石 偉

(中鐵二局一公司)

隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)比較

石 偉

(中鐵二局一公司)

針對(duì)隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行一系列的分析，并依據(jù)其預(yù)報(bào)結(jié)果提出應(yīng)采取的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和處理措施建議。

隧道施工;地址超前預(yù)報(bào);地質(zhì)自然特征

1 關(guān)于隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)的幾點(diǎn)論述

1.1 關(guān)于隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)

隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)包括隧道工程可行性研究階段、勘察設(shè)計(jì)階段和施工階段的預(yù)報(bào)。隧道工程施工階段的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)根據(jù)隧道開挖揭示的洞身圍巖條件的變化趨勢(shì)和采用各種地球物理探測(cè)手段對(duì)隧道施工掌子面前方地質(zhì)情況的探測(cè)結(jié)果，結(jié)合洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查、掌子面素描結(jié)果和預(yù)報(bào)人員地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)隧道施工掌子面前方可能遇到的不良地質(zhì)體及因此可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害的性質(zhì)、分布位置、規(guī)模的預(yù)測(cè)。

1.2 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)意義

隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)對(duì)于施工計(jì)劃和施工工期都有著重要的作用，它可以提前查清施工地區(qū)的自然特征，比如地質(zhì)和水文情況，為后期施工提供相關(guān)信息。此外，超前預(yù)報(bào)還可以準(zhǔn)確定位隧道地質(zhì)災(zāi)害的位置，這樣就方便工作人員根據(jù)這些資料找出相應(yīng)的解決方法，提高施工質(zhì)量，縮短施工工期。這對(duì)于減少地質(zhì)災(zāi)害和提高安全有著重要的影響作用，通過超前預(yù)報(bào)還能夠進(jìn)一步減少傷亡，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 具體的隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用

2.1 工程概況

某隧道作業(yè)隊(duì)共承擔(dān)5座隧道施工任務(wù)，其中正線隧道三座:曾家?guī)X一號(hào)隧道 DK913+680～DK913+852，長(zhǎng)172 m;曾家?guī)X二號(hào)隧道 DK914+108～DK914+607，長(zhǎng)499 m;平豐隧道DK916+120～DK916+297，長(zhǎng)177 m。三座隧道均為雙線隧道，總長(zhǎng)848 m。

2.2 工程地質(zhì)情況分析

施工區(qū)域地質(zhì)條件比較復(fù)雜，管段內(nèi)隧道所經(jīng)地區(qū)屬低山丘陵地貌，地形波狀起伏，地面相對(duì)高差小于50 m。其巖石石質(zhì)多為網(wǎng)狀粉質(zhì)粘土，偶見石英礫石，節(jié)理裂隙發(fā)育。隧道埋深較淺，且?guī)r性泥質(zhì)膠結(jié)易破碎，已成坍塌、掉塊。隧道地質(zhì)全部屬于Ⅴ級(jí)圍巖，曾家?guī)X一號(hào)隧道基巖裸露，為粉砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水不發(fā)育。曾家?guī)X二號(hào)隧道、平豐隧道的丘坡表層為網(wǎng)紋狀粉狀粘土，谷地表層為粉質(zhì)粘土，下伏泥質(zhì)粉砂巖，泥質(zhì)交結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水不發(fā)育。

2.3 水文地質(zhì)情況分析

施工區(qū)域的水量主要靠大氣降水及基巖裂隙水補(bǔ)給，水量不豐富，其沿途未見水庫(kù)，這也給隧道施工帶來了很大的困難。

2.4 預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)總體方案

根據(jù)隧道設(shè)計(jì)圖施工說明，隧道復(fù)雜程度等級(jí)劃分為簡(jiǎn)單，施工時(shí)采取加深炮孔探測(cè)、地質(zhì)素描綜合手段進(jìn)行施工預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)工作，隧道工程地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)措施和工作量見表1。

表1 地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)措施

2.5 地質(zhì)預(yù)報(bào)成果處理

隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)成果完成后進(jìn)行分析，如果地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)相符，可嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，如果發(fā)現(xiàn)有特殊地質(zhì)或與設(shè)計(jì)情況不符時(shí)，應(yīng)立刻啟動(dòng)隧道防坍塌應(yīng)急預(yù)案，同時(shí)上報(bào)監(jiān)理單位和建設(shè)單位，申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)變更。

3 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法和手段

3.1 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)地質(zhì)分析法

不可否認(rèn)地質(zhì)法在隧道施工中具有非常重要的作用，而且地質(zhì)法的優(yōu)勢(shì)比較明顯，地質(zhì)法的發(fā)展已經(jīng)有一段時(shí)間了，因此，經(jīng)驗(yàn)比較豐富。地質(zhì)法由于簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)適用性很強(qiáng)，可以在不同的隧道工程中使用，同時(shí)還能夠節(jié)約成本。但是地質(zhì)法也有其明顯的缺陷，地質(zhì)法比較簡(jiǎn)單，得到的結(jié)果也比較淺顯，如果地質(zhì)條件比較復(fù)雜的話那么準(zhǔn)確性就得不到保證。超前平行導(dǎo)坑(隧道)法的準(zhǔn)確性比較高，而且復(fù)雜地質(zhì)條件下也能夠使用，但是它也有明顯的缺點(diǎn)，超前平行導(dǎo)坑法的成本比較高，而且使用范圍比較狹小，不適合間距較大的隧道。

3.2 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)加深炮孔法

加深炮孔是一種傳統(tǒng)而可靠的工程地質(zhì)探測(cè)方法，具有研判準(zhǔn)確，直觀的優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)本隧道圍巖特點(diǎn)，采用加深炮孔方法進(jìn)行探測(cè)。加深炮孔可根據(jù)需要探測(cè)和了解隧道開挖前方幾米范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)情況;通過鉆孔了解和釋放影響隧道掘進(jìn)施工的地下水;通過加深炮孔觀察和分析對(duì)隧道開挖前方的不穩(wěn)定巖層進(jìn)行準(zhǔn)確定位。加長(zhǎng)炮孔按雙層布置，鉆眼深度比開挖進(jìn)尺深度長(zhǎng)3 m，隧道爆破開挖時(shí)難免出現(xiàn)啞炮，為了確保安全，鉆眼時(shí)不得在原有殘眼位置打鉆。

3.3 有效利用管棚鉆孔

隧道洞口設(shè)計(jì)長(zhǎng)管棚，可以有效利用長(zhǎng)管棚鉆孔，根據(jù)鉆進(jìn)的時(shí)間、速度、壓力、沖洗液的顏色、成分以及卡鉆、跳鉆等和巖性、構(gòu)造性質(zhì)及地下水等情況掌握地質(zhì)條件。

3.4 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成像法

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和聲波CT專用軟件的成功開發(fā)，在原有跨孔聲波測(cè)試基礎(chǔ)上開發(fā)的巖土聲波CT層析成像法已開始應(yīng)用于隧道施工期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，盡管受探測(cè)鉆孔施作的限制，但在一定范圍內(nèi)的巖溶洞穴、管道的探測(cè)中已發(fā)揮了重要的作用。

4 結(jié)束語

綜上所述，在施工中進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，既是保證施工安全的需要，也是保證工期、節(jié)約工程造價(jià)的需要。簡(jiǎn)而言之，其可以降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機(jī)率，確保隧道施工安全。隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)能夠調(diào)查清楚難以勘查的地質(zhì)情況，能夠查清施工階段的各種地質(zhì)情況和地質(zhì)施工困難區(qū)域以及幫助分析地質(zhì)變化情況，從而能夠幫助施工人員控制施工過程中的地質(zhì)問題，減少人員傷亡，提高經(jīng)濟(jì)效益。鑒于隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)對(duì)于我國(guó)隧道施工的重要性。

［1］何發(fā)亮.地質(zhì)工作在隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的作用［A］.中國(guó)交通土建工程學(xué)術(shù)論文集(2006)［C］.2006.

［2］沈迪州，曾青松.鋼筋網(wǎng)在碼頭邊坡穩(wěn)定的應(yīng)用與探討［A］.港口工程分會(huì)技術(shù)交流文集［C］.2005.

［3］徐剛.關(guān)于高速公路管理體制的探討［A］.中國(guó)高速公路管理學(xué)術(shù)論文集(2010卷)［C］.2010.

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1008-3383(2014)03-0094-01

2013-10-16

石偉(1982-)，男，四川人，工程師，主要從事土木工程方面的工作。