深埋隧洞TBM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究

王遠(yuǎn)超， 杜雷功， 王迎春, *， 章躍林

(1. 新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局， 新疆 烏魯木齊 830000；2. 中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司， 天津 300222)

0 引言

目前國內(nèi)外隧洞超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的技術(shù)手段和方法主要有地質(zhì)類、物探類及水平鉆探法3大類。其中物探類方法主要包括地震負(fù)視速度法、TSP[1]預(yù)報(bào)法(瑞士)、TGP預(yù)報(bào)(國產(chǎn))、TRT[2]預(yù)報(bào)(美國)、TST預(yù)報(bào)(國產(chǎn))、HSP水平聲波剖面法(國產(chǎn))、陸地聲吶法(國產(chǎn))、面波法、地質(zhì)雷達(dá)法(電磁波類)、TGS360PRO(俄羅斯)、BEAM[2]法(德國)，以及用于隧洞掌子面前方探水的復(fù)頻電導(dǎo)率法(CFC)、三維激發(fā)極化法[3](山東大學(xué))、瞬變電磁法等。國內(nèi)外預(yù)報(bào)技術(shù)因預(yù)報(bào)精度、預(yù)報(bào)長度、解譯難度、安裝難度等因素，單一預(yù)報(bào)方法的應(yīng)用效果不盡理想，應(yīng)結(jié)合預(yù)報(bào)的主要工程地質(zhì)條件，采用2種及以上的物探測試方法，遇異常情況鉆孔驗(yàn)證，綜合分析形成較為準(zhǔn)確的超前預(yù)報(bào)結(jié)果。

本文研究項(xiàng)目為解決敞開式TBM在有外水Ⅳ、Ⅴ類圍巖以及不良地質(zhì)洞段掘進(jìn)困難問題，進(jìn)行有針對性的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)研究，采用TRT7000、TSP203、激發(fā)極化法、微震等多項(xiàng)超前預(yù)報(bào)技術(shù)，配合采取超前鋼花管、管棚跟管等預(yù)處理措施；同時(shí)，提出采用鋼管片、鋼拱架背覆鋼板、H型鋼筋排、延長護(hù)盾、自進(jìn)式中空注漿錨桿加固圍巖等處理措施，以有效減少卡機(jī)現(xiàn)象。在TBM通過大斷層破碎帶、中強(qiáng)蝕變巖、突涌水、護(hù)盾上方及人孔涌渣等極為惡劣的地質(zhì)條件時(shí)，采用預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)，避免TBM埋機(jī)等事故風(fēng)險(xiǎn)，是本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處。

1 工程概況及主要地質(zhì)問題

某工程隧洞最大埋深約2 270 m，洞長超過40 km，設(shè)計(jì)輸水流量為70 m3/s，TBM最大開挖直徑為6.8 m。工程存在高地應(yīng)力、高外水壓力、高地溫(高于37 ℃)、高耐磨性(花崗巖)、強(qiáng)巖爆、強(qiáng)蝕變巖(統(tǒng)稱“四高二強(qiáng)”)，區(qū)域?qū)購?qiáng)烈隆升區(qū)，褶曲和斷裂發(fā)育，地震活動強(qiáng)烈，沿線存在區(qū)域性大斷層、不整合接觸帶、泥巖等，極易發(fā)生圍巖嚴(yán)重—極嚴(yán)重?cái)D壓大變形，主要工程地質(zhì)和水文地質(zhì)問題嚴(yán)重制約了TBM的安全掘進(jìn)[1]。工程所面臨問題的復(fù)雜程度屬國內(nèi)外罕見。針對深埋復(fù)雜地質(zhì)洞段關(guān)鍵技術(shù)難題，提出以下解決方案并通過實(shí)踐應(yīng)用。

1)優(yōu)化設(shè)備配置，滿足復(fù)雜地質(zhì)條件下超前預(yù)報(bào)、預(yù)處理設(shè)備的布置、安裝和使用；

2)應(yīng)用多種超前預(yù)報(bào)技術(shù)，綜合分析評價(jià)地質(zhì)情況；

3)根據(jù)地質(zhì)分析預(yù)報(bào)結(jié)果，超前預(yù)處理不良地質(zhì)洞段；

4)應(yīng)用超前導(dǎo)孔縱波測試、裸孔注漿等檢查手段，檢測圍巖加固效果；

5)結(jié)合監(jiān)測結(jié)果，優(yōu)化處理措施。

2 TBM設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)

為充分發(fā)揮敞開式TBM的施工能力，除了對TBM的設(shè)備配置進(jìn)行針對性設(shè)計(jì)以外，在TBM掘進(jìn)施工過程中應(yīng)對主機(jī)和后配套中配置的設(shè)備不斷進(jìn)行優(yōu)化和完善。

2.1 斷層破碎帶、蝕變帶的設(shè)備配置

針對斷層破碎帶及蝕變帶巖層，在敞開式TBM設(shè)備L1區(qū)和L2區(qū)各配置2臺錨桿鉆機(jī)，L1區(qū)的2臺錨桿鉆機(jī)安裝在鋼拱架安裝器的后部，L2區(qū)的2臺錨桿鉆機(jī)安裝在噴混橋前方。L1區(qū)的錨桿鉆機(jī)可以快速進(jìn)行錨桿支護(hù)，以及增設(shè)L1區(qū)的應(yīng)急噴混凝土系統(tǒng)，讓TBM能快速通過圍巖松散地段；L2區(qū)的錨桿鉆機(jī)緊隨其后進(jìn)行補(bǔ)鉆加固圍巖。

2.2 涌水、排水的配置

配置強(qiáng)排水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)的最大排水量應(yīng)大于TBM設(shè)備用水量與掌子面最大涌水量之和，當(dāng)涌水量大時(shí)結(jié)合集水井進(jìn)行排水，排水量的計(jì)算一般按照Q排≥Q1(TBM設(shè)備用水量)+Q2(最大涌水量)。當(dāng)涌水量比較大時(shí)，需修建集水井進(jìn)行排水，具體配置為： 1)泵站水泵在TBM主梁下側(cè)，分別配置3臺排量為30 m3/h、2臺排量為162 m3/h、2臺排量為400 m3/h的水泵，共計(jì)7臺排沙泵； 2)總排水能力為1 214 m3/h； 3)抬高TBM后配套臺車約80 cm以應(yīng)對突水，保護(hù)人員和設(shè)備的安全。另外，在后配套設(shè)備及人員工作區(qū)設(shè)置防護(hù)棚板，防止高壓裂隙水對人員及設(shè)備的沖擊；在L1區(qū)配置超前預(yù)注漿封堵設(shè)備，必要時(shí)對高水壓洞段進(jìn)行超前預(yù)注漿堵水。

2.3 圍巖變形的針對性設(shè)計(jì)

通過刀盤擴(kuò)挖功能解決中強(qiáng)蝕變巖等軟弱圍巖收斂變形問題，當(dāng)遇到輕微或中等蝕變巖洞段時(shí)需增大邊滾刀的超挖墊塊，實(shí)現(xiàn)刀盤的擴(kuò)挖功能，長距離擴(kuò)挖直徑為10 cm，短距離(3～5 m)可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)挖直徑為15 cm。

當(dāng)TBM遇到強(qiáng)蝕變巖等圍巖大變形時(shí)[2-3]，在人工擴(kuò)挖洞室內(nèi)將刀盤直徑由6.5 m擴(kuò)大至6.8 m，分體式刀盤更換刀盤外周分瓣。

2.4 巖爆的針對性設(shè)計(jì)

增加頂護(hù)盾及側(cè)護(hù)盾尾部長1.28 m，頂護(hù)盾、搭接護(hù)盾、側(cè)護(hù)盾尾部增加巖爆防護(hù)板，保護(hù)作業(yè)人員和設(shè)備；在L1區(qū)通過鉆孔釋放巖體應(yīng)力;同時(shí)在L1區(qū)配置噴射水管，對巖體表面進(jìn)行噴水以減緩巖爆；針對巖爆滯后性[4-5]，在TBM主梁上部設(shè)置防護(hù)板。在L1區(qū)增加鋼管片安裝器，在緊急情況下安裝鋼管片，及時(shí)封閉巖面，提供支撐能力；鋼筋排背覆鋼板或鋼拱架背覆鋼板及時(shí)成環(huán)封閉，保證了人員和設(shè)備的安全，為后續(xù)加固處理創(chuàng)造條件。

3 TBM施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

施工期采用TRT7000、TSP203、激發(fā)極化法、微震、超前地質(zhì)鉆孔等超前地質(zhì)預(yù)報(bào)手段，結(jié)合地勘、地面物探(包括EH4大地電磁測探、V8探測)和已揭露圍巖等資料綜合分析判斷，開展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)[6-12]。主要解決： 1)地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測預(yù)報(bào)，重點(diǎn)是巖爆、斷層破碎帶、蝕變巖層、不整合接觸帶的分布情況等； 2)地下水預(yù)測預(yù)報(bào)，預(yù)測隧洞掌子面前方的富水帶，分析隧洞水文地質(zhì)條件及環(huán)境變化，預(yù)報(bào)突涌水、突泥風(fēng)險(xiǎn)情況； 3)超前物探發(fā)現(xiàn)異常情況，仍需超前鉆孔驗(yàn)證，及時(shí)形成地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，提出隧洞施工應(yīng)對建議。

3.1 前期地質(zhì)勘探工作

主要進(jìn)行綜合物探測井、地應(yīng)力測試、地面物探(在大斷層及蝕變巖區(qū)域采用EH4大地電磁測深和V8探測)等地面地質(zhì)勘探工作。地質(zhì)勘探結(jié)果表明： 推測分段蝕變巖總長約1 400 m；構(gòu)造破碎帶主要包括百余條斷層及多條不整合接觸帶；N1+2泥巖段承壓水最大水頭為450 m，位于隧洞進(jìn)口軟巖洞段，總長約4 225 m；隧洞中部洞段高外水壓力大于15 MPa；洞內(nèi)最大涌水量約720 m3/h，位于F7斷層(長400 m)洞段；高地應(yīng)力洞段最大水平主應(yīng)力為60 MPa。

3.2 TRT7000超前預(yù)報(bào)

施工期采用TRT7000預(yù)測前方圍巖情況，如圖1所示。由圖1可知，樁號K37+831～+871段預(yù)報(bào)顯示前方圍巖總體較破碎，地下水出露以滴水—線狀流水為主，局部破碎區(qū)出現(xiàn)股狀涌水；樁號K37+774～+831段預(yù)報(bào)顯示前方圍巖破碎，以碎屑散體結(jié)構(gòu)為主，局部為碎裂結(jié)構(gòu)，巖體強(qiáng)度低、不均一，該洞段地下水狀態(tài)以滲水、滴水為主，局部出現(xiàn)線狀流水。

圖1 TRT7000超前預(yù)報(bào)示意圖

3.3 TSP203超前預(yù)報(bào)

由于護(hù)盾及刀盤上方出現(xiàn)塌腔，對TRT7000預(yù)測影響較大，依據(jù)前期地勘資料分析前方可能為突涌水洞段，而TSP203對水較為敏感并且能夠避免塌腔的影響，因此選擇TSP203測試方法。

1)樁號K37+694～+786洞段圍巖破碎，地下水以滴水—線流為主，測試結(jié)果與掌子面開挖情況基本一致。

2)樁號K37+666～+694洞段圍巖完整性差，地下水以線流為主，局部破碎區(qū)可能涌水，超前鉆孔驗(yàn)證與TSP203測試結(jié)果基本一致。

3.4 超前鉆探

對掘進(jìn)機(jī)掌子面前方進(jìn)行超前鉆探，有效測孔深度為15 m；聲波測試得到圍巖聲波波速為3 000～5 960 m/s，平均值為4 560 m/s；完整性系數(shù)為0.21～0.84，平均值為0.49。綜合分析后預(yù)報(bào)該段圍巖完整性差—較破碎，節(jié)理密集發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差，伴隨少量滲水，測試段圍巖情況與掌子面附近相似，未見明顯好轉(zhuǎn)跡象。超前鉆探與TRT7000的預(yù)報(bào)結(jié)果基本吻合，也與實(shí)際揭露的圍巖情況相符。

4 不良地質(zhì)洞段超前預(yù)處理技術(shù)

4.1 蝕變巖洞段地質(zhì)特征與危害

本工程出口段侵入巖的部分洞段存在蝕變現(xiàn)象：輕微蝕變巖分布不連續(xù)，巖體內(nèi)裂隙較發(fā)育，綜合判斷為Ⅲ類圍巖(輕微蝕變)；中等蝕變巖體完整程度不均一，圍巖整體呈碎裂結(jié)構(gòu)，洞室干燥，未見地下水，綜合判斷為Ⅳ類圍巖(中等蝕變巖)；中強(qiáng)蝕變巖體較破碎—破碎，洞頂裂隙發(fā)育并存在泥化現(xiàn)象，巖體以碎裂結(jié)構(gòu)為主，洞室干燥，綜合判斷為Ⅴ1類圍巖(中、強(qiáng)蝕變巖)；強(qiáng)蝕變巖體破碎，呈碎屑狀結(jié)構(gòu)、滴滲水，實(shí)測出水量為每延米洞長2～3 L/min，該段頂拱塌落、拱架變形，塌落深度局部可達(dá)3～4 m，綜合判斷為Ⅴ2類圍巖(強(qiáng)蝕變巖)。

4.1.1 本工程蝕變巖隧洞圍巖分類

針對工程實(shí)際對蝕變巖進(jìn)行分類，為超前預(yù)處理和一次支護(hù)提供依據(jù)。分類考慮的主要因素為巖石的蝕變程度、巖石強(qiáng)度(回彈值)、巖體結(jié)構(gòu)、完整程度、縱波波速、結(jié)構(gòu)面特征及地下水活動狀態(tài)等。分類標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 蝕變巖隧洞圍巖分類標(biāo)準(zhǔn)

注： 上述圍巖劃分標(biāo)準(zhǔn)僅適用于蝕變花崗巖洞段，后續(xù)根據(jù)工作深度不斷補(bǔ)充完善。

4.1.2 蝕變巖洞段撐靴部位加固處理措施

采取預(yù)處理措施的步驟為： 清除松散巖石—掛網(wǎng)(φ8 mm@100 mm鋼筋網(wǎng))—噴納米混凝土—采用φ40 mm自進(jìn)式中空注漿鋼花管或φ25 mm自進(jìn)式中空注漿錨桿?？紤]注漿材料固結(jié)時(shí)間，采用化學(xué)灌漿，利用TBM檢修的4 h加固撐靴部位，為TBM連續(xù)掘進(jìn)創(chuàng)造條件，避免長時(shí)間停滯造成卡機(jī)現(xiàn)象。

4.1.3 蝕變巖洞段超前預(yù)處理措施

盾尾采用自進(jìn)式中空注漿鋼花管和自進(jìn)式中空注漿錨桿，頂拱化學(xué)灌漿超前加固圍巖；如掌子面或刀盤上方圍巖不穩(wěn)定，采用φ32 mm玻璃纖維錨桿化學(xué)灌漿超前加固圍巖。

4.1.4 蝕變巖洞段輔助措施

1)為充分釋放地應(yīng)力，確保支護(hù)穩(wěn)定，利用邊刀墊片增加開挖直徑，最大可擴(kuò)挖10～15 cm； 2)在蝕變巖洞段，TBM施工工法為“三低、一高、一連續(xù)”，三低為低轉(zhuǎn)速、低推力、低貫入度，一高為高轉(zhuǎn)矩，一連續(xù)為連續(xù)掘進(jìn)； 3)延長護(hù)盾，鋼拱架在盾尾內(nèi)安裝，從而減少清渣工作量。

4.2 突涌水超前預(yù)處理

4.2.1 堵水預(yù)處理原則

在分析地勘資料的基礎(chǔ)上，預(yù)判可能出現(xiàn)突涌水的洞段，加強(qiáng)超前探水預(yù)報(bào)(用具備孔口自動封閉等功能的探水設(shè)備)；以堵為主，堵排結(jié)合，做好堵、排水施工預(yù)案；做好設(shè)備和材料的準(zhǔn)備工作。

4.2.2 堵水預(yù)處理主要措施

預(yù)報(bào)前方可能出現(xiàn)較大涌水時(shí)，停止TBM掘進(jìn)，根據(jù)前方水量、水壓等情況，采取相應(yīng)的堵水預(yù)案；采用表面注漿封堵和設(shè)排水孔等方式處理滲漏水；采用TBM配備的超前鉆機(jī)進(jìn)行超前堵水和加固圍巖，超前預(yù)注漿形成阻水帷幕[13]；在極端情況下[14]，如預(yù)判最大涌水量發(fā)生在F7斷層，擬采用超高壓預(yù)注漿堵水加固圍巖，鉆爆法開挖，TBM滑行通過。

4.3 巖爆洞段處理

4.3.1 巖爆洞段處理原則

根據(jù)地面地勘和監(jiān)測資料分析，做好巖爆分析預(yù)判，制定不同巖爆等級的處理預(yù)案，建立巖爆快速反應(yīng)、決策、處置機(jī)制。

4.3.2 巖爆洞段處理措施

采用機(jī)械化作業(yè)以及微震監(jiān)測+地質(zhì)超前預(yù)報(bào)+應(yīng)力解除(超前鉆孔水壓致裂，鉆孔或?qū)Ф幢?+系統(tǒng)支護(hù)緊跟作業(yè)面的綜合施工方法，有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)、抵御巖爆危害，從而保障施工進(jìn)度。輕微巖爆洞段： 全斷面噴厚10 cm合成粗纖維混凝土，頂拱設(shè)長2.5 m、φ25 mm的漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，局部設(shè)HW125鋼拱架+φ16 mm鋼筋排。中等巖爆洞段： 全斷面噴厚15 cm納米合成粗纖維混凝土，頂拱設(shè)長2.5 m、φ25 mm漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，全斷面設(shè)HW150鋼拱架+φ20 mm鋼筋排。強(qiáng)烈?guī)r爆洞段： 全斷面噴厚20 cm納米合成粗纖維混凝土，側(cè)頂拱設(shè)長3.5 m、φ25 mm漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿，全斷面設(shè)加密HW200鋼拱架+φ20 mm鋼筋排。

4.3.3 微震技術(shù)

微震監(jiān)測系統(tǒng)主體上由洞外系統(tǒng)控制中心、洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集儀(GS)及傳感器3部分組成，并通過互聯(lián)網(wǎng)與決策部門形成信息互動。微震信號由傳感器采集并流向數(shù)據(jù)采集儀，之后經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過光纖傳輸至系統(tǒng)控制中心，技術(shù)人員于控制中心內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理與分析，以及對監(jiān)測系統(tǒng)的控制和管理；決策部門則可通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)觀測當(dāng)前洞內(nèi)圍巖的微震活動狀況并審讀技術(shù)人員提交的分析結(jié)果，以便做出相應(yīng)的決定和采取適當(dāng)?shù)膸r爆災(zāi)害控制措施。

1)已采用微震監(jiān)測技術(shù)分析研究TBM掘進(jìn)前方地震構(gòu)造對巖爆特別是強(qiáng)、極強(qiáng)巖爆的孕育發(fā)生的作用機(jī)制，找出能量釋放的主控結(jié)構(gòu)面。

2)實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測，分析研判巖爆的危險(xiǎn)區(qū)域，結(jié)合圍巖應(yīng)力場和力學(xué)性質(zhì)研究，對不同等級巖爆進(jìn)行超前預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)對巖爆動力災(zāi)害的有效防控。微震技術(shù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)巖爆處理流程如圖2所示。

4.3.4 巖爆洞段預(yù)測建議

本工程多次發(fā)生中等巖爆，已按上述措施進(jìn)行成功的預(yù)測和處理，下一步根據(jù)微震監(jiān)測圈定的潛在巖爆危險(xiǎn)區(qū)域，結(jié)合圍巖應(yīng)力場和力學(xué)性質(zhì)研究成果，對巖爆可能發(fā)生的空間位置、區(qū)域范圍和危險(xiǎn)等級進(jìn)行預(yù)測預(yù)警。

4.4 斷層破碎帶超前預(yù)處理

4.4.1 斷層破碎帶超前預(yù)處理原則

結(jié)合地勘、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前鉆等地質(zhì)預(yù)報(bào)分析技術(shù)，判斷斷層破碎帶的范圍和斷層性質(zhì)[15]；制定處理預(yù)案(本工程在TBM掘進(jìn)過程中人孔涌泥、涌渣以及護(hù)盾、刀盤上方塌方嚴(yán)重等極為復(fù)雜地質(zhì)條件下采取超前管棚法)；做好設(shè)備、材料的準(zhǔn)備。

4.4.2 超前管棚預(yù)注漿

第1層采用φ42 mm自進(jìn)式超前中空錨桿鉆孔注漿，及時(shí)化學(xué)灌漿，保護(hù)主機(jī)設(shè)備，兼顧堵水和加固圍巖；第2層在頂拱范圍內(nèi)進(jìn)行管棚法施工，安裝導(dǎo)向管、跟管，采取控制孔斜措施，超前預(yù)加固圍巖。管棚法方案及擴(kuò)挖洞室如圖3所示。

圖2微震技術(shù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)巖爆處理流程圖

Fig. 2 Flowchart of rockburst treatment predicted by microseismic advance geological prediction method

圖3 管棚法方案及擴(kuò)挖洞室示意圖(單位： cm)

4.4.3 TBM掘進(jìn)前注漿效果質(zhì)量檢查

TBM掘進(jìn)前注漿效果質(zhì)量檢查綜合應(yīng)用聲波測試法、全孔壁數(shù)字成像法、導(dǎo)孔壓漿檢查和注漿量間接檢查法進(jìn)行。1)聲波測試法，在第1層孔化學(xué)灌漿保護(hù)主機(jī)完成后，在頂拱實(shí)施超前導(dǎo)孔，采用單孔聲波法探明前方地質(zhì)情況，灌后掃孔聲波測試檢查灌漿效果； 2)全孔壁數(shù)字成像法，在每一鉆進(jìn)循環(huán)選取導(dǎo)孔及灌后檢查孔，灌漿前后作為全孔深段開展全孔壁數(shù)字成像測試，管棚注漿縱波檢查效果如圖4所示； 3)導(dǎo)孔壓漿檢查，前方圍巖軟弱破碎，宜采用壓稀漿檢查，若不合格繼續(xù)補(bǔ)灌至合格，通過2序孔的注漿量間接檢查1序孔的注漿效果。

繼續(xù)掘進(jìn)采用鋼拱架及其他一次支護(hù)對盾尾后方塌方體加固處理，護(hù)盾及刀盤上方設(shè)導(dǎo)水孔等措施，將前方滲涌水導(dǎo)至盾尾后方，確保后續(xù)掘進(jìn)作業(yè)安全；對刀盤前方圍巖采取玻璃纖維中空錨桿化學(xué)注漿，固結(jié)掌子面和刀盤上方不穩(wěn)定巖體，確保刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

5 結(jié)論與建議

1)在高地應(yīng)力、高外水壓力、高地溫、高耐磨性(花崗巖)、強(qiáng)巖爆、強(qiáng)蝕變巖及區(qū)域性大斷層破碎帶、突涌水、涌泥砂、圍巖大變形等復(fù)雜和不良地質(zhì)條件下進(jìn)行TBM施工，應(yīng)首先做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，將地面地質(zhì)勘探結(jié)果與洞內(nèi)的超前地質(zhì)探測結(jié)果相結(jié)合，物探結(jié)果與鉆探結(jié)果相結(jié)合，綜合分析形成較為準(zhǔn)確的超前預(yù)報(bào)結(jié)果。

2)針對地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果采取相應(yīng)的超前預(yù)處理措施，對預(yù)報(bào)的不良地質(zhì)洞段進(jìn)行超前預(yù)處理，實(shí)現(xiàn)預(yù)處理措施與地質(zhì)條件相適應(yīng)、預(yù)處理措施與設(shè)備能力相適應(yīng)、機(jī)械作業(yè)與人工作業(yè)相結(jié)合、預(yù)處理措施與后加固措施相配套，不斷解決TBM施工中遇到的疑難技術(shù)問題。超前加固預(yù)處理前方巖體，減少了卡機(jī)現(xiàn)象，避免了埋機(jī)等事故風(fēng)險(xiǎn)，利用TBM掘進(jìn)能力安全通過復(fù)雜地質(zhì)洞段。

3)通過對高埋深復(fù)雜地質(zhì)洞段敞開式TBM超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及預(yù)處理關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)踐，為國內(nèi)外大埋深、長距離隧洞TBM施工提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒和技術(shù)參考。

4)根據(jù)微震監(jiān)測圈定的潛在巖爆危險(xiǎn)區(qū)域，結(jié)合圍巖應(yīng)力場和力學(xué)性質(zhì)研究成果，對巖爆可能發(fā)生的空間位置、區(qū)域范圍和危險(xiǎn)等級進(jìn)行預(yù)測預(yù)警。

5)建議下階段對強(qiáng)巖爆的預(yù)警等方面進(jìn)一步研究。

圖4 超前裸孔預(yù)注漿圍巖的縱波變化情況

參考文獻(xiàn)(References):

[1] 尚彥軍, 楊志法, 曾慶利, 等. TBM施工遇險(xiǎn)工程地質(zhì)問題分析和失誤的反思[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2007, 26(12): 2404.

SHANG Yanjun, YANG Zhifa, ZENG Qingli, et al. Retrospective analysis of TBM accidents from its poor flexibility to complicated geological conditions[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(12): 2404.

[2] 沙明元, 王在仁. 敞開式全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)通過軟弱破碎圍巖的施工方法[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2003, 40(6): 50.

SHA Mingyuan, WANG Zairen. Excavation with open full-face tunnel boring machine in soft and fractured surrounding rock[J]. Modern Tunnelling Technology, 2003, 40(6): 50.

[3] 景琦. 敞開式TBM在軟弱圍巖中掘進(jìn)反力保障措施[J]. 鐵道建筑技術(shù)， 2018(4)： 99.

JING Qi. Safeguard measures of boring force of open-type TBM in weak surrounding rock[J]. Railway Construction Technology, 2018(4)： 99.

[4] 景琦. 極強(qiáng)巖爆段TBM導(dǎo)洞擴(kuò)挖法施工技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2016(6)： 27.

JING Qi. Application of pilot tunnel expanding excavation in TBM construction in strong rock burst section[J]. Railway Construction Technology, 2016(6): 27.

[5] 羅汝洲. 高地應(yīng)力巖爆對TBM施工的影響及對策[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2009(9): 103.

LUO Ruzhou. The influence of high geo-stress rock burst on TBM construction and its counter measures[J]. Railway Construction Technology, 2009(9): 103.

[6] 李星. 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)物探方法應(yīng)用效果分析[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2015(10): 23.

LI Xing. Application effect of geophysical prospecting methods in tunnel geology forecast[J]. Railway Construction Technology, 2015(10): 23.

[7] 呂二超. ISP地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在引漢濟(jì)渭工程嶺北TBM施工中的應(yīng)用[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2016(6): 52.

LYU Erchao. ISP geological prediction system applied in the TBM of the Hanjiang to Weihe Project[J]. Railway Construction Technology, 2016(6): 52.

[8] 李兆龍. 隧道工程中TSP探測精度影響因素探討[J]. 鐵道建筑技術(shù), 2015(10): 52.

LI Zhaolong. Discussion on some issues influencing the accuracy of TSP detection in tunnel engineering[J]. Railway Construction Technology, 2015(10): 52.

[9] 侯偉清, 張星煜, 葉英. 基于地震波反射法的盾構(gòu)施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)初探[J]. 隧道建設(shè), 2017, 37(8): 1003.

HOU Weiqing, ZHANG Xingyu, YE Ying. Preliminary study of advanced geological prediction based on seismic reflection method for shield tunneling[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(8): 1003.

[10] 陳釩, 廉虎山, 嚴(yán)開軍, 等. 隧道安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)在高鐵隧道工程中的應(yīng)用研究[J]. 隧道建設(shè)(中英文), 2017, 37(增刊2): 7.

CHEN Fan, LIAN Hushan, YAN Kaijun, et al. Study of application of tunnel safety risk management system to high-speed railway tunnel[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(S2): 7.

[11] 胡庸. HSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)在隧道工程中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù), 2013, 50(3): 136.

HU Yong. Application of advance geological forecast technology (HSP) in tunnel construction[J]. Modern Tunnelling Technology, 2013, 50(3): 136.

[12] 盧松, 李蒼松, 吳豐收, 等. HSP法在引漢濟(jì)渭TBM隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 隧道建設(shè), 2017, 37(2): 236.

LU Song, LI Cangsong, WU Fengshou, et al. Application of HSP (horizontal sonic profiling) sound wave reflection method to geological prediction of TBM tunnel of Hanjiang River-Weihe River Water Diversion Project[J]. Tunnel Construction, 2017, 37(2): 236.

[13] 王明華. 煤礦斜井高壓富水TBM掘進(jìn)技術(shù)研究[J]. 鐵道建筑技術(shù)， 2015(5): 63.

WANG Minghua. Research on TBM tunneling technology of coal mine inclined shaft under high pressure and water-rich condition[J]. Railway Construction Technology, 2015(5): 63.

[14] 齊夢學(xué). 極端惡劣地質(zhì)條件下TBM施工技術(shù)與管理探討[J]. 隧道建設(shè)(中英文), 2018, 38(12): 2013.

QI Mengxue. Discussion on construction technology and management boring in extremely-bad geological conditions[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(12): 2013.

[15] 徐虎城. 斷層破碎帶敞開式TBM卡機(jī)處理與脫困技術(shù)探析[J]. 隧道建設(shè)(中英文), 2018, 38(增刊1): 156.

XU Hucheng. Analysis of jam treatment and releasing technologies for open TBM in fault fracture zone[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(S1): 156.