1悬臂掘进施工工法1.1特点施工功效：进尺效率较高，可以更充分地利用时间。隧道掌子面发生渗水时，只需要增加后方排水工作，不影响正常悬臂掘进机施工[1]。施工安全：掘进机施工对围岩扰动小，安全性高，采用悬臂掘进机施工机械化程度高，可以大幅度降低工资成本，有效防止意外事件造成事故。施工设备简单：传统的钻爆施工方法需要钻爆台架、挖掘机排危、装载机装渣及运渣车。采用掘进机施工只需要运料车，不需要重新购买或租赁浅埋段超前小导管、地表注浆加固形式的仪器、材料，减少设备投入及安全隐患[2]。1.2适用范围悬臂掘进施工法适用于全风化的各种岩石、强风化的较硬岩和弱风化的较软岩，需要进行地表加固的隧道开挖[3]。1.3工艺原理通过超前预报（物探法）探明前方地质情况，地质不好时使用超前水平钻探明前方地质情况。遇到裂隙水增大的区域，先进行地表降水，再进行隧道内部加固施工[4]。2操作要点2.1浅埋段地表降水为了减小地下水对洞内施工的影响，降低洞内排水压力，在浅埋段地表增加地表降水井降水，降水井布设在隧道浅埋地表向外20 m处，降水井纵向和隧道走向平行。施作7口降水井，间距10 m，平均井深14 m，井底要深入基岩内，具体井深以现场复核为准，降水抽排至地表河道下游，降水井施作完成降水作业，起到减小洞内涌水效果后进行地表注浆施工。注浆施工范围为隧道开挖边界外各10 m进行注浆处理，注浆孔按照1.5 m×1.5 m间距梅花形布置。注浆孔底深度应超过仰拱底以下2 m，采取水泥单液浆和水泥、水玻璃双液浆相结合的办法进行注浆，堵水需要采取双液浆处理、加固采取单液浆处理。注浆顺序先施工线路右侧注浆，由远向线路中线方向施工，右侧施工完毕后施工左侧，纵向由大里程方向向小里程方向施工[5]。施工工艺流程如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.035.F001图1施工工艺流程2.2地表注浆2.2.1注浆孔设置根据地表实际情况中钻孔深度不同，孔底深度应超过隧道底板以下2 m。注浆孔孔径Φ75 mm，注浆管采用Φ42×4 mm无缝钢管加工，止浆段长度不小于51 m（止浆段长度应小于隧道拱顶上方3.5 m），注浆管采用花管，出浆孔间距25 cm梅花形布置。2.2.2注浆材料采取水泥单液浆和水泥、水玻璃双液浆结合的办法进行注浆，堵水需要采取双液浆处理，加固采取单液浆处理。水泥浆浆液配比1∶1（重量比），水泥采用PO42.5普通硅酸盐水泥。水泥与水玻璃浆液体积比1∶0.5，水泥浆水灰比0.8∶1~1∶1，水玻璃的模数2.6~2.8，水玻璃浓度35 B。水玻璃黏度较大，不需要稀释，注浆压力为0.5~1.0 MPa。2.2.3施工方法测量布孔采用全站仪按照设计孔位布置放样，用红漆标孔位及孔编号，放样后用钢尺复核，无误后向现场施工负责人进行书面现场交底[6]。钻孔应按规定的顺序逐孔逐段进行，注浆孔位与设计孔位的偏差应不大于10 cm，孔深应不小于设计孔深。钻孔角度要与设计一致，孔底允许偏差符合规范要求。地表注浆分段进行，钻孔深度达到设定第一段孔深后停止，待第一段孔全部注浆完成后，再进行后续钻孔注浆。钻孔过程中应进行记录，遇岩层、岩性变化，发生掉钻、卡钻、塌孔、钻速变化、回水变色及涌水等异常情况时，应详细记录。各孔各段钻孔结束后，采用高压风冲孔将孔内的粉尘及沉渣冲洗干净，冲洗压力采用注浆压力的80%且不大于1 MPa，冲孔时间20 min或回水清净为止。安设注浆管、止浆塞、压力表、自动记录仪等注浆装置，全部安设完成检查无误后，在注浆前进行简易压水试验，测定透水率。注浆采用分段前进式注浆法，特殊情况下可适当缩短或加长。注浆采用自下而上分段注浆，分段长度为3.0 m。注浆压力为0.5~1.0 MPa，终灌标准为注浆压力逐步升高，达到设计终压并稳定10 min以上，压力为1.0 MPa，进浆速度小于初始速度的25%，即可结束注浆。单孔注浆量大于设计注浆量的80%，进浆量双液浆小于18~35 L/min，单液浆小于7~20 L/min，稳定20 min以上可以结束本孔注浆。注浆过程要做好注浆的施工记录，记录好孔号及注浆的起止时间、注浆量、注浆压力等情况。注浆工作应遵循从外到内、间隔分层、慢速静压并一孔多注，根据设计要求，注浆扩散半径为1.0~1.5 m。2.2.4注浆效果验证全部注浆完成7 d后，进行注浆效果检查和评定，不合格者补钻孔注浆。检查孔不少于5%，试件强度不小于1.0 MPa。检查孔是主要检测质量方法、取芯、判断注浆固结质量和抗压强度测定，水泥结石强度大于0.3 MPa。注浆段的注浆孔全部注完后，钻3个孔对注浆效果进行检验，取岩芯观察浆液填充情况，检查孔内涌水量应不小于0.2 L/（min·m），且某一处的漏水量不大于10 L/min。2.3悬臂式掘进机施工方案悬臂式掘进机就位后，从掌子面底部水平切削出一条槽，向前移动掘进机再一次就位，就位后截割头采取自下而上、左右循环切削。切削时铲板部耙爪将切削下来的碴装入第一运输机，转运至第二运输机，直接装入出碴车运出洞外。从底部开挖到顶部完成后，进行二次修整，以达到准确的设计断面[7]。局部遇有硬岩时（≥50 MPa），可先掘周围软岩使大块硬岩坠落，采用改炮方式处理，以降低掘进难度及截齿消耗量。悬臂式掘进机的截割方式是从扫底开始截割，按S形或Z形左右循环向上的截割路线逐级截割。选用右旋截割头截割硬岩，先由右向左，从扫底开始截割，再按从左至右、自下往上的方式或从右往左、自上而下逐步进行截割。如遇节理发育较好岩石，则应选择沿岩石节理方向逐步切割。悬臂掘进机出渣如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2024.03.035.F002图2悬臂掘进机出渣2.4通风及除尘设备利用风机向风筒内抽吸带有粉尘、烟气的流体，经过雾化喷头设置区域时，雾化喷头喷出的水能够溶解流体中的部分粉尘和烟气，实现对粉尘、烟气的一次净化。流体顺着风筒流入储水装置，使流体中剩余的粉尘和烟气能够与储水装置中的水充分溶解，实现对粉尘、烟气的二次净化，净化后的气流经过储水装置上的排气孔排进下方河水中，降低排向大气中气流烟尘、粉尘含量。2.5隧道抽排水隧道纵向坡度采用“V”字坡设计，进口段坡度为4.24%，隧道进口施工为反坡排水施工。反坡排水采用机械排水，设置泵站接力和管道排水。工作面积水采用移动式潜水泵抽至就近泵站或临时集水坑、排水管道内，其余已施工地段隧道渗（涌）水经隧道内侧沟自然汇集到临时集水坑或泵站水池，由固定排水泵站将积水经排水管路抽排至上一级排水泵站内或排水管，将洞内积水抽排至洞外，经污水处理池处理后排放，固定式排水泵站水仓容量按2 min涌水设计，考虑施工和清淤方便综合确定，临时集水坑根据汇水段汇水量确定。2.6地表及洞内监测浅埋段地表进行地表测量三维监控点位布置，平面按5 m间距布成网格状，点位布置位于施工线路中线及两侧5 m处，在施工期间采用全站仪测量每天测量一次。洞内监控量测布点按照施工通用图Ⅵ标准5 m埋设监控量测点，为加强该段施工要求，洞内监控量测点加密为2 m，并及时对洞内监控量测点进行数据测量和分析，确保施工安全。3应用实例由中铁二十局集团承建的西气东输三线中段（中卫—吉安）项目，中卫—枣阳段山岭隧道施工三标为一般性隧道，莲花山隧道为西三线中段管道专用隧道。隧道洞身采用直墙圆弧拱形断面，隧道内布设1条D1 219 mm管道，管道采用架空敷设方式。隧道纵向坡度采用“V”字坡设计，进口坡度4.24%，出口坡度0.30%。隧道洞身采用直墙圆弧拱形断面，净断面3.2 m×3.2 m。隧道长2 351.84 m，隧道进口洞口设计里程K0+482.36 m~K0+526.71 m范围为浅埋段，设计采用地表注浆+钢拱架+双层超前小导管注浆施工方式，浅埋段位于河道河流底部以及道路挡墙侧面股状流水较多，河流底下暗流水较多，施工透水风险隐患极大。采用悬臂掘进机铣挖工艺，可以减少人员投入，降低作业风险，有效控制隧道超欠挖情况，提高施工安全性，提升隧道开挖的机械化程度及改善施工环境。通过地表抽水工作，减小了地表注浆加固的难度，并保障了隧道顺利穿越该浅埋河流段。4结语采用悬臂掘进机开挖方法，不仅能保证超挖小，且对围岩扰动小，安全性较高。经过地表降水工作，可以确保地表注浆的质量，防止隧道坍塌。采用悬臂掘进机施工的隧道，解决悬臂掘进机施工方面的技术难题，通过现场施工应用进一步改进和优化本项目研究成果，使其不断成熟并逐步推广到施工中，为类似工程积累施工经验。