TBM通过地质不良地段的处理.docx

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TBM通过地质不良地段的处理

一、般断层及破碎带TBM掘进施工

磨沟岭隧道工程地处秦岭中低山区，砂粘土、碎石土、卵石土，大量为破裂大理岩，岩石较软，较发育，适于TBM破岩，但同时要求支护加强，故要求恢复刀盘手喷砼系统，遇大的断层时，应先将锚杆插入护盾上焊的φ14孔中，然后立拱架，掘进半个循环马上用喷砼封闭岩层，事实证明此方法可靠，当喷完砼后再视围岩情况立第二榀拱架。

当围岩转好时可用ψ16拱架与槽钢、格栅支护间做，以加快进度。

在特殊地段进行超前一般破碎带，预注浆施工。

开挖轮廓出露时，对破碎带观察，可视情况支护如下Ⅱ、Ⅲ类围岩采用锚杆挂网，钢拱架（槽钢）和喷砼持护，Ⅳ类围岩以上则半圆以上部位打锚杆挂网喷砼支护，要求网片密贴岩面，保证喷砼质量，喷砼的好坏将直接影响钢网喷支护的质量。

根据磨沟岭隧道的特点，地质观察。

围岩地质判断

很差一

超前预注浆般

掘进

支护

1．超前地质预报

积极开展施工地质超前预报，是合理确定掘进及支护参数的前提条件和重要措施，这项工作应贯穿于隧道工程建设的始终，其主要步骤为：

前期准备分析研究已有地质资料

1.以地质观测为基础，选有多种手段；

2.做好宏观与微观、定性与定时相结合；

施工地质3.工程地质贯穿全隧施工；

4.针对特殊地段，制定相应对策。

信息反馈及时提供地质信息，供设计、施工参考

施工验证再反馈，经指导改进地质预报

前期准备根据Ⅱ线平导掘进超前地质探测情况，采用地质为比法推延Ⅰ线隧道，Ⅰ线隧道地质平、剖图见附图

施工地质是以地质观测常规手段为主，必要时辅以TBM超前地质探测系统，根据掌子面及其附近围岩的地质观测、素描（着重结构面性质及其组合关系，软弱夹层和涌水特点等），通过作图（各种寺质断面图、平面图），分析判断掌子面前方（近距离、一般数米以内）地质构造、岩体稳定情况，提出开挖参数和防坍措施。

一般每循环作业进行相应的预报，提供寺质信息，并经施工掘进验证，提高改进地质预报的正确性。

1.超前预注浆

掘进中遇断层破碎带Ⅱ、Ⅲ类围岩，视围岩自稳能力，可利用TBM超前地质钻及注浆系统进行地质超前预注浆施工加固围岩后再行掘进。

注浆参数的选择，根据围岩工程地质和水文地质，如围岩孔隙率、裂隙大小、渗透系数、涌水量、水压等，施工时以试验确定。

预注浆参数见附件一

2.掘进

可使用电驱动形式，也可利用TBM辅助液压驱动形式，刀盘具有较高的脱因扭矩并具有自动反转特性。

2.1TBM施工不良地质的特点：

作为TBM施工，切削岩石对围岩的扰动相对钻爆法较小，其围岩稳定的前提条件相对优越，但由于TBM上支护设备位置限制，其初期支护一般不能象钻瀑法施工那样及时、灵活，针对秦岭隧道采用的TB880E掘进机而言，按1.80m/h速度掘进，拱部及边墙锚杆分别需在开挖后3～13h才能施作；按15m/天速度掘进，在正常情况下，喷射砼需在开挖后5天才能施作。

对于岩石特别破碎地段，利用手喷（对机器污染特别严重），在开挖后3h方可施作。

因此在系统初期支护完成以前，围岩要暴露5天以上，暴露长度75m，出现围岩松弛变形，落石的概率极大，对围岩受力和TBM设备的安全非常不利。

由此可看出，TBM施工不良地质地段是有其特点的：

2.1.1TBM施工初期支护不如钻爆法施工及时。

TBM初期支护的各个工序在开挖后的不同位置平行作业，互不干扰，不象钻爆法施工能很快形成系统支护。

2.1.2TBM施工初期支护设备位置固定，其支护必须一次成功，自身无法进行补强，远没有钻爆法施工时机动灵活。

2.1.3TBM施工初期支护的目的除为围岩提供支护抗力外，还要确保在初期支护全部完成（喷砼前），不坍陷、掉块损坏机器。

2.1.4危石处理困难。

由于TBM设备庞大，占据隧道大部分空间，初期支护前岩石暴露时间又较长，极易出现危石损坏设备，这就需要根据设备分布位置，选择合适时机，进行找顶、取石，远不如钻爆法时方便。

2.2围岩坍塌、掉块的特点：

2.2.1断层破碎带引起的坍塌：

秦岭Ⅰ线隧道进口段区域性断层和一般断层累计有28条之多，这是选成围岩产生坍方的主要原因，如果断层面方向与隧道轴线方向夹角较小，而且倾角又较小，就会使断层带出露范围较大，当开挖通过以后，围岩平衡状态被破坏，导致应力重分布，围岩承载力降低，断层破碎带受力不平衡，但在围岩出露刀盘护盾前，尚很难进行必要的支护（只有超前处理），即会产生围岩不同程度的坍方。

2.2.2节理密集带及挤压软弱结构面产生的坍塌、掉块：

节理较密集地带、节理间距较小，岩石的抗压强度受到节理面的影响。

节理面的填充物质，抗压强度较低，隧道开挖后，原始应力平衡状态被破坏，应力二次重分布，围岩承载力降低，易造成坍方，而且节理发育，节理多在2～3组，或3组以上，呈X型或米字型交叉布置，更易造成受力不平衡，造成坍塌、掉块。

挤压软弱结构面在断层附近较发育，一般厚约5～100cm，主要由碎裂岩、构造挤压岩或糜棱岩组成，岩面有滴水或股状～线型出水，这类岩石开挖后立即产生很大坍塌，但由于水的破坏作用及时间推移，围岩变形将逐渐增大，易产生坍塌、掉块。

2.2.3岩爆造成坍塌、掉块：

岩爆是隧道开挖后，围岩应力超过其强度，围岩失稳、爆落。

在埋深较大陡坡地段，石质坚硬，岩体完整性较好的情况下，受高地应力及斜坡应力的影响，经常出现岩爆现象，持续时间均4天左右。

岩爆部位大部分出现在隧道右侧四分之一圆范围内（与地形有关）。

秦岭隧道埋深较大，最深达1600m，Ⅴ、Ⅵ类围岩较多，岩爆发生非常频繁。

2.2.4水造成坍塌：

水是造成隧道工程病害的重要因素，水将对构造角砾石、碎裂岩、糜棱岩、断层泥及各种充填物起破坏作用，降低其强度，其承载能力显著降低，断层破碎带、节理密集带、软弱结构面带，水的出现，都会加剧坍方的发展，对二次衬砌的砼侵蚀和破坏作用，都将是永久的隐患，治坍必先治水。

2.2.5撑靴影响：

掘进需要的推力由撑靴来提供，当撑靴处岩石破碎，不能满足撑靴压力时，即造成坍塌，特别当刀盘处在坚硬岩石中，而撑靴处在破碎带（如掘进通过断层后）时，掘进所需推力较大，此时更易出现由于撑靴影响而引起坍塌。

2.3支护措施：

TB880E开敞式硬岩掘进机比较适合硬岩的开挖掘进，对于不良地质段适应性较差，但我们有必要根据机器的性能及现场实际情况制定可行的办法，使TBM安全、快速通过不良地质段。

2.3.1通过断层破碎带：

掘进机通过断层破碎带时，因石质较软，掘进速度快，每循环1.8m掘进时间不多于1小时。

在掘进过程中，拱部不断有石块滑落，为确保施工人员安全，底部虚碴按常规只有等停机找顶安全后方开始清除，才能开始Ⅰ16全圆拱架立设，立设一榀拱架一般需要1小时，两榀就需2小时，还没有考虑底部清碴影响，因此掘进每一循环1.8m至少需3小时，其中至少2个小时耽误在支护上，另外，滑落的大石块会砸坏前部锚杆钻机及操作平台，将影响正常的掘进。

要确保TBM安全，快速通过断层破碎带，可以从以下两个方面采取措施：

A.防止石碴大量掉落，减少清碴量；

B.采取其它支护措施，不立Ⅰ16全圆拱架或少立Ⅰ16拱架。

针对以上问题，我们组织专门技术力量，结合客观实际采取了如下措施：

⑴在刀盘护盾下面（即环形拱架安装器上面）间隔15cm焊上一根长100cm、内径ψ40钢管。

坍落较严重时，预先插上ψ22螺纹，长度一般3m长，根据需要而定。

同时预先在钢筋上安好网片，再立好拱架，打好锁脚锚杆，将大量落石兜在网片上，减少清碴量，确保人员安全。

实际证明，这对控制落石量、减少清碴量、确保清碴人员安全非常重要。

⑵在Ⅰ16全圆拱架立设方面，一方面根据预测提前作好各种准备，准备好各种使用工具和拱架及配件；另一方面，对职工进行工艺培训，使他们熟练掌握施工工艺。

在断层破碎带，对于没有地下水影响、断层面与隧道轴向夹角较大、倾角较大地段，采取了一些支护措施，减少支护对掘进的影响。

①把Ⅰ16全圆拱架设计间距变为1.8m或2.7m，中间辅予槽钢拱架、格栅拱架加固，减少停机支护时间；

②根据现场实际情况，把Ⅰ16全圆拱架立设时间改在保养维修班人工立设，但这要当班的技术人员和施工人员有良好的判断力和经验，确保隧道的安全；

③由于砼机械手偏后，要求前部手喷系统随时准备好，根据反馈过来的量测数据随时快速封闭岩面；

④锚杆按设计采用系统锚杆外，还要求每班下班前，再紧固一次所有锚杆螺栓，施加预应力；

⑤除确保喷浆厚度8～10cm外，坍穴内、机械手喷嘴必须接长，封闭好坍穴面，而且钢拱架要求喷严，以利下步防水板挂设，避免防水板的损坏。

采用这种方法通过断层破碎带，可大量减少停机支护时间，充分提高掘进速度，发挥TBM功效，同时可确保人员和机器的安全，确保隧道初期支护质量。

如fsn11、fsn12断层，fsn11、fsn12两断层均为压性逆断层，断带主要由碎裂混合片麻岩和断层泥砾组成，岩体极为破碎，呈碎石状压碎松散结构，无水。

岩体稳定性极差，坍塌极为严重。

至98年11月15日处理定时为止，拱部最大坍塌深达7～8m。

坍方总量达500多方，属大型坍方。

此断层为秦岭隧道TBM掘进遇到的最为严重的一个断层。

98年11月3日至8日掘进通过时，共安装钢拱架九榀，清碴近200方，喷灌砼、注浆回填80多方，但仍不能有效控制坍塌发展。

其后因坍方继续发展，致使拱架变形过大，个别拱架已侵入衬砌净空。

11月9日至11月15日停机对变形拱架进行卸载、拱架归位、喷射砼封闭岩面、注浆回填等处理，共处理拱架六榀，清碴200多方，注浆回填150多方。

2.3.2通过节理密集带及软弱结构面带：

秦岭Ⅰ线隧道进口段Ⅱ、Ⅲ类围岩约1206m，节理密集及软弱结构面地段较多，如果仅考虑如何快速掘进，不重视初期支护质量，那将是隧道安全的一大隐患。

对于节理密集带及软弱结构面带制定了如下措施：

A.按设计采取系统锚杆、挂网、喷浆，另外采用槽钢拱架或格栅拱架加固；

B.根据量测结果，对于变形速度超过要求的，人工架立Ⅰ16全圆拱架，加强钢性支护；

C.严格按初喷、复喷要求喷浆，确保喷浆砼厚度10cm以上。

2.3.3TBM通过岩爆地段：

岩爆按其规模分轻微岩爆、中等岩爆、强裂岩爆。

轻微岩爆主要表现为：

岩爆坑成片连续分布，规模小，坑径几十厘米，且较浅，爆落数量小，这对正常施工影响较小。

处理办法为钻浅孔、喷水、释放应力、挂网、喷浆。

中等岩爆主要表现为：

岩爆坑成片连续分布，岩爆坑明显，规模较大，坑径可达数米，坑深小于2m，爆落岩片尺寸较大，数量多，直接威胁施工人员与设备的安全，处理办法：

A.钻浅孔、喷水释放应力；

B.及时锚、网、喷，格栅拱架、槽钢拱架支护，控制落石；

C.现场确定立设Ⅰ16全圆钢拱架。

强裂岩爆主要表现：

岩爆坑连续分布，坑深可达2m及以上，爆落岩片尺寸大、数量多，且造成围岩大面积开裂失稳，严重威胁施工人员及设备安全，处理办法立Ⅰ16全圆钢拱架、再辅予格栅、槽钢拱架，及时模注砼支护。

另外，岩爆有时并不是开挖后立即发生，发生时间一般在两个月内，应此，有必要组织专门人员进行安全常规检查，确保过往车辆及人员的安全。

2.3.4TBM通过有水地段：

对于围岩渗水地段，有必要采取加强支护措施，确保初期支护的质量。

⑴对于节理密集等软弱围岩地段，要求立Ⅰ16全圆拱架，再辅予网格100×100mm锁脚锚杆加固。

⑵对Ⅳ类围岩等节理发育地段，必须采用系统锚杆，L=3m，间距1.0×1.0m，网格150×150mm，同时用格栅或槽钢拱架加固，使拱部成一系统支护。

⑶对于Ⅴ、Ⅵ类围岩有水地段，也必须锚杆、挂网、喷浆、支护。

⑷有水地段须加密环向透水管，同时须用草绳等引用排水，防止岩面被大面积淋湿，造成喷浆困难。

⑸对有水段必须采用特殊的喷浆工艺，即保证能封闭好岩面，又确保喷浆厚度，已有专门的研究。

四㈡4地质不良地段的处理

4.1TB880E为开敞式机型，主要适用于中等硬度以上岩石，且围岩稳定性较好的地质，TBM施工受地质条件影响的主要因素有：

4.1.1岩石的干抗压强度：

掘进贯入度随着强度的增高而降低；

4.1.2围岩的节理裂隙发育程度：

节理裂隙越发育，掘进贯入度越大，掘进速度越快，但支护工作量相对增加；

4.1.3岩石主结构面方向：

主结构面方向与隧道轴线夹角越小，越容易掘进；

4.1.4岩石硬度：

硬度越高，刀盘贯入度越小，掘进速度越慢；

4.1.5岩石的耐磨性：

耐磨性越高的岩石，贯入度越小，刀具的消耗量越大。

4.2秦岭隧道不良地质及其特点

秦岭隧道地质主要为混合花岗岩和混合片麻岩，除局部断层或断层破碎带外，围岩的稳定性都很好，但针对TB880E而言，仍存在着各种各样的掘进“障碍”：

4.2.1断层及断层破碎带

掘进通过断层及断层破碎带时，在掌子面及岩面没出露护盾字之前，就出现掌子面以及开挖面岩石坍塌、从护盾后部向外落石的现象，其主要特征为：

①掌子面跨坍。

大量的石块堵塞皮带机，需停止掘进，转动皮带机输渣。

②开挖面坍塌。

开挖面出露护盾后，出现大量落石，砸坏锚杆钻机，且引起刀盘后面无法清杂渣需停止掘进处理后方可开始。

③撑靴位置跨坍。

岩石松软，无法承受撑靴压力（4kg/cm2）。

撑靴工作时，在隧道侧壁处引起大量的围岩脱离岩壁。

4.2.2主结构面产状

主结构面的产状对围岩稳定影响特别大，结构面走向与隧道轴向夹角越小，越容易发生岩石坍塌剥落现象，根据掘进以来情况总结，当断层主结构面走向与隧道轴向夹角小于45°，倾角小于45°时，在结构面附近，极易出现坍塌。

4.2.3高地应力

在埋深较大和陡坡地段，石质坚硬、岩体完整性较好的情况下，受高地应力及斜坡应力的影响，在隧道右上侧四分之一圆范围内，出现岩爆现象。

4.2.4节理发育程度

在秦岭隧道进口标段，存在着相当长的岩石不发育段，且岩石强度高、岩石耐磨性好、硬度高，致使贯入度仅达到1.1mm/rpm，每循环掘进时间达到5.0h，严重制约了掘进。

4.3不良地质的处理

针对秦岭隧道的各种不良地质，在施工过程中采取不同的方法进行处理。

4.3.1F4区域性断层处理

F4断层由碎裂岩和断层泥砾组成，为逆断层，通过隧道长度为130m，伴有4条次生小断层。

断层岩体多呈碎石状压碎结构，局部为松散结构，有滴水。

在Ⅱ线施工时，出现过大坍塌。

为TBM保证顺利通过，采取由Ⅱ线平导进入Ⅰ线用钻爆法进行开挖，并完成衬砌，TBM到达后直接步进通过。

4.3.2掘进掉块落石处理

掘进过程中，由于节理裂隙或岩爆造成的掉块落石，施工中主要通过各种不同的支护形式，支顶岩石限制落石或对可能坍塌岩石进行预加固，主要支护形式有：

⑴Ⅰ16全圆钢支撑体系支护，辅助网片和Ф22钢筋棚架。

⑵锚网喷支护体系，辅助2Φ22格栅钢架和[12槽钢钢架。

4.3.3掘进坍塌处理

掘进过程中，由于断层造成坍塌，形成空洞，施工中，一方面采用Ⅰ16全圆钢支撑体系支护，另一方面，及时在空洞中穿入型钢，并喷灌速凝砼，防止岩石继续坍塌。

98年11月3日通过的fsn11断层在掘进后发生了大约300m3的坍塌，其处理方法见另节。

4.3.4撑靴悬空处理

由于节理或岩石破碎，造成撑靴处岩石坍塌，引起撑靴悬空无法提供掘进反力，此时需调整撑靴纵向位置，也可在撑靴没到达前灌注速凝砼或用背材填塞牢固，在允许的情况下也可放弃一个支撑进行掘进，但必须控制掘进推力。

4.3.5岩爆处理

针对岩爆地段，采取掘进出露后钻孔、喷水等方式，减少岩爆发生，同时增加部分短锚杆，以防岩爆发生时挂网用。

四㈡12TBM在掘进中出现的问题及其处理要点和经验

12.1TBM掘进中出现的问题：

正常情况下，随着刀盘推抵岩面，刀具切割岩石，岩碴从掌子面进入输送皮带，经后配套系统运往洞外弃碴场，供风、水、电及支护、出碴运输系统协调配合同时运转，完成一个行程后，换步重新开始下一个循环，连续作业。

但是在秦岭Ⅰ线隧道进口掘进过程中，TBM穿越Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类不同围岩表现出的适应性是不同的，出现过很多问题，造成停机，影响正常的掘进生产。

主要有两个方面的因素：

一是土木施工技术，突出表现在初期支护上；二是机械保障，TBM主机、后配套及运输系统。

12.1.1TBM在各类岩层中出现的问题：

实践证明，秦岭Ⅰ线隧道进口使用的德国Wirth公司生产的TB880E型全断面隧道掘进机比较适合Ⅲ、Ⅳ类围岩的掘进。

利用TBM上的支护系统进行必要的锚、网、喷就可以顺利通过并继续掘进，支护量少且不影响掘进，最高速度可达2.72m/h。

Ⅱ、Ⅲ类围岩段可分为一般地段、局部滑坍掉落、断层破碎带和软弱富水带几种不同情况，初期支护选用局部槽钢拱架或全圆工字钢拱架，配合锚、网、喷浆、注浆加固，特殊地段结合超前锚杆注浆措施。

局部滑坍掉落，有时需停机支护，并视部位，如在撑靴处，还需加固或垫以方木等材料使TBM通过。

一般支护量较少，停机时间短。

断层破碎带和软软弱富水带由于石质破碎、大块石多，加上大量跨塌，对TBM掘进危害极大。

出现过的问题有：

①卡住刀盘，无故障显示停机；②刀盘拉裂；③离合器故障；④刀具大量消耗（刀具漏油；刀圈移位；刀圈偏磨；挡圈脱落；螺栓断裂；螺栓脱落）；⑤皮带机被卡；皮带被划破或撕裂；⑥钢拱架安装器传感器被砸坏；⑦撑靴处岩壁塌空或支撑力量不够；⑧后配套上散落堆积石碴太多，拖不动等。

如果水大还会造成电气故障、支撑靴打滑、锚固剂装不上等。

严重时，已支护好地段钢拱架受挤压变形而侵限。

fsn11断层掘进时从98年11月3日至8日仅前进6m，初期支护施作完成后2天产生严重变形，侵入界限，使主机室不能通过，从10日至14日停机对初期支护进行重新处理：

清除塌坍石碴，重新立拱，注浆回填，割掉已变形拱架，锚网喷加固。

99年6月先后通过fsn19、fsn20断层富水破碎带，焊接刀盘裂缝7次，焊扩孔刀及铲斗间隔离钢板24块，换新刀166把，换修刮板101块，架立全圆工字钢拱架19榀，掘进过程停机126小时，占掘进及换步工作时间的32%，比正常的8～10%增大了2至3倍，而且维修保养时间加长。

Ⅴ、Ⅵ类围岩地段，发生了轻微～中等程度的岩爆，多为弹射剥落形，岩瀑坑最大约3m3，采用锚网喷及局部拱架支撑支护。

由于围岩干抗压强度高，整体性好，掘进很慢，最长一个循环需5个多小时，刀具消耗量大，设备维修保养时间增加。

12.1.2秦岭Ⅰ线隧道进口5243.39m的掘进过程中，出现TBM5次集中停机修理的情况：

98年6月1日至4日，修理K2右下后部撑靴不能收回的故障；98年11月16日至12月8日计23天进行刀盘裂缝修理及主机检修；99年3月6日至4月24日共50天，查找出液压系统故障原因，更换主轴承密封、齿轮泵及齿轮油、清洗主油箱及更换液压油；另外，利用99年春节放假，从1月31日至2月4日，焊修刀盘并更换8个变速箱；利用TBM步进通过F4预处理段，于99年6月28日至7月7日，维修刀盘及66套刀座，更换40块刮板，恢复5#、6#电机，补充和更换各类油脂。

12.2处理的要点及经验：

TBM掘进过程中出现问题是难免的，重要的是要作到预测并及时发现问题，正确果断决策，迅速采取有效的处理方法加以解决，恢复正常施工。

12.2.1第一勘测设计院提供的工程地质、水文地质资料是根据Ⅱ线平导施工实测资料编制的，比较准确，结合实际情况指导施工，可以提高预见性，给TBM掘进提供较为合理的参数，使TBM操作得当，避免或减少故障的发生，降低故障修复难度；选择合适的初期支护，并作好支护材料的储备，使初期支护及时、有效地发挥作用，减少停机支护时间。

12.2.2对掘进机中出现的不良地质情况，要迅速判定其性质，选用合适的支护型式并及时施作，确保TBM安全、快速通过。

12.2.3要注重TBM设备的维修保养，充分利用维修保养时间，对各个系统进行认真的检查、维修和保养。

12.2.4对TBM的机电故障应当正确判定、分析原因，严格按照有关操作规程进行修理，并不断总结和积累经验。

12.2.5搞好常用配件的储备。

12.2.6充分利用社会技术力量，与国内外有关厂家及科研单位和院校建立技术协作关系。

四㈢2地质不良造成围岩坍塌、掉块地段的支护

2.1TBM施工不良地质的特点：

作为TBM施工，切削岩石对围岩的扰动相对钻爆法较小，其围岩稳定的前提条件相对优越，但由于TBM上支护设备位置限制，其初期支护一般不能象钻瀑法施工那样及时、灵活，针对秦岭隧道采用的TB880E掘进机而言，按1.80m/h速度掘进，拱部及边墙锚杆分别需在开挖后3～13h才能施作；按15m/天速度掘进，在正常情况下，喷射砼需在开挖后5天才能施作。

对于岩石特别破碎地段，利用手喷（对机器污染特别严重），在开挖后3h方可施作。

因此在系统初期支护完成以前，围岩要暴露5天以上，暴露长度75m，出现围岩松弛变形，落石的概率极大，对围岩受力和TBM设备的安全非常不利。

由此可看出，TBM施工不良地质地段是有其特点的：

2.1.1TBM施工初期支护不如钻爆法施工及时。

TBM初期支护的各个工序在开挖后的不同位置平行作业，互不干扰，不象钻爆法施工能很快形成系统支护。

2.1.2TBM施工初期支护设备位置固定，其支护必须一次成功，自身无法进行补强，远没有钻爆法施工时机动灵活。

2.1.3TBM施工初期支护的目的除为围岩提供支护抗力外，还要确保在初期支护全部完成（喷砼前），不坍陷、掉块损坏机器。

2.1.4危石处理困难。

由于TBM设备庞大，占据隧道大部分空间，初期支护前岩石暴露时间又较长，极易出现危石损坏设备，这就需要根据设备分布位置，选择合适时机，进行找顶、取石，远不如钻爆法时方便。

2.2围岩坍塌、掉块的特点：

2.2.1断层破碎带引起的坍塌：

秦岭Ⅰ线隧道进口段区域性断层和一般断层累计有28条之多，这是选成围岩产生坍方的主要原因，如果断层面方向与隧道轴线方向夹角较小，而且倾角又较小，就会使断层带出露范围较大，当开挖通过以后，围岩平衡状态被破坏，导致应力重分布，围岩承载力降低，断层破碎带受力不平衡，但在围岩出露刀盘护盾前，尚很难进行必要的支护（只有超前处理），即会产生围岩不同程度的坍方。

2.2.2节理密集带及挤压软弱结构面产生的坍塌、掉块：

节理较密集地带、节理间距较小，岩石的抗压强度受到节理面的影响。

节理面的填充物质，抗压强度较低，隧道开挖后，原始应力平衡状态被破坏，应力二次重分布，围岩承载力降低，易造成坍方，而且节理发育，节理多在2～3组，或3组以上，呈X型或米字型交叉布置，更易造成受力不平衡，造成坍塌、掉块。

挤压软弱结构面在断层附近较发育，一般厚约5～100cm，主要由碎裂岩、构造挤压岩或糜棱岩组成，岩面有滴水或股状～线型出水，这类岩石开挖后立即产生很大坍塌，但由于水的破坏作用及时间推移，围岩变形将逐渐增大，易产生坍塌、掉块。

2.2.3岩爆造成坍塌、掉块：

岩爆是隧道开挖后，围岩应力超过其强度，围岩失稳、爆落。

在埋深较大陡坡地段，石质坚硬，岩体完整性较好的情况下，受高地应力及斜坡应力的影响，经常出现岩爆现象，持续时间均4天左右。

岩爆部位大部分出现在隧道右侧四分之一圆范围内（与地形有关）。

秦岭隧道埋深较大，最深达1600m，Ⅴ、Ⅵ类围岩较多，岩爆发生非常频繁。

2.2.4水造成坍塌：

水是造成隧道工程病害的重要因素，水将对构造角砾石、碎裂岩、糜棱岩、断层泥及各种充填物起破坏作用，降低其强度，其承载能力显著降低，断层破碎带、节理密集带、软弱结构面带，水的出现，都会加剧坍方的发展，对二次衬砌的砼侵蚀和破坏作用，都将是永久的隐患，治坍必先治水。

2.2.5撑靴影响：

掘进需要的推力由撑靴来提供，当撑靴处岩石破碎，不能满足撑靴压力时，即造成坍塌，特别当刀盘处