某轨道交通隧道不良地质洞段施工监控方案

某轨道交通隧道不良地质洞段施工监控方案1.1超前地质预报隧洞施工超前地质预报方法和技术手段多种多样，但预报内容基本上仍处于对岩石界面(断层及断层破碎带、软弱夹层、不同岩层分界面等)位置的预报，目前被广泛采用的隧洞施工期地质超前预报方法主要有TSP地震法、地质雷达法、超前地质钻孔法等。本工程为城市市政隧道，隧道经过泥岩和砂岩地层、地下水主要有基岩裂隙水、隧道围岩主要由Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级和局部破碎段组成。由于目前地表勘察技术的限制，在勘察阶段完全查明工程岩体的状况、特性，准确地预报可能引起隧道地质灾害的不良地质体(带)的位置、规模和形态是有困难的。这将使得隧道施工的风险增加。因此，施工过程需采用综合性地质预测预报手段加强地质工作。1.1.1超前地质预报的目的(1)进一步查明前期没有探明、隐伏的地质问题，以便针对性地采取预防措施，避免重大地质灾害发生。(2)减少施工的盲目性，确保隧道安全快速施工。(3)为开展优化设计、合理制定施工方案、有效进行投资控制提供地质依据。(4)由于铜锣山中部发育煤系地层及灰岩段岩溶发育的不确定性和揭露管道岩溶可能产生大量突泥、涌水而带来的危害性，施工中必须进行超前地质预报，以减少或避免因煤层瓦斯、突泥、突水、涌水等地质风险而造成人员及设备损伤。同时为制定施工措施提供必要的参数，如地下水压力、水量、管道岩溶的大小、方位以及含煤地层的瓦斯参数等。1.1.2超前地质预报资源配置(1)组织机构成立超前地质预报组，由经验丰富的地质、物探技术人员组成，配备先进的地质、物探设备。见附图1超前地质预报工作组织机构图。(2)投入的超前地质预报仪器设备本标段投入的超前地质预报仪器设备见附表二投入本标段的试验和检测仪器设备表。1.1.3施工超前地质预报方案及工作布置对此本标段隧道施工地质预报采用综合地质预报手段，即超前地质预报以地质分析为基础，充分利用前期勘察资料、采用宏观预报、长距离预报与短距离精确预报相结合，物理探测与超前钻孔相结合，多种物探方法相互补充相结合，定性与定量相结合的综合地质预报手段。(1)TSP203+超前地质预报TSP203+每开挖40m预报一次，采取重叠式预报，利用重叠部分(不小于10m)对比分析，对每次探测结果与开挖揭示情况对比分析。经现场数据采集和室内计算机数据分析处理。得出不良地质体性质、规模、发育位置；岩石弹性波波速等预报成果。(2)超前地质探孔A超前预报、探孔作业流程图如附图2地质预报、探孔作业流程所示。B超前地质钻孔原理：超前地质钻孔是利用水平钻机在隧道工作面进行水平钻探获取地质信息的一种地质超前预报方法，是对其他预报手段探测到的不良地质体的确认。C超前地质钻孔布置：超前地质钻孔的位置、孔深、数量等由地质人员根据其他预报手段获得的成果并结合工作面附近的地质情况综合分析确定。D成果资料：超前地质钻孔由地质技术人员进行地质编录和孔内必要的测试后，整理得到超前探孔成果，内容有：钻孔柱状图，描述地层、岩性、节理裂隙特征，钻孔过程中有价值的信息，围岩完整性评价；出水位置，孔内水量、水压、水温等，隧道预测涌水量，水量大于1L/s的出水点出水点档案。(3)地质雷达探测法现场探测:作为短距离精确预报，地质雷达探测的具体布置根据其它预报手段的预报结果确定，一般在每个工作面布置四条水平测线即可。资料整理及成果：雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测。对合格的记录应根据记录的情况进行必要的处理如：编辑、滤波、增益、褶积、道分析、速度分析和消除背景干扰等，求得时间剖面。在时间剖面中应标出探测对象的反射波组，确定反射体的形态和规模。解释确定反射体的位置、形态，推断其充填情况。必要时应制作模型进行反演解析。提交以下资料：测线布置图；原始记录；时间剖面；解析参数和解析结果。(4)地质素描与编录A地质素描与编录内容地层岩性:地层地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。地下水的特征:出水点位置、水量、水压、水温、水色、悬浮物(泥砂等)测定；出水点和地质环境的关系；与地表相关气象、水文观测；洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必要时进行水样分析。B工作成果根据专职地质工程师地质素描和编录得到地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质特征等，判定围岩完整性和围岩分级，结合勘察、地质调查取得的地质资料预测隧道前方地质条件。(5)综合地质分析A工作内容根据对以上超前地质预报结果，综合分析工作面围岩的岩性、结构、构造和地下水情况，判断工作面前方围岩的工程地质、水文地质特征，并依此提出工程措施建议和下一步预报方案。将工作面出现的结构面，通过几何作图进行预报。通过作图确定隧道拱顶、边墙不稳定块体规模，提出处理意见。根据开挖段围岩的工程地质、水文地质特征进行预报结果的验证，提出是否修改预报方法及参数的意见。根据开挖段及工作面水文地质情况，详细分析具体位置和情况，并提出注浆止水方案的建议。B报告提交即时报告:当地质工程师发现地质情况发生变化时，即刻以口头或书面的形式向总工程师报告，并积极参与不良地质地段工程措施的研究，并从地质角度提出合理化意见和建议。日常报告:当每次完成地质预报工作后，在规定时间内提供相应资料。最终成果报告:隧道贯通后提交成册的最终成果报告。(6)红外线探测仪法采用HY-303型探水仪是根据探测红外场强的变化来预测掌子面前方是否有含水体存在。红外探水平均30m测量一次。红外探水的特点：一是测速快，基本不占用施工时间；二是资料分析快，测量完毕即可得出初步结论，室内成果整理及报告编写也可在2h内完成；三是判断前方有水无水的准确率较高。1.1.4超前地质预报信息化管理(1)信息采集地质预报由地质预报组负责，其它施工、质检人员予以配合，进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设建设相关方，为变更设计、修改施工方法提供依据。对已揭露的实际地质情况与前期地质预报内容相比较，评估预报的准确性，不断总结经验。经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档。实施优化设计，定期和不定期由建设、监理、设计和施工单位论证和审查地质预报组的预报成果及相应调整技术方案的可靠性和经济性。(2)信息反馈通过各种方法真实地汇总地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判断，及时反馈处理结，及时变更设计、调整施工方法和支护参数。各项监测信息必须在24h内将结果反馈至总工程师处，反馈结果经过总工程师审核，并确定最后的施工方法、方案。1.2隧道不良地质洞段施工方法说明11.2.1钻爆法断层破碎地段施工方法在施工中对可能遇到的断层破碎带及其影响带，严格按照“早预报、管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”的原则施工。(1)超前地质预测、预报、超前探水采用以TSP203地质预报系统为主的综合超前地质预报，探明掌子面前方工程地质、水文地质的活动态势等情况。主要探测断层压碎带地段岩石的强度、岩性、岩层的破碎程度、涌水压力和涌水量等情况，为正确选择开挖方法、注浆参数及采取相应的技术参数提供依据。(2)断层破碎带开挖方法断层破碎带地段采用超前小导管预注浆或超前长管棚预注浆支护措施，并对围岩进行注浆处理，根据围岩条件及监控量测资料，合理确定开挖进尺，开挖完成后立即初喷并及时施做锚杆、架立钢架、喷射混凝土封闭围岩。根据围岩情况采取超前锚杆、钢拱架、挂网等手段加强支护。开挖方法采用：Ⅴ级围岩断层破碎带采用弧形导坑留核心土的方法，必要时可采用中隔墙法、侧壁导坑法，Ⅳ级围岩采用短台阶法开挖，加强底部施工的措施，有水地段实行预注浆加固岩层。开挖手段上，采取两种方法，一是在特别软弱的围岩段，采用非钻爆开挖，如利用十字镐、风镐开挖或利用小型挖装机开挖。另一种是采用控制爆破措施，如松动爆破、微振动爆破等，目的就是尽可能地减小开挖对围岩的扰动。1.2.2TBM施工期断层处理措施本工程复合式TBM施工过程中，要经过几处断层破碎带。通过掘进机自身配备的BEAM系统和超前钻机进行超前预报，发现有大的断层将影响到TBM正常掘进时，提前采取措施应对。掘进机主要通过设备自身配备的超前钻机进行超前支护施工来通过断层破碎带，超前支护施工主要有以下几种方式。1.2.2.1超前锚杆或超前小钢管支护超前锚杆和超前小钢管支护设计参数见附表1。(1)超前锚杆选用早强水泥砂浆锚杆。(2)超前锚杆和超前小钢管布设在洞壁拱部，环向240°范围内。(3)超前锚杆和超前小钢管纵向两排的水平投影应有不小于100cm的搭接长度。(4)超前锚杆和超前小钢管应与钢支撑配合使用，其尾端应置于钢支撑腹部或焊接于系统锚杆尾部的环向钢筋，以增强共同支护作用。(5)小钢管外插角偏差不应超过5°，钻孔偏差不应超过100mm。(6)孔眼长度应大于小钢管的长度，钢管顶入钻孔长度不应小于管长的90%。(7)小钢管应平直，尾部焊箍，顶部成尖锥状，钻机顶入。1.2.2.2超前小导管施工1.2.3岩溶地段施工技术1.2.3.1岩溶地段处理措施在岩溶地段施工时，根据设计文件有关资料及现场实际，查明溶洞分布范围、类型情况(大小、有无水，溶洞是否在发育中，以及其充填物)、岩层的稳定程度和地下水流情况等，分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。具体处理方案应根据现场情况综合确定，一般溶洞可根据不同情况采取如下处理措施。(1)拱部岩溶无水空腔的处理措施①对于隧道开挖中在拱部和边墙部位揭露的小的溶洞、溶穴，对溶腔所在部位进行喷锚挂网支护，在锚喷支护前清除溶洞充填物，锚喷支护溶洞壁，拱部在初期支护外空腔施作护拱、并压注水泥砂浆回填密实，边墙部分回填浆砌片石。遇有拱部岩溶无水空腔岩溶处理示意附图3。②溶洞水的处理：以排为主，堵排结合。排水采用盲沟将溶洞水引入区间排水系统，盲沟以片石码砌，堵水采用注浆等封堵。③位于隧道边墙的溶洞若在边墙外3.0m以内，清除原有充填物再用浆砌片石回填密实；如在边墙3.0m以上时，清除原有填充物，紧靠边墙施作2.0m厚浆砌片石，其余空隙保留。(2)隧道底有充填岩溶的处理措施①对于隧道开挖中隧底揭露的小的溶洞、溶穴，在完全清除溶洞充填物后密实回填浆砌片石等；若隧底揭露比较大的溶洞时，采用注浆加固+浆砌片石回填+板梁跨越等综合处理措施。遇有隧道底有充填岩溶的可按岩溶处理示意附图11-4及附图11-5进行处理。②溶洞水的处理：以排为主，堵排结合。排水采用盲沟将溶洞水引入区间排水系统，盲沟以片石码砌，堵水采用注浆等封堵。(4)绕行处理措施施工中遇到一时难以处理的溶洞时，可采用迂回导坑绕过溶洞区，继续进行隧道施工，再行处理溶洞。1.2.3.2岩溶地段施工注意事项(1)施工前，应对地表进行详细勘查，注意研究岩溶状态，估计可能遇到溶洞的地段；(2)了解地表水、出水地点的情况，并对地表进行必要的处理，以防止地表水下渗；(3)当施工到溶洞边缘，各工序应紧密衔接。同时设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施；(4)当在下坡地段遇到溶洞时，应准备足够数量的排水设备；(5)施工中注意检查溶洞顶板，及时处理危石。当溶洞较大较高时，应设置施工防护架或钢筋防护网；(6)在溶蚀地段的爆破作业，应尽量多打眼，打浅眼，并控制药量；(7)在溶蚀充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护法施工。如充填物为极松散的砾、块石堆积或有水，可于开挖前采取预注浆加固；(8)溶洞未做出处理方案前，不要将弃碴随意充填于溶洞中；(9)处理情况复杂的溶洞，要根据现场具体情况制定安全措施，以确保施工安全。1.2.4煤系地层采空区洞段施工1.2.4.1煤系地层采空区的产生由于铜锣山地层含三迭系上统须家河组(T3xj)煤系地层，多少年来，当地居民就地取材，开巷挖煤，在第一段(T3xj1)和第五段(T3xj5)多有开采，第一段(T3xj1)煤层厚度0.3～0.6m，煤窑开采多为该层。对隧道影响较大的有水冬瓜煤矿采空区和涂山煤矿采空区。水冬瓜煤矿开采第一层煤层为T3xj第一段煤层，主巷道高于本隧道轨面约51m，其中南巷道与本隧道相交，顺层开挖，采空区宽约3.0m，位于里程YCK8+953～YCK8+975，对隧道施工影响大。涂山煤矿开采煤层为T3xj第5段煤层,主巷道低于隧道约32m，其中北巷道与隧道相交，顺层开挖，采空区宽约4～5m，位于里程YCK11+239～YCK11+252，对隧道施工影响大。1.2.4.2煤系地层采空区的危害采煤坑道对隧道的影响主要表现在洞室的存在对围岩及隧道支护结构的影响，洞室自身的稳定性和对施工的干扰，以及洞室坍塌及采空区填充物的处置，以及可能存在的水害、气害及洞顶地表沉陷等。采空区处于隧道上方时，发生坍塌、突涌水的可能性大；采空区处于隧道下方时，采空区的稳定性差和易塌陷是隧道的主要威胁。1.2.4.3煤系地层采空区对隧道施工安全性的认识通过我单位多年隧道施工，积累了大量关于隧道穿过采空区的施工经验。运用施工动态数值模拟系统，以隧道初期支护的内力、安全系数和位移，以及围岩塑性区大小作为判据，通过有限差分模型对采空区距离隧道拱部不同高度、隧道拱顶部位采空区不同大小对隧道安全性影响进行分析，从而评价采空区对隧道施工安全性的影响。一般研究认为，隧道施工安全性受采空区与隧道顶部距离影响大。当此距离大于30m时，采空区对隧道施工安全性影响很小，塑性区分布在隧道、采空区周围很小区域；当此距离小于30m时，必须考虑采空区对隧道施工安全性的影响。在采空区和隧道拱部净间距为2.5m的情况下，当采空区小于1.5m×1.5m时，采空区对隧道施工安全性影响不大。当采空区大于2m×2m时，采空区对隧道施工安全性影响很大，隧道施工其拱部已不能自稳，必须采取强的预加固措施。由于该隧道地质复杂，采空区对隧道的安全性影响要综合各方面因素全方面考虑，采取预控措施，确保隧道施工和运营安全。1.2.4.4采空区位置的判断全隧道存在3处采空区，对隧道有影响的有2处，分别为水冬瓜煤矿和涂山煤矿，由于年份较早，巷道进入煤层后开采无规律性，导致空腔分布不均，较难通过初步勘察确定采空区具体分布区域和大小，必须在施工中采取综合地质超前预报方法，探测隧道掌子面一定区域内采空区的精确位置，确保隧道施工安全。(1)综合地质超前预报方法采用地质雷达每20m～40m进行一次探测预报，每完成一个施工循环对掌子面进行一次现场地质描述；每15m～30m进行一次红外探测，对探测出的地质异常带，宁可信其有，不可信其无；采用超前水平钻探的方法进行验证。验证孔每25m一个循环，30m/孔，当超前物探及验证孔确认有煤时，增加不少于3个φ108超前钻孔，进一步确认煤层厚度、煤层位置、岩体破碎程度。形成长-中-短预报距离相结合，即中长距离(20m～40m)与近距离(5m)钻孔相结合，物探预报与地质预报相结合，微观地质与宏观地质相结合。施工期间建立瓦斯监测、报警和施工通风系统，稀释和排出洞内瓦斯，防治瓦斯积累。当超前物探及验证孔初步分析为采空区时，临近预测采空区10m时，利用超前水平钻孔(要求穿透采空区进入基岩)，对采空区充填、坍塌、瓦斯积聚的情况进行探察，当采空区积聚瓦斯时，利用并加密钻孔进行排放；通过地质超前预报确定涌(突)水、突泥地段的准确位置及规模大小后，保留不小于5m的安全距离，采用全液压钻机向工作面钻眼，使泥和水有控制的排出，避免突水突泥情况的发生。(2)瓦斯监控量测施工期间在建立瓦斯巡回监测制度的同时，加强钻眼过程中及装药前和放炮后的瓦斯检测，并对隧道顶部、顶部超挖的空洞、避车洞和电气开关附近加强检测，以防瓦斯局部超限和机械及电气开关防爆性能下降产生火花而引起瓦斯爆炸。在掘进台车和复合式TBM上安装瓦斯检测报警仪，当工作面瓦斯浓度大于1%时，禁止装药、放炮和掘进；瓦斯浓度大于1.5%时，撤人撤电，持续通风。建立瓦斯监测、报警和施工通风系统。(3)监控量测在穿越煤系地层采空区域时，做好监控量测工作，能有效避免施工时的盲目性。通过对围岩参数的描述，可以分析出围岩自身所处的稳定状态，从而进一步确定支护参数，指导施工，预防隧道地质灾害的发生。1.2.4.5煤系地层采空区施工方法(1)采空区施工作业流程在煤系地层采空区施工中可能出现瓦斯突出、涌(突)水、坍塌等问题，施工作业流程见附图11-6煤系地层采空区处理工序流程图。(2)煤层采空区位于隧道下方的处理当煤层采空区位于隧道下方时，关键在于对隧底的加固，在未揭穿采空区前，随时注意采空区与隧道的相对位置，确保施工安全，避免造成采空区的坍塌。当揭穿采空区顶板后，采空区未坍塌充填时，采用抛填片石及钢花管对基底压浆加固的处理措施。如果采空区已坍塌充填，且隧底距离采空区底板小于3m时，在隧道开挖后清除隧底煤层采空区填充物，并采用C20混凝土回填，回填时基础嵌入基岩内50cm。如果已被坍塌的土石填充的采空区底板距离隧道底部大于3m时，采取对隧道基底进行注浆加固。采用φ75钢花管压注水泥浆进行加固，钢花管按纵横向间距1m，梅花形布置，管壁厚5mm，管壁上钻注浆孔，孔径10mm～16mm，孔间距为15cm～20cm，尾部1m～1.5m范围内不留注浆孔，作为止浆段。注浆终压1.0MPa～1.5MPa。施工时注意基底注浆采用钻孔，且应钻至煤层采空区底部直至基岩，安设注浆管注浆完毕后，钢花管留置孔内；若采空区深度大于10m，则采用钢管桩结构，桩长不超过10m，嵌入基岩不小于50cm。(3)煤层采空区位于隧道中部的处理在未揭开煤层采空区前，先进行超前探测，对未坍塌充填但有水的地段，采取钻孔排水的方式放水，对已经坍塌充填的地段，采取超前支护，有水时采取超前注浆固结堵水等手段加固。揭开煤层采空区后，在隧道衬砌边墙两侧施作厚度为2m的M10浆砌片石护墙，护墙外侧采用土石回填，厚度为3m；当采空区位于隧道断面上部时，在隧道拱部施作70cm厚C25混凝土护拱，并将加强支护的格栅拱架也打入护拱内，护拱上铺砌片石缓冲层，并预留注浆孔注浆。(3)煤层采空区位于隧道顶部的处理采空区位于隧道顶部，在未揭穿前超前探测揭示的情况属于未坍塌充填时，采取的处理方式与前述采空区位于隧道中部的处理方式一样。当揭示的采空区属于坍塌充填时，采取超前注浆固结、堵水，防止突水、突泥，然后采用台阶法开挖，超前小导管注浆预支护，并在施工中全环架设格栅拱架。(4)复合式TBM通过采空区采取的措施水冬瓜煤矿采空区主巷道高于本隧道轨面约51m，其中南巷道与本隧道相交，对复合式TBM通过该段施工影响大。由于煤矿开采无序，具体巷道分布无规律，施工中采取综合超前地质预报方法，结合采空区安全性分析和实际地质情况，判定采空区具体位置和处置方法。对于处于隧道上方、与隧道一定距离的采空区，采取小导管注浆等方式，严防突泥、涌(突)水事故发生。对复合式TBM掘进施工影响大的采空区，采取在1#斜井增设施工支洞的措施，通过支洞直接到达需要处理的采空区，按照钻爆法采空区处理方法进行治理，待采空区处理完毕后，再进行复合式TBM施工和通过。支洞布置见附图11-71#斜井施工支洞布置示意图。1.2.4.6煤系地层采空区安全措施铜锣山隧道作为穿越煤矿采空区的高风险隧道，地质情况极其复杂，施工中不可预见因素多，针对煤系地层采空区施工要全面强化安全控制，配备必要的安全生产设备和有效规避施工风险，达到安全生产的目的。(1)电视监控系统在隧道各洞口和复合式TBM操作室(自带)内配置有线电视监控器，根据工程进展增加屏数。在隧道内采空区作业工点合适位置安装摄像头，由监控值班员24h观察施工情况，发现异常及时上报处理，避免发生安全事故。(2)警报系统在采空区作业工点适当位置安装警报器，洞内值班员加强检查和巡视，各工班负责人提高施工安全警觉性，一旦发生紧急情况，立即拉响警报器，通知洞内所有施工作业人员迅速撤离。(3)应急照明系统准备专门的发电机作为备用电源；在隧道采空区附近每隔一定距离(20m或30m)安装应急灯，采用电池供电，可持续供电1h，保证紧急照明。(4)逃生系统为保证采空区发生坍塌时，隧道内的作业人员能够及时安全撤出，必须配备逃生设备和工具。采用大直径钢筋(Φ28)或普通钢管(D40)焊制逃生爬梯，置于采空区处置现场附近。同时开挖用的钻爆台车、铺设防水板的简易台车以及衬砌台车作为坍塌时的临时逃生避险设备。1.2.4.7钻爆法煤层及瓦斯地段施工措施(1)隧道施工控制瓦斯限值及超限处理措施隧道中煤(岩)层中涌出浓度的大小是危险程度的标志,施工中必须将瓦斯浓度控制在安全的限值以内。隧道施工控制瓦斯限值及处理措施见附表11-2：(2)煤层瓦斯预报首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道揭露煤系地层的大致里程，在通过TSP203进一步确定煤层发育的位置，然后采用掌子面素描、单孔超前水平钻孔等方法更加准确的预报掌子面前方30m范围内煤层的位置及厚度，水平钻孔需采用水循环回转钻，否则易引起火灾和爆炸，并钻取岩芯。(3)超前探测钻孔施工措施①超前探测组钻探前做好煤层取样并配合孔内瓦斯测试等各项工作，钻探中每一回次取进尺为20cm~30cm，如遇到卡钻、突快慢等异常现象，则及时提钻鉴定岩芯。在钻进过程中，配合瓦斯监测员检测孔口空气中的瓦斯浓度。②注意掌握并收集钻探过程中可能出现顶钻、夹钻、喷孔等瓦斯动力现象。当遇瓦斯逸出时，配合试验组及时测试瓦斯涌出量及瓦斯压力，同时做好超前钻孔记录。③超前探测一般采用湿式钻机，禁止采用冲击钻进，当进入煤层或煤线地层取样时采用干钻。④在距离煤层15～20m（垂直距离）的开挖面打超前钻孔1个，初探煤层位置。⑤在距离初探煤层位置10m（垂直距离）处的开挖面打3～4个超前探孔，并取煤芯（岩芯），根据各孔见煤、出煤点探测开挖工作面前方煤层位置，计算煤层厚度、倾向、走向与隧道走向的关系。⑥当钻孔瓦斯初散放放速度或浓度度达到或超过过规定安全最最小值时，可可根据设计或或现场要求增增加超前钻孔孔数量进行钻钻孔瓦斯抽放放，直到达到到安全施工标标准。1.2.4.8TTBM施工针对瓦斯斯等有害气体体的措施(1)整机采用传感器加加密设计，在在原有设计上上增加了7个传感器布布置于刀盘后后部、侧护盾盾、风道等关关键部位，传传感器信号于于设备主供电电系统互锁。(2)整机采用防爆设计计，电气系统统关键部位如如电机、接触触开关、断路路器、灯具等等均达到Ⅰ类矿井下防防爆等级标准准。(3)在通过上述区段时时，配备专职职的安全人员员，利用高精精度CJG10光干涉瓦斯斯监测仪进行行人工监测，保保证人员、设设备的安全。(4)选择合理的掘进参参数，减小对对周边岩石扰扰动。(5)为防止瓦斯溢出聚集集，在煤层分界线线两侧各300m范围内均均采用耐腐蚀蚀防水气密性性全封闭C50钢筋混凝土土管片，并确确保管片接缝缝处的密封效效果，在掘进机通通过时，同步步注浆快速跟跟进，通过后后隧道内继续续进行人工监监测。(6)增强风机通风能力力，在通过煤煤系地层带时时变频通风机机频率提高10个百分点，增增大隧道内供供风量。(7)在设备上设置逃生生通道及应急急照明系统，隧隧洞每隔50～100m安装装一盏应急照照明灯，在断断电情况下提提供隧洞照明明。制定逃生生预案，发生生瓦斯报警立立即组织人员员撤离。1.2.4.9TTBM施工针对采空区涌水的的措施(1)本工程复合式TBBM通过两处煤煤矿采空区，采采空区巷道内内长年年年积积水，易发生生涌水、透水水现象。将安安排专人对排排水量进行巡巡察、测量。(2)设备关键部位如电电机、配电柜柜、液压泵站站等加装防水水罩；设备配配有漏电保护护器，在洞内内因涌水短路路或人员触电电短路后电源源自动保护跳跳闸。(3)建立健全大涌涌水逃生预案案，发生涌水水立即启动预预案。(4)TBM上层设设有紧急避险险间及逃生通通道，当遇到到突涌水事故故时，通过通通道进入紧急急避险间自救救或等待紧救救援。(5)采取“以堵为为主，限量排排放”的原则，进进入采空区前前利用设备自自带的BEAM超前地质预预报系统对前前方地下水进进行不间断的的监测，到达达富水段时运运用超前钻机机设备向前方方进行帷幕注注浆堵水。必必要时运用钻钻爆法迂回至至刀盘前部人人工处理。1)超前钻孔帷幕注浆浆超前钻孔帷幕注浆浆的目的是在在隧洞围岩周周围形成足够够体积的水泥泥结石止水层层，最终达到到切断通道、封封闭水路、固固结围岩。施施工时利用设设备上的超前前钻机进行钻钻孔施工。超前帷幕注浆具体体流程如附图8所示2)侧向开挖导洞该方案适用于超前前开挖的分流流导水洞、揭揭露地下水后后复合式TBM无法通，出水水点是涌水量量很大且沿洞洞壁结构面发发生劈裂的高高压集中涌水水等类型的封封堵处理。先先利用分流导导水洞排水卸卸压，再择时时灌浆封堵。①施工程序该方案的施工顺序序为：从掘进进机侧面开挖挖导洞→用三通水管管罩住出水点点→安装导流弯弯管→浇筑一期堵堵头混凝土关关闭低压蝶阀阀，安装堵水水导洞钢管→打开低压蝶蝶阀，安装三三通罩水管发发兰盖→浇注二期堵堵头混凝土→一期、二期期堵头回填灌灌浆→该段隧道周围岩固固结灌→浆关闭DN500低压蝶阀，浇浇筑三期堵头头第一段，三三期堵头第一一段回填、固固结灌浆→浇筑三期堵堵头第二段，回回填灌浆→关闭高压闸闸阀，折除DN200高压钢管和和低压钢管。②分流导水洞开挖首先在突涌水部位位后方开挖横横向排水洞将将地下水集中中引排向掘进进机后部。然然后对突涌水水部位进行扩扩挖，使突涌涌水部位有一一个良好的施施工环境，扩扩挖深度满足足后期浇筑二二期混凝土堵堵头。在地下水补给区与与引水隧洞涌涌水点之间开开挖分流导洞洞分流卸压，导导水洞开挖断断面尺寸为((宽×高)3m×3m，采用钻钻爆法开挖。③浇筑一期、二期混混凝土堵头在分流导水洞过水水前，在导水水洞出口及突突涌水之间浇浇筑纵向和横横向围堰，防防止导流洞出出水倒流。导导水洞开挖连连通水源点后后，将掘进机机前方的高压压大流量地下下水通过导水水洞进行排放放。分流导水水洞内利用三三通罩水管罩罩住出水点安安装导流弯管管及四通管，在在四通管后连连接DN500的低压钢管管并安装低压压蝶阀，在四四通管上连接接两跟DN200高压钢管，在在后期浇筑的的三期混凝土土的后方安装装高压闸阀，关关闭低压蝶阀阀及高压闸阀阀浇筑一期堵堵头混凝土堵堵头。之后通通过高压闸阀阀安装DN200高压导水钢钢管，导水洞洞出口安装DN350低压钢管。打开低压蝶阀，将将地下水从导导水洞内排除除，在隧洞边边墙安装三通通罩水管法兰兰盘进行二期期堵头混凝土土浇筑。对一一期、二期堵堵头混凝土进进行回填灌浆浆。④钻孔灌浆采用XY-2型地质钻钻机回转钻孔孔，固结灌浆浆孔根据注水水情况设定，钻钻孔孔径为Φ56mm-Φ76mm，钻钻孔深入围岩岩13m。灌浆浆采用“自上而下、孔孔口卡塞灌浆浆法”施工，灌浆浆段长按3mm、5m、5m划分。钻孔达到灌浆深度度后，退出钻钻具下设注浆浆管并卡塞，采采用孔口卡塞塞灌浆法对引引水隧洞涌水水点与分流导导水洞之间的的围岩进行水水泥浆液灌注注对于灌浆施施工中的裂隙隙出水采取双双液浆液、化化学浆液进行行封堵，提高高涌水点洞段段围岩的强度度。⑤浇筑三期混凝土堵堵头固结灌浆完成后关关闭低压蝶阀阀，在一期混混凝土后浇筑筑三期混凝土土堵头第一段段，并对堵头头进行回填灌灌浆和二期堵堵头围岩的固固结灌浆。浇浇筑三期混凝凝土堵头第二二段及该部位位的回填灌浆浆处理。关闭闭高压闸阀，折折出DN350、DN500钢管。侧导洞排水结构如如附图9所示。11.2.5高压涌水水、突泥地段段的技术措施施(1)处理原则：综合预预报，先探后后掘的原则；；完善基准，大大堵小排的原原则；安全第第一，确保进进度。(2)报警系统当涌水、突泥发生生时，为了保保证各个工作作面的施工人人员能够及时时撤离，洞内内建立统一的的报警系统，并并根据危险程程度的不同，确确定预警等级级，根据预警警等级的不同同，确定不同同的报警信号号，报警信号号要能够明确确辨别，防止止由于信号辨辨别不清，造造成撤离的混混乱。(3)处理方法①渗漏水的处理：开开挖中洞内渗渗水面积较小小时，采用钻钻孔安装草绳绳、橡胶管将将水集中汇流流引入TBM排水系统；；地下水较丰丰富或渗水量量较大时，采采用超前注浆浆的方法阻水水。②在掌子面涌水、突突泥早期，为为了控制涌水水量和水压力力，在掌子面面附近配备足足够的堵漏材材料，如快凝凝、早强水泥泥，钢钎、木木楔等，当岩岩石裂隙或岩岩溶管道涌水水量不大时可可直接采用麻麻丝胶泥封堵堵，涌水量大大时，采用锤锤头打入缠有有麻丝胶泥的的木楔或钢钎钎封堵，为了了降低涌水速速度，在距离离掌子面一定定距离10～20m砌筑砂袋墙墙，加快泥砂砂淤积，减少少出水口和涌涌水量，砂袋袋墙的宽度一一般超过5mm。③承压水的处理：当当预计开挖工工作面前方有有承压水且排排放不会影响响围岩稳定时时，利用超前前钻孔排水；；如危及施工工安全，则采采取超前注浆浆进行处理。进行超前预注浆施施工时，将TBM刀盘适当后后退，在掌子子面后方和刀刀盘之间利用用钻孔和注浆浆设备完成注注浆作业。初初步确定每一一超前预注浆浆段为20m。先钻注布布置在隧洞顶顶拱上的注浆浆孔，后钻注注隧洞两测孔孔，最后钻注注底板孔。为为此，确定预预注浆钻灌顺顺序自上而下下、由外向内内。全段注浆浆完成后，待待凝1d，然后进行行开挖作业。主要注浆参数包括括：注浆浆液液：水泥-水玻璃浆，水水泥标号为42.5级；胶凝时时间：根据压压水试验确定定。凝胶时间间通过外加剂剂调节。当压压力变化时是是改变浆液浓浓度，还是改改变浆液凝结结时间来满足足最终压力的的要求，根据据现场情况而而定。注浆结束标准：进进浆量小于550L/min，并达达到设计压力力后稳定10min，检查查孔的吸水量量每米小于11L/min。超前预注浆处理地地下水是建立立在超前地质质预报基础上上的。针对高高压地下水要要提前准备好好遭遇突发性性涌水的施工工预案。1.2.6石膏岩岩地质段施工工措施.1石膏岩地质质段在隧道内内的分布铜锣山隧道在灰岩岩段穿越2处石膏岩，每每处各6m范围，YCK100+031～YCK100+035和YCK100+611～YCK100+615采用V-3型衬砌类型型，石膏岩地地质段均位于于隧道钻爆法法施工段。1.2.6.2石石膏岩地层的的特点(1)易溶性。石膏-硬硬石膏一般具具有强可溶性性，岩溶化现现象发育。(2)膨胀性。在水的作作用下具有吸吸水结晶膨胀胀性，导致地地质体变形，造造成工程破坏坏，据相关资资料，硬石膏膏水化后体积积一般增加30%～33%，最大可达63%，线性延伸10%，膨胀系数0.244，膨胀力805KPPa。(3)腐蚀性。膏岩中的的酸性特征对对混凝土的腐腐蚀主要表现现在酸与水泥泥石中的Caa(OH)22发生中和反反应生成可溶溶性的钙盐．．破坏了水泥泥石中的碱度度，使水化硅硅酸钙等其它它水化产物自自行分解．而而且盐酸还能能直接与这些些水化物反应应生成可溶性性钙盐．使单单位体积内CCa(OH))2和CSH(BB)含量减少少。混凝土孔孔隙率增大，力力学性能劣化化。酸还可以以与混凝土中中的某些成分分发生反应生生成非凝胶性性物质或易溶溶于水的物质质，使混凝土土产生由外及及内的逐层破破坏。另外，酸酸还可以促使使水化硅酸钙钙和水化铝酸酸钙的水解．．从而破坏了了孔隙结构的的胶凝体，使使混凝土的力力学性能劣化化。1.2.6.3石石膏岩地质段段施工方法石膏岩地质段施工工始终贯彻“控制变形、保保护基底、适适时衬砌”的原则，坚坚决杜绝“先放后抗”的传统理念念。(1)超前预注浆1)帷幕注浆。铜锣山山隧道石膏岩岩地质段若为为富水膏溶角角砾岩地段，采采用开挖前全全断面帷幕注注浆。全断面面预注浆，注注浆孔采用地地质钻机钻孔孔，灰浆机拌拌制浆液，压压浆机进行注注浆。注浆固固结范围为开开挖洞室轮廓廓线外3.55m以内的围围岩。单孔注注浆浆液扩散散半径为4mm，注浆压力力一般控制在在0.5～1.0Mpa。2)超前小导管预注浆浆对于无水石膏岩地地段开挖，拱拱部采用小导导管注浆预加加固的措施，确确保隧道开挖挖的安全。小导管采用Φ422热轧钢管，长长3.5m，管管壁四周按115cm间距距梅花型钻设设Φ8mm注浆孔孔，环向每米米3根，纵向每2榀格栅打一一环，纵向水水平搭接长度度1.5m，施施工外插角10°～15°。浆液采用用超细水泥浆浆，水泥浆水水灰比(重量比)1：1，注浆压力力一般为0.8Mppa，施工中根根据现场试验验确定合理的的注浆参数。(2)开挖与支护采取短台阶法施工工，上台阶视视情采用人工工或机械开挖挖或预裂爆破破、预留核心心土，正洞加加临时仰拱，下下台阶机械开开挖或微震控控制爆破，锚锚喷网钢架支支护。仰拱快快速封闭成环环，适时衬砌砌，无轨运输输。针对石膏岩的特殊殊地质特性，在在上台阶开挖挖完成后，为为了控制围岩岩变形、确保保施工安全，及及时施作临时时仰拱。同时时根据围岩变变形情况，适适时增设卡口口梁、临时地地梁等综合措措施，抑制围围岩变形和围围岩失稳。初期支护施工时在在拱部150°范围预埋φ42注浆管，壁壁厚3.5mmm，长500mmm，环、纵纵向间距为1.0×6..0m。当初初期支护闭合合成环一定长长度后，及时时对初衬背后后回填注浆加加固。采用C25钢纤维喷射射混凝土。(3)隧道基底处理隧道基底采用Φ2200mm混混凝土桩进行行加固处理，保保证基底承载载力，确保结结构安全。混凝土桩施工采用用预制静压法法，其布置形形式见附图10。下台阶落底按0..5m左右的的步距实现，从从而做到每次次落底后即可可进行一环桩桩的施工。施工前根据设计的的地基处理范范围绘制桩位位平面布置图图，并根据每每根桩的桩号号标于图上，施施工现场同样样按布置图将将桩号标出，确确保现场桩号号在桩位平面面布置图上对对号入座，避避免桩孔的重重打、漏打。桩位中心线与桩底底高程严格满满足设计要求求，灌注后桩桩中心与设计计中心的偏差差小于5cmm，压入后测测量压入深度度与桩顶标高高。每环混凝土桩钻孔孔时，首先进进行中间桩孔孔的钻挖，然然后再钻挖两两侧的桩孔；；桩体混凝土土灌注时，则则从两侧向中中部跳跃灌注注，每环桩的的钻孔与灌注注顺序见附图11-11。混凝土桩在预制场场集中预制，确确保达到设计计强度。静压压过程中保证证冲击力统一一且方向垂直直。一环桩施工完成后后，立即进行行落底开挖，除除去表层虚碴碴，挂网、喷喷射混凝土及及架立钢架，完完成环向支护护的封闭。(4)施作仰拱封闭成环环根据监控量测数据据，围岩在仰仰拱封闭前收收敛变形较大大，且发展速速度快，很难难稳定，而施施作了仰拱后后围岩与支护护很快趋于稳稳定。石膏岩岩地段施工，及及时施作仰拱拱封闭成环尤尤为关键。为了不影响前方的的掘进与支护护施工，仰拱拱部位的围岩岩采用挖掘机机跳槽开挖，每1～2m一组，上设仰拱栈桥，以满足正常通车需要，最后立模灌注仰拱混凝土。(5)结构防水采用结构自防水及及于初期支护护与二衬间全全断面铺2..0mm厚单单挂式单面自自粘防水卷材材。二衬施工工缝采用水泥泥基渗透结晶晶型涂料、钢钢边橡胶止水水带、遇水膨膨胀止水胶及及多次注浆管管等综合措施施。(6)泡沫混凝土初期支护和二次衬衬砌之间设一一道厚约200cm的泡沫沫混凝土，起起到缓冲的作作用。泡沫混凝土是通过过发泡机的发发泡系统将发发泡剂用机械械方式充分发发泡，并将泡泡沫与水泥浆浆均匀混合，然然后经过发泡泡机的泵送系系统进行现浇浇施工或模具具成型。具有有整体性能好好、低弹减震性性好、防水性能强强、耐久性能好好、生产加工方方便、环保性能好好、施工方便、可泵性好等优点。(7)二次衬砌二衬混凝土灌筑时时在拱顶预埋埋一根Φ42钢管，长10000mm，纵纵向间距6mm，对二衬背背后回填注浆浆，预埋方式式同初支，注注浆压力适当当。石膏岩地段按照适适时衬砌的原原则进行二次次衬砌施工，即即根据围岩监监控量测资料料，在围岩和和初期支护变变形基本稳定定后进行二次次衬砌，二次次衬砌施工前前先凿除临时时仰拱。如围围岩变形发展展加快或不能能趋于稳定，出出现安全隐患患的情况时，及及时加强初期期支护，以确确保隧道结构构与施工安全全。二次衬砌采用整体体式模板台车车衬砌，混凝凝土采用自动动计量拌合站站集中拌合，混混凝土输送车车运输，泵送送入模。根据设计要求，石石膏岩地段二二次衬砌采用用C40防腐蚀钢筋筋混凝土。(8)施工防排水由于石膏岩具有遇遇水强度很快快降低，极易易崩解软化的的特性，所以以石膏岩地段段施工中对水水的处理极为为重要。水的的来源分两种种，一种是地地下水、另一一种是施工用用水。防排水水采用“以堵为主，限限量排放”的原则。1)地下水处理开挖前先进行帷幕幕注浆，防止止透水层中的的地下水向石石膏岩地段中中流动，隔绝绝地层，使其其不产生水压压的变化。必必要时在邻近近交接处的透透水层中设置置排水孔；开开挖后立即喷喷混凝土，封封闭洞壁和掌掌子面，封闭闭透水层通向向石膏岩的通通路，隔绝石石膏岩与空气气中水分接触触；按设计要要求施作防水水层、软式透透水管盲沟，同同时认真处理理好施工缝和和变形缝；严严格按防腐蚀蚀混凝土设计计施工，确保保二次衬砌抗抗渗性系数符符合设计要求求。2)施工用水处理由于采取钻爆施工工，钻孔时需需要使用大量量的水，因此此，施工时严严格控制用水水量；增加排排水设施，在在掌子面附近近设置集水井井或坑，挖排排水沟将水及及时排至非石石膏岩地段，严严禁漫流。.4防环境水对对混凝土侵蚀蚀技术措施首先依据相关水质质分析规程进进行环境水的的水质分析，以以确定其对混混凝土是否有有侵蚀性，有有侵蚀性的根根据侵蚀类型型采取相应的的技术措施。1)选择低水化热、低低铝酸钙含量量的矿碴水泥与