复杂地质条件下长大隧道快速施工方法

摘要

本发明公开了一种复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，包括以下步骤：步骤S1、对隧道地质条件进行30～150 m的长距离地质预测预报，并在长距离地质预测预报基础上，对隧道地质条件进行5～30m的短距离地质预测预报；步骤S2、根据地质预测预报情况，采用台阶法对Ⅳb、Ⅴ级围岩进行开挖，采用全断面法对Ⅲ、Ⅳa级围岩进行开挖；步骤S3、根据地质预测预报情况，针对富水段隧道的预测地下水压力，采用不同的帷幕注浆方案；步骤S4、隧道开挖后，对地质和初期支护状况、周边位移量、拱顶下沉量进行监控测量。本发明的有益效果是：能在不良地质地段安全快速地完成隧道施工任务。

权利要求

1.复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、对隧道地质条件进行30～150 m的长距离地质预测预报，并在长距离地质预测预报基础上，对隧道地质条件进行5～30m的短距离地质预测预报；

步骤S2、根据地质预测预报情况，采用台阶法对Ⅳb、Ⅴ级围岩进行开挖，采用全断面法对Ⅲ、Ⅳa级围岩进行开挖；

步骤S3、根据地质预测预报情况，针对富水段隧道的预测地下水压力，当预测地下水压力≥3.0MPa时，采用开挖轮廓线外8m范围内的加固圈固结的帷幕注浆方案；当2.0MPa≤预测地下水压力＜3.0MPa时，采用开挖轮廓线外5m范围内的预注浆加固圈固结的帷幕注浆方案；当1.0MPa≤预测地下水压力＜2.0MPa时，采用开挖轮廓线外3m范围内的预加固圈固结的帷幕注浆方案；当预测地下水压力<1.0MPa时，采用注浆加固范围为开挖轮廓线外5m范围内的全断面径向注浆法；

步骤S4、隧道开挖后，对地质和初期支护状况、周边位移量、拱顶下沉量进行监控测量，并根据净空位移量判别法与支护结构内力判别法对富水段隧道的结构稳定性进行评价；

所述步骤S2中台阶法开挖的具体操作过程为：

步骤S211、超前地质预测预报；

步骤S212、超前小导管或超前锚杆支护；

步骤S213、上半断面光面爆破开挖；

步骤S214、第一次喷射4cm厚混凝土；

步骤S215、架立格栅钢架；

步骤S216、上半断面喷锚支护；

步骤S217、下半断面光面爆破开挖；

步骤S218、第二次喷射4cm厚混凝土；

步骤S219、架立格栅钢架；

步骤S2110、下半断面喷锚支护。

2.根据权利要求1所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S1中的长距离地质预测预报、短距离地质预测预报的具体操作过程为：步骤S11、地形地貌补充勘测、补充地质调查；

步骤S12、掌子面地质调查与素描；

步骤S13、采用隧道超前地质预报系统预测预报距离为50～150 m的地质条件；

步骤S14、采用地质雷达预测预报距离为30～50 m的地质条件；

步骤S15、采用超前地质钻孔预测预报距离为30m的地质条件，采用红外探水预测预报距离为20m的地质条件，采用5～8孔超长炮眼预测预报距离为5～10m的地质条件；

步骤S16、根据探测资料，提出预测预报意见和工程措施建议。

3.根据权利要求1所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S2中全断面法开挖的具体操作过程为：步骤S221、超前地质预测预报；

步骤S222、超前小导管或超前锚杆支护；

步骤S223、全断面光面爆破开挖；

步骤S224、喷射4cm厚混凝土；

步骤S225、架立格栅钢架；

步骤S226、喷锚支护。

4.根据权利要求3所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S223全断面光面爆破开挖的爆破参数为：周边眼间距E=50cm，最小抵抗线W=60cm，周边眼密集系数K=E/W=0.83，每循环进尺为3.2m，周边眼深3.2m，掏槽眼1.5～3.7m，底眼深3.6m，炮眼利用率在90%以上，周边炮眼采用Φ=20小药卷，不耦合间隔装药结构，采用楔形掏槽，爆破顺序按掏槽眼、辅助眼、周边眼、底眼顺序进行。

5.根据权利要求4所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S223全断面光面爆破开挖所采用的爆破材料为：选用2号岩石硝铵炸药或富水段采用乳化炸药，药卷规格为Ф32×200毫米和Ф20×200 毫米两种，雷管为1～17段非电毫秒雷管，施工前先进行试爆，并根据围岩的实际情况调整爆破参数。

6.根据权利要求1-5任一项所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S3中帷幕注浆方案的具体操作过程为：步骤S31、注浆作业施工准备；

步骤S32、注浆浆液配制；

步骤S33、注浆钻孔作业；

步骤S34、注浆作业；

步骤S35、注浆效果检查、评定与补救；

步骤S36、异常情况处理。

7.根据权利要求6所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S32注浆浆液配制包括：单液水泥浆配制、水泥-水玻璃双浆液配制、TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料配制，其中单液水泥浆的水灰比为1：0.6～1：1，先稀后浓，如果要使水泥浆凝结时间减少，可渗入水泥用量的2～3%的速凝剂；水泥-水玻璃双浆液中水泥浆的水灰比为1：1～1：1.5，水玻璃的浓度为30～40玻美度，水泥-水玻璃的体积比为1：0.3～1：1，并根据需要渗入水泥用量的1～3%的缓凝剂；TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料的水灰比为

0.38：1～0.42：1，凝胶时间为30分钟。

8.根据权利要求1-5任一项所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S4中的净空位移量判别法是以隧道承载体变位速率或位移比率变化趋势为依据，当隧道承载体变位速率趋向于0时，隧道体系稳定；当位移比率超过16‰时，需进行补强支护。

9.根据权利要求1-5任一项所述的复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，其特征在于，所述步骤S4中的支护结构内力判别法包括根据隧道结构体系中锚杆的受力状态分析法与根据喷射混凝土的受力状态分析法。

说明书

复杂地质条件下长大隧道快速施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道施工技术领域，具体的说，是一种复杂地质条件下长大隧道快速施工方法。

背景技术

[0002] 随着我国经济社会的飞速发展，我国公路、铁路等交通基础建设迎来了新的发展高峰。特别是近几年，随着中西部大开发，长三角、珠三角经济区以及东北老工业基地等的陆续开发，国家新建了许多较大的公路和铁路线，其中公、铁路隧道，尤其是复杂地质条件下长大隧道较多，而复杂地质条件下的长大隧道施工尚无成套的综合快速施工方法。

[0003] 宜万铁路是执行新标准的高山区高风险的国家Ⅰ级铁路干线，地质条件极其复杂，隧道穿越岩溶地层、断层破碎带及深埋软岩塑性地段，埋深大、地下水丰富，施工中极易发生突水、突泥灾害，施工中Ⅰ线隧道穿越Ⅲ级围岩1375m，Ⅳ级围岩5098m，Ⅵ级围岩362m。Ⅰ、Ⅱ线隧道进口段埋深浅，岩溶溶蚀发育，施工难度极大；Ⅰ线隧道在DK267+850～DK269+670穿越1820m的向斜核部富水段，此段地层位于金子山向斜核部附近，向斜为储水构造、富水地段，地下水很发育，地质条件复杂，其中，本段施工中要穿越97m的F2断层，极易形成突水、突泥和大面积塌方，不可预见的地质问题多，施工难度大，隧道在该洞段的最大埋深为355m，正常涌水量为7334m3/d，最大涌水量为45761m3/d。在以上地段施工中极易出现大规模隧道地质灾害，施工难度大，对超前地质预报技术要求高。

[0004] 因此，如何在不良地质地段安全快速地完成隧道施工任务，是施工过程中需要重点解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，能够快速并相对准确地查明隧道周边一定范围和掌子面前方一定距离内岩层的分布，对前方未开挖地段存在的不良地层及其岩性、断层或富水区段等可能给施工作业带来不利影响的水文地质情况，得以准确的把握、了解和判释，并以此为基础，采取相应的技术工艺措施进行科学、合理、有序地开挖和支护作业，从而保证隧道施工安全，改善作业环境，避免地质灾害的发生或降低其发生的频率和程度，减少灾害带来的经济损失，同时加快施工进度，缩短工期，节约显性与隐性施工成本，增加直接或间接的经济效益。

[0006] 本发明通过下述技术方案实现：

[0007] 复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，包括以下步骤：

[0008] 步骤S1、对隧道地质条件进行30～150m的长距离地质预测预报，并在长距离地质预测预报基础上，对隧道地质条件进行5～30m的短距离地质预测预报；

[0009] 步骤S2、根据地质预测预报情况，采用台阶法对Ⅳb、Ⅴ级围岩进行开挖，采用全断面法对Ⅲ、Ⅳa级围岩进行开挖；

[0010] 步骤S3、根据地质预测预报情况，针对富水段隧道的预测地下水压力，当预测地下水压力≥3.0MPa时，采用开挖轮廓线外8m范围内的加固圈固结的帷幕注浆方案；当2.0MPa≤预测地下水压力＜3.0MPa时，采用开挖轮廓线外5m范围内的预注浆加固圈固结的帷幕注浆方案；当1.0MPa≤预测地下水压力＜2.0MPa时，采用开挖轮廓线外3m范围内的预加固圈固结的帷幕注浆方案；当预测地下水压力<1.0MPa时，采用注浆加固范围为开挖轮廓线外5m范围内的全断面径向注浆法；

[0011] 步骤S4、隧道开挖后，对地质和初期支护状况、周边位移量、拱顶下沉量进行监控测量，并根据净空位移量判别法与支护结构内力判别法对富水段隧道的结构稳定性进行评价。

[0012] 本发明应用地质力学原理、地球物理探测技术原理、浅层地震反射波原理和转探原理探明隧道不良地质构造，进行隧道地质超前预测预报，结合台阶法和全断面法，对不同等级的围岩进行开挖，以减少对围岩的扰动，充分发挥围岩的自承能力，利用排、堵、截原理，贯彻执行隧道“以堵为主、以防为辅、防堵结合、限量排放”的原则，进行岩溶富水隧道的防排水注浆处理，以满足环保的要求，同时以岩体力学理论为基础，应用岩体极限应变原理，确定隧道稳定预警值，以满足隧道施工中快速判定围岩稳定性的要求，并通过监控量测数据来准确评价围岩或支护的稳定状态或发展趋势，指导施工顺序，调整支护参数，确保施工安全和施工顺利进行。

[0013] 进一步的，所述步骤S1中的长距离地质预测预报、短距离地质预测预报[0014] 的具体操作过程为：

[0015] 步骤S11、地形地貌补充勘测、补充地质调查；

[0016] 步骤S12、掌子面地质调查与素描；

[0017] 步骤S13、采用隧道超前地质预报系统预测预报距离为50～150m的地质条件；

[0018] 步骤S14、采用地质雷达预测预报距离为30～50m的地质条件；

[0019] 步骤S15、采用超前地质钻孔预测预报距离为30m的地质条件，采用红外探水预测预报距离为20m的地质条件，采用5～8孔超长炮眼预测预报距离为5～10m的地质条件；

[0020] 步骤S16、根据探测资料，提出预测预报意见和工程措施建议。

[0021] 进一步的，所述步骤S2中台阶法开挖的具体操作过程为：

[0022] 步骤S211、超前地质预测预报；

[0023] 步骤S212、超前小导管或超前锚杆支护；

[0024] 步骤S213、上半断面光面爆破开挖；

[0025] 步骤S214、第一次喷射4cm厚混凝土；

[0026] 步骤S215、架立格栅钢架；

[0027] 步骤S216、上半断面喷锚支护；

[0028] 步骤S217、下半断面光面爆破开挖；

[0029] 步骤S218、第二次喷射4cm厚混凝土；

[0030] 步骤S219、架立格栅钢架；

[0031] 步骤S2110、下半断面喷锚支护。

[0032] 进一步的，所述步骤S2中全断面法开挖的具体操作过程为：

[0033] 步骤S221、超前地质预测预报；

[0034] 步骤S222、超前小导管或超前锚杆支护；

[0035] 步骤S223、全断面光面爆破开挖；

[0036] 步骤S224、喷射4cm厚混凝土；

[0037] 步骤S225、架立格栅钢架；

[0038] 步骤S226、喷锚支护。

[0039] 进一步的，所述步骤S223全断面光面爆破开挖的爆破参数为：周边眼间距E＝50cm，最小抵抗线W＝60cm，周边眼密集系数K＝E/W＝0.83，每循环进尺为3.2m，周边眼深
3.2m，掏槽眼1.5～3.7m，底眼深3.6m，炮眼利用率在90％以上，周边炮眼采用Φ＝20小药卷，不耦合间隔装药结构，采用楔形掏槽，爆破顺序按掏槽眼、辅助眼、周边眼、底眼顺序进行。

[0040] 进一步的，所述步骤S223全断面光面爆破开挖所采用的爆破材料为：选用2号岩石硝铵炸药或富水段采用乳化炸药，药卷规格为Ф32×200毫米和Ф20×200毫米两种，雷管为1～17段非电毫秒雷管，施工前先进行试爆，并根据围岩的实际情况调整爆破参数。

[0041] 进一步的，所述步骤S3中帷幕注浆方案的具体操作过程为：

[0042] 步骤S31、注浆作业施工准备；

[0043] 步骤S32、注浆浆液配制；

[0044] 步骤S33、注浆钻孔作业；

[0045] 步骤S34、注浆作业；

[0046] 步骤S35、注浆效果检查、评定与补救；

[0047] 步骤S36、异常情况处理。

[0048] 进一步的，所述步骤S32注浆浆液配制包括：单液水泥浆配制、水泥-水玻璃双浆液配制、TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料配制，其中单液水泥浆的水灰比为1：0.6～1：1，先稀后浓，如果要使水泥浆凝结时间减少，可渗入水泥用量的2～3％的速凝剂；水泥-水玻璃双浆液中水泥浆的水灰比为1：1～1：1.5，水玻璃的浓度为30～40玻美度，水泥-水玻璃的体积比为1：0.3～1：1，并根据需要渗入水泥用量的1～3％的缓凝剂；TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料的水灰比为0.38：1～0.42：1，凝胶时间为30分钟。

[0049] 进一步的，所述步骤S4中的净空位移量判别法是以隧道承载体变位速率或位移比率变化趋势为依据，当隧道承载体变位速率趋向于0时，隧道体系稳定；当位移比率超过16‰时，需进行补强支护；根据所述标准，利用现场监测资料，绘制出隧道变形特性曲线，通过对变位速率或位移比率的分析，对围岩的稳定状况进行判断。

[0050] 进一步的，所述步骤S4中的支护结构内力判别法包括根据隧道结构体系中锚杆的受力状态分析法与根据喷射混凝土的受力状态分析法。

[0051] 本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

[0052] (1)本发明能够快速并相对准确地查明隧道周边一定范围和掌子面前方一定距离内岩层的分布，对前方未开挖地段存在的不良地层及其岩性、断层或富水区段等可能给施工作业带来不利影响的水文地质情况，得以准确的把握、了解和判释，并以此为基础，采取相应的技术工艺措施进行科学、合理、有序地开挖和支护作业，从而保证隧道施工安全，改善作业环境，避免地质灾害的发生或降低其发生的频率和程度，减少灾害带来的经济损失，同时加快施工进度，缩短工期，节约显性与隐性施工成本，增加直接或间接的经济效益；

[0053] (2)本发明在施工过程中所采用的长距离地质预测预报、短距离地质预测预报方法，创造性地解决了物理探测的多解性和超前地质钻孔验证范围的局限性的缺点。

具体实施方式

[0054] 下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

[0055] 实施例：

[0056] 复杂地质条件下长大隧道快速施工方法，包括以下步骤：

[0057] 步骤S1、对隧道地质条件进行30～150m的长距离地质预测预报，并在长距离地质预测预报基础上，对隧道地质条件进行5～30m的短距离地质预测预报。

[0058] 其中，所述步骤S1中的长距离地质预测预报、短距离地质预测预报的具体操作过程为：

[0059] 步骤S11、地形地貌补充勘测、补充地质调查；

[0060] 步骤S12、掌子面地质调查与素描；

[0061] 步骤S13、采用隧道超前地质预报系统预测预报距离为50～150m的地质条件，隧道超前地质预报系统对隧道施工干扰小，可在隧道施工间隙进行；

[0062] 步骤S14、采用地质雷达预测预报距离为30～50m的地质条件；地质雷达扫描速度快、操作简便、重量轻、分辨率高、图像直观，对层状结构岩土体分布反映细微，地质雷达对掌子面前方含水、溶洞、断裂带等异常反映较好；

[0063] 步骤S15、采用超前地质钻孔预测预报距离为30m的地质条件，采用红外探水预测预报距离为20m的地质条件，采用5～8孔超长炮眼预测预报距离为5～10m的地质条件，超前地质钻孔可比较直观地反映钻孔所经过部位的地层岩性、岩体完整程度、裂隙度、溶洞大小以及可测水压高低等，对于煤系地层可进行孔内煤与瓦斯参数测定，以便采取适宜防治措施，防治煤与瓦斯突出，与物探方法相比，超前地质钻孔不存在物探手段经常发生的多解性、不确定性；

[0064] 步骤S16、根据探测资料，提出预测预报意见和工程措施建议。

[0065] 在隧道施工中引进隧道超前地质预报系统、地质雷达、红外探水等对隧道施工进行超前地质预测预报，在施工中针对物理探测结果具有多解性的弱点，总结并提出了以中、长物探和超前地质钻孔验证为主，短距离地质素描分析和红外探水为辅，超长炮眼确认为主要内容的“多阶段、多层次、多方法”的“综合立体式超前地质预测预报技术”。

[0066] 步骤S2、根据地质预测预报情况，采用台阶法对Ⅳb、Ⅴ级围岩进行开挖，采用全断面法对Ⅲ、Ⅳa级围岩进行开挖。

[0067] 其中，所述步骤S2中台阶法开挖的具体操作过程为：

[0068] 步骤S211、超前地质预测预报；

[0069] 步骤S212、超前小导管或超前锚杆支护；

[0070] 步骤S213、上半断面光面爆破开挖；

[0071] 步骤S214、第一次喷射4cm厚混凝土；

[0072] 步骤S215、架立格栅钢架；

[0073] 步骤S216、上半断面喷锚支护；

[0074] 步骤S217、下半断面光面爆破开挖；

[0075] 步骤S218、第二次喷射4cm厚混凝土；

[0076] 步骤S219、架立格栅钢架；

[0077] 步骤S2110、下半断面喷锚支护。

[0078] 进一步的，所述步骤S2中全断面法开挖的具体操作过程为：

[0079] 步骤S221、超前地质预测预报；

[0080] 步骤S222、超前小导管或超前锚杆支护；

[0081] 步骤S223、全断面光面爆破开挖；

[0082] 步骤S224、喷射4cm厚混凝土；

[0083] 步骤S225、架立格栅钢架；

[0084] 步骤S226、喷锚支护。

[0085] 对于断层破碎带的Ⅴ级围岩采用三台阶法开挖，台阶长度不大于15m，上台阶开挖高度3.0m左右，根据围岩情况采用小药量掏槽爆破，周边人工修整或人工风镐直接开挖，人力手推车运输，循环进尺0.5～1.0m，第二、第三台阶开挖高度分别为3.0m左右，单边挖掘机开挖，机械出渣，人工风搞修整，每循环单边开挖长度1.0～1.5m左右；对于一般地段的Ⅴ级围岩采用两台阶法开挖，根据围岩情况选用长台阶或台阶法，上台阶高度一般控制在5m左右，可进行机械出渣；对于整体性较好的Ⅲ级、Ⅳa级围岩，采用全断面法开挖，一次爆出隧道的设计轮廓，并及时按设计要求施作初期支护。

[0086] 全隧道除洞口段采用喷锚支护整体式钢筋混凝土衬砌外，其余地段均采用复合式衬砌，初期支护采用格栅钢架、锚、网、喷结合的方式。Ⅴ级围岩采用超前小导管、超前锚杆等超前支护措施，长度3.5m，搭接长度不小于1.5m，每环布置25根，二次衬砌为模筑30cm(Ⅳ级)、35cm(Ⅴ级)厚C25素混凝土。

[0087] 每个开挖循环完成后，先进行初喷4cm厚C20混凝土，封闭围岩，随即施作格栅钢架、锚、网、喷支护，初期支护预留沉落量7cm，格栅钢架接头采用螺栓联接，底脚垫槽钢，破碎段采用 超前小导管注浆预加固围岩，一般地段采用 超前砂浆锚杆预支护。

[0088] 施工中紧跟掌子面的掘进进行围岩变形观测，在施工进入向斜核部时，初次支护中将原来仅在拱部设置的超前小导管延伸到边墙中部以上，间距根据围岩情况调整至25cm，并严格控制超挖，将隧道两侧边墙和隧道拱顶系统锚杆改为 径向小导管注浆，长度不小于3.0m，同时，在隧道局部设置工字钢拱架替代格栅钢架，且增加钢拱架间距到
50cm/榀，以增加支护结构的刚度，并在围岩出水点处设置足够数量的盲管引排水，加强对墙角的支垫、喷射砼回填、基底清理的质量控制，减少施工对变形的影响。

[0089] 进一步的，所述步骤S223全断面光面爆破开挖的爆破参数为：周边眼间距E＝50cm，最小抵抗线W＝60cm，周边眼密集系数K＝E/W＝0.83，每循环进尺为3.2m，周边眼深
3.2m，掏槽眼1.5～3.7m，底眼深3.6m，炮眼利用率在90％以上，周边炮眼采用Φ＝20小药卷，不耦合间隔装药结构，采用楔形掏槽，爆破顺序按掏槽眼、辅助眼、周边眼、底眼顺序进行。

[0090] 装药前用高压风吹扫炮孔，药串和起爆药卷按要求加工好，盘好脚线，分段号存放在箱内，确保装药作业有序进行，装药分片、分组进行，并按规定捣实堵塞炮泥，堵塞长度不小于20cm，严格控制周边眼装药量，尽量使药量沿炮眼全长均匀分布，周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药。起爆网络为复式网络，以保证起爆的可靠性和准确性，连接时，导爆管不能打结、拉细和破损漏气，各炮眼雷管段数与钻爆设计相同，引爆使用火雷管，雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处，网络接好后，由专人负责检查，要做到有序起爆，并应使周边爆破时有最好的临空面，周边眼同段的超爆雷管时间误差越小越好。

[0091] 进一步的，所述步骤S223全断面光面爆破开挖所采用的爆破材料为：选用2号岩石硝铵炸药或富水段采用乳化炸药，药卷规格为Ф32×200毫米和Ф20×200毫米两种，雷管为1～17段非电毫秒雷管，施工前先进行试爆，并根据围岩的实际情况调整爆破参数。

[0092] 步骤S3、根据地质预测预报情况，针对富水段隧道的预测地下水压力，当预测地下水压力≥3.0MPa时，采用开挖轮廓线外8m范围内的加固圈固结的帷幕注浆方案；当2.0MPa≤预测地下水压力＜3.0MPa时，采用开挖轮廓线外5m范围内的预注浆加固圈固结的帷幕注浆方案；当1.0MPa≤预测地下水压力＜2.0MPa时，采用开挖轮廓线外3m范围内的预加固圈固结的帷幕注浆方案；当预测地下水压力<1.0MPa时，采用注浆加固范围为开挖轮廓线外5m范围内的全断面径向注浆法。

[0093] 所述步骤S3中帷幕注浆方案的具体操作过程为：

[0094] 步骤S31、注浆作业施工准备；

[0095] 步骤S32、注浆浆液配制；

[0096] 步骤S33、注浆钻孔作业；

[0097] 步骤S34、注浆作业；

[0098] 步骤S35、注浆效果检查、评定与补救；

[0099] 步骤S36、异常情况处理。

[0100] 所述步骤S32注浆浆液配制包括：单液水泥浆配制、水泥-水玻璃双浆液配制、TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料配制，其中单液水泥浆的水灰比为1：0.6～1：1，先稀后浓，如果要使水泥浆凝结时间减少，可渗入水泥用量的2～3％的速凝剂；水泥-水玻璃双浆液中水泥浆的水灰比为1：1～1：1.5，水玻璃的浓度为30～40玻美度，水泥-水玻璃的体积比为1：0.3～1：1，并根据需要渗入水泥用量的1～3％的缓凝剂；TGRM超细双液型水泥基特种注浆材料的水灰比为0.38：1～0.42：1，凝胶时间为30分钟。

[0101] 在进行步骤S33注浆钻孔作业时，根据孔口坐标在掌子面上用红油漆标出孔口位置并注明孔号，孔口位置与设计位置的容许偏差为±5cm，孔底位置应小于30cm，将钻机摆放在自行设计加工的多功能钻孔台架上，利用钻机首尾坐标差值控制竖直及水平角，根据设计图纸中关于各孔角度要求，调整钻杆的仰(俯)角和水平角，移动钻机，将钻头对准所标孔口位置，进行钻孔作业。

[0102] 步骤S4、隧道开挖后，对地质和初期支护状况、周边位移量、拱顶下沉量进行监控测量，并根据净空位移量判别法与支护结构内力判别法对富水段隧道的结构稳定性进行评价。

[0103] 所述步骤S4中的净空位移量判别法：

[0104] 取隧道拱顶下沉位移警戒值U为：U＝0.015μB

[0105] 式中：μ为隧道岩体的泊松比；B为隧道跨度。

[0106] 取隧道两侧边墙收敛位移警戒值W为：W＝0.03μH

[0107] 式中：μ为隧道岩体的泊松比；H为隧道开挖净高度。

[0108] 以隧道拱顶下沉位移警戒值或隧道两侧边墙收敛位移警戒值为依据，当隧道承载体的位移超过隧道拱顶下沉位移警戒值或隧道两侧边墙收敛位移警戒值时，需进行补强支护，并利用现场监测资料，绘制出隧道变形特性曲线，通过对变位速率或位移比率的分析，对围岩的稳定状况进行判断。

[0109] 所述步骤S4中的支护结构内力判别法包括根据隧道结构体系中锚杆的受力状态分析法与根据喷射混凝土的受力状态分析法。

[0110] 1)根据隧道结构体系中锚杆的受力状态：

[0111] 在岩溶隧道受溶洞影响显著部位布设测力锚杆，实测锚杆的受力状况。

[0112] [N]≥N实测

[0113]

[0114] [N]＝πdLτ

[0115] 式中，[N]为锚杆的设计抗拉拔力，按钢筋拉断情况和钢筋拔出情况，计算后取小值；

[0116] N实测为锚杆的实际抗拉拔力；

[0117] σ为钢材的设计抗拉强度；

[0118] τ为砂浆和围岩的抗剪强度取小值；

[0119] d为锚杆的直径；

[0120] L为锚杆长度。

[0121] 如现场观测结果符合上式，则围岩支护体系可保持稳定；否则，需进行补强支护。

[0122] 2)根据喷射混凝土的受力状态：

[0123] 在初次支护的喷射混凝土层中布设应变测量仪，测定喷射混凝土层中的应变或应力，实测喷层中的应变或应力。

[0124] [σ拉]≥σ实测

[0125] [σ压]≥σ实测

[0126] [ε]≥ε实测

[0127] 式中，[σ拉]为喷层混凝土层的抗拉强度；

[0128] [σ压]为喷层混凝土层的抗压强度；

[0129] σ实测为喷层混凝土层的实测强度；

[0130] [ε]为喷层混凝土层的允许应变；

[0131] ε实测为喷层混凝土层的实测应变。

[0132] 如现场观测结果符合上式，则围岩支护体系可保持稳定；否则，需进行补强支护。

[0133] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。