某工程TBM掘进过程中地质问题预防及处理方案

某工程 掘进过程中地质问题预防及处理方案1工程概况某工程地处**河流域中游，坝址位于**县**乡下游1.5km,距下游**市直线距离63km。开发任务以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水。水库正常蓄水位4095m、汛期限制水位4093.5m、死水位4066m、电站装机容量160MW、灌溉面积65.28x104亩。水库总库容12.3x108m3,工程规模为I等大（1）型工程。地震基本烈度为训I度。枢纽主要由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞、泄洪兼导流洞、发电引水系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。输水洞总长16827m，洞轴线方向：进口及洞身为S21°W,至出口转为S79°W。进口底板高程4061.60m,出口底板高程4044.84m。钻爆法施工洞段为圆拱直墙洞室，开挖尺寸4.0mx4.0m,TBM施工洞段为圆形洞室，开挖洞径4.0m。灌溉输水洞为无压隧洞，建筑物级别为3级，设计引用流量10.0m3/s,洞内最大流速2.02m/s,进口布置于**河支流一扒曲的右岸、坝址上游约200m,靠近泄洪洞进口附近。出口布置于澎波曲的支流一白曲的左岸，无名沟右侧约605m山坡坡脚处，洞身近乎直线布置，轴线方位SW201°22’0〃，于出口段折向SW259°5′55〃。灌溉输水洞全长16.827km,可分为引水渠、进水口、输水隧洞、出口段等部分。引水渠长79m,为梯形渠槽；进水口为竖井式，底板高程4061.6m；输水隧洞洞身段纵坡1%。；出口底板高程4044.87m,出口段全长155m,由出口陡坡及其前后两段出口明渠组成,后接入白曲。我公司承担的第H标段：采用钻爆法和TBM法联合施工的输水洞中间洞段工程（桩号1+500m〜桩号13+830m）及采用钻爆法施工的#1、#2施工支洞工程；支洞和主洞施工特性分别见表1-1、1-2。表1-1 施工支洞特性表支洞编号进口坐标支洞综合坡度支洞进口底高程（）支洞末端底高程（）支洞长度（）()()表1-2 主洞施工特性表支洞编号支洞与主洞交点坐标主支洞交点处高程主支洞交点处桩号（）主洞起点设计底高程（）主洞终点设计底高程（）()()

本工程TBM本工程TBM施工洞段桩号为，1工2期9共53个月，从年6月1日开始施工，201年510月31日竣工。本工程突出的特点是：本工程TBM是高海拔以上首次使用，施工环境恶劣，地质条件复杂、可能遇到的地质问题多，安全风险较大。结合设计地质情况，TBM施工将面临高地应力岩爆、断层塌方及软岩塑性变形、涌水及突水突泥、有毒气体、地热等五大地质风险。如何解决此五大地质难题，是工程施工顺利进展的关键所在。为防范各类风险，加强施工技术措施，特制定本专项方案。2存在地质问题及解决方案工程地质(1)桩号0+3164m〜0+3200m埋深580m〜600m,为与#1支洞交叉部位，围岩为新鲜二长花岗岩(E2-EJ),节理发育，岩体完整性差，地下水高出洞顶500m〜540m,局部小断层较发育，围岩不稳定，为W类围岩，开挖中易失稳，需注意支护。(2)桩号0+3200m〜0+11720m埋深530m〜1300m,围岩为新鲜二长花岗岩(E2-EJ),节理不甚发育，岩体较完整，地下水高出洞顶350m〜1200m,总体属H〜III类围岩，III类围岩约占20%〜30%,围岩基本稳定。局部小断层较发育，完整性较差，围岩稳定性差，开挖中易掉块，为W类围岩，需注意支护。该段洞身埋深大，岩性单一，岩质坚硬，桩号0+3232m〜0+11720m埋深超过发生岩爆的临界埋深615m,开挖时发生中等岩爆的可能性较大，需注意防护。桩号0+5000m〜0+10000m埋深较大，据推断,地温较高,需采取对应措施。(3)桩号0+11720m〜0+12060m埋深450m〜500m,穿越断层F1,该断层控制托龙岩浆岩(E2T)的侵入，节理发育，岩体破碎。断层走向N60W,倾NE,N65°〜85°,破裂带宽百余米，以脆性破裂为主,断裂组成物主要为角砾岩、碎裂岩及碎粉岩,局部地段为断裂泥,为逆冲断层。断层及破碎带可能成为地下水储水构造与补排运移通道,地下水高出洞顶270m〜350m。开挖穿越本段时，发生承压或半承压地下水突水、渗水的可能性较大。下盘为石炭系诺错组的板岩、细砂岩、页岩，层理发育。本段围岩极不稳定，属V类围岩，开挖时易失稳，须及时支护。(4)桩号0+12060m〜0+12620m埋深370m〜460m,围岩为石炭系诺错组(C>2n2)的板岩、中厚层状细砂岩夹页岩，层理发育，岩层产状N60°W,倾NE,N40。，岩层走向与洞轴线大角度斜交，总体有利于洞室稳定，应注意中薄层状泥灰岩夹页岩对拱顶稳定的不利影响。地下水高出洞顶220m〜270m,围岩局部稳定性差，属HI类围岩，开挖中易塌方，需注意支护。(5)桩号0+12620m〜0+12870m埋深300m〜370m,围岩为石炭系诺错组(C1-2n3)的炭质页岩夹薄煤层，岩质软弱，层理发育，岩层产状N60°W,倾NE,N40。，岩层走向与洞轴线大角度斜交,总体有利于洞室稳定,应注意中薄层状泥灰岩夹页岩对拱顶稳定的不利影响。地下水高出洞顶200m〜220m,围岩不稳定，属W类围岩，开挖中易塌方，须注意支护。本段岩层中夹薄煤层,产生有毒有害气体的可能性较大,开挖过程中应注意采取必要的防范措施。(6)桩号0+12870m〜0+13129m埋深330m〜350m,围岩为石炭系诺错组(C1-2n4)的板岩、灰岩、页岩、泥页岩,局部夹薄煤层,层理发育,层理走向与洞轴线大角度斜交,地下水高出洞顶190m〜200m,围岩稳定性较差。局部小断层较发育，围岩不稳定，开挖中易塌方，需注意支护。本段总体属ni类围岩，断层发育部位为w类。本段岩层中夹薄煤层,产生有毒有害气体的可能性较大,开挖过程中应注意采取必要的防范措施。主要的地质问题及对施工的影响(1)地应力引起的岩爆问题某工程输水洞洞段最大埋深130米0,处于欧亚板块与印度板块碰撞的岛弧后缘逆冲地带，地应力可达 ，属于高地应力区域，加上二长花岗岩岩性硬度较大,储能较大,个别洞段引起岩爆的可能性较大。根据估计岩爆程度在片帮--中等岩爆。岩爆的产生对设备和人员施工安全产生隐患，是危害施工正常进展的因素之一。片帮可以导致人员受伤，设备局部受损；中等岩爆则会导致人员伤亡和设备局部严重受损。（2）断层塌方及软岩塑性变形问题。断层破碎带、不利结构面引起塌方问题隧道位于板块碰撞弧后逆冲带，经过的区域断裂带和小规模的断层、破碎带较多，岩体的结构面发育，不利结构面组合多，容易产生塌方。塌方对设备和人员产生危害，处理塌方需要时间，耽误工期，影响施工的进度。更有甚者，可以卡住设备和破坏设备。。软岩塑性变形引起的大变形问题由于存在高地应力，洞段局部有炭质页岩、板岩等软弱岩石，断层内可能遇到断层泥，这些岩石遇水容易软化，产生大量的塑性变形，变形可能导致掘进过程卡住设备，或者使二衬变形过大甚至破坏。（3）地下水丰富引起的突水问题从地形地貌和水文气象看，本区雨季集中在6-月8份，降雨相对集中，同时冬季降水，春夏之交融化，部分降水和雪水转化为地下水。地下水主要为裂隙水，局部灰岩可能存在岩溶水以及断层，断层泥等具有阻水作用，因此，掘进过程中，遇到裂隙带、断层或者溶洞时，可能发生突水而产生涌水等现象。（4）岩性引起的有毒有害气体问题石炭系诺错组 的板岩、灰岩、页岩、泥页岩，局部夹薄煤层，可能1-2产生大量的有害和有毒气体，同时，二长花岗岩 可能具有较强的核辐射22或产生其他有害气体等。（5）高地热引起的高温问题工程区位于念青唐古拉山火山岩浆弧带上，地热梯度大，高低热容易引起高低温。地热引起施工环境恶化，增加施工难度，减低施工功效，提高施工成本等。3预防及施工方案地质预报超前地质预报为TBM掘进施工中隧洞地质监测的重要组成部分，它包括隧洞围岩描述、水文地质监测、施工地质测绘、围岩变形监测、围岩类别判别、仪器现场量测、不良地质体预报及相应的地质、测试资料分析和成果整理等工作，并及时提供超前地质预报成果资料。超前地质预报工作实施特点超前地质预报工作主要是对围岩及水文地质条件进行监测、对不良地质体进行预报，及时获取现场第一手地质资料和仪器测试数据，是地质预报工作成败的关键，同时现场地质工作和仪器测试与隧洞TBM掘进施工相互干扰、又相辅相成。因此，进行超前地质预报的地质工程师要在充分了解前期地质工作的基础上，对隧洞的工程及水文地质条件进行认真的调查，时时跟进TBM施工，在TBM检修维护的空隙时间里及时的进行仪器测试，保证采集的资料、数据准确无误，并尽快提供分析成果，为围岩支护和不良地质体的超前处理提供依据。超前地质预报分类超前地质预报工作包括：隧洞围岩描述、围岩监测、水文地质监测、施工地质测绘、围岩类别判别等常规地质预报和超前地质勘探、超前仪器现场量测、不良地质体长距离预报等超前地质预报，以及相应的地质、测试资料分析和成果整理等工作。常规地质预报是指：对已开挖洞段及时进行地质编录、测绘、取样及试验，依据已知围岩的风化、裂隙发育状况及开挖石渣的粒径、形状、质量状况和较大渗水点的渗水量、水温、PH值、导电性等条件，预报掌子面前方未开挖地段的地质情况、可能出现的不良地质体及围岩类别。超前地质预报是指：为防止TBM掘进时遭遇未知的不良地质体而进行的超前地质勘察、超前勘探钻孔、超前仪器测试等，对隧洞掌子面前方长距离范围内的不良地质体进行预报。所采用的主要手段为：地面地质预测、超前钻孔、地质雷达测试、地震波超前测试等，然后将采集的数据进行整理，从而对不良地质体可能被揭示的位置进行预报。3.1.3超前地质预报实施超前地质预报工作包括：在分析既有地质资料的基础上，采用地质调查、物探、超前地质钻探、超前导坑等手段，对隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件及不良地质体的工程性质、位置、产状、规模等进行探测、分析判释及预报，并提出技术措施建议（图3.3-1）。本洞地质预报采取的原则是：首先对地质复杂程度进行分级（表3.3-2），其次在分级的基础上，采用进行分类处理原则。隧道超前地质预报可采用地质调查与勘探相结合、物探与钻探相结合、长距离与短距离相结合、地面与地下相结合、超前导坑与主洞探测相结合的方法，并对各种方法预报结果综合分析，相互验证，提高预报准确性。地质条件复杂隧道（区段）的超前地质预报应以地质调查法为基础，以超前钻探法为主，结合多种物探手段进行综合地质超前预报。地质条件较复杂隧道（区段）的超前地质预报应以地质调查法为基础，以弹性波反射法为主，辅以红外探测、高分辨直流电法、地质雷达等方法，必要时采用超前钻探验证。当发现局部地段工程地质条件复杂时，应按地质条件复杂隧道（区段）的地质超前预报方案实施。地质条件中等复杂隧道（区段）的超前地质预报应以地质调查法为主，对重要的地质界面、断层或地面物探异常地段可采用弹性波反射法进行探测，必要时采用红外探测、高分辨直流电法和超前钻探等。地质条件简单隧道（区段）的超前地质预报可只采用地质调查法进行。地质预报程序图解图3.3-1表表3.3-2 地质复杂程度分级复杂程度分级影响因素复杂较复杂中等复杂简单地质复杂程度含物探异常岩溶发育程度强烈发育，以大型暗河、廊道、较大规模溶洞、竖井和落水洞为主，地下洞穴系统基本形成中等发育，沿断层、层面、不整合面等有显著溶蚀，中小型串珠状洞穴发育，地下洞穴系统未形成，有小型暗河或集中径流弱发育，沿裂隙、层面溶蚀扩大为岩溶化裂隙或小型洞穴，裂隙连通性差，少见集中径流，常有裂隙水流微弱发育，以裂隙状岩溶或溶孔为主，裂隙不连通，裂隙透水性差涌水涌泥程度特大型涌突水（涌水量〉 0大型涌突水（涌水量〜 ）、突泥，高水压较大型涌突水（涌水量 〜）、突泥中型涌水（涌水量 〜 、、涌泥小型涌水（涌水量＜）3甬突水可能性极小断层稳定程度大型断层破碎带、自稳能力差、富水，可能引起大型失稳坍塌中型断层带，软弱，中〜弱富水，可能引起中型坍塌中小型断层，弱富水，可能引起小型坍塌中小型断层，无水，掉块地应力影响程度极高应力（O＜）,开挖过程中硬质岩时有岩爆发生，有岩块弹出；软质岩岩芯常有饼化现象，岩体有剥离，位移极为显著高应力（O 〜），开挖过程中硬质岩可能出现岩爆，岩体有剥离和掉块现象；软质岩岩芯时有饼化现象，岩体位移显著瓦斯影响程度瓦斯突出：瓦斯压力三 ，瓦斯放散初速度4三0煤的坚固性系数&,煤的破坏类型为m类及以上高瓦斯：全工区的瓦斯涌出量三低瓦斯：全工区的瓦斯涌出量＜无地质因素对隧道施工影响程度危及施工安全，可能造成重大安全事故存在安全隐患可能存在安全问题局部可能存在安全问题诱发环境问题的程度可能造成重大环境灾害施工、防治不当，可能诱发一般环境问题特殊情况下可能出现一般环境问题无3.1.4主要的地质预报手段地质预报一般有长距离地质预报和短距离的地质预报。长距离预报包括：SGR大地电磁等手段。短距离主要有：①地质雷达，②超前水平钻孔，③掌子面岩石分析等。短距离预报与长距离超前地质预报相互印证、互为补充，以达到最好的超前预报精度。（1）地质调查：宏观上，通过区域地质，掌握输水洞所处地区的区域地质，通过航片或者卫片对灌溉输水洞全段范围内区域断裂、区域地形、地貌、地层岩性、区域水文地质等进行进一步的全面核查。开挖过程中进行地质观察和地质编录：对灌溉输水洞全段，包括掌子面和洞壁的岩性、岩体风化情况、水文情况、岩体结构等进行编录，同时对施工过程中洞渣块度、力学性质、掘进过程的掘进参数等进行地质编录。其优缺点为：该方法设备简单（地质罗盘、卷尺等）、操作方便、不占用隧道施工时间，提交资料及时，且能为整座隧道提供完整的地质资料，费用低，但对与隧道交角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报，对操作人员地质知识水平要求较高，一般要求地质专业人员来完成。C） 实时监测隧道掘进电法超前监视 E由开发并专有，是一种特别为地下建设工业开发的、非植入性（不需要采用钻孔等进入围岩内部的措施）的地球物理探测系统和预报方法。它能够伴随着工程施工一直在掌子面前方3倍隧洞直径范围内进行围岩探测。自动进行数据的采集和评价处理，并且预测的结果实时显示，允许在工地快速做决定。是创新的采用 （这种方法的原理是：通过电极产生保护电流，保证电极的电流向掌子面正前方探测，而不会向其他方向,换句话说，这个原理是用来保证探测的方向性正确）和（这种方法的原理是，在不同频率下测量电阻率）这两个已经充分证实了的原理测量.低频交流电区域是由配置的个电极和调整电压产生的强迫输入电流＜安全电压到掌子面前方的岩石中引起一个感应区域特别是在前方区域岩石发生变化时。建立在对电参数持续观测的基础上最重要的是“激发极化影响”，它表述为频率影响百分比（）E 描述的是岩石容纳电量的能力。它和孔隙率相互联系，具有地质相关属性。（按照托马斯的说法，其实 其实是一个关于在不同频率下围岩电阻的一个函数，可表示为 、……，它不仅测f1f2量与岩石破碎程度相关的孔隙率，同时也测量岩石的渗透率（在相同孔隙率情况下，岩石通过水的能力，如果岩石中包含很多泥质，阻碍相应的水通过，则渗透率就小））同时， 测量电阻，电阻描述了水利地质情况一般岩石的电阻很大，如果岩石中含水，水的电阻小，则使岩石整体的电阻变小）。系统实时探测中，通过 和电阻的异常可以辨别相关岩石的变化。根据这两个参数可以做出掌子面前方地质和水利地质情况的评价，这些情况反映在 显示器上可以为现场快速决定作依据。法实时监测，可以保证短程的快速预报，但是目前该法的费用相对较高。（）超前探测：对灌溉输水洞全段进行探测，重点探测灌溉输水洞围岩的完整程度、地下水发育情况等。 2 2超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的。它是在掌子面后方边墙上一定范围内布置一排爆破点，依此进行微弱爆破，产生的地震信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化时，比如有断层或层变化，信号的一部分被返回。界面两侧岩石的强度差别越大，反射来的信号也就越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大。根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软处理就可以得到岩体强度变化界面的位置及方位。优缺点及适用范围①适用范围广适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况。②预报距离长能预报掌子面前方〜 范围内的地质状况，围岩越硬越完整预报长度就越大。③对隧道施工干扰小它可在隧道施工间隙进行，即使专门安排此项工作，也不过30分钟左右。④提交资料及时在现场采集数据的第二天即可提交正式成果报告。它设计了一套专用处理软件，将复杂多解的波形分析转换为直观的单一解的波形能量分析图。（4）红外探水：采用专门的红外探水仪器，对洞段掌子面前方的水文情况进行探测，重点是地下水体的分布、形状、大小等。红外探测属广义遥感技术，它建立在红外辐射场的基础上。地球上一切物质，每时每刻都在向外部辐射红外电磁波，并形成红外辐射场。物质在向外部发射红外辐射的同时，必然会把它内部的信息传递出来，因而根据场的变化，即探测曲线上所出现的异常，提前发现隐蔽的灾害实体，从而预防灾害的发生。红外辐射场理论应用于隧道地质预报中，就是，当隧道外围空间和掘进前方存在隐伏水体或含水构造时，隐伏水体或含水构造产生的异常场就要叠加到正常场上，使隧道内的正常场产生畸变，根据拱顶、隧底、边墙、掌子面探测曲线、测量数据的变化就能确定隐伏水体或含水构造所在空间方位。优点：仪器小巧轻便，操作简单，可实现全空间全方位探测，能预测道外围空间及掘进面前方范围内是否存在隐伏水体或含水构造，基本不占用隧道施工时间，资料分析简洁、快速、直观。缺点：它只能告诉探测点前方 范围内有没有水，至于水量大小、水宽度及具体位置等则难以说清，也就是说目前红外探测只限于定性阶。适用范围：适用于任何地层中定性判断探测点前方"有没有水”及水体存在方位。（5）地质雷达：对灌溉输水洞断层破碎带、物探异常带及岩性接触带进行探测，重点探测地下水发育情况，掌握掌子面前方的富水情况。优缺点：①目前国内还没有为隧道超前地质预报而专门设计制作的地质雷达，仪器密封性差，洞内不易防水、防潮、防尘，易造成仪器损坏，特别是没有专门的天线，操作起来费时费力，且效果不好。探测距离太短，一次只能探测〜 ，与目前隧道每天开挖接近〜的速度极不匹配。隧道内的环境条件与地质雷达的理论基础—半无限空间不吻合，加之洞内钢拱架、钢筋网、锚杆、钢轨等金属构件的影响，探测结果一般不太理想。就目前的技术水平而言，地质雷达采用高频率的天线作为隧道砼衬砌质量无损检测的手段仍是比较合适的。地质雷达在地表探测〜范围内的地下地层或地质异常体溶洞、土洞、断裂、空隙等）反射信号还是比较明显的，也是一种比较理想的手段；灰岩地区隧道铺底前采用中〜低频率的天线作为探明隧底隐伏岩溶洞穴的手段仍是大家经常采用的。⑥岩溶重点发育地段，有时也用地质雷达对掌子面前方和边墙外侧岩溶洞穴进行探测。（6）超前地质钻孔：对重点复杂地段（如：断层破碎带、重大物探异常带）采用超前地质探孔进行超前探测（图2）。其优点：①可比较直观地告诉我们钻孔所经过部位的地层岩性、岩体完整程度、裂隙度、溶洞大小、有没有水以及可测水压高低等。煤系地层可进行孔内煤与瓦斯参数测定，采取适宜防治措施，防治煤与瓦斯突出危险性。与物探方法相比，它具有直观性、客观性，不存在物探手段经常发生的多解性、不确定性。其缺点：费用高、占用隧道施工时间长，且资料只是一孔之见。（理论上讲，由于溶洞发育的复杂性、多变性，几个钻孔也难100%地把掌子面前方的管道岩溶提前揭露预报出来。）PDKE'557用8_I_II L 1 ）■」1丁 千口飞也（7）地质分析：对全灌溉输水洞进行地质编录，记录现场揭露的地质信息，犍 斯照克并综合上述各种探测方法获得的地质信息，通过综合分析，预测预报前方工程地质及水文地质条件。（8）跨孔声波CT成像法（定发、定收、同步接发）（声波、电磁波、地震波）跨孔声波CT是通过探测成像确定钻孔间岩体结构等情况，借助医学界X射线断层扫描的基本原理，结合岩土的物理力学性质的相关分析，采用射线走时和振幅来重构岩土内部声速值及衰减系数的场分布，通过像素、色谱、立体网络的综合展示，达到直观反映岩石（体）内部结构图像（如岩溶洞穴的位置、规模及充填特性等）之目的。3.2地质预报实施方法地应力的测试与预报地应力是指存在于地层中的未受到工程扰动的天然应力，主要由2部分组成，即自重应力场和构造应力场。一是测试，主要通过实测点的地应力或者变形资料，测试设备为地应力计；二是预测，主要是通过埋深，在实测点的基础上采用数值模拟反演分析，来确定预测区的地应力场。断层及破碎带、不利结构面预报一是地质调查，包括宏观地质调查和掌子面地质调查。宏观地质调查包括：地层地质调查、地质构造调查、水文地质调查、岩溶地质调查、煤系及软弱底层地层调查、岩浆岩侵入体调查。掌子面地质调查主要是对洞壁、辅助洞、掌子面的地质情况进行分析，预判断层、破碎带及不利岩体结构面组合。二是地震波法。目前主要有TRP系统、TSP系统和TGP系统等。本次建议选用TSP203系统进行远程地质预报。三是地质雷达。一般是短距离预报，主要预测10-40m范围之内的地质情况，包括岩体结构、地下水、断裂带等。四是超前地质钻孔法。一般情况下不适用，在对地质情况十分复杂，其他手段预测不准确时才使用。地下水预报在地质调查和素描的基础上，初步判断水体的位置，然后进行红外探水，如出现异常，采用超前钻孔等进行探测，综合分析地下水体的具体位置、形状和大小等参数。软岩变形测试与预报一是地质调查法：利用地质理论和作图法，将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制成图表，结合已有勘测资料，进行隧道开挖面前方地质条件的预测预报。二是超前地质钻：一般情况下不使用，在特殊情况下，超前地质钻探是利用水平钻机在隧道工作面进行地质钻探获取地质信息的一种地质超前预报方式。某隧道复杂地段水平钻孔纳入了施工工序，每一个循环，纯钻时间〜小时，辅助时间〜小时，干扰施工时间〜小时（约〜 ）%（仰角、伏角、外插角）（根据需要可有多种不同的布置方式和钻孔个数）三是地震波法：采用 进行探测，方法与前同。有害有毒气体监测与预报一是监测，主要是针对瓦斯和其他有毒。有专门的瓦斯浓度监测仪器，同时，也可以采集空气样本进行检测。二是预报，根据宏观地质调查和掌子面地质分析。地质调查方法与前同。地温的测试与预报一是地温测定。对掌子面的岩体和地下水的温度进行测试，对洞段内的气温进行测试，确定洞室和掌子面的温度。二是地温预报，主要根据测试点的地温和开挖揭露的地质情况，预判地温。3.3地质预报实施方案表4TBM表4洞段里程长度(m)地质特征可能出现的施工地质问题预报分级预报方法预报实施人136埋深 〜 ，为与支洞交叉部位，围岩为新鲜二长花岗岩 ，节理发育，岩体完整性差，地下水高出洞顶 〜 局部小断层较发育，围岩不稳定，为W类围岩。开挖中易失稳，需注意支护。较复杂地质调查与素描，地质雷达探测。地质雷达探测外包，其余由项目部实施28520埋深 〜 ，围岩为新鲜二长花)节理不甚发育，岩体较完整，地下水高出洞顶 〜 ，总体属n〜m类围岩，m类围岩约占〜，围岩基本稳定。局部小断层较发育，完整性较差，围岩稳定性差，开挖中易掉块，为w类围岩，需注意支护。该段洞身埋深大，岩性单一，岩质坚硬，桩号 〜埋深超过发生岩爆的临界埋深 ，开挖时发生中等岩爆的可能性较大，需注意防护。桩号 〜埋深较大，据推断，地温较高，需采取对应措施。复杂地质素描、TSP203探测、地质雷达探测、个别超前水平钻孔，红外探水。温度测试。放射性物质探测，地温地应力测试Tsp203、地质雷达探测、放射性物质探测外包，其余由项目部组织实施。30+11720m〜0+12060m340埋深 〜 ，穿越断层，该断层控制托龙岩浆岩 的侵入，节理发育，岩体破碎。断层走向 ，倾，N5〜5，破裂带宽百余米，以脆性破裂为主，断裂组成物主要为角砾岩、碎裂岩及碎粉岩，局部地段为断裂泥，为逆冲断层。断层及破碎带可能成为地下水储水构造与补排运移通道，地下水高出洞顶〜 。开挖穿越本段时，发生承压或半承压地下水突水、渗水的可能性较大。下盘为石炭系诺错组的板岩、细砂岩、页岩，层理发育。本段围岩极不稳定，属V类围岩，开挖时易失稳，须及时支护。复杂地质调查与素描、F1前后200m进行TSP203探测、地质雷达探测、局部超前水平钻孔，红外探水。放射性物质探测，地温测试。Tsp203、地质雷达探测、放射性物质探测外包，其余由项目部组织实施。40+12060m〜0+12620m560埋深〜 ，围岩为石炭系诺错组的板岩、中厚层状细砂岩夹页岩，层理发育，岩层产状 。 倾Z。，岩层走向与洞轴线大角度斜交，总体有利于洞室稳定，应注意中薄层状泥灰岩夹页岩对拱顶稳定的不利影响。地下水高出洞顶 〜 ，围岩局部稳定性差，属m类围岩，开挖中易塌方，需注意支护。复杂重点地段地质素描、TSP203探测、地质雷达探测、局部超前水平钻孔、红外探水，毒气探测Tsp203、地质雷达探测外包，其余由项目部组织实施。

洞段里程长度(m)地质特征可能出现的施工地质问题预报分级预报方法预报实施人5〜250埋深〜 ，围岩为石炭系诺错组的炭质页岩夹薄煤层，岩质软弱，层理发育，岩层产状。 倾Z。，岩层走向与洞轴线大角度斜交，总体有利于洞室稳定，应注意中薄层状泥灰岩夹页岩对拱顶稳定的不利影响。地下水高出洞顶〜，围岩不稳定，属W类围岩，开挖中易塌方，须注意支护。本段岩层中夹薄煤层，产生有毒有害气体的可能性较大，开挖过程中应注意采取必要的防范措施。较复杂地质调查与素描、TSP203探测、地质雷达探测、局部超前水平钻孔，毒气探测Tsp203、地质雷达探测外包，其余项目部组织实施。6〜159埋深〜 ，围岩为石炭系诺错组的板岩、灰岩、页岩、泥页岩，局部夹薄煤层，层理发育，层理走向与洞轴线大角度斜交，地下水高出洞顶〜，围岩稳定性较差。局部小断层较发育，围岩不稳定开挖中易塌方，需注意支护。本段总体属m类围岩，断层发育部8位为“类。本段岩层中夹薄煤层，产生有毒有害气体的可能性较大，开挖过程中应注意采取必要的防范措施。较复杂地质调查与素描、TSP203探测、地质雷达探测、必要时超前水平钻孔，毒气探测Tsp203、地质雷达探测外包，其余项目部组织实施。4地质问题的处理岩爆的处理对埋深大，岩石储量能力强的洞段，在地应力测试与预报的基础上，针对性地采取改善围岩物理力学性能法（超前支护及紧跟衬砌）、应力解除法（超前钻孔卸压法）、调整作业法、喷雾洒水卸压法、等待避护法和围岩加固法等防治结合的综合措施。岩爆的预防及处理当隧洞埋深较大>时地应力会随着隧洞埋深的增大而明显增大。在高地应力状态下,对于坚硬的完整性较好的脆性围岩,由于隧洞开挖后围岩应力重新进行分布,局部出现应力集中现象,容易诱发岩爆的发生,对施工设备造成破坏,危及施工人员人身安全；而对于裂隙比较发育的软岩,则常会发生围岩大变形导致管片变形、破损甚至阻塞 使掘进困难。对于岩爆易发地段可采取以下处理措施:（1掘）进前,根据围岩体的岩性、结构特征及地应力大小等相关资料,并结合各种物探方法进行超前地质预报,确定岩爆发生的位置、规模。（2改）变围岩的物理性能喷雾洒水卸压法：在干燥围岩的表面上洒水，或用高压水冲洗隧洞拱顶、掌子面和侧壁，目的是增强岩石湿度，一定程度上可以降低表层围岩的强度，松弛岩体中积累的高构造应力。超前钻孔卸压法：在可能发生岩爆的掌子面上方，钻数个孔径〜、孔深的钻孔，释放岩体中的高构造应力，同时向岩体高压均匀注水。其目的有3：1是可以释放应变能，并将最大切向应力向围岩深部转移；2是高压注水的楔劈作用可以软化、降低岩体的强度；3是高压注水产生了新的张裂隙，并使原有裂隙继续扩展，从而降低了岩体储存应变能的能力。（3改）变围岩应力条件：采取超前钻孔应力解除等方法，使岩体应力降低。加固围岩：对不同程度的岩爆一般采取不同的加固处理措施。主要措施于TBM护盾后方实施，对轻微岩爆段，采用快速锚杆加固，必要时局部挂网喷混凝土；中等岩爆段，采用合适的锚杆、钢筋网及网喷混凝土措施。锚杆均要求带垫板，呈梅花型布置，钢筋网多采用长钢筋帮扎，要求锚杆垫板可靠压连、紧贴洞壁围岩布置，喷射混凝土或纤维混凝土，必要时增设钢架支撑；强岩爆段，常在掘进时发生，容易砸坏机件，掌子面中部易出现爆塌坑，掌子面凹凸不平损坏滚刀严重，将对TBM设备造成损伤。及时采用了快速锚杆、挂网、钢拱架及喷混凝土支护。岩爆处理的时机对于高地应力软岩地层掘进过程中的围岩大变形问题,可适当超挖给围岩预留一定的变形空间，或提高辅助液压缸的推力，使TBM快速通过软岩地层，并及时进行支护。通过典型岩爆点的统计看，岩爆多发生在距掌子面6〜12m的范围内，掌子面开挖后的5〜20h是岩爆发生的高峰期，一般TBM设备在5h的时间里可掘进十几米，而这个距离和时间正好处于TBM设备的支护区域内，可及时采取多种支护手段有较为充分的时间进行处理，因此，适时进行地质预报，判断或探明可能发生岩爆的位置，对可能发生岩爆的洞段采取处理措施，不但保障了人员和设备的安全，而且对TBM设备掘进速度影响也会减小到最低，保持快速掘进的性能。塌方的预防与处理4.2.1塌方的预防明确控制变形的因素，正确分析岩体结构等地质情况，采取合理的施工措施进行施工。（1）断层的通过，一般20-米3的0断层，主要是通过超前支护，主要是管棚；对于一般小断层，可以采用锚杆或者小导管注浆等方式处理。对以大于3米以上的断层，一般只有采用钻爆法，加强支护通过。这时 机械只能后退，局部加宽隧道，形成运输、交通通道。根据中铁十八局等单位的施工经验，在支撑能力范围内，也可以缓慢掘进速度，短进尺，强支护，勤监测。（2）不利组合块体的通过，主要是超前支护和及时有效的临时支护相结合。一般情况下，设备本身有超前锚杆支护系统等4.2.2塌方的处理如发生了塌方，一般采用常规处理措施，首先是尽可能喷护封闭塌腔，其次是清理与支护（包括钢支撑、锚杆、挂网喷护等）、回填与注浆等等。⑴如果隧洞施工中发生塌方，应及时、迅速、妥善的处理。处理前必须详细观察塌方范围、形状、地质构造，分析塌方发生原因和地下水活动情况，制定处理方案报工程师审批。⑵隧洞塌方后，视其与TBM的相对位置情况采取应对措施，一般先加固未塌方地段，防止塌方进一步扩大，同时加强排水工作。⑶当塌方规模较小时，先将TBM的刀盘顶住塌体，然后加固塌体两端洞段，尽快施作喷射混凝土或喷锚联合支护。⑷当塌方规模较大时，TBM的刀盘被卡住时，采取先护后挖的方法，在查清塌穴规模情况下，可采用管棚法或灌浆加固法稳定围岩和渣体。涌水的预防与处理突泥突水可能性的判断距隧道底1m的独孔喷射距离W5m，相当涌水量小于100m3/h，为一般涌水;喷射距二5〜9m，相当涌水量为100〜300m3/h，为小型突水；喷射距二9〜12m，相当涌水量为300〜400n3/h，为中型突水；喷射距＞12m，相当涌水量大于400n3/h，为大型、特大型涌水涌水的监测与报警主要根据查明的地下水的位置、水源的性质，在地质分析的基础上，结合施工过程中的水源体的征兆进行监测和报警。涌水的处理TBM设备掘进突发涌水会给施工带来严重影响，甚至会危及人员及财产安全。因而，处理方案应坚持的原则为：预测先行，预防为主；以排为主，封堵结合；防微杜渐，确保安全。当设备掘进区涌出现涌水，首先判断或探明水文地质条件及围岩稳定条件，在保障围岩稳定和设备、人员安全的条件下掘进，尽可能的减少涌水对施工造成大的影响。在长期超前地质预报的基础上，掘进前进行短期地质预报，结合物探、超前钻孔，探测、预测可能的出水量、水压及涌水影响段长度等，若涌水量和水压不大、且围岩稳定性较好时，通过暂时的引排而不影响TBM设备掘进的情况下（一般涌水总量小于100m3/h）,TBM设备继续掘进，针对涌水点（或段）采取雨棚或钢瓦片进行防护；若集中涌水量较大和压力较高、且围岩稳定性较好时，通过采取强制性引排措施后TBM设备可继续掘进，主要措施包括利用TBM配备的锚杆钻机或钻机打排水孔引排地下涌水，以及在做好排水的同时针对集中涌水点安装钢瓦片进行防护；若突水、突泥，且来势猛、速度快、流量大时，人员需要立即撤离突水突泥位置，待其减退后再进行处理，TBM设备将停止掘进，待水量减退后清除淤泥，在采取防护处理措施；若在涌水的同时围岩稳定性较差或岩石破碎而不具备引排水条件时，则要通过采取注浆加固、堵水封闭掌子面、超前小导管支护、钢支撑、钢瓦片、挂网喷钢纤维混凝土、打排水孔等处理措施后再掘进，以控制围岩变形，否则地下涌水可能会造成工作面、侧壁的坍塌，以及可能会造成底板的膨胀变形。由于TBM洞段主要为0.1%上坡洞，积水将集中在2#支洞与主洞相处，在此进行强排。突涌水地段的支护措施突涌水地段围岩一般较为破碎或存在空腔，且有压力水涌出，普通的砂浆锚杆和喷射混凝土一般无法实施，但涌水地段的围岩安全稳定必须引起足够的重视，借鉴锦屏二级TBM在遇到突涌水地段是采用涨壳式中空预应力锚杆，对特别破碎会有大的空腔部位锚杆无法实施时，采用钢拱架和喷射仿纤维混凝土对涌水地段的围岩进行支护，在保证涌水地段的围岩安全条件下，力求快速通过涌水地段。TBM的掘进操作TBM遇到突涌水地段，在保证围岩安全稳定的情况下，力求以最快的速度穿越涌水带，避免设备长时间的侵泡或冲淋，以致损坏电气及液压部件。一般根据地质预测和现场勘查，分析掌子面附近的围岩状况，根据分析得知的掌子面情况采取合适的推力和刀盘转速持续掘进，已尽快穿越涌水地段。需要特别提防断层破碎带对TBM行进安全构成的威胁。及时对对底拱不良地质情况进行准确的地质勘察，必要时采取底板加固处理措施，以保证TBM机头不下陷，确保TBM设备顺利安全掘进。设备维护管理及浸水处理在突涌水地段掘进前和掘进过程中，应加强设备的维护检查力度，特别是对易于被水损坏的电气设备、液压轴承部件等应增大维护检查频次，对