張翔宇,申鐵軍

（1.山西路橋第四工程有限公司,山西 大同 037000; 2.山西路橋建設集團有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

烏蘭2號隧道采用綜合超前地質預測開展預測工作，查閱烏蘭2號隧道地勘圖紙，深度了解隧道圍巖情況，現(xiàn)場踏勘、收集地質、水文氣象資料，結合合同要求制定了詳盡的隧道超前地質預測實施方案[1-2]。

1 烏蘭2號隧道工程與地質分析

1.1 烏蘭2號隧道基本情況

G218線那拉提至巴侖臺公路烏蘭2號隧道設計為雙向四車道，主洞建筑限界1 025.0 cm×500.0 cm，橫斷面組成為（0.75+0.50+3.75×2+0.75+0.75）m。烏蘭2號隧道主洞、緊急停車帶的建筑限界、內(nèi)輪廓技術指標見圖1~圖4。

圖1 烏蘭2號隧道主洞建筑限界圖

圖4 烏蘭2號隧道緊急停車帶建筑內(nèi)輪廓圖

1.2 烏蘭2號隧道地質情況分析

1.2.1 烏蘭2號隧道地形情況分析

隧道位于新疆巴音郭楞蒙古自治州和靜縣巴侖臺鎮(zhèn)西北側約27 km處，隧道建設起終點為K500+268~K503+194（（以隧道右洞計），采用雙洞四車道一級公路設計標準，隧道右洞全長2 926 m，左洞全長2 998 m，為分離式長隧道。隧道進出口洞門均采用端墻式洞門。隧道采用電光照明，機械通風，自流排水。隧道區(qū)總體屬于中高山峽谷地貌區(qū)，隧道走向近東西向，進口西側為相對寬闊的巴音郭勒河谷，出口東側為溝谷地貌，為巴音郭勒河支流，地面起伏大，河谷切深140~220 m，總體呈兩山夾一谷的地貌。隧道進口高程2 882 m，山體自然坡度26~28°，出口高程2 807 m，為巖質坡體，自然坡面較緩，坡度 30°左右，臨空面坡度53~76°。山頂高程2 972~3 128 m，山頂?shù)貏萜鸱?，垂直隧道走向發(fā)育多條山脊、溝谷及槽地，山脊及溝谷走向近南北向，其中里程K501+500段附近為隧道穿越區(qū)最高點，高程3 128 m左右。山頂植被以淺表草地為主，零星灌木生長。隧道最大埋深約280 m[3-5]。

圖2 烏蘭2號隧道主洞內(nèi)輪廓圖

圖3 烏蘭2號隧道緊急停車帶建筑限界圖

1.2.2 烏蘭2號隧道地層巖性分析

烏蘭2號隧道隧址區(qū)周邊溝谷第四系分布廣泛，洞身段地表以基巖為主。溝谷中以全新統(tǒng)沖洪積碎石以及崩坡積碎石、塊石為主，多呈密實狀。坡體上局部分布全新統(tǒng)殘坡積碎石，呈密實狀。下伏基巖為元古界中天山群星星峽組第2段云母片巖等[3]。區(qū)內(nèi)各巖土層特征分述如表1。

表1 烏蘭2號隧道地層巖性分布情況統(tǒng)計

1.2.3 烏蘭2號隧道地質構造分析

沿線褶皺、斷裂構造均較發(fā)育，主要以東西向為主，與區(qū)域構造線方向近于一致。隧址區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)區(qū)域斷裂構造。隧址區(qū)出口一帶巖層走向近東西向，巖層傾向12°，傾角82~85°。通過地質調(diào)繪成果顯示，隧道出口一帶巖體中發(fā)育的優(yōu)勢裂隙有4組：

①J1：178~L85°，裂隙間距0.3~0.5 m；

②J2：103~37°，裂隙間距0.2~0.3 m；

③J3：278~68°，裂隙間距0.1~0.3 m；

④J4：232~58°，裂隙間距0.2~0.4 m。

隧道進口一帶主要為崩坡積堆積物，以碎石為主，中密狀。依據(jù)踏勘、物探解譯成果，隧洞洞身樁號 ZK500+360~ZK500+830（K500+370~K500+840）、ZK501+170~ZK501+340(K501+140~K501+280)、ZK501+790~ZK502+120（K501+810~K502+130）段為裂隙密集發(fā)育帶。保家鎮(zhèn)隧道依次穿過保家正斷層、郁山背斜，但均對隧道影響較小或基本無影響。對隧道施工影響較大地質構造集中分布在楊柳村隧道進口~1#橫洞與正洞交叉口區(qū)段[6-8]。

1.2.4 烏蘭2號隧道不良地質分析

未見軟弱土以及鹽漬土發(fā)育。隧洞進出口覆蓋層分布有季節(jié)性凍土，其凍深一般2 m。區(qū)內(nèi)覆蓋層主要為粗粒土，對工程影響較小。隧址區(qū)山體比高60~240 m，山體頂部局部巖體陡立且山腰以上基巖出露段坡度陡峭，出口位置洞口上方存在部分危巖有可能崩塌[9-11]。

1.2.5 烏蘭2號隧道水文地質分析

烏蘭2號隧道隧址區(qū)主要出露巖性為石英云母片巖和第四系冰磧、洪積碎石等。地貌形態(tài)較復雜，地質條件較復雜。據(jù)鉆孔資料，隧址區(qū)地下水位埋深受地形影響較大，山脊、丘陵區(qū)域埋深大，孔內(nèi)一般未見地下水位，洼地、溝谷等區(qū)域埋深一般較小[12-14]。

2 烏蘭2號綜合超前地質預測主要內(nèi)容

特殊地質地段超前地質預測特別是低阻破碎區(qū)等導水、富水地層，隧道出現(xiàn)涌突水的風險較高尤其是洪積巖的匯水區(qū)出現(xiàn)涌突水的風險較高。其隧道也存在淺埋段和碎石土、堆積土內(nèi)部富水、裂隙富水的情況，因此做好隧道地下水的預測工作十分重要[15-17]。

3 烏蘭2號綜合超前地質預測頻率及覆蓋范圍

3.1 洞口段

由于洞口段無法開展TGP長距離預測所以在洞口段落多采用地質雷達短距離預測，每次搭接長度5 m預測長度在20~30 m。

3.2 洞身段

（1）TGP長距離預測全覆蓋：在洞身段只要現(xiàn)場滿足開展TGP地質預測需要的條件，就采用TGP全覆蓋預測，每次預測長度80.0~120.0 m，搭接長度10.0~20.0 m。

（2）地質雷達預測：在TGP長距離預測的異常段落和設計的地質異常段用地質雷達短距離補充預測。預測的范圍為異常段提前10.0~20.0 m開始至異常段結束后20.0 m以上。

4 烏蘭2號隧道綜合超前地質預測的流程與工作內(nèi)容

（1）進行烏蘭2號隧道的超前地質預測實施方案的評審工作。

（2）進行烏蘭2號隧道的超前地質預測實施方案的報批工作。

（3）進行掌子面地質跟蹤并采集長距離地質預測物探數(shù)據(jù)（洞口段落無長距離預測條件以短距離雷達預測為主）。

（4）室內(nèi)數(shù)據(jù)處理并綜合地質分析，編寫地質預測報告，及時發(fā)送參建各方。

（5）若長距離預測發(fā)現(xiàn)異常，則在異常區(qū)追加短距離預測，并結合設計資料與長、短距離預測結果、現(xiàn)場實際圍巖情況，提出開展超前鉆孔方案，配合開展超前鉆孔。

（6）加強圍巖的跟蹤，如出現(xiàn)與預測明顯不符合的情況，及時提前開展預測并分析原因，總結經(jīng)驗。

（7）如與預測級情況基本一致，則繼續(xù)加強圍巖情況跟蹤至下一循環(huán)。

（8）定期分析總結地質預測情況和總結經(jīng)驗并編寫階段性成果報告。到隧道開挖全部結束后，及時編寫地質預測總報告，詳見表2。

表2 烏蘭2號隧道超前地質預測工程量清單工作內(nèi)容及工作量統(tǒng)計表

5 結語

綜上所述，隧道超前地質預測是隧道施工經(jīng)濟安全的保障和基礎。為保證隧道施工的經(jīng)濟性與安全性，地質預測工作應有嚴格的控制流程和科學規(guī)范的操作。烏蘭2號隧道地質情況復雜，采用的預測方法多，做好地質預測現(xiàn)場安全管理十分重要，尤其是地震預測和鄰近掌子面的地質雷達預測?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集時，要按照安全操作規(guī)程進行相應的數(shù)據(jù)采集工作。