敞開式TBM安全快速通過隧洞強巖爆地層施工技術(shù)
——以引漢濟渭工程秦嶺隧洞嶺南TBM施工段為例

薛景沛

(中鐵隧道股份有限公司， 河南 鄭州 450001)

0 引言

隨著地下工程施工技術(shù)的飛速發(fā)展，TBM被越來越多地應(yīng)用于長大隧道施工中。大埋深、高地應(yīng)力地質(zhì)條件下，巖爆的預(yù)防與治理顯得尤為重要。

文獻[1-3]對國內(nèi)外巖爆研究現(xiàn)狀和巖爆特征、預(yù)測等進行了深入的研究。張斌等[4]提出了鉆屑法或巖芯餅化率法、地震波預(yù)測法、聲發(fā)射(A-E)法等巖爆預(yù)測方法和相關(guān)防治措施。張秉鶴[5]對淺埋洞段巖爆發(fā)生的機制進行了闡述并提出防治措施。馮建軍[6]描述了隧道巖爆特征： 巖爆聲響既發(fā)生在掌子面也發(fā)生在巖體內(nèi)部，輕微巖爆的聲響較為清脆，可聽到“啪、啪”“嘎、嘎”的聲響； 強烈?guī)r爆的聲響較為沉悶，類似于“嘭、嘭”并夾有“啪、啪”的聲響。何滿潮等[7]利用自行設(shè)計的深部巖爆過程試驗系統(tǒng)，對大埋深、高地應(yīng)力作用下的花崗巖巖爆過程進行了試驗研究，根據(jù)試驗結(jié)果將花崗巖巖爆分為滯后巖爆、標(biāo)準(zhǔn)巖爆和瞬時巖爆。羅志虎等[8]結(jié)合錦屏二級水電站，針對TBM施工中的巖爆問題進行了分析，并提出較好的治理措施。

綜上，國內(nèi)外學(xué)者在巖爆防治、施工處理等方面提出了一些較好的建議，但關(guān)于強巖爆地層處理措施的研究卻稍顯不足，尤其是針對敞開式TBM的強巖爆治理。由于TBM設(shè)備自身的局限性，主動防護措施實施難度較大，加上目前巖爆超前預(yù)測技術(shù)還處于探索時期，在發(fā)生強烈或極強巖爆的情況下，會由于預(yù)測準(zhǔn)確率不足或未能及時實施超前預(yù)處理，導(dǎo)致支護強度不足和支護不及時的問題，嚴(yán)重影響施工進度與成本。本文以引漢濟渭工程秦嶺隧洞嶺南TBM施工段為依托，對敞開式TBM在強巖爆地層的施工技術(shù)進行研究，探索合適的技術(shù)手段，以期解決TBM安全、快速通過強巖爆洞段的問題。

1 工程概況

引漢濟渭工程是針對關(guān)中地區(qū)缺水問題提出的陜西省內(nèi)南水北調(diào)工程的骨干調(diào)水線路工程，是促進“關(guān)中—天水經(jīng)濟區(qū)”發(fā)展的大型水利工程。引漢濟渭工程嶺南TBM標(biāo)段位于陜西省寧陜縣四畝地鎮(zhèn)境內(nèi)，全長18.275 km，設(shè)計流量70 m3/s，多年平均輸水量15億m3； 隧洞平均坡降為1/2 500，采用敞開式TBM掘進施工，橫斷面為圓形，直徑8.02 m。

工程位于秦嶺嶺脊高中山區(qū)，地形起伏，高程范圍為1 050～2 420 m，洞室最大埋深約2 012 m。工程范圍內(nèi)主要涉及到的地層為下元古界長角壩巖群黑龍?zhí)稁r組石英巖、印支期花崗巖、華力西期閃長巖以及斷層碎裂巖、糜棱巖。掘進段穿越石英巖、花崗巖及閃長巖約占圍巖總量的75%以上。最大水平主應(yīng)力SH為16.11～23.7 MPa，最小水平主應(yīng)力Sh為10.11～15.41 MPa，最大水平主應(yīng)力方向為N30°～46°W(與隧洞軸線夾角為65°～81°)，優(yōu)勢作用方向為北西向[9]。深鉆孔地應(yīng)力實測結(jié)果表明，三向主應(yīng)力的關(guān)系為SH>Sh>Sv(垂直主應(yīng)力)，具有較為明顯的水平構(gòu)造應(yīng)力作用，地應(yīng)力值較大。在大埋深條件下，由于隧洞的開挖，洞室附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，具備發(fā)生巖爆的應(yīng)力條件。

2 工程區(qū)域巖爆情況

引漢濟渭工程秦嶺隧洞嶺南TBM施工段由于隧洞埋深大、地應(yīng)力高、巖石完整性好，在TBM第1掘進段共計8 521 m的洞段施工過程中，發(fā)生不同規(guī)模巖爆304次，巖爆段長度合計3 549 m，占掘進總長的41.6%。其中，大部分巖爆為輕微至中等程度，強烈與極強巖爆(以下簡稱強巖爆)共發(fā)生9次?？傮w巖爆分布情況見表1。

表1 嶺南TBM施工段強巖爆發(fā)生段統(tǒng)計表

2.1 強巖爆特征與規(guī)律

1)巖爆部位。強烈?guī)r爆多發(fā)生在距離掌子面2倍洞徑范圍內(nèi)，巖爆聲較沉悶，如轟雷聲，主要集中在拱部120°范圍內(nèi)； 巖爆掉塊后塌坑深度為0.7～3 m，邊墻出現(xiàn)概率約為20%，底板偶有出現(xiàn)；極強烈?guī)r爆會導(dǎo)致整個拱部及邊墻巖體破壞，距離掌子面5倍洞徑內(nèi)的巖體均會受到影響，巖體塌腔深度超過3 m。此外，當(dāng)巖爆地段存在長大節(jié)理發(fā)育情況時，巖爆規(guī)模與等級較大，圍巖坍塌嚴(yán)重，滯后性巖爆發(fā)生的概率也隨之增大。

2)巖爆時間。強烈?guī)r爆一般在開挖揭示后48 h左右應(yīng)力釋放才完成，其中24 h內(nèi)居多； 部分強烈?guī)r爆滯后時間難以確定，短則三四天，長則上月。

3)地質(zhì)條件。當(dāng)圍巖抗壓強度在100～200 MPa時，發(fā)生巖爆的概率較大。其中，巖體強度在130～170 MPa(隧洞垂直埋深1 200 m左右)時，巖爆發(fā)生頻率與等級較高；低于100 MPa時，巖爆較少，多以輕微巖爆為主； 超過200 MPa時，巖爆概率降低，以輕微巖爆為主。在長大節(jié)理較發(fā)育時巖爆較多；整體完整性較好時，爆落塊石以扁平狀為主； 長大節(jié)理輕微發(fā)育時，爆落塊石以節(jié)理切割塊狀為主； 巖體出現(xiàn)基巖裂隙水、涌水時，基本無巖爆發(fā)生；巖體脆性較大時，巖爆規(guī)模相對較大。

4)其他特征。隧洞開挖、支護、仰拱等施工擾動可能導(dǎo)致圍巖應(yīng)力的重新分布；高壓水沖洗巖體有利于應(yīng)力的快速調(diào)整與釋放。

2.2 巖爆對施工造成的影響

1)對施工人員安全的影響。巖爆多發(fā)生在拱部120°范圍內(nèi)，平臺上部作業(yè)人員較多，發(fā)生巖爆會對作業(yè)人員造成很嚴(yán)重的傷害。

2)對設(shè)備的影響。雖然TBM相關(guān)設(shè)備已經(jīng)進行了防護，但若巖爆規(guī)模較大，一般的防護措施不能起到很好的防護效果，機械設(shè)備也將面臨砸壞的風(fēng)險，需要維修或重新購買配件更換，進而影響工期?，F(xiàn)場照片如圖1所示。

3)巖爆對初期支護體系的影響。部分滯后時間較長的巖爆在初期支護已經(jīng)完成后發(fā)生，對已完成支護造成破壞，需要對其重新進行施工，增加了工程量和施工成本。現(xiàn)場照片如圖2所示。

3 強巖爆治理技術(shù)流程

從巖爆定義可以看出，巖爆是結(jié)果，圍巖破壞和微震是原因。因此，采取以下措施對巖爆進行治理： 1)采取部分超前措施降低能量釋放的強度； 2)為降低安全風(fēng)險通過加強初期支護進行防治[10]。在強巖爆地層，應(yīng)堅持先預(yù)測后施工的原則，通過預(yù)測分析確定巖爆等級，據(jù)此確定掘進參數(shù)、超前支護與后續(xù)初期支護措施。

首先，在強巖爆段嚴(yán)格控制TBM推進速率，以最大限度地減緩與降低應(yīng)力重分布帶來的應(yīng)力聚集； 其次，進行巖體地應(yīng)力能量的預(yù)釋放，根據(jù)地質(zhì)分析及地應(yīng)力檢測數(shù)值分析等，確定應(yīng)力集中和能量集中較大的部位，確定超前應(yīng)力釋放孔的位置及其優(yōu)化布置參數(shù)，實施超前應(yīng)力釋放； 最后，開挖后圍巖出露護盾后應(yīng)制定針對性支護方式，優(yōu)化支護措施，避免或降低巖爆的發(fā)生風(fēng)險。如采用納米仿纖維混凝土、柔性鋼絲網(wǎng)、預(yù)應(yīng)力錨桿、消能錨桿、消能鋼拱架等新材料，盡可能地吸收巖爆破壞時釋放的能量，進而有效控制巖爆[11]。

(a) 巖爆砸壞錨桿鉆機

(b) 巖爆砸損L1區(qū)主機平臺

(a) 巖爆造成網(wǎng)片脫落

(b) 巖爆造成拱架下沉

3.1 巖爆預(yù)測

巖爆多發(fā)生在硬質(zhì)巖中，發(fā)生部位主要以拱部、左右側(cè)墻居多。巖爆的預(yù)測在現(xiàn)階段仍在繼續(xù)研究中，通過錦屏二級電站及引漢濟渭工程的實踐情況來看，目前較好的巖爆預(yù)測手段是微震監(jiān)測系統(tǒng)[12-13]： 在不同隧道(洞)工程中，通過在滯后掌子面一定距離位置處打孔安設(shè)傳感器，然后通過光纖傳輸數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理中心，利用電腦結(jié)合人工分析收集到的微震事件。利用微震監(jiān)測系統(tǒng)可監(jiān)測巖體內(nèi)部的微破裂，運算分析巖體蓄能情況，實現(xiàn)未開挖巖體巖爆應(yīng)力集中范圍、巖爆強度的預(yù)測(目前對巖爆發(fā)生準(zhǔn)確時間還難以預(yù)測)，并將所預(yù)測的巖爆可能性按輕微巖爆、中等巖爆、強烈?guī)r爆、極強巖爆4個等級進行劃分，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2巖爆等級超前評判與劃分標(biāo)準(zhǔn)

Table 2 Advance evaluation and classification standard for rockburst level

巖爆等級頻次矩震級能量/(×104J)超標(biāo)準(zhǔn)事件分布范圍/m超標(biāo)準(zhǔn)事件數(shù)量輕微 <10 <1.0 <3 >300～3中等10～301.0～2.53～1020～30>3強烈30～602.5～3.510～8010～20>8極強 >60 >3.5 >80 <10>15

注： 1)8 m左右洞徑的花崗巖地段大致可參照上表對巖爆規(guī)模進行初步判別，但還需結(jié)合巖體的傾向性指標(biāo)及水文地質(zhì)、節(jié)理發(fā)育情況來綜合考慮與校正； 2)對于不同的工程，由于各項邊界條件的不同，微震監(jiān)測評估標(biāo)準(zhǔn)也存在一定差異，需要在實際過程中對數(shù)據(jù)進行不斷修正，找到最合適的評判標(biāo)準(zhǔn)； 3)上述指標(biāo)中，如分析評估出現(xiàn)沖突，其巖爆等級的評估優(yōu)先級為能量>矩震級>頻次>超標(biāo)準(zhǔn)事件數(shù)量>超標(biāo)準(zhǔn)事件分布范圍。

3.2 超前預(yù)處理措施

強巖爆對施工人員及施工設(shè)備的威脅最大，通常需要等待巖爆應(yīng)力釋放后再進行支護。在隧洞開挖之前，應(yīng)根據(jù)微震監(jiān)測或應(yīng)力測試等所預(yù)測出的巖爆規(guī)模、等級及應(yīng)力集中部位，針對性地采取超前應(yīng)力釋放措施。由于TBM施工超前應(yīng)力釋放措施實施難度較大、用時長，一般巖爆等級較小時不宜采用； 在強烈?guī)r爆地段，可利用超前鉆機通過緊貼護盾實施鉆孔(10～25 m)，或在刀盤正前方手持風(fēng)鉆打孔(3～5 m)，必要時可在鉆孔內(nèi)實施爆破。具體操作方案如下。

1)方案1。利用TBM設(shè)備上自帶的超前鉆機進行鉆孔，鉆孔范圍為拱部120°，外插角15°，從護盾位置向掘進斷面外圈擴散，鉆孔深度為15～25 m，孔徑為89 mm； 鉆孔內(nèi)裝藥進行爆破，從而在刀盤前方未開挖巖體中形成破碎區(qū)，實現(xiàn)應(yīng)力的提前釋放。方案1示意圖如圖3所示。

(a)

(b)

2)方案2。在刀盤正前方人工手風(fēng)鉆鉆孔，操作平臺為刀盤與主軸承之間的隔艙，隔艙寬度為80 cm。手風(fēng)鉆架設(shè)后通過刀孔、人孔向掌子面正前方施鉆，施鉆時需要臨時拆除部分滾刀。根據(jù)現(xiàn)場情況，從刀盤圓心位置開始直徑2.5 m范圍內(nèi)具備操作空間，在不拆除中心刀的情況下，9—24號滾刀刀孔與4個人孔可以進行鉆孔，鉆孔數(shù)量約20個，孔徑50 mm，孔深正常為5 m，扣除刀盤厚度1 m,有效孔深為4 m，必要時可通過加接鉆桿的方式增加孔深； 超前應(yīng)力孔按照每m 2節(jié)藥卷的方式間隔裝藥。方案2示意圖如圖4所示。

以上2種超前應(yīng)力釋放方式對比分析見表3。需要說明的是，如巖爆規(guī)模較大，刀盤內(nèi)短距離超前應(yīng)力釋放不能滿足要求時，可以利用TBM設(shè)備自帶的超前鉆機進行超前深孔應(yīng)力解除工作。但由于超前深孔應(yīng)力釋放效率極低，同時應(yīng)力解除爆破后不利于斷面自身的穩(wěn)定，一般情況下不推薦使用。

3.3 針對性治理措施研究

超前應(yīng)力釋放完成后，可開展TBM慢速掘進工作，掘進過程中需要及時實施護盾后相應(yīng)的巖爆治理措施。

3.3.1 強烈?guī)r爆治理

強烈?guī)r爆可按照圍巖出露護盾前巖爆與出露護盾后巖爆2種情況進行考慮，防治流程如圖5所示。

(a)

(b)

Table 3 Comparative analysis of advance drilling stress release modes

鉆孔應(yīng)力釋放方式優(yōu)點缺點 超前鉆機鉆孔應(yīng)力釋放 1)一次性鉆孔深度能夠保障;2)孔徑大,應(yīng)力釋放效果較好 1)單工序作業(yè)(占用整個L1區(qū)施工平臺,初期支護工作停止);2)單循環(huán)工期長:在圍巖強度180MPa左右的情況下,拱部120°范圍內(nèi)鉆孔12個(孔深25m),加上錨桿鉆機及超前鉆機拆裝時間,每循環(huán)共計25m(有效支護長度19m)的超前應(yīng)力爆破施工時間為12d;3)掘進斷面周圈爆破后成為了結(jié)構(gòu)的薄弱點,可能加劇拱部圍巖掉塊,拱部初期支護強度需要加強 人工刀盤內(nèi)鉆孔應(yīng)力釋放 1)效率高:隔艙內(nèi)可同時架設(shè)2把手風(fēng)鉆,如孔深4m,孔徑50mm,1d之內(nèi)完成鉆孔;2)對TBM自身設(shè)備影響小,無須拆裝錨桿鉆機等支護設(shè)備,鉆孔應(yīng)力釋放期間初期支護可同步開展 1)一次性鉆孔深度不能保證;2)超前孔孔徑小,應(yīng)力釋放效果不佳

圖5 強烈?guī)r爆防治工藝流程圖[14]

3.3.2 極強巖爆段的處置

極強巖爆風(fēng)險極大，目前在應(yīng)對極強巖爆方面經(jīng)驗較少，稍有不慎將導(dǎo)致災(zāi)難性后果。在極強巖爆地段，應(yīng)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、后部支護體系不穩(wěn)固不施工”的原則進行防治，其工藝流程如圖6所示。

圖6 極強巖爆防治工藝流程圖

3.4 掘進控制措施

強烈?guī)r爆段掘進宜選擇低轉(zhuǎn)速、中推力、高轉(zhuǎn)矩掘進參數(shù)； 極強巖爆地段一般需要停機進行支護。

強烈?guī)r爆掘進參數(shù)建議值為推力8 500～11 000 kN,轉(zhuǎn)速3～3.5 r/min，轉(zhuǎn)矩1 550～1 850 kN·m，速度1.2～1.6 m/h。在強巖爆洞段，由于圍巖強度大、地應(yīng)力高，TBM 掘進的擾動會誘發(fā)巖爆，為降低對圍巖的擾動，TBM掘進參數(shù)應(yīng)較非巖爆洞段小。

4 強巖爆治理技術(shù)分析

4.1 當(dāng)前較為合適的巖爆治理工藝與材料

1)噴水。噴水軟化圍巖是一項經(jīng)濟、有效的應(yīng)力釋放施工工藝，它是在隧洞掘進圍巖出露護盾后，利用TBM設(shè)備噴水系統(tǒng)向掌子面以及拱部180°范圍內(nèi)噴射一定量的高壓水。一方面,噴水軟化周邊圍巖,降低巖石單軸抗壓強度,從而有效地降低巖爆發(fā)生的幾率和等級; 另一方面,在具備巖爆的高埋深條件下,隧洞地溫一般較高,同時TBM設(shè)備運轉(zhuǎn)將導(dǎo)致隧洞溫度的進一步升高,圍巖一般具有熱脹冷縮的特性,及時噴灑冷水可以降低周邊圍巖的地溫場,從而控制巖石在開挖后的過度膨脹,以達到降低巖爆發(fā)生幾率和等級的目的。噴水工序在圍巖出露后立即實施，連續(xù)噴水時間根據(jù)巖爆等級進行選擇，輕微巖爆一般為2 h，中等巖爆一般為4 h以上。

2)預(yù)應(yīng)力錨桿。漲殼式預(yù)應(yīng)力注漿錨桿與砂漿錨桿相比，能大幅度縮短支護時間，現(xiàn)場作業(yè)人員短時間內(nèi)即可完成錨桿支護環(huán)節(jié)，在巖爆發(fā)生之前施加預(yù)應(yīng)力，可有效減少因巖爆造成的掉塊、剝落現(xiàn)象，同時也遏制了巖爆程度向不良的趨勢發(fā)展，在巖爆地段施工中能夠發(fā)揮很好的作用。在巖爆穩(wěn)定后，利用錨桿鉆機實施鉆孔，然后安裝漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿(見圖7)，錨桿長度根據(jù)巖爆等級不同采用2.5～4.5 m，本工程采用的錨桿直徑為25 mm。

3)柔性鋼絲網(wǎng)。柔性鋼絲網(wǎng)(見圖8)為全斷面整張鋪設(shè)，其采用錨桿鎖固并被噴射混凝土覆蓋后增加了錨網(wǎng)噴結(jié)構(gòu)的整體性，從受力角度分析，效果較好。

圖7 漲殼式預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿

圖8 柔性鋼絲網(wǎng)

4)納米仿纖維噴射混凝土。開挖揭示后裸露圍巖應(yīng)及時噴射高強度混凝土進行封閉，傳統(tǒng)的噴射混凝土存在一次噴射厚度較薄，回彈率較大，凝結(jié)時間長，強度不高，抗壓、抗折強度低等缺點，難以滿足巖爆段支護要求。采用納米仿纖維噴射混凝土(見圖9)，其回彈率減少至12%(普通噴射混凝土回彈率一般接近20%)，并且可以短時間內(nèi)實現(xiàn)噴射混凝土厚度大幅度增加，輕微巖爆破壞噴層發(fā)生掉塊、剝落的現(xiàn)象也大大減少。通過現(xiàn)場檢測可知，噴射混凝土與周圍巖石的黏結(jié)強度大大提高，綜合回彈率為8%左右； 噴射混凝土支護快，可在2 min內(nèi)終凝，20 min內(nèi)產(chǎn)生強度，2 h內(nèi)強度達到3 MPa以上，1 d強度達到16 MPa(普通C20噴射混凝土28 d強度達到20 MPa以上)； 一次噴射混凝土厚度顯著增加，可達35 cm以上。

(a) 仿纖維

(b) 噴射效果圖

5)消能錨桿、拱架。在強巖爆地段，可能出現(xiàn)巖爆發(fā)生規(guī)模超過預(yù)期的情況。當(dāng)支護體系全部完成后，如產(chǎn)生滯后性強巖爆，有可能破壞現(xiàn)有支護體系，因此，有必要在強巖爆地段安裝部分消能錨桿(見圖10)或消能鋼拱架，以抵抗與緩沖巖爆一次性較大能量。消能錨桿與鋼拱架中部需要單獨設(shè)計成彈性連接，其連接方式要根據(jù)消能大小進行計算。

(a) 消能錨桿構(gòu)造簡圖

(b) 消能錨桿實物圖

6)徑向應(yīng)力釋放孔。徑向應(yīng)力釋放孔需要在巖體露出后采用錨桿鉆機實施，其對于輕微至中等巖爆具有較好的抑制作用； 在強巖爆地段，徑向應(yīng)力釋放孔目前的作用還不夠明顯，需要繼續(xù)研究論證。一般強巖爆地段釋放孔深度需達到2 m以上，布置在拱部120°范圍內(nèi)，采用梅花形布置，應(yīng)力集中部位適當(dāng)加密布置。

4.2 超前治理技術(shù)分析

對TBM施工而言，強巖爆地段應(yīng)采取一定的超前治理，增加主動防治的占比。加大刀盤噴水、放慢掘進速度、調(diào)整掘進參數(shù)、超前應(yīng)力解除爆破、超前錨桿等都是主動防護措施，且都起到了很好的效果。目前，國內(nèi)外對于強巖爆的超前治理技術(shù)還處于摸索之中，如何盡可能對巖爆實現(xiàn)超前處理是一項難題。現(xiàn)階段結(jié)合微震監(jiān)測系統(tǒng)對巖爆等級進行了超前評判，但根據(jù)該系統(tǒng)在錦屏二級電站及引漢濟渭工程的實際運用來看，現(xiàn)場多期預(yù)測比對驗證后統(tǒng)計其預(yù)測準(zhǔn)確率約為75%，還不能準(zhǔn)確、詳細評估各項超前應(yīng)力解除方法實施后能量、應(yīng)力調(diào)整及對比關(guān)系，因此,現(xiàn)階段只能通過不斷驗證和總結(jié)規(guī)律來提高預(yù)測準(zhǔn)確率，從而實現(xiàn)對超前應(yīng)力解除效果的分析和評估； 此外，現(xiàn)場可以通過經(jīng)驗觀察法對超前應(yīng)力解除效果進行直觀評價。超前應(yīng)力解除作為超前治理技術(shù)的核心，其形式較為多樣，如利用手風(fēng)鉆、超前鉆機施作應(yīng)力釋放孔，或者直接采用小導(dǎo)洞進行超前應(yīng)力解除，均具有一定的合理性，如何選取需根據(jù)實際巖爆蓄能情況和施工組織綜合考慮和分析。

5 結(jié)論與討論

本文通過對引漢濟渭工程秦嶺隧洞嶺南TBM施工段強巖爆地段施工措施的研究和分析，認為在強巖爆洞段應(yīng)按照“超前探、短進尺、強支護、勤量測”的施工原則，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、后部支護體系不穩(wěn)固不施工”的原則進行防治。主要分析和研究結(jié)論如下。

1)巖爆預(yù)測。目前較為有效的巖爆超前預(yù)測手段為微震監(jiān)測系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)監(jiān)測巖體內(nèi)部破裂情況，并對巖體蓄能情況進行運算分析，將所預(yù)測的巖爆可能性按輕微巖爆、中等巖爆、強烈?guī)r爆、極強巖爆4個等級進行劃分，基本可作為制定巖爆防治措施的依據(jù)。

2)巖爆超前預(yù)處理措施。根據(jù)微震監(jiān)測系統(tǒng)所預(yù)測的巖爆規(guī)模、等級及應(yīng)力集中部位，可通過刀盤隔艙內(nèi)人工手持風(fēng)鉆對掌子面打孔(3～5 m)或利用超前鉆機通過緊貼護盾對開挖外輪廓實施鉆孔(10～25 m)，提前對掌子面前方圍巖進行應(yīng)力釋放，降低巖爆等級與規(guī)模。另外，可通過合理調(diào)整TBM各項掘進參數(shù)抑制巖爆發(fā)生的速率，減小巖爆對設(shè)備的損傷。

3)巖爆治理。在圍巖出露護盾后，根據(jù)巖爆規(guī)模及塌腔深度及時采用φ22 mm鋼筋排、預(yù)應(yīng)力錨桿、消能錨桿、柔性鋼絲網(wǎng)及型鋼拱架對巖爆段進行及時支護，配合L1區(qū)應(yīng)急噴混系統(tǒng)，采用納米仿纖維噴射混凝土對巖面與支護體系快速封閉，降低滯后性巖爆破壞支護體系的風(fēng)險。

借助上述施工方法，在一定程度上可以滿足TBM安全快速通過巖爆洞段的需求。但在極強巖爆研究方面，因其破壞性極強，加之現(xiàn)階段施工案例較少，應(yīng)對經(jīng)驗還較為缺乏，應(yīng)作為后續(xù)研究的方向。