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隧道超前地質預報工法
更新時間:2021-04-10 17:51
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該隧道洞(dòng)身部分段(duàn)落穿越基岩強風化層、斷層破碎(suì)帶、物探異常帶,岩體破碎,機構力差,且(qiě)埋深(shēn)較淺存在塌方掉(diào)塊等(děng)地(dì)質災害,做好超前地質預報工作,以指導施工。
1. 主要工程地質問題
1.隧道塌方、掉(diào)塊
該隧道洞身(shēn)部分段落穿(chuān)越基岩強(qiáng)風化層、斷層破碎帶(dài)、物探異(yì)常帶,岩體破碎(suì),結構力差(chà),且埋深較淺,存(cún)在(zài)塌方掉塊(kuài)等地(dì)質災害。
2.軟岩大變形 
 隧道埋深較淺處多為基岩風化層,岩質較軟,風化程度嚴重,岩體破碎,且厚度大,施工開挖後(hòu)易發生較大的圍岩變形,對隧道洞室的穩定和安(ān)全造成較大影響。
2. 實(shí)施超前地質預報的目的
1.進一步查清楚隧道(dào)開(kāi)挖工作麵前(qián)方的工程地(dì)質與水文地質條件,指導工程施工的順利進(jìn)行;
2.降低地質災(zāi)害發生的(de)機率和危害程度,為預防隧道湧水、突泥等可能形成的災害性事故及時提供信(xìn)息,以指導施工單位(wèi)安全高效施工,保證工期和質量,避(bì)免事故損失、節約投資;
3.為正確選擇開挖方(fāng)法、支護措(cuò)施,優化工程設計及施工(gōng)方案提供(gòng)地(dì)質依據。
3. 超前地質預(yù)報的方法及內(nèi)容
根據隧道(dào)地質(zhì)情況及主要工程地質問題采取不同的超前探測方法,分別為地質調查法、超前地質鑽探法、物探(tàn)法等。
1.地質調查法:包括隧道地表補充(chōng)地質調查、洞內開挖工作麵(miàn)地質素描和洞身地質素描、地(dì)層分界線及構造線地下和(hé)地表相關性分析、地質作(zuò)圖等。
(1)地表補充地質調查主要內容為:地層、岩性在隧道地表的出露及接(jiē)觸(chù)關係,特別是標(biāo)誌層的熟悉和確認;
(2)洞內開挖工作麵地(dì)質素描和洞身(shēn)地質素描主要內容為:
地層(céng)岩性:地層(céng)地質時代、岩層厚度、層間結合程度、岩層產(chǎn)狀、岩性、岩石硬度、風化程度等。
地質構造:斷層破碎帶寬度、破碎帶的成分及膠結程度、破碎帶的含(hán)水情況以(yǐ)及與隧(suì)道的關係。節理裂隙(xì)特征、節理裂隙的組數(shù)、產狀(zhuàng)、間(jiān)距、充填物質、延伸長度、張開度及節理麵的起伏情況,節理裂隙的組合情(qíng)況。 
出水點(diǎn)位(wèi)置、水量、水壓、水溫、水色、懸浮物(泥沙等(děng))測定;出水點(diǎn)和地質環境(地層、構(gòu)造、岩溶、暗河等)的關係;與地表相關氣象、水文觀測;洞內(nèi)湧水與地表徑流、降雨的關係;必要時(shí)進行水樣分析。
(3)記錄(lù)不同工程地質條件、水文地質條件下隧道圍岩穩定(dìng)性、支護方(fāng)式及初期支護後(hòu)的變形情況。 
 2.超前地質鑽探(tàn)法:包括超前地質鑽探、加深炮眼探測及孔內攝影等。 
(1)超前地質鑽(zuàn)探:采(cǎi)用單孔水平取岩芯鑽探法,超(chāo)前20—30m,驗證中近距離物探超前探測的異常地段。每25m一循環,每孔長(zhǎng)30m,鑽孔是否取岩芯根據(jù)不同地質(zhì)條件確定。地質預(yù)報顯示(shì)富水岩溶發育區,重大物探(tàn)異常區時,再增加一孔,以滿足安全施工和溶洞處理所需資料為(wéi)原則。孔位根據(jù)地質預報的異常區域結合施工條(tiáo)件布置。

(2)加深炮眼:即加深炮眼超前探測(cè),利用在隧道開(kāi)挖工作麵上的炮眼鑽孔來探測前方圍岩的(de)地質(zhì)情況,在每一循環鑽(zuàn)設炮眼時布設(shè)3—5個鑽孔(kǒng)加(jiā)深3m以上作為探測孔。施工中應結合(hé)地質條件(jiàn)和施工開挖狀況,在掌子麵上間隔布置,一般情(qíng)況布置3個(gè)加深炮孔,當出現不(bú)同地層(céng)分界、斷層破碎(suì)帶或預報可能出現地質隱(yǐn)患時,布置5個加深炮孔,炮孔(kǒng)布置(zhì)形式見示(shì)意圖1、2。孔徑宜與爆破孔相同,孔深應較爆破孔或(huò)循環進尺深3m以上。
3.物探法: 
彈(dàn)性波反射法,適(shì)用於劃分地層界線、查找地質構造、探測不良地質的厚(hòu)度和範圍,主要有以下幾種方法:地震波反射法(探測距離:在軟弱破碎地層或岩(yán)溶發育區,一般預報距離100m左右,不宜(yí)超過150m;在岩體完整(zhěng)的硬質岩地層,預報距離120—180m,不宜超過200m,重(chóng)疊(dié)部分不小於20m)、水平聲波剖麵法和陸地聲呐法(探測距離:在軟弱破碎地層或岩溶發育區,一般預報距離20—50m左右,不宜超過70m;在岩體完整的(de)硬(yìng)質岩地層,預報距離(lí)50—70m,不宜超過100m)、負視速度法(在軟弱破碎地層或(huò)岩溶發育區,一般預報距離30—50m左右,不宜超過70m;在岩體完整的硬質岩地層,預報距離50—80m,不(bú)宜超過100m)等。
電(diàn)池(chí)波反射(shè)法,主要用於斷層破碎帶和軟弱層等(děng)不均勻地質的探測,主要有以(yǐ)下幾種方法(fǎ):地質雷達(探測距離:在完整基岩(yán)地段探測(cè)距離宜在30m以(yǐ)內,A、B地段的有效探測長度應(yīng)根據雷(léi)達波形判定,最大探測距離不超過25m,連續預報時前後兩次(cì)重疊長度應在5m以(yǐ)上)、紅外探測(有效探測距(jù)離應在30m以內)、高分辨直流電法(有效探測距離應在80m以內(nèi))等。
本隧道超前地質預報類型
A類:洞身穿越(yuè)覆蓋層、風化層或斷層破碎帶,極易發生突水、湧泥、塌方段,
采取方(fāng)法: (1)地質調查法
(2)物探法(彈性波反射法+地質雷達法(fǎ))
(3)超前鑽探法(超前鑽孔(kǒng)2孔+加深炮眼)
B類:隧道(dào)洞身穿越物探異常、圍岩破碎地段, 
采取方法:(1)地質調查法
(2)物探(tàn)法(彈性波反(fǎn)射法+地質雷達法)
(3)超前鑽探法(加(jiā)深炮眼)
C類(lèi):岩體較完整、較破碎的(de)一(yī)般地段, 
采取方法:(1)地質調查法
(2)物探法(彈(dàn)性波(bō)反射(shè)法)
(3)超前鑽探法(加深炮眼)
4. 體會總結
在隧道施工過(guò)程中進行地質預報,各種方法都有其長(zhǎng)處和短處,特別是在地質條件複雜的隧道中,應綜合運(yùn)用各種預報方法,互相印證、取長補短、綜合解釋,可以取得較好的地質效果。
參考文獻 

[1]《鐵路(lù)隧道工程施工(gōng)技術指南》(TZ 204—2008); 
[2]《時速120公裏鐵路單線隧(suì)道複合式襯砌》圖號:和邢施隧參02; 
[3]《鐵路隧道超前地(dì)質預報技術指南》鐵(tiě)建(jiàn)設【2008】105號; 
[4]隧道超前地質預報管理辦法(fǎ)(和邢鐵路有限責任公司); 
 [5]施工圖紙、設計要求和環境、地質條件。

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