客运专线隧道工程施工方法工艺及技术措施

客运专线隧道工程施工方法工艺及技术措施本标段隧道2座，共计长度521延米。由于隧道地质情况较复杂，隧道施工具有较多的不确定性，在施工过程中，无论隧道长短都有可能由易变难，变非控制工程为控制工程，因此我单位将加强这两座隧道的施工管理。1.1工程概况①曾家隧道：曾家隧道全长305m，隧道进出口里程分别为DK230+650、DK230+955。本隧道为双线隧道，全段位于左偏曲线上；隧道内设6.9‰的单面下坡，围岩等级为Ⅴ级。曾家隧道为剥蚀低丘地貌，地形略有起伏，植被茂密。山坡自然坡度一般15～30度，相对高差约50～100米，隧道进出口附近多见水塘，塘底见淤泥。隧道进出口附近有碎石路可通达。地层岩性：粉质粘土，局部夹杂少量碎石，层厚约3～4 米，分布于进出口坡体及洞身表面。下伏基岩为炭质页岩、泥质砂岩、砂岩，以炭质页岩、泥质砂岩为主，全～弱风化。全风化主要分布于隧道进口段约2～3米；强风化厚度大于10米。其下为弱风化，节理裂隙较发育，岩体较破碎。水文地质：隧道区地表水系间歇性发育，地下水较不发育。②谭家隧道谭家隧道全长216m，隧道进出口里程分别为DK239+887、DK240+103。本隧道为双线隧道，全段位于左偏曲线上；隧道内设13.1‰的单面下坡，围岩等级为Ⅴ级。谭家隧道为剥蚀低丘地貌，地形略有起伏，自然坡度一般15～30度，相对高差约80～160米.山体植被茂密，有乔木等多种植物。区内有G105国道，交通较为便利。地层岩性：粉质粘土，局部夹杂少量碎石，层厚约1～3米，分布于进出口坡体及洞身表面。下伏基岩为炭质灰岩，全风化厚约5～11米，其下为强风化。水文地质：地下水较不发育。1.2施工机械设备配套方案 隧道施工机械配套以保工期、机械化均衡生产为目标，配套的生产能力应为均衡施工能力的1.2～1.5倍，本着“技术先进，性能可靠，满足需求，略有富余”的原则。施工中的关键机械，如混凝土的拌和设备、运输设备、混凝土喷射机、混凝土输送泵、通风机、抽水机等必须有备用数量。施工机械优先选用排污达标、噪音小的机械，动力优先选择电力机械。隧道开挖采用多功能作业台架配风动凿岩机钻孔，实施光面爆破，配挖掘机、侧翻式装载机、自卸汽车进行开挖出碴作业；采用自动计量拌和站生产衬砌及喷射砼，湿喷机喷射混凝土作业；二次衬砌采用液压模板台车，拱墙整体浇筑，混凝土泵送入模，仰拱采用移动栈桥进行施工；施工通风采用管道压入式通风。形成开挖、装运、支护及二衬等机械化平行流水作业线，实现隧道施工的快速、连续、均衡生产，全面完成工程各项预定目标。1.3施工供风、供水、供电及排水1.3.1施工供风方案 隧道施工工点洞口设置风站集中供风，由于供风距离1500m以下，故采用φ150mm的无缝钢管，管节用法兰连接，沿隧道侧墙敷设。隧道洞内管线布置见下图：隧道供风设备配备表工点名称供应长度(m)供风设备曾家隧道进口305m正洞配备2台20m3/min电动空压机谭家隧道进口216m正洞配备2台20m3/min电动空压机合计4台20m3/min电动空压机1.3.2施工供水方案施工用水根据现场条件采取就近打井取水或外运水源，在隧道施工端洞口附近根据现场条件在山坡顶设100m3 高山水池，由高扬程抽水机抽至水池，然后通过供水管向各施工点和生活区供水。当隧道浅埋，隧道洞口地势平缓，不利修建高压水池时，施工用高压水采用增压泵供水方案，每处隧道工点洞口设增压泵房增压供水。水管均采用φ100mm的钢管，掌子面处采用φ50mm的高压胶管分头供水。1.3.3施工供电及照明方案施工用电从用电线路的10kV电力线上就近“T”接引入，在隧道各工点根据洞内用电设备负荷大小，采取在洞口集中设置配电站供电。计划在隧道进出口设变压器，再分别引向各自工区的洞内及生产区、生活区，桥梁施工用电就近利用隧道变压器“T”接。动力用电等级为380V，照明用电成洞地段为220V，作业地段为36V，采用电缆线供电。洞内动力线路采用“三相五线制”。 隧道成洞地段采用220V/400W和220V/250W的高压钠灯，每隔15m或20m安装一盏,并要求每盏灯安装一个开关。掌子面和需要移动照明的地段，采用36V的白炽灯或36V的矿用防爆灯。隧道供电设备配备表用电位置供电设备计划备注变压器（KVA）备用电发电机曾家隧道出口630350KW2台谭家隧道进口630350KW2台1.3.4隧道排水及污水处理隧道顺坡施工段，施工排水采用在两侧挖排水沟（砂浆抹面）或管道引排的方式顺坡排水；反坡施工段，根据实际涌水量的大小，在掌子面设潜水泵抽水，如纵坡较大或排水距离过长损耗较大，则在掌子面至洞口间采取分段设集水池蓄水，采用分级泵站接力抽排水的方式，将隧道出水和施工废水抽排至洞外水沟。最后经洞外排水沟引入污水处理池，经处理达标后排放。反坡段在掌子面设移动潜水泵，将隧道出水和施工废水抽排至井底水仓，然后经由井底水仓泵站抽排至洞外污水处理站。泵站的排水能力按递增配备，各级排水泵站排水能力按照理论排水能力的80%储备排水能力配置设备，泵站间均布设1根φ 300毫米的管路。最后经洞外排水沟引入污水处理池，经处理达标后排放。将污水排至洞外污水处理站后，经隔油沉砂池、隔油沉淀池进行集中处理并达标后方可排放。1.3.4施工通风方案隧道均采用独头管道压入式通风，由洞外取风经长风管将新鲜空气送至工作面，污风沿隧道排出。根据隧道通风要求及参数计算结果，视各隧道各作业面最长通风距离配备相应功率的轴流风机，通风机设于隧道洞口25m外，风管采用φ150cm软式通风管，可满足洞内通风要求。轴流风机风速高、中、低档可调，在隧道开挖初期可用低速，中期用中速，后期用高速，也可以在每天不同的施工工序中进行改变，具有效率高、节省能量、噪音低、结构紧凑、安装方便等特点。风管选用PVC增强塑纤布拉链式柔性风管，使用方便，易安装，破损较少，径向变形也小，能有效地减少漏风和系统阻力。各工区通风机选型配备见下表：各隧道通风机选型及配置一览表隧道名称风机选型风机风机 施工长度(m)功率（kW）数量曾家隧道出口出口305SDF(C)—NO12.52×110kw1谭家隧道进口进口216SDF(C)—NO12.52×110kw11.4出碴运输组织方案隧道均采用无轨运输方式组织出碴，采用侧翻式装载机、挖掘机和自卸汽车联合出碴，洞碴除部分路基直接利用外，其余均运输至各隧道指定弃土场弃碴。1.5洞口段及明洞施工方案隧道开挖前，首先完成洞口截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。洞口土方采用挖掘机配合装载机自上而下分层施工，大型自卸汽车运输，并及时做好坡面防护，开挖一段防护一段。洞口明洞采用明挖法施工，开挖至明暗分界线后，先施做护拱混凝土，再施做暗洞导向墙及超前长管棚，随后及时做好明洞衬砌后进入暗洞施工，待明洞混凝土达到设计规定的强度后及时进行明洞洞顶回填。1.6洞身开挖及支护方案 因为本项目两座隧道为短隧道，按照长度小于1000m的隧道单口掘进原则，施工拟根据现场实际条件分别采用：曾家隧道采用出口向进口端单向掘进，谭家隧道采用从进口向出口单向掘进。洞身开挖采用挖机配合液压冲击锤开挖，开挖时加强监控量测及超前地质预测预报，发现与设计地质不符及时通知设计院确认地质并联系四方做出设计变更。开挖根据围岩情况Ⅴ级地段采用六步CD法或三台阶临时仰拱法施工，开挖时预留变形量10～15cm，初期支护及时试作并封闭成环，封闭位置距离掌子面不大于35m。出碴采用挖掘机配合装载机装碴，自卸汽车运输。隧道初喷及复喷均采用湿喷工艺施工。锚杆采用锚杆台车或风动凿岩机钻孔，钻孔完毕后，进行清孔、注浆，人工安装锚杆。型钢钢架、钢筋网及防水板均采用人工配合机械进行。 针对不同结构采取挂钢筋网、锚杆并喷射混凝土、超前小导管、钢支撑等多种初期支护。加强围岩与支护动态的观察、检测，控制围岩变形；开挖后及时进行初期支护，以有效发挥支护体系的整体支承作用，针对不同围岩情况和地下水情况采取不同的开挖和支护措施。1.7隧道防排水方案隧道的防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，对地表水和地下水均作妥善处理，达到防水可靠、排水通畅、经济合理的目的。隧道防水主要是利用混凝土的自防水能力，混凝土的的抗渗等级为P10。隧道初期支护与二次衬砌间拱墙铺设防水隔离层，防水板与无纺布结合使用，以增加防水的可靠性。环向施工缝采用中埋式橡胶止水条（带）及背贴式橡胶止水带组成的复合防水结构，纵向施工缝设钢边止水带及混凝土界面剂组成复合防水结构；变形缝设中埋式橡胶止水带、背帖式止水带及沥青木丝板嵌缝、聚硫密封胶及镀锌钢板接水盒材料组成复合防水结构，并根据隧道地下水的发育情况，对围岩注浆进行防水。1.8二次衬砌施工方案隧道衬砌要遵循“仰拱超前、拱墙整体衬砌” 的原则，初期支护完成后，为有效地控制其变形，仰拱尽量紧跟开挖面施工，仰拱填充采用栈桥平台以解决洞内运输问题，并进行全幅一次性施工。仰拱施做完成后，利用多功能作业平台人工铺设防水板，绑扎钢筋后，采用液压整体式衬砌台车进行二次衬砌，采用拱墙一次性整体灌注施工，最后完成整体道床施工。混凝土在洞外采用拌和站集中拌和，混凝土搅拌运输车运至洞内，泵送混凝土浇筑，插入式捣固棒配合附着式振捣器捣固密实。衬砌施作时间一般遵循新奥法要求初支达到稳定时；特殊情况下应及时施作，但应待衬砌混凝土强度达到设计与规范要求时，方可拆模。二次衬砌距掌子面的距离Ⅳ级围岩不大于90m，Ⅴ级围岩不大于70m。1.9超前支护与初期支护1.9.1超前长管棚施工本标段隧道管棚采用管棚钻机钻孔并顶进钢管。 长管棚超前支护按设计设置范围和间距布置，施工先设置导向墙。导向套拱内设3榀工字钢架，钢架外缘按设计间距和角度焊接导向管，在钻孔的过程中采用测斜仪测定钢管倾斜度，发现有可能超过限制误差时及时进行纠正。长管棚隔孔钻设，先钻设奇数号注浆花管管棚，注浆后再钻设偶数号无孔钢管。为保证钻孔方向准确，在钻进过程中采用光耙测斜仪量测钻孔的偏斜度。钢管接头采用丝扣连接，丝扣长15cm，钢管接头相互错开。钢管按4m、5m、6m不等长加工，根据管棚长度分别选用。安装钢管时在孔口设止浆套，注浆前用喷混凝土将工作面封闭，并用速凝砂浆密封孔口管孔缝隙，以防孔口漏浆。管棚注浆采用水泥浆液，根据地质情况确定管棚注浆参数，计算注浆压力及总注浆量，注浆时控制好注浆压力和注浆量，并作好记录，以防注浆过量而引起地面隆起。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M7.5水泥砂浆紧密充填，增强管棚的刚度和强度。完成长管棚注浆后，在管棚支护环的保护下，按设计的步骤进行掘进开挖。超前大管棚施工工艺流程图见下图： 超前长管棚施工工艺流程图1.9.2超前小导管施工 超前小导管利用风钻钻孔，采用人工锤击或风动凿岩机冲击振动将小导管直接顶入岩层。顶入长度不小于管长的90%，尾部焊接于钢架腹部，以增强共同支护能力。环导管施工前，首先喷射混凝土3～5cm封闭拱部开挖工作面裂隙，作为止浆墙，后续循环则可利用循环间搭接部分作为止浆墙。然后按设计间距钻设超前小导管孔，清孔后将小导管打入孔内，再用高压风清除管内杂物，连接注浆管，采用塑胶泥封堵孔口。同时配制浆液，调试注浆机，进行压水试验，检查机械设备工作是否正常，管路连接是否正确。超前小导管施工工艺流程图其施工工艺流程详见下图。 检查正常后即可进行注浆，注浆采用KBY-50/70型注浆泵，注浆管连接好后，将配制好的水泥浆液倒入注浆泵储浆筒内，水泥浆液浓度为1:1.0～1:0.5，开动注浆泵，通过小导管向周边围岩压注水泥浆。 注浆按照由低到高隔孔预注或群孔注浆的方法进行。单孔注浆时，首先以初压注浆，然后在终压下进行注浆并保持1～2min终压再卸荷，保证注浆量及扩散半径达到设计要求，达到超前加固的目的。注浆过程中，对浆液应不停搅动，避免沉淀分层，影响浆液浓度。注浆完成4h内不得进行爆破作业。严格控制配合比和浆液凝胶时间，初选配合比后，用胶凝时间控制调节配合比，并测定注浆结实体的强度，选定最佳配合比。注浆过程中，严格控制注浆压力，终压必须达到设计强度要求，并稳压，保证浆液的渗透范围，防止出现变形、串浆等异常现象。当出现异常现象时，采取降低注浆压力或采用间隙注浆；改变注浆材料或缩短浆液凝胶时间；调整注浆实施方案；当出现浆液从其他孔内流出的串浆现象时，采取两台注浆机同时注浆或将串浆孔堵塞，轮到该注浆管时再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋清除管内杂物，并用高压风或水冲洗（拔管后向外流浆不必进行此工序），然后再注浆。注浆过程中专人记录，完成后检验注浆效果，不合格者进行补注。注浆达到设计强度后方可进行开挖作业。1.9.3锚杆施工 隧道锚杆体的抗拉力不应小于150KN，且所有锚杆均应设置垫板，当地下水有侵蚀性时，应采用防腐锚杆。钻孔采用锚杆台车或风钻，拱部锚杆应采用液压锚杆钻机，自进式锚杆采用钻机带锚杆直接钻进，然后注浆。液压锚杆钻机锚杆位置标识清晰中空锚杆采用先锚后注式砂浆锚杆，使用高压风吹净钻孔，将锚头与锚杆端头组合，戴上垫片与螺母；把组装好的锚杆打入钻孔，锚杆要尽量打在钻孔的中央位置，将止浆塞穿入锚杆末端与孔口齐平并与杆体固紧，锚杆末端戴上垫板，然后拧紧螺母。注浆压力取0.2～0.5Mpa，孔口溢出浆液时，停止注浆，砂浆随拌随用。注浆开始或中途停止超过30min时，用水润滑注浆罐及其管路。注浆孔口的压力不得大于0.4MPa。 组合中空锚杆施工工艺流程图如下: 组合中空锚杆施工工艺流程图 砂浆锚杆施工工艺流程图详见下图:锚杆制作各项工前准备锚杆钻机就位孔深检查钻孔锚杆孔位测量放样注浆机械设备保养准备注浆材料注浆设备就位安装锚杆搅拌砂浆安装垫板砂浆锚杆施工工艺框图 普通砂浆锚杆采用螺纹钢筋现场制作，系统锚杆呈梅花形布置。砂浆拌合均匀，随拌随用，注浆时注浆管要插至距孔底5～10cm处，随砂浆的注入缓缓匀速拔出，随即迅速将杆体插入，杆体插入孔内长度不得短于设计长度的95%。灌浆工作连继不中断，保证锚杆、砂浆、围岩间的粘结力。在有水地段，可在附近另行钻孔安装锚杆或改为早强速凝药包式锚杆。1.9.4钢筋网、钢架及锁脚钢管施工钢筋网片、格栅钢架及型钢钢架的钢材种类、型号等应符合设计要求。钢筋网在工地加工成型，现场人工安装，网片大小按1.5m×1.0m加工，安装时用电焊点焊固定在钢架及锚杆外露头上，以防喷射砼时晃动。网片间搭接长度不小于20cm。根据设计要求，格栅和型钢钢架在洞外加工厂利用台架按设计加工制作成型，经检查加工拱度满足要求后存放于构件场内备用。钢架利用汽车运到洞内，现场机械配合人工架设。钢架在初喷4cm混凝土后架设，与定位钢筋焊接，架设完毕后须再喷混凝土，并保证不少于3cm的覆盖厚度。钢拱架间纵向用Φ 22钢筋联接为一体，钢架间以混凝土喷平。钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，架设时中线、高程和垂直度由测量技术人员严格控制，并将砂浆或中空锚杆与钢架焊接连为整体。架立钢支撑及挂网流程图如下：钢架施工工艺流程图 为保证钢架置于稳固地基上，施工中在钢架基脚部位预留0.15～0.2m的原地基，架立钢架时挖槽就位，需要时可在钢架基脚处设置刚性垫板，以增加其承载力；安设时钢架垂直隧道中线，其倾斜度不大于2°，钢架的任何部位偏离铅垂面不大于±10cm；当钢架和初喷面之间有较大间隙时设置混凝土垫块；为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起，钢架间设置φ22mm的纵向连接钢筋，并按环向间距不大于1.2m设置；为使钢架准确定位，钢架架设前均需设置环向定位筋，定位筋一端与钢架连接，另一端锚入围岩0.5m以上，当钢架架设处有锚杆时用锚杆定位。钢架安设好后尽快施喷混凝土，并将其全部覆盖，使钢架与喷混凝土共同受力；喷射混凝土分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱（墙）脚处向上喷射，以防止上部喷射混凝土虚掩拱（墙）脚，造成拱（墙）脚喷射不密实，强度不够而失稳。每榀钢架安装，均在其底部设一块“托板”，并施打锁脚锚管，以防止钢架下沉。下半部开挖后钢架应及时落底接长，封闭成环。1.9.5湿喷混凝土施工 采用湿喷法施工，分初喷、复喷和终喷三阶段进行，喷射机选用国产型湿喷机。砂选用颗粒坚硬、干净的中、粗砂；碎石选用坚硬耐久、最大粒径不大于12mm的碎石；水泥用525号普通硅酸盐水泥。速凝剂、减水剂、粘稠剂等外加剂均选择质优、性能优良的产品。速凝剂在使用前，做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验，控制初凝时间小于5min,终凝时间小于10min。施工配合比按现场实际情况根据试验数据进行调整确定。湿喷混凝土施工工艺流程图 喷射前对岩面进行修整，清除松动岩块，对个别欠挖突出部分进行凿除，对个别超挖部分用混凝土补平；用高压水将岩面冲洗干净，对遇水易潮解的岩层，则用高压风清扫岩面；检查喷射机工作是否正常；要进行喷射试验，一切正常后进行混凝土喷射工作。混凝土喷射工作示意图 按施工配合比要求，将混凝土用料在搅拌机中进行拌和，搅拌运输罐车运至洞内，送入喷射机中，在喷射机喷头处按水泥重量的3～8%加入液态速凝剂，施喷压力取0.45～0.7MPa。喷射分段、分片、分层，由下向上，从无水、少水向有水、多水地段集中，多水处安放导管将水排出。施喷时，喷头与受喷面基本垂直，距离保持0.8～1.0m。钢架与岩面的间隙用喷射混凝土充填密实，喷射顺序先下后上，对称进行，先喷钢架与围岩之间空隙，后喷钢架之间，钢架应被喷射混凝土所覆盖，保护层不得小于4cm。如有大凹坑，先找平。为减少回弹量，降低粉尘，提高一次喷层厚度，一次喷射厚度控制在6cm以下，每段长度不超过6m，喷射回弹物不得重新用作喷射混凝土材料。新喷射的混凝土按规定洒水养生。第一次喷混凝土厚度为4cm，喷后要平整圆顺。第二次喷射时，先将钢架与岩面间的空隙喷射密实，然后喷射钢架腹部至设计厚度，且钢架保护厚度大于4cm。1.10隧道监控量测按照《铁路隧道监控量测技术规范》（Q/CR9218-2015 ）、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道》（铁建设[2010]120号）文件及相关要求进行监控量测。监测各施工阶段围岩支护状态、确保施工安全，依据监测数据调整初期支护设计参数、确定二次衬砌和仰拱的施做时间。1.11超前地质预测预报1.11.1超前地质预报的原则本着“地表和洞内相结合、构造探测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的原则，做到有疑必探、先探后掘，把超前地质预报纳入工序中；充分利用综合探测手段，进行超前地质预报，对不良地质段施工制定相应的技术措施。1.11.2超前地质预报的方案根据现有的地质勘测资料，对隧道不良地质段进行补充地质探查。在隧道工作面按照“由远至近，逐步加密”的方法进行探测。⑴地面物探施工前期有条件时拟与设计单位或其它有资质的勘测单位对地表重点区段进行补充探查，从宏观上查明隧道通过的地层分布、构造及范围较大的不良地质体的空间位置，进一步掌握地表水的活动规律和分析与地下工程的相关性。⑵洞内超前地质预报 根据《铁路隧道超前地质预报规程》采用地质方法、钻探方法、物探方法相结合，长距离、中长距离、短距离预报相结合的综合预测预报手段。①长距离地质预报主要采用地质分析法，根据设计提供的地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行宏观预测预报，预报距离一般在掌子面前方200m以上，并根据揭示情况进行不断的修正。②中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、深孔水平钻探等对掌子面前方30～200m范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。③ 短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。1.11.3超前地质预报方法及工艺⑴超前地质预报方法超前地质预报方法主要有地质分析法、钻探法、物探法和超前导坑法等，采用单一的超前地质预报手段，不能够取得满意的效果时，应该将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充、印证。超前地质预报方法表地质超前预报的方法预测预报手段仪器预报内容预报频率及计划地质分析法地质素描地质素描在每次开挖后进行 罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等工具主要对开挖面围岩类别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、断层分布和形态、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质素描图，通过对洞内围岩地质特征变化分析，来推测开挖面前方的地质情况。物探法TSP技术TSP203超前预报仪重点探查规模较大破碎带、裂隙发育带等。每隔100m用TSP203探测一次探地雷达周边探测SIR－2每隔30～40m内 0B型地质雷达重点进行隧道周边的地质体探测，查找隧道周边隐伏的地质破碎带及其它不良地质体，防止开挖通过后，隧道顶板、底板及侧壁出现灾害性的突水突泥。红外探水红外探水仪根据构造探测结果，趋近不良地质体和地质异常体时，利用便携式红外线探水仪进行含水构造探测。当洞内个别区段渗水量较大时，亦用红外探水仪探测预报，探明隧道周边隐伏的含水体。每隔20m～30m对掌子面进行一次含水构造探测水平钻孔法水平超前钻孔水平超前地质钻机施工中将超前钻孔作为主要的探测手段，用以验证超前地质预报的精度，并直接探明涌水压力及其含量。水平超前钻孔径108mm。每次钻孔深度100m，必要时取芯。TSP长距离探测：正洞施做TSP贯通。 超前钻孔短距离验证探测：对于地质构造发育段、浅埋段、重大物探异常段采用超前探孔进行短距离验证探测。红外探测：断层等不良地质发育地段应用红外探测辅助。隧道超前地质预报的内容一般包括：岩性预报预测，特别是对软弱夹层、破碎地层的预测预报；地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报；不良地质预测预报，水文地质预测预报，特别是对富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水的预测预报，预报洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响；围岩级别及其稳定性预报：预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等；预测隧道内有害气体含量、成分及动态变化；通过放射性的测量，通过隧道洞身段落地应力的测试，预测隧道在硬质岩段有无岩爆的发生及软弱地层段有无变形发生。 超前地质预报流程图①地质素描地质素描人员和施工单位紧密配合，每次循环开挖后对掌子面和左右边墙进行地质素描，必要时进行数码照（摄）像，编录的原始记录、图、表须当天整理（绘制）。与设计不符处采用其它地质预报方法进行确认，确认与设计不符后及时向设计单位提出对围岩级别和支护方法提出变更。①前水平钻探 采用超前水平钻孔进行隧道施工期地质超前预报是隧道施工期地质超前预报方法中最直接的方法。其通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石（体）的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等诸多方面的直接资料。地质素描现场影像资料为确保隧道开挖施工安全，在开挖至地质异常体前约10m时，施作20～30m的超前水平钻孔，通过先行的其他地质预报手段，分析判断有较为严重的富水、溶洞等不良地质段，通过水平钻探进行验证，以查明地质异常体是否真正存在，其确切位置、破碎程度以及是否有不良气体和涌水等，以指导制订相关施工技术措施。` 超前水平钻施工超前水平钻芯样在隧洞内使用钻机进行水平钻进，根据钻头钻进速度的变化、岩芯鉴定、钻孔冲洗液颜色、气味、岩粉及遇到的其它情况和钻孔资料来推断隧洞前方的地质情况。此方法可以直观反映岩体的情况，帮助施工人员根据实际地质情况进行下一步施工组织安排。③红外探水有效探测距离约为20～30m，连续预报时两次探测应重复5m，探测应在施工隧道的隧底、顶部和两侧边墙的中部各布置一条测线，点距一般为5m，发现异常后应加密测点。掌子面测线布置一般为3～4条，每条测线布3～5个测点，每次探测前应对岩体的裂隙发育情况和隧道壁渗水情况进行详细记录。测试的具体位置应根据超前地质预报设计方案并结合施工地质情况确定。④TSP超前地质预报 TSP超前地质预报原理是通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道左侧或右侧以球面波的形式传播，岩层中存在的断层或性质不同的岩层界面将使波的传播发生某些变化：一部分信号在其处发生反射，反射回的信号被高精度的接收器接收，而其它信号继续向前传播。若声波在岩石中的传播速度已知，通过分析反射声波所需的时间，就可以计算出不连续界面的具体位置。最终显示屏上会显示出断层与隧道轴线相交所呈现的角度及距掌子面的距离。准备钻孔安装套管安装接收器系统安装装药和封孔起爆与数据采集数据分析及成图判释预报效果检查地震波反射法（TSP）应达到的有效探测距离，在软弱破碎地层或岩溶发育区，一般每次预报距离应为100m，在岩体完整的硬质岩地层每次可预报150m，需要预报区段大于有效预报距离时应多次预报，两次预报重复长度不小于10m。TSP工作流程1.12隧道不良地质及特殊地段施工技术1.12.1断层破碎带施工断层及断层破碎带影响范围内裂隙较发育，岩层破碎、自稳能力差，富水性和导水性较好，易发生坍塌和涌水。(1)隧道断裂破碎带及其影响带施工遵循“ 先预报、预加固、弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、快反馈、控变形”的原则，配备水平钻机、陆地声纳仪、地质雷达、TSP203地质预报仪等仪器，采用常规地质法、声波法、地球物理法相结合的综合手段进行地质超前预报，按照“石变我变”的动态原则组织施工。(2)施工前结合设计切实掌握所遇断层带的所有情况，充分利用综合超前地质探测预报分析成果，及时做好封闭衬砌及排水工作。(3)做好断层地段施工的防排水：当断层带地下水是由地表水补给时，在地表设置截排水系统；对断层承压水，在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿不少于2个超前钻孔，其深度在4m以上，以探明地下水的情况；随工作面的向前推进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌；反坡施工时，则除准备足够的抽水机械设备外，应安排适当的积水坑。(4)对于低强度或松散地层结构松散，稳定性较差地段，若有地下水时则更甚，在施工中极易发生坍塌，在这类地层中施工，主要是减少对围岩的扰动，遵循“超前探水、以堵为主、控制排水、堵排结合”的原则。其常用的施工手段有：先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭的方法。 (5)断层带施工时优先进行防排水作业。通过断层带的各工序之间距离尽量缩短，并尽快进行全断面封闭，以减少岩层的暴露、松动和地压增大。开挖时严格掌握炮眼数量、深度和装药量，尽量减少爆破对围岩的扰动；如遇两侧软硬不同时，用偏槽法开挖，按先软后硬顺序交错进行。断层地带的支护作业结合设计宁强勿弱，并经常检查加固。衬砌紧跟开挖，及时封闭。(6)断层破碎带采用中隔壁法施工，必要时采用双侧壁导坑法施工，减震光面爆破。严格掌握炮眼数量、深度及装药量，尽量减少爆破对围岩的扰动；下台阶施工采用左、右错进的方法。(7)初期支护施做本着“宁强勿弱”的原则，开挖后应立即喷砼封闭岩面，然后进行钢架支撑、锚、网、喷联合支护，即时施做仰拱（临时仰拱），并及时进行量测反馈修正支护参数。(8)根据监控量测结果及时分析反馈，及时调整支护参数，确保施工安全顺利进行；开挖及初期支护后仰拱及填充要紧跟；在量测资料反映围岩稳定后及时进行拱墙砼衬砌。1.12.2软岩地段施工措施对于可能发生软岩大变形的地段，进行适当的应力释放，应力释放到一定程度，就要及时有效支护,即采用预支护、喷锚网、钢架和钢筋砼结构支护,既要保证隧道结构的安全,又要确保围岩不侵入净空。大变形段采取的对策措施如下： ⑴分部开挖、及时支护、及时封闭。⑵加厚喷层。围岩由于变形大，喷层破坏，可分层喷射施工，这样既可保持支护的柔性，又可保持喷层的完整性。⑶使用加长锚杆，加固塑性区围岩。⑷加大预留位移量。大变形段隧道洞壁位移比正常段隧道大，所以在设计中考虑了增大预留变形量，以避免变形过大造成侵限。⑸加强二次衬砌，采用加厚衬砌厚度，提高衬砌混凝土标号，并采用钢筋混凝土衬砌。为了限制初期支护的变形不致于过大，要求尽快施作二次模注衬砌，致使二次衬砌与初期支护共同承受围岩压力，因此设计中考虑提高二次初砌的承载能力。⑹掌子面设小导管进行应力释放，必要时可压注水泥浆预加固掌子面。1.12.3隧道洞口及浅埋段施工 本标段隧道进出口及浅埋段岩体完整性差，整体强度较低，洞室稳定性差，易坍塌，不利于隧道施工及安全。在开挖时强调围岩变形的控制而不是强调围岩变形的释放，根据围岩状况选择合适的开挖方法，适度缩短开挖进尺，支护采用强度较高和刚度较大的初期支护，限制土体变形，同时二次衬砌和仰拱紧跟，形成封闭结构，保证施工安全。局部破碎地段预注浆加固围岩，提高围岩自稳能力。施工过程中加强监控量测，并根据监控量测结果及时调整支护参数和施工方法。浅埋地带按照“先护顶、后开挖”的要求组织施工，采用超前预注浆加固围岩，施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的施工原则。⑴在浅埋隧道施工中要尽量少刷或不刷坡，超前支护进洞，采用分部开挖，尽量减小开挖断面，主要施工方法：①洞口段加固：洞口段覆盖层加固主要采用超前大管棚注浆预支护。采用洞内管棚注浆和小导管注浆相结合的综合加固手段，管棚采用φ108mm×6mm，一次打入长度一般为10～40m；在强有力的超前支护下安全进洞。②洞身超前支护：采用I20b型钢钢架支撑，打设超前小导管，并注浆；超前小导管按照纵向间距2.0m～2.5m一环布置，确保施工安全，防止塌方。③短开挖：采用预留核心土台阶法开挖，开挖进尺控制在1.0m以内。④加强初期支护：采用钢拱架、注浆锚杆、挂网、喷射砼联合支护，必要时上台阶底部和中部设I18工字钢临时钢撑，防止围岩坍塌。⑤掌子面加固：采取喷射砼封闭掌子面和掌子面注浆加固措施。⑥ 快衬砌，早成环：除及时加强初期支护外，也可提高二次衬砌参数，并适时施作二次衬砌，而不要等变形基本稳定后再施作。⑦监控量测：在洞口至少设两个断面，加强地表沉降监测，发现异情，及时处理。⑵主要施工技术措施①加强初期支护，保证预留变形为了增加初期支护对大变形的适应，采用喷混凝土、打径向锚杆、挂钢筋网、架格栅刚架等支护手段。施工时做到支护及时，到位。喷混凝土分两次施工，先喷10～20cm，待变形后期再喷10cm，达到设计喷层厚度。为防止喷层变形后侵入二次支护净空，将预留变形量适度加大，具体通过量测视变形情况确定并做到先柔后刚，刚柔并济。②采取短进尺弱爆破，以减少对岩体的扰动缩短循环，减少扰动，提高开挖后围岩的自稳能力，争取在围岩剥落松弛之前，形成有效的支护，为后序工序创造安全施工的时间和空间。可采用限定进尺和弱爆破的方法来实现。③加强监控量测，及时施工混凝土，尽早封闭成环施工过程中加强对隧道围岩监控量测工作，并根据数据分析结果确定混凝土施工。后部的仰拱及隧道填充混凝土要随掌子面开挖同步进行，及时形成封闭结构提高整体受力效果。