引漢濟(jì)渭秦嶺輸水隧洞硬巖TBM掘進(jìn)施工技術(shù)

康斌 雷龍

摘?要：以陜西省引漢濟(jì)渭調(diào)水工程秦嶺隧洞TBM施工段嶺南工程為依托，為克服TBM在長距離大埋深隧洞施工中遭遇的高磨蝕性硬巖、強(qiáng)烈?guī)r爆和突涌水等施工難點(diǎn)，研究了掘進(jìn)參數(shù)，優(yōu)化了刀盤刀具，對巖爆預(yù)測并進(jìn)行分類防治，采取了超前探水及堵排結(jié)合等多種措施、監(jiān)測技術(shù)和施工工法。針對TBM在高磨蝕性硬巖掘進(jìn)期間刀具磨損大、掘進(jìn)效率低、施工成本高等問題，總結(jié)得出掘進(jìn)參數(shù)選取宜遵循刀盤高轉(zhuǎn)速、低貫入度，掘進(jìn)高推力、低扭矩的掘進(jìn)原則，通過加強(qiáng)刀具與圍巖適應(yīng)性研究，合理選擇刀具，采用調(diào)整刀盤刮板座結(jié)構(gòu)、易損件改用耐磨材料、優(yōu)化刀盤噴水結(jié)構(gòu)等刀盤升級措施可有效增加刀盤刀具使用壽命。針對巖爆給現(xiàn)場帶來的施工難題，借助微震監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)判巖爆等級，分別就輕微、中等巖爆提出了防治措施，提出了“柔性結(jié)合剛性，輔以新材料”的組合工法。針對隧洞開挖出現(xiàn)的突涌水問題，根據(jù)“以堵為主、堵排結(jié)合、加強(qiáng)抽排”施工指導(dǎo)思路，總結(jié)出超前探水技術(shù)。這些措施大幅提高了TBM在高腐蝕硬巖洞段的掘進(jìn)效率，有效吸收了巖爆發(fā)生時釋放的能量，及時解除了突涌水淹沒設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：TBM;硬巖;巖爆;突涌水;措施;引漢濟(jì)渭工程

中圖分類號：TV53?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.02.022

Abstract：During the construction process of long distance large deeply buried tunnel， full face tunnel boring machine （TBM） has the advantages such as high efficient boring， good tunnel formation and safety operation， at the same time， it brings great trouble for the constructors to choose the existing mature construction method flexibly when they are dealing with the geological tunnel section in adverse condition with poor adaptability of TBM. This paper was based on Lingnan Project of Qinling tunnel TBM construction section in Hanjiang to Weihe River Water Transfer Project in Shaanxi Province， in order to solve the construction difficulties suffered from the hard rock TBM in the long distance large deeply buried tunnel construction， such as highly abrasive hard rock， strong rock burst and sudden water gushing， etc.， the corresponding measures of construction were summarized and put forward respectively through the multiple measures， monitoring technology and construction method such as analyzing and studying the boring parameter， optimizing the cutting disc & cutting tool， predicting the rock burst， classifying the prevention， detecting water in advance and combining the clogging and draining， which improved the boring efficiency of TBM in highly corrosive hard rock section significantly， absorbed the energy released effectively when the rock burst occurred and eliminated the risk of the equipment flooded by sudden water gushing timely. The research results can provide reference for similar engineering construction.

Key words： TBM; hard rock; rock burst; sudden water gushing; measures; Hanjiang-to-Weihe River Valley Water Diversion Project

全斷面隧洞掘進(jìn)機(jī)（TBM）因工作效率高、隧洞成型好、對周邊環(huán)境影響小及作業(yè)安全等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外深埋長隧洞的施工中[1-3]。近年來，隨著TBM的推廣及應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者和工程技術(shù)人員對TBM掘進(jìn)施工提出了寶貴的建議。彭道福等[4]以秦嶺Ⅰ線隧道出口段為例，提出了TBM通過不良地質(zhì)地段的應(yīng)對方法。杜彥良等[5]分析總結(jié)了TBM掘進(jìn)施工技術(shù)。本文以引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞TBM施工段嶺南工程為依托，對TBM在硬巖地段掘進(jìn)中所遭遇的高磨蝕性硬巖掘進(jìn)難題、強(qiáng)涌水、強(qiáng)巖爆等進(jìn)行分析與研究，探尋應(yīng)對措施和方法，以期提高TBM在硬巖地段的掘進(jìn)效率。

1?工程概況

引漢濟(jì)渭工程是由漢江向渭河關(guān)中地區(qū)調(diào)水的省內(nèi)南水北調(diào)骨干工程，是緩解關(guān)中渭河沿線城市和工業(yè)缺水問題的根本性措施，是促進(jìn)“關(guān)中-天水經(jīng)濟(jì)區(qū)”發(fā)展的大型水利工程。秦嶺隧洞全長81.78 km，設(shè)計(jì)流量70 m3/s，多年平均輸水量15.0億m3，隧洞平均坡降為1/2 500。嶺南工程位于陜西省寧陜縣，采用一臺羅賓斯公司生產(chǎn)的Φ8.02 m全新敞開式隧道掘進(jìn)機(jī)施工。

工程位于秦嶺嶺脊高中山區(qū)及嶺南中低山區(qū)，地形起伏，高程范圍1 050～2 420 m，洞室最大埋深約2 012 m。工程具有“三高、兩強(qiáng)、一長”的特點(diǎn)，“三高”即圍巖強(qiáng)度高、石英含量高、地應(yīng)力高，“兩強(qiáng)”即強(qiáng)涌水、強(qiáng)巖爆，“一長”即長距離獨(dú)頭掘進(jìn)施工，地質(zhì)復(fù)雜，綜合施工難度極大。

2?高磨蝕性硬巖掘進(jìn)研究

嶺南TBM施工洞段圍巖以石英巖、花崗巖為主，圍巖強(qiáng)度最高達(dá)303.6 MPa、完整性好，圍巖石英含量最高達(dá)92.6%，耐磨值最大5.71，掘進(jìn)期間刀盤推力大、貫入度小，刀具磨損及異常損壞現(xiàn)象突出，掘進(jìn)效率低，施工成本高。一旦出現(xiàn)刀盤整體強(qiáng)度和剛度不能滿足要求時，易出現(xiàn)刀盤面板開裂現(xiàn)象，影響設(shè)備使用壽命。因此，如何優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)、降低刀具消耗、改良刀盤結(jié)構(gòu)，以提高硬巖掘進(jìn)效率顯得尤為迫切。

2.1?掘進(jìn)參數(shù)研究

嶺南TBM試掘進(jìn)以來，平均掘進(jìn)速度僅1.19 m/h，掘進(jìn)過程中參數(shù)波動大，平均貫入度約為3.5 mm/r，掘進(jìn)效率低。其與國內(nèi)類似的中天山隧洞硬巖TBM、西康線秦嶺隧道TBM工程已掘進(jìn)段圍巖抗壓強(qiáng)度—掘進(jìn)速度關(guān)系見圖1。

由圖1可以看出，掘進(jìn)速度與圍巖強(qiáng)度不是線性關(guān)系，當(dāng)圍巖單軸飽和抗壓強(qiáng)度大于120 MPa時，掘進(jìn)速度隨抗壓強(qiáng)度的增大而明顯降低。

對于高磨蝕性硬巖地段，TBM掘進(jìn)參數(shù)選取宜遵循刀盤高轉(zhuǎn)速、低貫入度，掘進(jìn)高推力、低扭矩原則。根據(jù)不同圍巖強(qiáng)度及破碎情況，通過分析擬定了秦嶺隧洞嶺南TBM施工段的掘進(jìn)參數(shù)，見表1。

2.2?刀具消耗研究

嶺南TBM已掘進(jìn)完成段刀具磨損嚴(yán)重，刀具更換頻繁，據(jù)統(tǒng)計(jì)，TBM已掘進(jìn)段刀具消耗為0.73把/m。

為有效降低刀具消耗，一方面開展了刀具與圍巖適應(yīng)性試驗(yàn)研究，結(jié)合國內(nèi)外刀具特性，確定了最適宜于該工程掘進(jìn)的刀具;另一方面從掘進(jìn)參數(shù)、刀盤檢查管理、換刀人員配置等方面挖掘其改進(jìn)及優(yōu)化空間。除此之外，如果遇到局部圍巖差導(dǎo)致掌子面圍巖坍塌嚴(yán)重的情況，建議采取更換厚刀刃、提高刀圈韌性的措施，以提高刀具抗沖擊能力。

2.3?刀盤升級研究

（1）優(yōu)化刮板座結(jié)構(gòu)。刮板母座由原來單個結(jié)構(gòu)更改為整體結(jié)構(gòu)，受力更均勻，刮渣板更換更簡易。

（2）引進(jìn)新材料。易磨損部件改用耐磨材料或堆焊耐磨材料，如V形耐磨塊、擋渣塊上安裝高耐磨材料，通過與廠家溝通，對工藝進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化達(dá)到增強(qiáng)擋渣塊耐磨效果的目的。

（3）優(yōu)化刀盤噴水結(jié)構(gòu)。原設(shè)計(jì)的刀盤噴水噴嘴太小并且非常容易堵塞，旋轉(zhuǎn)接頭極易出現(xiàn)故障，導(dǎo)致噴水壓力不足，達(dá)不到降塵和刀盤降溫的效果，并且增加了除塵風(fēng)機(jī)的工作荷載，給洞內(nèi)施工環(huán)境溫度和作業(yè)環(huán)境帶來了較大壓力。通過技術(shù)改進(jìn)將刀盤噴水嘴增大，優(yōu)化旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，延長了旋轉(zhuǎn)接頭使用壽命，使刀盤噴水能有效降低刀具在破巖時產(chǎn)生的粉塵量和熱量，間接保護(hù)了刀盤面板和其他結(jié)構(gòu)件。

3?巖爆應(yīng)對研究

3.1?巖爆預(yù)測研究

嶺南TBM借助微震監(jiān)測系統(tǒng)（Micro-seismic Monitoring System，MMS）利用巖體受力變形、破壞過程中發(fā)射的聲波和微震對巖石的破裂、失穩(wěn)進(jìn)行分析，對三維空間中的巖體性狀進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，通過對微地震波的采集和分析，判斷巖體破裂的位置、震級、能量釋放和巖體中由微震而伴生的非線性應(yīng)變，從而獲取巖體中應(yīng)力、應(yīng)變演化的過程。基于微震監(jiān)測技術(shù)的巖爆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判別標(biāo)準(zhǔn)見表2。

3.2?巖爆治理研究

鑒于深埋隧洞深部或高應(yīng)力下巖體在開挖前儲存了大量能量，施工過程中控制的主要思路如下。

（1）控制TBM掘進(jìn)開挖速率，以最大限度降低二次應(yīng)力局部集中造成的隧洞四周高應(yīng)力能量聚集。施工過程中查看待開挖洞段的地質(zhì)條件，準(zhǔn)確把握待開挖段巖石的力學(xué)性質(zhì)及開挖卸荷下的力學(xué)行為，識別可能的巖爆類型。

（2）進(jìn)行巖體地應(yīng)力能量預(yù)釋放及能量轉(zhuǎn)移。根據(jù)地質(zhì)分析及地應(yīng)力監(jiān)測數(shù)值分析等，確定應(yīng)力集中和能量集中的部位，確定應(yīng)力釋放孔的位置及其優(yōu)化布置參數(shù)。分析巖體的脆性轉(zhuǎn)換圍壓效應(yīng)，開挖后及時噴混凝土封閉基巖，增加巖體的延性，降低巖體的脆性。

（3）制定針對性支護(hù)方式，優(yōu)化支護(hù)措施，避免或降低巖爆發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。如采用納米或仿纖維混凝土、柔性鋼絲網(wǎng)等新材料進(jìn)行及時支護(hù)，盡可能吸收巖爆破壞時釋放的能量，從而控制巖爆影響范圍。

3.2.1?輕微巖爆防治措施

輕微巖爆治理應(yīng)按照快速支護(hù)封閉原則，主要采取以下措施：①使用錨桿鉆機(jī)在應(yīng)力集中部位（剝落、掉塊或拱部90°范圍）施作應(yīng)力釋放孔，孔間距1.5 m×1.5 m，孔深0.5 m或1.0 m，同時噴射高壓水等待（15～20 min），促使應(yīng)力釋放和調(diào)整;②借助微震監(jiān)測、應(yīng)力測試等預(yù)測手段進(jìn)行觀測，確定是否需要采用格柵拱架+鋼筋排（Ф12～Ф14 mm）進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù);③局部洞段采用Ф25 mm中空錨桿（2.5～3.0 m）+Ф8 mm鋼筋網(wǎng)片（網(wǎng)格間距20 cm×20 cm）進(jìn)行聯(lián)合支護(hù);④噴射C20混凝土對巖面進(jìn)行封閉，厚度5～10 cm。

3.2.2?中等巖爆防治措施

中等巖爆能量較大，破壞力較強(qiáng)，加之其發(fā)生的不確定性和不可預(yù)見性，治理難度加大。通過對嶺南TBM已施工段巖爆規(guī)律進(jìn)行分析，總結(jié)如下。

一是出露護(hù)盾前巖爆，刀盤掘進(jìn)過程中的切削作用導(dǎo)致圍巖應(yīng)力重分布，未出露護(hù)盾前即發(fā)生巖爆，圍巖剝落、掉塊、坍塌形成塌腔。主要采取以下治理措施：

（1）噴射高壓水軟化圍巖，等待應(yīng)力釋放和調(diào)整（時間1～2 h）。

（2）初噴C20混凝土（厚5～8 cm）對巖面進(jìn)行封閉。

（3）初凝后，掛設(shè)Ф8 mm鋼筋網(wǎng)片和施作Ф25 mm中空錨桿（長3.0～3.5 m），穩(wěn)固圍巖。

（4）復(fù)噴C20混凝土（厚10～15 cm），整體厚度不低于15 cm。

（5）借助微震監(jiān)測、應(yīng)力測試等預(yù)測手段進(jìn)行觀測，確定是否需要按下述措施加強(qiáng)支護(hù)：①正洞斷面立設(shè)H125（I16）全圓型鋼拱架，拱架上視空腔情況安裝一定的剛性材料與巖面形成有效支撐;②拱架間采用Ф22 mm螺紋鋼進(jìn)行加強(qiáng)連接，環(huán)向間距1.0 m，拱部180°范圍內(nèi)掛設(shè)Ф8 mm鋼筋網(wǎng)片;③拱架外背采用1.5 mm厚鐵皮對塌腔進(jìn)行封閉并埋設(shè)Φ80 mm注漿管、排氣管，采用C20細(xì)石混凝土將拱部塌腔回填密實(shí);④噴射C20混凝土對巖面進(jìn)行封閉，厚度10～15 cm。

二是出露護(hù)盾后巖爆，嶺南TBM由于隧洞埋深大、圍巖完整性好，因此多發(fā)生滯后性巖爆。主要采取以下治理措施：

（1）借助TBM自帶的mcnally系統(tǒng)在拱部120°范圍內(nèi)采用Ф18 mm鋼筋排輔以超前支護(hù)，以及時、有效穩(wěn)固出露護(hù)盾圍巖。

（2）正洞斷面立設(shè)H125（I16）全圓型鋼拱架，拱架上視空腔情況安裝一定的剛性材料與巖面形成有效支撐。

（3）拱架間采用Ф22 mm螺紋鋼進(jìn)行連接，環(huán)向間距1.0 m，拱部120°范圍外掛設(shè)Ф8 mm鋼筋網(wǎng)片。

（4）拱架外背采用1.5 mm厚鐵皮對塌腔進(jìn)行封閉并埋設(shè)Φ80 mm注漿管、排氣管，采用C20細(xì)石混凝土將拱部塌腔回填密實(shí)。

（5）噴射C20混凝土對巖面進(jìn)行封閉，厚度為10～15 cm。

3.2.3?強(qiáng)烈?guī)r爆防治措施

強(qiáng)烈?guī)r爆對施工人員及設(shè)備威脅極大，其治理措施尚不夠成熟，仍在進(jìn)一步摸索和探尋之中，圍巖在出露護(hù)盾前、后采取的主要防治措施如下。

（1）巖爆防治措施。①爆坑及周邊圍巖噴射高壓水，促使應(yīng)力進(jìn)一步釋放（持續(xù)2 h以上）;②能量釋放后，初噴納米仿纖維混凝土，厚度8～10 cm;③借助微震監(jiān)測、應(yīng)力測試等預(yù)測手段進(jìn)行觀測，評估施工風(fēng)險(xiǎn)，確定能否進(jìn)行下一步作業(yè);④能夠作業(yè)即按照3.2.2小節(jié)所述措施進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，無法作業(yè)則繼續(xù)進(jìn)行巖爆排險(xiǎn)和等待。

（2）出露護(hù)盾后巖爆防治措施。①借助TBM自帶的mcnally系統(tǒng)在拱部120°范圍內(nèi)采用Ф22 mm鋼筋排輔以超前支護(hù)，以及時、有效穩(wěn)固出露護(hù)盾圍巖;②正洞斷面立設(shè)H150～H180（I18～I(xiàn)20）全圓型鋼拱架，拱架上視空腔情況安裝一定的剛性材料與巖面形成有效支撐，拱架間采用H150半剖型鋼進(jìn)行加強(qiáng)連接，環(huán)向間距1.0 m;③采用L1區(qū)應(yīng)急噴漿系統(tǒng)噴射納米仿纖維混凝土封閉巖面，厚度10～15 cm;④腰部垮塌區(qū)域采用墊方木或澆筑混凝土進(jìn)行支護(hù)，以確保作業(yè)安全并向前掘進(jìn);⑤拱部坍塌區(qū)域拱架外背采用1.5 mm鐵皮對塌腔進(jìn)行封閉并埋設(shè)Φ80 mm注漿管、排氣管，采用C20細(xì)石混凝土將拱部塌腔回填密實(shí);⑥噴射C20混凝土對巖面進(jìn)行封閉，厚度10～15 cm。

3.2.4?極強(qiáng)巖爆防治措施

極強(qiáng)巖爆風(fēng)險(xiǎn)極大，目前在應(yīng)對極強(qiáng)巖爆方面經(jīng)驗(yàn)較少，稍有不慎將引起災(zāi)難性后果。在極強(qiáng)巖爆地段，現(xiàn)場遵循“前方地質(zhì)不探明不開挖、施工方案未充分論證不開挖、后部支護(hù)體系不穩(wěn)固不施工”的原則，主要采取以下防治措施：實(shí)施超前應(yīng)力解除爆破（中部5 m、拱部10～20 m）降低巖爆等級;等待、觀測巖爆是否降級，降級則按照強(qiáng)烈?guī)r爆防治措施進(jìn)行治理，未降級則停工召開巖爆專項(xiàng)方案研討會，對TBM工法施工可行性進(jìn)行分析;如果TBM法可繼續(xù)施工，則建議采取側(cè)方導(dǎo)洞法，如果TBM法施工風(fēng)險(xiǎn)極高，則改為鉆爆法施工。

引漢濟(jì)渭嶺南敞開式TBM巖爆防治流程見圖2。

4?突涌水應(yīng)對研究

引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞TBM施工段地表水較豐富，主要為蘿卜峪溝、木河、東木河，為常年流水溝，水量較大，水量隨季節(jié)性變化較大，夏季易發(fā)山洪，地下水為基巖裂隙水，水量較豐富[6]。嶺南TBM標(biāo)段樁號K28+058—K28+880洞段設(shè)計(jì)正常涌水流量164 m3/d，最大涌水量328 m3/d;樁號K28+880—K44+000洞段設(shè)計(jì)正常涌水量6 116 m3/d，最大涌水量12 226 m3/d。實(shí)際開挖出水量及采取應(yīng)對措施后出水量局部統(tǒng)計(jì)見表3。

滲涌水成因及地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，造成出水形式多樣化，按照“以堵為主、堵排結(jié)合、限量排放，減少抽排”的思想，遵循“先拱腳后頂拱再邊墻、先無水孔再小水孔、遇集中出水則預(yù)留”的總體原則，采用不同的工藝組合、技術(shù)參數(shù)和材料，大幅降低隧洞涌水量。按照“大管配小管、永臨結(jié)合、方便現(xiàn)場施工”的原則對隧洞排水系統(tǒng)進(jìn)行配置，并在充分利用現(xiàn)有排水資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對隧洞涌水的有效治理，避免了設(shè)備被淹風(fēng)險(xiǎn)。

4.1?超前探水技術(shù)研究

為應(yīng)對隧洞突涌水帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)，引進(jìn)激發(fā)極化超前探水預(yù)測前方突涌水情況，其主要原理為：在向地下供入穩(wěn)定電流的情況下測量電極之間的電位差，電位差隨著時間變化趨于穩(wěn)定的飽和值;斷開供電電流后，電位差隨時間緩慢下降并趨于零，如圖3所示。

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(jìn)行分析和反演，得到掌子面前方巖體的電阻率、極化率結(jié)構(gòu)[7]，激發(fā)極化形成三維成像，實(shí)現(xiàn)掌子面前方30 m左右的探測效果評價。借助激發(fā)極化對掌子面前方圍巖滲水情況進(jìn)行初步評估，之后對隧洞抽排水能力與出水量進(jìn)行全面對比分析，并據(jù)此配置足夠的排水設(shè)施，避免設(shè)備被淹。

4.2?硬巖堵水技術(shù)研究

為有效控制隧洞滲涌水量，減小洞內(nèi)抽排水壓力，結(jié)合引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞出現(xiàn)的滲涌水情況，通過對隧洞突涌水機(jī)理進(jìn)行分析，開展了常規(guī)堵水注漿技術(shù)研究及新型堵水注漿技術(shù)模擬試驗(yàn)研究，因地制宜地提出了“鉆孔分流+表面嵌縫+淺層封堵+深層加固”隧道斷面的分流與加固方案，采用特殊漿材灌漿方法對洞內(nèi)出水段落進(jìn)行徑向注漿，取得了明顯效果，具體施工工藝見圖4。

（1）鉆孔分流。目的是全方位分流裂隙水，降低水壓。根據(jù)巖面出水量和水壓大小，在裂隙兩側(cè)由淺入深布置一定數(shù)量的分流孔，以形成多條出水路徑。當(dāng)遇到多條裂隙面時，鉆孔盡量與主裂隙面或巖體結(jié)構(gòu)面斜交，鉆孔角度以穿透多條裂隙為準(zhǔn)，最大程度分流更多裂隙水，見圖5。

（2）分流減壓。選擇一定數(shù)量出水流量大、出水深度深的孔作為分流減壓孔，必要時可以擴(kuò)大孔徑，通過鑲鑄帶高壓球閥的無縫鋼管引流，作為分流減壓孔的同時，也可作為后期圍巖閉水試驗(yàn)孔和灌漿孔。

（3）表面嵌縫。通過布設(shè)分流減壓孔和集中引排孔，圍巖表面裂隙出水量、水壓力勢必降低，及時對主裂隙和影響范圍內(nèi)的次生裂隙進(jìn)行表面嵌縫，防止下步灌漿堵水時大面積出現(xiàn)串漿、漏漿現(xiàn)象。

（4）淺層封堵。對于大流量和散狀發(fā)育的地下水，堅(jiān)持先淺層后深層的封堵原則，即對大流量出水區(qū)域周邊影響范圍的洞段先集中進(jìn)行淺層封堵灌漿，以便后期對集中出水區(qū)域灌漿封堵后，防止地下水通過周圍淺層裂隙流出，從而行成新的出水通道，孔深3.5 m，孔間距1.0 m×1.0 m，梅花形布置，孔向橫穿裂隙為主。

（5）深層加固。通過布設(shè)深層加固孔注漿實(shí)現(xiàn)，在大流量地下水出露區(qū)附近鉆孔，孔深5～6 m，孔間距0.5 m×0.5 m，鉆孔以橫穿裂隙為主。注漿順序宜先仰拱后邊頂拱，以防地下水通過裂隙向底板擴(kuò)散，如圖6所示。

4.3?排水設(shè)計(jì)研究

（1）涌水量確定。結(jié)合設(shè)計(jì)資料及已掘進(jìn)段涌水情況，適當(dāng)考慮一定的富余能力（安全系數(shù)為1.2），為排水能力配置提供依據(jù)。

（2）排水方案布置。主洞排水設(shè)置五級永久泵站+TBM隨機(jī)泵站，相鄰兩級永久泵站間距約2.0 km，掌子面涌水由各級泵站從內(nèi)向外逐級抽排至3#支洞上游水倉，再從支洞抽排至洞外。

（3）水管配置。按照“大管配小管、永臨結(jié)合、方便現(xiàn)場施工”的原則進(jìn)行排水管路配置，小管道作為日常排水用，大管道在隧洞出現(xiàn)較大突涌水情況下應(yīng)急排水啟用。

（4）水泵配置。硬巖TBM掘進(jìn)因石粉含量高，故水泵應(yīng)盡可能選擇潛污泵或者泥漿泵，以降低設(shè)備故障率。

5?結(jié)?論

針對引漢濟(jì)渭秦嶺隧洞TBM施工段存在的高磨蝕性硬巖、強(qiáng)烈?guī)r爆和突涌水等施工難點(diǎn)，分別總結(jié)提出了應(yīng)對措施，提高了TBM在該類洞段施工的適應(yīng)能力，主要結(jié)論如下。

（1）在高磨蝕性硬巖TBM掘進(jìn)期間，針對刀具磨損大、掘進(jìn)效率低、施工成本高等問題，總結(jié)得出掘進(jìn)參數(shù)選取宜遵循刀盤高轉(zhuǎn)速、低貫入度，掘進(jìn)高推力、低扭矩原則;通過加強(qiáng)刀具與圍巖適應(yīng)性研究，合理選擇刀具;調(diào)整刀盤刮板座結(jié)構(gòu)、易損件改用耐磨材料、優(yōu)化刀盤噴水結(jié)構(gòu)等刀盤升級措施可有效增加刀盤刀具使用壽命。

（2）針對巖爆給現(xiàn)場帶來的施工難題，借助微震監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)判巖爆等級，分別就輕微、中等巖爆提出了防治措施，提出了“柔性結(jié)合剛性，輔以新材料”的組合工法，總結(jié)得出了有效的工作流程。強(qiáng)烈、極強(qiáng)巖爆治理措施尚不夠成熟，提出了一些施工建議。

（3）針對隧洞開挖出現(xiàn)的突涌水問題，按照“以堵為主、堵排結(jié)合、加強(qiáng)抽排”施工指導(dǎo)思路，提出超前探水技術(shù)，通過鉆孔分流、表面嵌縫、淺層封堵、深層加固等方式有效降低了圍巖出水量。同時針對大量涌水情況提出了對應(yīng)的排水方案。

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