù)設計參數(shù)及時安裝鋼拱架，拱架間采用工字鋼連接為防止坍腔內的圍巖進一步垮塌，采用型鋼支撐加固圍巖，型鋼落腳于鋼拱架上；同時利用應急潮噴機對坍塌處進行噴射混凝土封閉處理，減少巖石暴露時間以及時形成支護體系。為減少后續(xù)變形，利用應急潮噴機對支護系統(tǒng)鋼支撐進行封閉回填處理。

進一步的，步驟4的測點布置方法如下：

對周邊位移、拱頂下沉的監(jiān)控量測主要是根據(jù)圍巖級別、隧道掌子面開挖方法因素來確定布置測點的數(shù)量和測線的數(shù)量；對拱頂溶洞較大、塌腔較大地段要加密進行布設監(jiān)控量測點；拱頂下沉的測量是在拱頂?shù)拿總€斷面布置幾個測點，測點放在拱頂中心或其附近。

本發(fā)明的有益效果：

(1)采用激發(fā)極化、TRT、地質鉆孔等多種預報方式探清前方地質，對于灰?guī)r地層中炭質板巖段掘進，通過超前地質預報準確判斷掌子面前方圍巖情況，從而確保施工安全。

(2)掘進過程中根據(jù)圍巖情況、TBM姿態(tài)等等控制掘進參數(shù)，從而確保TBM始終安全高效的掘進。

(3)出護盾后根據(jù)圍巖情況動態(tài)進行初期支護，初期支護緊接著進行回填灌漿，降低了TBM掘進過程中的栽頭、卡機施工風險，也降低了初支變形、拱頂坍塌等安全風險，為以后類似的不良地質施工提供了寶貴經驗；并實現(xiàn)了敞開式TBM在灰?guī)r地層中長距離掘進的可能，填補了國內施工的空白，有明顯的社會效益和經濟效益。

(4)根據(jù)不同的地質條件選擇合適的注漿方法。保證注漿的穩(wěn)定性，確保施工安全高效。

(5)根據(jù)圍巖級別、隧道掌子面開挖方法等因素來選擇合適的監(jiān)控量測方法，以防止出現(xiàn)周邊位移過大，拱頂下沉過大等所帶來的的施工安全隱患

(6)嚴格做好質量控制，使其達到施工要求，保證TBM安全快速的掘進。

(7)通過一定的安全措施確保施工過程中的安全。以避免TBM掘進過程中，運輸、設備擠壓、吊裝安裝、初支施工、注漿。用電、動火作業(yè)所帶來的安全威脅。

(8)通過一定的環(huán)保措施使得施工過程中出碴車產生的揚塵、泥漿、污水以及生產混凝土產出的污水，生活污水、垃圾等回收利用，減少環(huán)境污染以及節(jié)約能源。

附圖說明

圖1是施工流程圖。

圖2是隧道坍塌處理主視圖；

圖3是隧道坍塌處理側視圖；

圖4是周邊位移、拱頂下沉量測測點布置示意圖；

圖中：1 護盾，2 刀盤，3 鋼拱架，4 混凝土，5 型鋼，6 塌腔，7 注漿導管，8、9 收斂變形及拱頂下沉量測線，10、11 周邊位移測線。

具體實施方式

如圖1所示，為本發(fā)明公開的敞開式TBM過全斷面炭質板巖時的掘進和支護方法，具體的工藝流程包括，超前地質預報→TBM掘進→支護施工(鋼筋網(wǎng)、鋼筋排安裝→拱架安裝→錨桿安裝→噴砼支護→回填混凝土4及注漿)→監(jiān)控量測。

具體的步驟如下：

步驟一：所述超前地質預報根據(jù)預報距離長短主要采取TRT以及激發(fā)極化兩種方式可同時進行。TRT是隧道地震波反射層析成像技術的簡稱。通過分析，被用來了解隧道工作面前方地質體的性質(軟弱帶、破碎帶、斷層、含水等)、位置及規(guī)模。激發(fā)極化法是電法勘探的一個重要分支，通過對激發(fā)極化法中極化率、電阻率以及半衰時之差等參數(shù)進行分析和反演，可以得到掌子面前方巖體的電阻率、極化率結構，為進行超前地質預報提供重要的參考。為進行所述超前地質預報提供重要的參考。

步驟二：所述TBM掘進過程中，為確保掘進方向的有效控制，TBM主司機必須根據(jù)PPS導向系統(tǒng)顯示的主機位置數(shù)據(jù)實時進行調向作業(yè)：主司機通過操作撐靴、后支撐按鈕控制各油缸的一系列動作，完成主機的掘進方向、高程相對于隧道設計中線偏差和主機滾動值的調整，使TBM掘進方向、隧道中線滿足水平偏差以及垂直偏差的設計要求。具體實施方式如下：

(1)在掘進過程中主要進行TBM的中線控制，當掘進一個循環(huán)完成后，在進行換步作業(yè)時，對主機的傾斜和滾動值進行調整控制，糾正偏差。

(2)當TBM出現(xiàn)下俯時，通過調整上下油缸,增大主機的坡度,反之,則減小主機坡度。

(3)水平方向糾偏主要是在通過調節(jié)水平撐靴的油缸伸縮量進行調整。根據(jù)掌子面地質情況應及時調整掘進參數(shù)，防止TBM突然“低頭”。

(4)方向糾偏時應緩慢進行，如修正過程過急，會對設備產生不利影響。

所述TBM掘進時對于刀盤2轉速的調整方法：在軟弱圍巖中，依據(jù)上一個掘進循環(huán)的掘進參數(shù)，若刀盤推進力較大時，而且皮帶上的巖碴均勻，大塊較少，可采用高速掘進。若上一個循環(huán)的刀盤推力較小，且?guī)r碴不均勻，大塊較多，宜采用低速掘進。

所述TBM掘進時對于撐靴壓力的大小取決于洞壁巖石的完整性及飽和抗壓強度。掘進中，若撐靴壓力變化，應及時補壓。若壓力持續(xù)減小，則應停機檢查處理。

所述TBM掘進時刀盤掌子面坍塌、溶洞、溶蝕裂隙發(fā)育時：會在監(jiān)視器屏幕上看到皮帶機上的巖碴有很多大塊，并且皮帶機上的巖碴突增，皮帶機壓力指示明顯升高，必須立即停止TBM推進，繼續(xù)轉動刀盤和皮帶機，防止皮帶機被卡或拉傷。如果碴量仍不能下降，應立即使刀盤后退3～5cm，嚴重時繼續(xù)后退刀盤，直到上述參數(shù)恢復正常，方可恢復TBM推進。

所述TBM掘進時護盾1后發(fā)生坍塌、斷層破碎帶、溶洞充填物坍塌：如果坍塌不嚴重時，仍繼續(xù)推進直到能立拱的尺寸，停止掘進，進行支護。如果坍塌嚴重時，應立即停機進行支護，待支護完成后，方可掘進。

步驟三：當圍巖較破碎，安裝鋼筋網(wǎng)后仍有石塊、溶洞充填物掉落且圍巖仍不穩(wěn)定的情況下，可采用所述鋼筋排與所述鋼拱架3、所述噴射混凝土聯(lián)合支護；

所述鋼筋排提前在洞外加工，分別采用合適的螺紋鋼加工成兩種類型所述鋼筋排，所述鋼筋排適用于Ⅳ類和Ⅴ類圍巖，并根據(jù)現(xiàn)場實際圍巖破碎情況決定采用哪一種螺紋鋼。

所述鋼筋排通過材料運輸車運輸?shù)蕉磧?，再通過設備橋處的吊機將所述鋼筋排吊到上部平臺，然后人工將所述鋼筋排安裝在護盾上的空槽中。

當圍巖不穩(wěn)定時，將所述鋼筋排一端與所述鋼拱架3焊接牢固，隨著TBM向前掘進，所述鋼筋排逐步抽出，使圍巖一出護盾及時得到支護，并及時架設所述鋼拱架3，所述噴射混凝土進行封閉；所述鋼筋排之間采用單面焊接的形式，搭接一定長度且搭接處均與所述鋼拱架3焊接牢。

所述鋼拱架施工步驟如下：

(1)洞內鑿幫、除危

當圍巖出露護盾后觀察圍巖發(fā)育情況，若頂部出現(xiàn)坍塌掉塊，先將頂部掉塊處理完畢后在進行下部施工，確保現(xiàn)場安全施工。

(2)拼裝所述鋼拱架

利用TBM拱架安裝環(huán)進行拱架拼裝，每榀鋼架由一定節(jié)數(shù)的成型工字鋼組成，各節(jié)采用螺栓連接。

(3)鋼拱架調整

利用所述鋼拱架安裝系統(tǒng)把拼裝完整的拱架托出安裝環(huán)由人工調整其立設間距后再由液壓支撐系統(tǒng)撐緊于巖面并盡量控制與隧道中線垂直，控制其施工誤差，確保拱架與圍巖緊貼，特殊情況鋼架與巖面的間隙需滿足施工要求，有間隙處必須采用木楔或鋼板沿架外緣每隔一定長度與圍巖頂緊。

(4)所述鋼拱架固定

安裝調整到位后，擰緊各節(jié)點螺栓，當連接板間接縫較大時，要對接縫處夾入鋼板或短鋼筋加焊，并把底部可調節(jié)接頭螺栓擰緊、夾板焊死；拱架間采用螺紋鋼連接，環(huán)向間距為一定長度且焊接牢固。

(5)加固鋼拱架

安裝完畢后，采用彎“L”型鎖腳錨桿對拱架進行加固固定，并檢查各節(jié)拱架連接螺栓緊固牢固，確保拱架質量。

所述錨桿施工步驟如下：

施工順序：鉆孔→清孔→安裝所述錨桿→進行下一個循環(huán)。

所述錨桿施工過程中的注意事項：

(1)所述錨桿孔應圓直，鉆孔方向宜盡量與巖層主要結構面垂直，特別是拱部錨桿鉆孔方向。

(2)所述錨桿安設后不得隨意敲擊，其端部一段時間內不得懸掛重物。

(3)所述錨桿施工時必須按設計及規(guī)范要求預留出拉拔試驗錨桿。

所述鋼筋網(wǎng)片施工步驟如下：

所述鋼筋網(wǎng)施工根據(jù)設計支護參數(shù)的要求，在相應的圍巖地段安裝。所述鋼筋網(wǎng)在洞外預制加工成兩種不同的類型；

人工用沖擊鉆打眼，將Φ8盤條短釘釘入巖面，然后將外露部分敲彎，起到所述鋼筋網(wǎng)支撐點作用；

所述鋼筋網(wǎng)與所述相鄰Φ22Φ25錨桿(或所述鋼架)連接牢固，兩組網(wǎng)片之間搭接長度為1～2個網(wǎng)格。

所述噴射混凝土施工步驟如下：

所述噴混凝土支護由TBM自帶的噴射系統(tǒng)完成，混凝土在洞外拌合站生產，采取有軌混凝土運輸罐車運送至洞內。

TBM自帶的所述噴混凝土系統(tǒng)中輸送泵分別位于指定位置拖車，與噴漿橋具有不同的間距；噴射機械手可以在噴混凝土區(qū)域縱向和環(huán)向移動，操作人員通過操作控制手柄完成設計所要求的噴混凝土作業(yè)。

巖面處理：若巖面地下水較多，首先對其進行封堵、接排水管或在巖面上鑿溝進行引水；用高壓水自上而下沖洗基巖表面并使巖石表面接近飽和狀態(tài)；剝落部分，用噴射混凝土噴護填平。

若遇軟弱破碎圍巖，需要在護盾后初噴混凝土盡快封閉圍巖，此時將利用備用小型干噴機進行初噴封閉作業(yè)；待該段進入噴漿橋后，再采用機械噴射方式復噴至設計厚度。

噴射混凝土過程中存在滲漏水的處理措施：

(1)若存在滴滲水，噴射混凝土采取圍點的方式進行噴射；

(2)若存在大面積淋水，噴射混凝土采取擋遮、引排等措施進行噴射；

(3)若存在股狀流水，采用波紋管沿邊墻將水引排到隧洞底部，保證噴砼質量。

所述支護參數(shù)選擇步驟如下：

根據(jù)圍巖出露護盾情況，現(xiàn)分以下幾種情況進行說明：

(1)圍巖出護盾后，拱頂大范圍掉塊，圍巖穩(wěn)定性非常差，存在塌方風險。在此類情況下，我們首先根據(jù)設計參數(shù)，采用鋼拱架、錨網(wǎng)、鋼筋排進行聯(lián)合支護，在掉塊及鋼筋排受力擠壓變形處，使用合適的工字鋼縱連拱架進行加固。

(2)圍巖出護盾后，在撐靴部位有炭質板巖、粘土巖或塌腔6。在此類情況下，圍巖強度無法滿足撐靴壓力，需潮噴進行處理：

①在潮噴前，施工人員先將撐靴部位的碎渣夾泥等清除干凈；

②在撐靴部位掛網(wǎng)片，使其與拱架相連，在塌腔處將鋼筋網(wǎng)片卷疊后塞入；

③潮噴時自下而上進行作業(yè)，潮噴時需包裹拱架；

④潮噴后當班人員及時清理回彈料；

⑤由試驗室確定配合比數(shù)據(jù)及等強時間；

(3)隧道底部為炭質板巖或粘土。在此類情況下，加強排水，底部鋪設干硬性砼，并將底部兩側拱架連接筋替換成型鋼5縱聯(lián)。

①調小軌枕間距，加密軌枕，并選擇合適的軌枕間距；

②在鋪干硬性砼時，用沙袋等物體兩頭截流后清除隧道底部虛渣雜物等；

③干硬性砼標高與中心軌線軌枕齊高，由測量放線定點，現(xiàn)場嚴格控制；

所述頂部較大塌腔6處理：

停止掘進；清理塌落體后，依據(jù)設計參數(shù)及時安裝鋼拱架，拱架間采用合適的工字鋼連接為防止坍腔內的圍巖進一步垮塌，可采用型鋼支撐加固圍巖，型鋼落腳于鋼拱架上；同時利用應急潮噴機對坍塌處進行噴射混凝土封閉處理，減少巖石暴露時間以及時形成支護體系。為減少后續(xù)變形，利用應急潮噴機對支護系統(tǒng)鋼支撐進行封閉回填處理。

為保證對塌腔內的回填密實，可在拱架背后鋪設一定厚度鐵皮封閉坍腔，同時從淺到深埋設注漿管7，梅花形布置；然后再利用應急干噴系統(tǒng)封閉整個支護面，至拱架全覆蓋，初支達到一定強度后進行注漿回填密實坍腔，同時復噴砼至設計厚度。

所述刀盤清理步驟如下:

(1)出露炭質板巖后必須對刀盤進行一次全面清理，檢查刀具的使用情況，對磨損刀具提前進行更換；

(2)除立拱及保養(yǎng)時間之外，在掘進過程中扭矩急劇增大且進尺極小時，需要清理刀盤，每次清理必須保證清理出兩個刮渣口。

所述注漿施工步驟如下

(1)連接注漿管路

利用注漿管7與小導管套絲連接，注漿管上準備有出氣管與進漿管，由閥門來控制開關。然后安裝塑料管作為排氣管，連接注漿管等各種管路，利用錨固劑、棉紗封閉噴砼面的孔隙，防止漏漿；管路連接好后必須進行壓漿試驗，以檢查和確定注漿設備、壓力表及管路的有效性和可靠性。

(2)注漿

采用全段式注漿，注漿泵向孔內注漿，注漿前將已打設的注漿孔進行臨時封堵，防止注漿時串漿，同時保證注漿時壓力，先注底部注漿孔，間隔注漿，注漿壓力逐步升高，當達到設計終壓并繼續(xù)注漿一定時間后停止注漿；注漿過程中隨時檢查孔口、鄰孔、初支面部位有無串漿、漏漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿，應立即停止注漿或采用間歇式注漿封堵串漿口，也可采用麻紗、木楔或錨固劑封堵，直至不再串漿時再繼續(xù)注漿。注漿過程中壓力如突然升高，可能發(fā)生堵管，應停機檢查。

(3)注漿結束標準

采取低壓力、中流量注入，注漿過程中壓力逐步上升，流量逐漸減少，當壓力升由初始壓力升至注漿終壓時，繼續(xù)壓注一定時間且壓力無變化，注漿結束；過程中如果一直無壓力，則停歇一定時間后繼續(xù)注漿，反復試驗至有壓。

(4)封孔

采用止?jié){閥封孔，止?jié){閥與注漿管連接，單孔注漿完成后關閉止?jié){閥，待漿液凝固后拆除止?jié){閥，用水泥砂漿充填注漿管。

(5)換孔注漿

達到單孔注漿效果后換孔，先停機，關掉高壓球閥再泄壓后方可換孔。

步驟四：監(jiān)控量測

(1)測點布置

對周邊位移、拱頂下沉的監(jiān)控量測主要是根據(jù)圍巖級別、隧道掌子面開挖方法等因素來確定布置測點的數(shù)量和測線的數(shù)量；對拱頂溶洞較大、塌腔較大地段要加密進行布設監(jiān)控量測點，拱頂下沉：每個斷面布置幾個測點，測點放在拱頂中心或其附近。

(2)對埋設測樁的要求

各點測樁應埋設在同一里程橫斷面內。

各測點盡可能靠近工作面埋設，收斂變形及拱頂下沉量測線8、9和周邊位移測線10、11具體的如圖4所示；

初始讀數(shù)應在圍巖出露后一定時間內讀數(shù)，而且在下一次循環(huán)開挖前，必須完成初期變形值讀數(shù)。

拱頂下沉量測與凈空水平收斂量測在同一斷面內進行，采用全站儀測定下沉量。當?shù)刭|條件復雜，下沉量或偏壓明顯時，除量測拱頂下沉外，尚應量測拱腰下沉及基底隆起量。

測點的保護要求監(jiān)控量測元件埋好后做好相應標識，以減少施工過程中的破壞。對一些在特殊地段(圍巖差、位移速度快)損壞的監(jiān)控量測點，要及時重新埋設，并加大量測頻率。

步驟五：質量控制

初支、注漿效果檢查

(1)初支效果檢查

為了達到初支穩(wěn)定的效果，通過混凝土強度檢驗、錨桿拉拔試驗等進行檢驗，檢查初支的強度及質量，同時初支后進行監(jiān)控量測，保證初支穩(wěn)固。

(2)注漿效果檢查

通過對注漿效果進行檢查，對注漿施工做以評價，這樣可以進一步確定注漿材料及其配合比，同時為下一步施工提供依據(jù)和保障。

1、對注漿加固區(qū)進行鉆孔取芯，觀察注漿充填情況。

2、導管注漿后再打無孔管作為檢查管，檢查注漿質量。有水地層可觀察無孔管孔內涌水顏色及涌水量，水顏色如較澄清或夾帶水泥渣塊，則注漿效果較好，如涌水為泥漿顏色或涌水量較大時，將繼續(xù)注漿。

測量

施工測量是工程施工的重要組成，測量作業(yè)將嚴格按照規(guī)范進行。

技術交底

根據(jù)地質縱剖面圖提前編制技術交底，且技術人員首先對現(xiàn)場施工作業(yè)人員進行技術交底培訓，將支護參數(shù)、注漿參數(shù)、掘進過程中注意事項等技術要求傳達給所有施工人員,使施工作業(yè)人員了解技術交底上質量標準，并要求施工作業(yè)人員在施工中嚴格按施工技術交底進行施作。

拱架施工質量標準

拱架制作

1、加工前除污除銹，拱片加工原材料無明顯損傷；

2、拱架彎制要求彎曲圓順，各項參數(shù)必須符合交底要求。

3、拱架每50榀為一檢驗批，每批成品至少5榀進行隨機抽檢，嚴禁扭曲及不合格成品進洞。

拱架安裝

1、拱架安裝前拼裝輪必須位于初始狀態(tài)，帶孔第一片拱片必須用螺栓或插銷將其固定在拼裝輪托架上，然后逆時針旋轉安裝其余拱片，拱片自由端采用M16連接螺栓連接且螺栓擰緊牢固。

2、當鋼拱架被舉升油缸和擴張油缸擴至拱圈最大直徑并密貼巖壁時，緊固螺栓，并緊固焊接夾板，再收回油缸；

3、拱架間距偏差不得超過一定值，且嚴格按照交底要求施做定位筋，拱架安裝容許偏差，底部可調節(jié)接頭螺栓擰緊、夾板焊死，安裝完畢后，采用彎“L”型鎖腳錨桿對拱架進行鎖固，鎖腳錨桿應在拱架兩側交錯布置，嚴禁只布置在單側；拱架與巖面之間采用鋼楔楔緊。

鋼筋排施工質量標準

(1)鋼筋排制作

1、鋼筋排制作前原材料去污除銹，無明顯損傷；

2、洞內支護時禁止采用單根鋼筋或多根鋼筋代替；

3、分布筋與主筋必須焊接牢固，不能有漏焊或脫焊。

(2)鋼筋排安裝

1、鋼筋排適用于圍巖破碎段等不良地質段；

2、鋼筋排必須安裝在兩側撐靴以上的位置；

3、鋼筋排之間的搭接采用單面焊接，按一定長度搭接搭接且連接處與鋼拱架焊接牢固；

4、鋼筋排搭接處必須架設在鋼拱架上。

鋼筋網(wǎng)施工質量標準

(1)網(wǎng)片制作

鋼筋網(wǎng)在洞外分片制作，網(wǎng)孔誤差在一定范圍內。

(2)網(wǎng)片鋪設

1、網(wǎng)片與巖面有一定距離，搭接一定長度，搭接處用扎絲綁扎；

2、網(wǎng)片利用手持風鉆跟盤條進行掛設時，每張網(wǎng)片不少于5個點；

3、網(wǎng)片鋪設要圓順美觀、橫平豎直，且與拱架、錨桿及鋼筋排要焊接成整體。

噴射混凝土施工質量標準

(1)噴射混凝土前

1、噴砼前，必須將受噴面松動的石塊和泥渣清理干凈，巖面清洗干凈；

2、混凝土拌合物在運輸或停放過程中應不停攪拌，噴射前必須對管路、泵站等進行疏通；

3、嚴禁運輸、疏松過程中加水。

噴射混凝土時

1、噴射壓力以及風壓力都需要控制在一定范圍內；

2、噴射時要分層分段、自下而上的順序進行作業(yè)；

3、噴砼應圓順、無裂縫及掉渣現(xiàn)象，錨桿頭及鋼筋無外露；

4、鋼架與圍巖間隙必須噴射砼充填密實，噴射砼應將鋼架覆蓋；

5、分層噴射隧道側壁下部時，必須將回彈料清理干凈，鋼架覆蓋砼處及時鏟除；

6、冬季施工時，作業(yè)區(qū)的氣溫和混合料進入噴射機的溫度均不應低于5℃；

7、當有鋼筋排、網(wǎng)片、鋼拱架時，要控制風壓，以減少鋼筋網(wǎng)振動，降低回彈。

8、未完成噴射砼時，禁止拖拉后配套，交接班時必須超前一循環(huán)。

注漿質量控制要點

1、進行交底培訓，參與人員均需參加。注漿前拱頂埋深量測樁點，進行實時監(jiān)控，過程中對數(shù)據(jù)進行記錄，記錄詳實準確，以指導施工。

2、漿液配置必須按施工配合比進行，嚴格控制水泥、水以及其他外加劑的質量；漿液拌制必須使用機械拌和，嚴格控制拌和的時間。

3、注漿過程中隨時檢查孔口、鄰孔部位有無串漿現(xiàn)象，如發(fā)生串漿，應立即停止注漿采用間歇式注漿封堵串漿口，也可采用麻紗、木楔、快硬水泥砂漿或錨固劑封堵，直至不再串漿時再繼續(xù)注漿。

4、注漿時相鄰孔眼需間隔開，不能連續(xù)注漿，以確保固結效果，達到控制注漿量的目的。

5、注漿時，要根據(jù)注漿終壓和注漿量雙控注漿質量，經常檢查注漿壓力表的準確度，根據(jù)單根鋼管注漿量并結合巖體的松散程度，綜合考慮注漿量。若個別孔漿液不暢通，被迫提前終止時，可在鄰孔適當加壓補償。

6、注漿結束后，必須鉆孔檢查注漿效果，如未達到要求時需要補孔注漿。

7、配置的漿液應在規(guī)定的時間內用完。

步驟六：安全措施

運輸安全保證措施

(1)設置清晰的信號標識。

(2)在機車行駛過程中，如有緊急情況需停車處理，必須要安裝防溜裝置，避免機車滑溜造成不必要的安全事故。

(3)機車在運輸時，必須將平板上的物品固定牢固。

(4)在材料車裝車時，不得超出車體凈空。

(5)機車司機、調車員必須經過培訓考核，持證上崗。

(6)在轉運軌排、鋼軌過程中防砸傷，防物體打擊。

設備擠壓預防措施

(1)所有的施工人員盡量不要再設備的連接位置停留，必須通過時要觀察通過。

(2)在軌道一側有人行步梯和通道時，人員先觀察無機車通過時在行走，以防突然進入軌道，發(fā)生擠壓。

(3)TBM后配布置單軌，人員避讓位置狹小，在材料車裝車時，不得超出車體凈空。

吊裝安裝保證措施

(1)嚴禁超載吊裝。

(2)每班對各工位的吊裝操作設置專門指揮人員。

(3)在進行吊裝時，吊裝物下嚴禁站人。

(4)建立班組工位安全責任人，負責吊具的檢察和班組工位安全的全程控制。

初支施工安全保證措施

(1)在吊運材料過程中防砸傷，防物體打擊；

(2)鋼拱架安裝應由專人按規(guī)定的信號進行指揮，隨時觀察圍巖動態(tài)，防止落石或坍塌引起傷人事故；

(3)鋼拱架安裝時采用連接筋將相鄰的鋼拱架連接牢固，防止鋼拱架傾覆或扭轉及變位等質量事故；

(4)對安裝完成的鋼拱架應經常檢查，如發(fā)現(xiàn)扭曲現(xiàn)象或征兆時，必須及時采取加固措施。

(5)鋼拱架、連接筋及鋼筋排必須焊接牢固。

(6)噴射管路堵管時，應將輸料管順直，必須緊按噴頭，疏通管路的工作風壓控制在一定范圍內。

(7)噴射砼施工作業(yè)中，要經常檢查出料彎頭、輸料管和管路接頭等有無磨薄、擊穿或松脫現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

(8)噴射混凝土時，噴漿手必須佩戴防目鏡，防止速凝劑滴入眼中，造成腐蝕傷害。

(9)頂部掉塊處理時，施工作業(yè)范圍底部不得有人行走或停留。

注漿施工安全保證措施

(1)連接管路時要保證各部位連接牢固；

(2)注漿時，人員要避開注漿管正面位置，以防注漿管意外傷人。

(3)封孔時，施工人員不能正對空口方向，防止?jié){液外竄傷人，換孔時施工人員必須在注漿管內壓力釋放后再拆卸拔槍。

(4)輸送管路要固定牢固，安全可靠；若管路懸空，減少或避免管線的搖晃、松脫。

(5)注漿人員要隨時注意：當設備運轉出現(xiàn)異常時，如壓力突然增大、注漿管跳動劇烈等，要立即停機，進行檢查處理。注漿作業(yè)應組成專門正規(guī)隊伍，注漿泵由專人負責，有專人監(jiān)督壓力表，注漿要加強信號聯(lián)系，保證注、停及時，反應快速。

(6)注漿人員嚴格執(zhí)行注漿泵操作規(guī)程，佩帶防護眼鏡、乳膠手套，謹防漿液對人造成傷害；注漿管路要牢靠，各螺絲扣的連接必須擰緊，以防脫出傷人，放漿時，要注意安全，人員避開放漿閥門，防止高壓漿液突然噴出，時刻注意壓力表變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理。

(7)注漿完畢后，應立即用清洗劑清洗缸體和注漿管路，清洗完畢后將泵、管路等規(guī)整碼放整齊。

(8)嚴格控制注漿壓力，注漿壓力控制在一定范圍內。

用電安全保證措施

(1)作業(yè)人員必須持有特種作業(yè)證，做到持證上崗；

(2)作業(yè)人員必須穿戴電工專用防護用具及工具進行操作；

(3)電工作業(yè)前，必須檢查工具、測量儀器設備和防護用具是否完好，確認性能良好后才能作業(yè)。

動火作業(yè)安全注意事項

(1)氧氣、乙炔焊割作業(yè)人員必須持有焊割作業(yè)特種作業(yè)證，做到持證上崗；

(2)運輸、儲存和使用氣瓶時避免激烈振動和碰撞沖擊，防止氣瓶直接受熱爆炸；

(3)氧氣瓶與乙炔瓶明火保持一定距離，氣瓶間距保持一定距離；

(4)若發(fā)現(xiàn)瓶閥易燒塞或瓶體等部位有漏氣時應立即停止作業(yè)，把氣瓶轉移到安全地點妥善處理，并且附近不得有火源；

(5)使用結束時，將氣瓶閥門關閉，收好氣帶，并將氣瓶放回規(guī)定位置，整理好氧氣設備。

步驟七：環(huán)保與節(jié)能措施

按照施工工程的特點，污染源和影響源主要為出碴車產生的揚塵、泥漿、污水以及生產混凝土產出的污水，生活污水、垃圾等。為了減少環(huán)境污染，主要采取以下幾個措施：

1、為了保護環(huán)境和洞外水源、河流、水庫不受污染，在明渠內設污水處理系統(tǒng)，修建沉淀池對廢水進行處理。設專人值班管理，污水處理達到國家規(guī)定標準再排放。

2、隧洞棄碴必須運至指定的棄碴場，運碴途中不得落石掉碴，污染道路。

3、在棄碴場周圍設擋碴墻，對棄碴場做好防護；并對碴場進行綠化，防止棄碴對河流的污染和侵占。

4、對有害物質(如染料、油料、廢舊材料和生產、生活垃圾等)經處理后運至當?shù)丨h(huán)保部門所指定的地點進行焚燒或掩埋，防止泄露、腐蝕造成對生態(tài)資源的破壞。

5、施工產生的泥漿必須經沉淀池沉淀干涸后方能棄在指定地點進行處理。

6、含有有毒物質(如化學灌漿材料、凝固的漿體等)的污水經特殊處理后，按監(jiān)理人指定地點埋入地下，防止人畜中毒和污染水源及污染環(huán)境。

7、控制施工注漿使用的漿液泄漏，并對進入隧洞排水系統(tǒng)中的注漿廢液做凈化達標處理，避免漿液污染洞外居民的生活、生產用水。

8、施工機械防止漏油，禁止機械運轉過程中產生的油污水未經處理就直接排放，或維修施工機械時油污水直接排放。

9、相對以往敞開式TBM在灰?guī)r地層中炭質板巖的掘進情況，一般采取鉆爆法提前處理的施工方案，節(jié)約了施工工期和投資，并降低了TBM被卡、刀盤損壞的風險，能快速安全通過灰?guī)r巖溶地層，經濟效益顯著。工法所涉及的施工工藝、方法都為常規(guī)方法，通過對關鍵技術參數(shù)的優(yōu)化，節(jié)約了資源投入。

具體實施例1(引松供水TBM隧洞過出口至堿草甸子豎井區(qū)間)

2015年5月30日，TBM自出口始發(fā)掘進，2015年12月1日，成功與堿草甸子豎井貫通，期間共計掘進3125m，其中只有部分炭質板巖、凝灰?guī)r、閃長巖出露，其余全部為灰?guī)r，灰?guī)r長度為2586m，埋深范圍為156～30m。共計歷時185d，最大日進尺達58.4m，平均日進尺16.9m，平均月進尺達520m，最高月進尺721m，項目部通過科技創(chuàng)新，TBM成功穿越灰?guī)r填補了國內空白。

經過統(tǒng)計，此段區(qū)間V類圍巖181m，IV類圍巖925.8m，III類圍巖1824.5m，II類圍巖191m，共計經歷大小溶洞溶腔17處，塌腔24處，其中最大處溶洞長16m，寬6m。掘進共計經過斷層27條，其中炭質板巖共計160米，通過超前地質預報進行地質預判，撐靴處及出護盾后應急支護，溶腔溶洞回填密實，鋼拱架、鋼筋排、錨網(wǎng)噴等進行聯(lián)合支護，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定。

具體實施例2(引松供水TBM隧洞過堿草甸子至小河沿豎井區(qū)間)

2015年12月13日，TBM自堿草甸子豎井始發(fā)掘進，2016年2月18日，成功與小河沿豎井貫通，期間共計掘進1564m，共計歷時68d，最大日進尺達70.8m，平均日進尺23m，平均月進尺達690m，最高月進尺726m。

全部為灰?guī)r地層，埋深為54～26m，均處于淺埋地層，其中V類圍巖114m，IV類圍巖817m，III類圍巖633m，共計經歷大小溶洞溶腔處10處，其中最大處溶洞長9m，寬7m，斷層2條，通過超前地質預報進行地質預判，撐靴處應急支護，溶腔溶洞回填密實，鋼拱架、鋼筋排、錨網(wǎng)噴等進行聯(lián)合支護，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定。

實施例3(引松供水TBM隧洞過小河沿豎井至8#支洞區(qū)間)

2016年2月28日，TBM自小河沿豎井始發(fā)掘進，2016年8月12日，成功與8#支洞大里程接應段貫通，期間共計掘進3886m，共計歷時166d，最大日進尺達64.1m，平均日進尺23.4m，平均月進尺達647.7m，最高月進尺1226m。

本段圍巖巖性為灰?guī)r和閃長巖，其中Ⅴ類圍巖257m，Ⅳ類圍巖139m，Ⅲ類圍巖3096.7m，Ⅱ類圍巖393.3mⅢ類圍巖3096.7m共計經歷大小溶洞溶腔9處，其中最大處溶洞長17m，寬7m，深約3-6.5m，斷層4條，通過超前地質預報進行地質預判，撐靴處應急支護，溶腔溶洞回填密實，鋼拱架、鋼筋排、錨網(wǎng)噴等進行聯(lián)合支護，監(jiān)控量測數(shù)據(jù)顯示穩(wěn)定。