一、 公路隧道地質(zhì)超前預報的目的
跟蹤(zōng)地質調查與超前地質預報,應達到下列主要(yào)目的:
1. 在施(shī)工前(qián)期地質(zhì)勘察成果的基礎(chǔ)上,進一步查明掌子麵前方一定範圍內圍岩的地質條件(jiàn),進而預測前方的不良(liáng)地質(zhì)以及隱伏(fú)的重大地質(zhì)問(wèn)題。
2. 為信息化設計和施(shī)工提(tí)供可靠依(yī)據(jù)。
3. 降低地(dì)質災害發生的風險。
4. 為編製竣工文件提供可靠的(de)地質資料。
二、 公路隧道地質超前預報的內容
超前地質預報應(yīng)包括(但不限(xiàn)於)以(yǐ)下內容(róng):
1. 地層岩性,重點為對軟弱夾(jiá)層(céng)、破碎地(dì)層、煤層及特殊岩土等。
2. 地質構造,重點為對斷(duàn)層、節理(lǐ)密集帶、褶皺軸等影響(xiǎng)岩體完整性的構造發育情況(kuàng)。
3. 不良地質,特別是溶(róng)洞、暗河、人為坑洞、放射性、有害氣(qì)體、高地應力、高地 溫、高岩溫等(děng)發育情(qíng)況。
4. 地下水,特別是對岩溶管道水、富水斷層、富水褶皺軸(zhóu)及富水地層。
三、 公路隧道地質超前預報方法
隧道地質超前預報方法主要有:地質調查法、超前(qián)鑽探法、物理(lǐ)勘探法(fǎ)(TSP法(fǎ)、 TGP法和TRT法(fǎ))、超前導洞法、水力聯係(xì)觀測(cè)。
1. 地質調查法是(shì)隧道施工(gōng)超前地質預報的基礎,適用(yòng)於各種地質條(tiáo)件隧道(dào)超前地質預報,調查內容應包括隧道地表(biǎo)補充地質調查和隧道內地質調查。
2. 物理勘探(tàn)法適用於長、特長隧道或地質條(tiáo)件複雜隧道的超前地質預(yù)報,主要方法包括有彈性波反(fǎn)射法、地質雷達法(fǎ)、陸地聲呐法、紅外探測法、瞬變(biàn)電(diàn)磁法、高分辨直(zhí)流電法。
3. TSP法適用於各種地質(zhì)條件,對斷(duàn)層、軟硬接觸(chù)麵等麵狀結構反射信號較為明顯,每次預報的距離宜為100~150m,連(lián)續預報時,前後兩次應重疊10m以上。
4. 地質雷達法適用於岩溶、采空區探測,也可用(yòng)於探測斷層(céng)破碎帶、軟弱(ruò)夾層等不均勻地質體,在岩溶不發育地段每次預(yù)報距離宜為10 ~ 20m,在岩溶發育地段(duàn)預報長(zhǎng)度可 根據電磁波波形確(què)定(dìng),連續預報時,前後兩次重疊不應小於5m。
5. 超前水平鑽探每循環鑽孔長度應(yīng)不(bú)低(dī)於30m,連續(xù)預(yù)報時,前後兩循環孔應重疊(dié) 5~8m;可能發生突泥湧水的地(dì)段,超前鑽探應設孔口管和出水裝置,防(fáng)止(zhǐ)高(gāo)壓水突出; 富含瓦斯的煤(méi)係地層或富含石油(yóu)天然氣地層應釆用長短結合的鑽孔方式進(jìn)行探測。
6. 富水構造破碎帶、富水岩溶發育地段、煤係或油氣地層、瓦(wǎ)斯發育區、采空區以 及(jí)重大物(wù)探異常地段等地質複雜隧道和(hé)水下隧道必須采用超前鑽探法預(yù)報、評價(jià)前方地質情況。
7. 超前導洞法可采用平行超前導洞法和隧道內超前(qián)導洞法,兩座並(bìng)行隧道可根據先(xiān)行開挖的(de)隧道預測後開挖隧道的(de)地質條件。
8. 當隧道排水或突湧水對地下水資源或周圍建(構)築物產生重大影響時,應(yīng)進(jìn)行水力聯係觀測。
四、公路隧道地質超前預報的分(fèn)級
超(chāo)前地質預報應實行分級(jí)管理,根據地質災害(hài)對隧道施工安全的危害程度,對工程進行地質(zhì)災害分級,采取不同地質預報方案。
根據地質災害對隧道施工安全的危害(hài)程度,地質災害分為以下四級:
A級:存在重大地質(zhì)災害(hài)隱患的地段,如大型暗河係統,可溶岩與非可溶岩接觸帶, 軟弱(ruò)、破碎、富水、導水性良好的地層和大型斷層破碎帶(dài),特殊地(dì)質地段,重大物探異常 地段,可能產(chǎn)生大型、特大(dà)型突(tū)水突泥地段,誘發重大環境地質災害的地段,高地應力、 瓦斯(sī)、天(tiān)然氣問題嚴(yán)重的(de)地段(duàn)以及人為坑洞等。
B級:存(cún)在中、小型突水突泥隱患的地段,物探有較大異常的地段,斷裂帶等。
C級:水文地質條件較好(hǎo)的碳酸鹽岩及碎屑岩地段、小(xiǎo)型斷層破碎(suì)帶,發生突水突泥的可能性較小。
D級:非可溶岩地段,發生突水突泥的(de)可(kě)能性極(jí)小。
地質複雜隧道的預測預報應堅持隧道洞內探測(cè)與洞(dòng)外地質勘探相結合、地質方法與物探方法相結合、輔助導坑與主洞探測相結合,開展多層次、多手段的綜合超前(qián)地質預報, 並貫穿於施工全過程。不同地質災害的預報方式可采用:
1級預(yù)報可(kě)用(yòng)於A級地(dì)質災害。采(cǎi)用地質調査法、地(dì)震(zhèn)波反射法、超聲波反射法、陸地(dì)聲呐法(fǎ)、地質雷達法、瞬變電磁法、紅外探測法、超前水平(píng)鑽探法等進行綜合預報。
2級預報可用於B級地質災害。釆用地質調査法、地震波反射法、陸地聲呐法、超聲波反射法,輔以紅外探測法、瞬變電磁法、地質雷達法,必要時進行超前水平鑽孔。
3級預報可(kě)用於C級地質災害(hài)。以地質調查法(fǎ)為主。對重要地(dì)質界(jiè)麵、斷層或物探異常地段宜采用地震波(bō)反射法或超聲波反射法進行探測,必要時釆用紅外探測和超前水(shuǐ)平鑽孔。
4級預報可用於D級地(dì)質(zhì)災害。采用地質調查法(fǎ)。
1B414022隧道(dào)施工監控量測技(jì)術
量測計劃應根據隧道的圍(wéi)岩條件、支護類型和參數、施工方(fāng)法以及所確定的量(liàng)測目的進行編製(zhì),同時應(yīng)考慮量測費用的經濟性,並注意與(yǔ)施工的(de)進程相(xiàng)適應。隧(suì)道施工監控量測應作為重要(yào)工序列入施工(gōng)組織設(shè)計和工序管理。
一、 監控量測的目的
監控量(liàng)測是施(shī)工工藝流程中的一(yī)個(gè)重要工序,應貫穿施工的全過程。監控量測應達到下列目的:
1. 掌握圍岩和支護的動態信息並及時反饋,指導施工作業。
2. 通過對圍岩和支護的變(biàn)形、應(yīng)力量測,為(wéi)修改設計提供依據。
3. 分析各項量測信息,確認或修正設計參數。
二、 量測(cè)內容與方法(fǎ)
1. 量測項目分必測項目和選測項目,見(jiàn)表1B414022-1和表1B414022-2。隧道施工時必須進行必測項目的量測,選測項目應根據設計要求、隧道斷麵形狀、大小(xiǎo)和埋深、圍岩條件、周邊環境條(tiáo)件、支護類型和參數、施(shī)工方(fāng)法等綜合選擇。
表 1B414022-1
序 號 | 項(xiàng)目名稱 | 方法及工具 | 布置 | 測試 精度 |
1 |
洞(dòng)內、 外(wài)觀察 | 現場觀(guān)測、地質羅盤 | 開挖及初期支護後(hòu)進行 | — |
2 |
周邊位移 | 各種類型收斂計、 全站儀 | 每5 ~ 50m—1 個斷麵(miàn),每斷麵2 ~ 3對測點 | 0.1mm |
3 |
拱頂(dǐng)下沉(chén) | 水準測(cè)量的方法, 水準儀、鋼尺等 | 每5 ~ 50m— 個斷麵 | 0.1mm |
4 |
地表(biǎo)下沉 | 水準測量的方法, 水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等 | 洞口段、淺 埋段(h0≤2b) | 0.5mm |
注:b——隧(suì)道開挖寬度;h„——隧道埋深。
2. 爆破開挖後應立即進行工程地質與(yǔ)水文地質(zhì)狀況的(de)觀察和(hé)記錄,並進行地質描述。地質變化處和重要地段(duàn),應有照片記載。初(chū)期支護完成後應進行噴層表麵(miàn)的觀察和記(jì) 錄,並進行裂縫描述。
3. 隧道開挖後(hòu)應及時進(jìn)行圍岩、初期支護的(de)周邊位移量測,拱頂下沉量測;安設錨杆後(hòu),應進行錨杆抗拔力試驗。當圍岩差、斷麵(miàn)大或地表沉降控製嚴時宜進行圍岩體(tǐ)內位移量測和其他量測。位於(yú)Ⅳ~ VI級圍岩中且覆蓋層厚度小於40m的隧道,應進行地表沉(chén)降(jiàng)量測。
4. 量測部(bù)位和測點(diǎn)布置,應根(gēn)據地質條件、量測項目和(hé)施工方法等確定。
5. 測點應距開挖麵2m的範圍內盡(jìn)快安設,並應保證爆破後24h內或下一次爆(bào)破前測讀(dú)初次讀數。
6. 測點的(de)測試頻率應根據圍岩和支護的位移速度及離開挖麵的(de)距離確定。
7. 現場(chǎng)量測手段,應根據量測項目及國內外人工量測儀器的現狀來選用(yòng)。一般應盡量選擇簡單可靠、耐久、成本(běn)低、穩定性能好,被(bèi)測量的物理概念明確,有(yǒu)足夠大的量程,便於進行分(fèn)析和反饋的測試儀具。
三、量測數據處理與應用
1. 應及時對現場量測數(shù)據繪(huì)製(zhì)時態曲(qǔ)線(或散點圖)和空間關係曲(qǔ)線。
2. 當位移一時間曲線(xiàn)趨於平緩時,應(yīng)進行數據處(chù)理和回歸分析,以推算最終位移和掌(zhǎng)握位移變化規(guī)律。
3. 當位移一時間曲線出現反彎點時,則表(biǎo)明圍岩和支護已呈不(bú)穩定狀態,此時應密切監視圍岩動態,並加強(qiáng)支護,必(bì)要時暫(zàn)停開挖。
4. 隧道監控量測工作應根據控製(zhì)基準建立預警(jǐng)機製,可按表1B414O22-3實行分級管理。
位移管理等級 | 表 IB414022-3 | ||
管理等級 | 管(guǎn)理位移(mm ) | 處理建議 | |
Ⅲ | U< ( U0/3 ) | 正常施(shī)工 | |
Ⅱ | (U0/3) ≤U≤(2U0/3) | 綜合評價設計、施工措施,加強監控 量測,必要時釆取相(xiàng)應工程對策 | |
Ⅰ | U> (2U0/3 ) | 暫停施工,釆取相應工程(chéng)對策 |
注:U實測(cè)位移值;U0-設計極限位移值。
遇到下列情況之一時,也應提出預警並分級管理。
(1) 支護結(jié)構出現開裂,實行I級管理;
(2 )地表出(chū)現開裂、坍塌,實行I級管理;
(2) 滲水壓力或水流量突然增大,實行Ⅱ級管理;
(3) 水體(tǐ)顏色或懸著物發生變化,實行Ⅱ級管理。
5. 二次襯(chèn)砌的(de)施作應(yīng)在滿足下列要求時進行:
(1) 隧道水平淨空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降;
(2 )隧道位移相對值已達到相對位移量的90%以上。
對(duì)淺埋、軟(ruǎn)弱、高地應力圍岩(yán)等特(tè)殊(shū)地段應(yīng)視現場情況(kuàng)確定。
四、 量測管理
隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測應成立專門測量小組,由施工(gōng)單位或委托其他單位承擔量(liàng)測任務(wù)。量 測組負責測點埋設、日常量測、數據處理和儀器(qì)保養維修工作,並(bìng)及時將量測信息反饋於(yú)施 工和設計。現場監控量測應按量測計劃認真組織實施,並與(yǔ)其他施工環節緊密配合,不得中 斷工作。各(gè)預埋測點應牢固可靠,易於識別並妥善保護,不得任意撤換和遭到破壞。
五、 竣工文件中(zhōng)應包括的量測資料(liào)
1. 現場監控量測計劃。
2. 實際測點布置圖。
3. 圍岩和支(zhī)護的位移一(yī)時間曲線圖、空間(jiān)關係曲線圖以及量測(cè)記錄匯總表。
4. 經量測變更(gèng)設計和改(gǎi)變施工方法地段的信息反饋記錄。
5. 現(xiàn)場監(jiān)控量(liàng)測說明。