超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測施工方案

摘要：論述十天高速公路漢中西段H-C36標才子隧道超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測的施工要點。

關(guān)鍵詞：超前 監(jiān)控 探測

1 編制依據(jù)

①十堰至天水高速公路漢中西段H-C36合同段施工招投標文件、標前答疑及有關(guān)補充資料。②陜西省公路勘察設(shè)計院提供隧道施工圖紙、設(shè)計文件、設(shè)計資料。③根據(jù)我單位施工管理水平、技術(shù)實力、設(shè)備能力及長期在高速公路施工中積累的豐富施工經(jīng)驗。

2 編制范圍

十堰至天水高速公路漢中西H-C36合同段才子隧道超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測施工方案。

3 工程概況

十天高速公路第三十六合同段位于陜西省漢中市略陽縣境內(nèi)，本合同段才子隧道與H-C37標段共同施工，該隧道總長4307m（右線長4313m），我合同段由小里程向大里程方向施工，施工長度為左線2222m（ZK458+778

～ZK461+000）、右線2185m（YK458+815～YK461+000）。隧道為曲線型特長隧道，洞門型式均為剝竹式，左右洞間距約為24～42m，軸線總體走向約291°，左線最大埋深543.23m，右線最大埋深約516.97m。施工前及時聯(lián)合H-37標完成監(jiān)控布測等事項，施工過程中加強與H-C37標溝通、核對等工作。

才子隧道明洞段位于洞口淺埋區(qū)、Ⅴ級圍巖段一般分布于洞口附近、Ⅳ圍巖段一般分布于Ⅴ級向Ⅲ級圍巖過渡段、Ⅲ級圍巖段分布在洞身穩(wěn)定段，位于洞身中央段。

4 工程地質(zhì)條件及可能存在的主要工程地質(zhì)問題

4.1 地形、地貌

隧道穿越區(qū)為構(gòu)造剝蝕中山區(qū)，隧道穿越一山嘴，山嘴近南北走向，地勢總體南低北高，隧道與山嘴近于垂直。隧道左線標高介于810.2～1373.47m，相對高差約563.27m，右線地面標高介于806.47～1346.57m，高差約540.1m，隧道進口段地形陡峭，進口段坡角約36°，出口段地形較陡峻，坡角約31°。

4.2 水文氣候

隧址區(qū)地表水主要為磨壩河，系嘉陵江水系支流，屬典型的山區(qū)河流，水流較急，流量平時不大，主要受大氣降水、泉水、基巖裂隙水及第四系松散堆積層孔隙水補給，遇大氣降雨量較大時河水暴漲，水流急，沖刷破壞嚴重。隧址區(qū)從山頂?shù)缴侥_形成一個小而獨立的補、徑、排系統(tǒng)，隧道山體地勢較高，地勢陡峭，有利于地表水體的排泄，基本無地表水體儲存條件，地表水不發(fā)育，僅為降暴雨時的暫時性地表水匯聚沿小沖溝滲流。隧道開挖后，在降雨期，特別是強雨久雨，地表水可沿裂隙下滲，在洞壁和洞頂形成線狀水流，從而影響洞室安全。

隧址區(qū)緊鄰磨壩河，工程用水方便。

4.3 工程地質(zhì)

本區(qū)一級構(gòu)造單元屬秦嶺褶皺系（II）二級構(gòu)造單元屬南秦嶺印支褶皺帶（II4），其三級構(gòu)造單元為白水江—白河褶皺束（II43）。

本區(qū)區(qū)構(gòu)造系由走向東西的緊密褶皺和壓性斷裂組成的強烈擠壓帶，地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜。路線方向與主構(gòu)造線大角度斜交。隧址區(qū)位于無褶皺產(chǎn)出，地層巖性及產(chǎn)狀分布較穩(wěn)定，巖層產(chǎn)狀為215°∠60°。在勘察范圍內(nèi)據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及物探測試，未發(fā)現(xiàn)斷裂通過。隧址區(qū)地震基本烈度為Ⅶ級。

4.4 根據(jù)全隧工程地質(zhì)條件，全隧施工可能存在的工程地質(zhì)問題

全隧不良地質(zhì)主要為順層偏壓和具有一定膨脹性的基巖。順層偏壓：測區(qū)內(nèi)部分巖層走向與線路有一定的夾角并發(fā)生偏斜，開挖后會對圍巖產(chǎn)生局部偏壓。通過對全隧工程的地質(zhì)條件及施工中可能存在的工程地質(zhì)問題分析，全隧工程施工地質(zhì)超前預(yù)報及監(jiān)控量測的重難點為：隧道進口淺埋段、順層偏壓及其影響帶。具體部位根據(jù)施工圖提供的地質(zhì)狀況而定。

5 地質(zhì)超前預(yù)報

5.1 根據(jù)本標段各隧道施工特點確定相應(yīng)的地質(zhì)預(yù)報方法

①綜合物探超前探測。主要針對可溶巖分布地段的斷層破碎帶及其影響帶、層間滑動帶、構(gòu)造及巖溶裂隙發(fā)育帶、可溶巖地層界限、巖性突變地段、可能存在的大型溶洞的超前探測。遠距離超前探測：采用TSP203地質(zhì)探測儀探測150～200m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況并采用HSP聲波反射法進行對比驗證。近距離超前探測：采用地質(zhì)雷達探測30m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，并采用數(shù)碼成像，CT成像法進行對比驗證。②水平鉆孔超前探測遠距離超前探測：采用水平取巖心鉆孔超前探測探測30～50m，驗證遠距離超前探測成果。利用加深炮眼超前探測10m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，驗證近距離超前探測的成果。③常規(guī)地質(zhì)法通過對正洞掌子面及側(cè)邊墻的量測與地質(zhì)速描，收集地層的巖性特征，結(jié)構(gòu)面性質(zhì)與產(chǎn)狀發(fā)育程度、巖體破碎程度與充填情況，洞壁變形破壞特征、巖溶發(fā)育程度、突泥與塌方部位、方式與規(guī)模及其時間的變化特征。通過以上資料的相關(guān)性分析，對掌子面前方一定范圍內(nèi)（5～20m）的地質(zhì)條件進行預(yù)測預(yù)報。

5.2 地質(zhì)超前預(yù)報的主要內(nèi)容及達到目標

①掌子面前方斷層破碎帶及巖體破碎帶的超前預(yù)報，包括破碎帶的產(chǎn)狀、厚度、含水情況及力學(xué)特性等。②掌子面前方的巖性分界、特別是可溶巖與非可溶巖的分界，以及軟弱夾層的超前地質(zhì)預(yù)報。③地質(zhì)預(yù)報的主要目標：及時進行跟蹤掌子面地質(zhì)預(yù)報，每次現(xiàn)場測試后及時向施工作業(yè)隊和監(jiān)理工程師提交當次預(yù)報簡報，為隧道施工決策提供可靠的地質(zhì)參考依據(jù)，預(yù)報準確率達到80%以上，保障隧道施工安全。

5.3 地質(zhì)預(yù)報作業(yè)頻率預(yù)報作業(yè)的時間和預(yù)報次數(shù)的安排，主要根據(jù)現(xiàn)場施工進度情況而定

①掌子面地質(zhì)素描或常規(guī)地質(zhì)工作一般每2～3個施工循環(huán)一次，在圍巖地質(zhì)條件有變化時應(yīng)加密進行。②TSP法和HSP聲波反射法預(yù)報一般在開挖快接近前次預(yù)報里程終點時或圍巖地質(zhì)條件有變化時進行。TSP法一般150～200m一次，HSP法一般50～70m一次，根據(jù)掌子面圍巖地質(zhì)條件可適當調(diào)整為70～90m一次。③地質(zhì)雷達的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)實際施工情況，由地質(zhì)預(yù)報人員與施工方共同討論確定在何時采用以及探測目標和如何探測等工作。

6 監(jiān)控量測

隧道監(jiān)控量測成立專門量測小組，由一名有豐富隧道施工經(jīng)驗的工程師任組長。量測組負責測點埋設(shè)、日常量測、數(shù)據(jù)處理和儀器保養(yǎng)工作，及時將量測信息反饋于施工，并報監(jiān)理工程師，根據(jù)量測信息反饋，決定下一工序時間方法。如需變更施工方法報監(jiān)理工程師批準后實施，監(jiān)控量測程序見監(jiān)控量測程序圖。

6.1 地質(zhì)和支護狀況觀察

每次爆破后進行，由隧道工程師負責。對巖層種類、分布情況、巖層強度、風化和變形情況、節(jié)理裂隙發(fā)育方向、斷層位置走向和破碎程度、充填物的性態(tài)進行觀察；開挖面穩(wěn)定狀態(tài)，拱部有無危石滑落坍塌，對地下水進行觀察；已施工段有無錨桿拉斷，托板有無松動或陷入危石現(xiàn)象，噴射砼是否產(chǎn)生裂縫、剝離和剪切破壞，噴射砼粘結(jié)情況，二次襯砌有無變形、開裂和破壞情況，漏水大小范圍，有無底鼓現(xiàn)象；淺埋或洞口附近施工時，對地表下沉開裂、滑移及地表建筑物安全狀況進行觀察。

6.2 周邊位移量測

周邊收斂位移量測，開挖初期支護后及時用圍巖收斂儀對圍巖變化、圍巖支護的受力狀況進行監(jiān)控量測。每10～50m一個斷面，每個斷面2～3對測點，半個月每天測1～2次，半月后2天測一次，一個月后一周測1～2次。將量測數(shù)據(jù)處理、繪制形變曲線，用以指導(dǎo)施工。

6.3 拱頂下沉量測

每10～50m一個斷面，用精密水平儀測量拱頂下沉值。半個月內(nèi)每天測1～2次，半個月后2天測一次，一個月后一周測1～2次。拱頂下沉速率小于0.07～0.15mm/d，周邊位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定后，及時施作二次襯砌。

6.4 錨桿軸力及抗撥力量測

選擇地質(zhì)有代表性的地段作為量測斷面，每個斷面設(shè)2～5個測點。軸力量測用電測錨桿及電阻片。錨桿抗拔力試驗按每300根錨桿抽驗一組，每組3根，錨桿抗拔力≥80KN。

6.5 淺埋段地表下沉量測

洞口淺埋段每5～50m一個斷面，每個斷面7個測點。地表下沉用精密水平儀測，測試時間按設(shè)計和“規(guī)范”辦理。

6.6 圍巖體內(nèi)位移（洞內(nèi)設(shè)點）

洞內(nèi)鉆孔中安設(shè)單點、多點桿式或綱絲式位移計，每5～100m一個斷面，每斷面2～11個測點，量測間隔時間符合設(shè)計要求。

6.7 圍巖體內(nèi)位移（地表設(shè)點）

地面鉆孔中安設(shè)各類位移計，每代表性地段一個斷面，每斷面3～5個鉆孔，量測間隔時間符合設(shè)計要求。

6.8 圍巖壓力及兩層支護間壓力

采用各種類型壓力盒，每代表性地段一個斷面，每斷面宜為15～20個測點，量測間隔時間符合設(shè)計要求。

6.9 鋼支撐內(nèi)力及外力

采用支柱壓力計或其他測力計，每10榀鋼拱支撐一對測力計，量測間隔時間符合設(shè)計要求。

6.10 支護、襯砌內(nèi)應(yīng)力、表面應(yīng)力及裂縫量測

采用各類混凝土內(nèi)應(yīng)變計、應(yīng)力計、測縫計及表面應(yīng)力解除法，每代表性地段一個斷面，每斷面宜為11個測點，量測間隔時間符合設(shè)計要求。

6.11 圍巖彈性波測試

采用各種聲波儀及配套探頭，在有代表性地段設(shè)置。

7 結(jié)束語

超前地質(zhì)預(yù)報及監(jiān)控量測在公路隧道的建設(shè)中已廣泛應(yīng)用，我們在施工中必須遵照國家相關(guān)規(guī)范和要求，加強隧道施工各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，加強施工工藝與質(zhì)量控制相結(jié)合，發(fā)揮超前地質(zhì)預(yù)報的優(yōu)勢，保證施工建設(shè)質(zhì)量和施工工期進度的順利完成。

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