六月田隧道進(jìn)口超前地質(zhì)預(yù)報(bào)研究

(湖南省永龍高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司 湖南永順410016)

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為查明六月田隧道開挖工作面前方不良地質(zhì)情況，推斷隧道圍巖級(jí)別，提出施工建議，以保證隧道施工安全，減少因地質(zhì)災(zāi)害或支護(hù)不當(dāng)而導(dǎo)致大塌方帶來的損失，本文針對(duì)六月田隧道開展了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，研究成果可為隧道動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供必要的地質(zhì)參數(shù)，更好的為隧道施工服務(wù)。

六月田隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)不良地質(zhì)圍巖級(jí)別施工建議

1 項(xiàng)目背景

隧道施工的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)軟弱圍巖、斷層破碎帶、涌水等不良的地質(zhì)現(xiàn)象，如果未能夠在施工前探明，將會(huì)給施工帶來很嚴(yán)重的安全隱患，影響安全生產(chǎn)[1-2]。因此，在隧道進(jìn)行施工時(shí)，對(duì)開挖工作面前方的地質(zhì)資料提出了很嚴(yán)格的要求。近些年來，隧道超前地質(zhì)探測(cè)工作在我國的工程領(lǐng)域受到越來越多的重視，許多隧道工程中都采用了相應(yīng)的超前探測(cè)技術(shù)[3-5]，實(shí)踐證明，地質(zhì)雷達(dá)在隧道檢測(cè)方面作為一種高效、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法，可以準(zhǔn)確的提供地質(zhì)資料，有效保障安全施工，為化解高風(fēng)險(xiǎn)方案的制定提供可靠依據(jù)[6-8]。

六月田隧道左線起訖樁號(hào)為K10+445～K11+455，長(zhǎng)1010m；右線起訖樁號(hào)為YK10+440～YK11+455，長(zhǎng)1015米；屬長(zhǎng)隧道，本文為查明開挖工作面前方不良地質(zhì)情況，進(jìn)行了超期地質(zhì)預(yù)報(bào)分析，以推斷隧道圍巖級(jí)別并提出施工建議。

2 地質(zhì)預(yù)報(bào)方法及原理

地質(zhì)雷達(dá)采用的是時(shí)間域脈沖雷達(dá)，將寬頻帶的脈沖電磁波發(fā)射到地下介質(zhì)中，通過接收反射信號(hào)達(dá)到探測(cè)地下目標(biāo)的目的，雷達(dá)系統(tǒng)向被探測(cè)物發(fā)射電磁波脈沖，電磁脈沖穿過介質(zhì)表面，碰到目標(biāo)物或不同介質(zhì)的界面而被反射回來，根據(jù)電磁波的雙程走時(shí)，分析確定探測(cè)目標(biāo)的形態(tài)及結(jié)構(gòu)特性[9]，結(jié)合工程地質(zhì)資料為隧道施工提供可靠的施工技術(shù)方案，如圖1所示。

圖1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理圖

3 超期地質(zhì)預(yù)報(bào)分析

3.1 掌子面圍巖情況

六月田隧道進(jìn)口左洞掌子面里程樁號(hào)K10+814，揭露圍巖主要為中～微風(fēng)化灰?guī)r，淺灰色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部巖石較破碎，裂隙間多由方解石脈充填，開挖面巖體整體穩(wěn)定較好，如圖2。

3.2 測(cè)線布置

圖2 掌子面里程K10+814照片

本次探測(cè)采用美國GSSI生產(chǎn)的SIR-3000型地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)，選用點(diǎn)測(cè)量方式，由于現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)條件限制，沿隧道開挖上臺(tái)階底部1.5、4m高度范圍分別布置兩條測(cè)線（測(cè)線1、測(cè)線2），如圖3所示。

圖3 雷達(dá)探測(cè)測(cè)線布置示意圖

3.3 數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理，得出雷達(dá)預(yù)報(bào)探測(cè)效果圖，如圖4所示：

圖4 隧道進(jìn)口雷達(dá)探測(cè)成果圖(由左至右)

圖4為六月田隧道進(jìn)口左洞開挖掌子面水平采集的地質(zhì)雷達(dá)剖面圖，采樣時(shí)窗為400ns，探測(cè)深度20m，通過對(duì)比分析：

測(cè)線1剖面顯示，掌子面前方0～20m范圍內(nèi)，雷達(dá)電磁波局部同相軸連續(xù)性較差，在掌子面前方3～18m范圍內(nèi)呈現(xiàn)低頻強(qiáng)反射信號(hào)，推測(cè)為巖體溶蝕裂隙及溶蝕腔體較發(fā)育，巖體較破碎，局部位置很可能存在溶洞發(fā)育，且腔體內(nèi)可能由泥質(zhì)物充填。

測(cè)線2剖面顯示，掌子面前方0～20m范圍內(nèi)，雷達(dá)電磁波局部同相軸連續(xù)性較差，在掌子面前方4～17m范圍內(nèi)呈現(xiàn)低頻強(qiáng)反射信號(hào)，推測(cè)為巖體溶蝕裂隙及溶蝕腔體較發(fā)育，巖體較破碎，局部位置很可能存在溶洞發(fā)育，且腔體內(nèi)可能由泥質(zhì)物充填。

4 結(jié)論與建議

經(jīng)本次地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查成果及相關(guān)詳勘資料綜合推測(cè)：六月田隧道進(jìn)口左洞K10+814～K10+834段圍巖主要為中～微風(fēng)化灰?guī)r，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬，部分巖體溶蝕裂隙及腔體較發(fā)育，巖石較破碎。其中掌子面前方K10+817～K10+832段范圍內(nèi)推測(cè)為部分巖體溶蝕裂隙及溶蝕腔體相對(duì)較發(fā)育，巖體較破碎，局部位置很可能存在溶洞或溶蝕腔體發(fā)育，且部分腔體內(nèi)可能多由泥質(zhì)物充填。預(yù)報(bào)段K10+814～K10+834段設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別為Ⅲ級(jí)，根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，綜合推斷該段圍巖級(jí)別為Ⅲ～Ⅳ級(jí)。

建議施工單位根據(jù)圍巖的完整情況，控制單循環(huán)進(jìn)尺量，開挖后及時(shí)跟進(jìn)初期支護(hù)，防止掉塊與突泥事故；根據(jù)雷達(dá)探測(cè)地段的地質(zhì)情況，建議重點(diǎn)關(guān)注巖體溶蝕裂隙及溶蝕腔體較發(fā)育段（左洞K10+817～K10+832）圍巖穩(wěn)定性，并在相應(yīng)部位進(jìn)行超前鉆探，以探明其溶洞或溶蝕腔體的發(fā)育特征。施工單位在施工過程中則應(yīng)根據(jù)開挖實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)與應(yīng)對(duì)措施，避免出現(xiàn)掉塊與突泥事故的發(fā)生，必要時(shí)可臨時(shí)增加預(yù)報(bào)補(bǔ)測(cè)，以確保施工安全；同時(shí)加強(qiáng)施工管理，規(guī)范施工，施工時(shí)需完全清除拱頂危石和碎石，確保安全后方才立架施工，防止因排險(xiǎn)不凈或上部圍巖松動(dòng)突然掉落而造成人員或機(jī)械損傷，確保安全。

[1]1李術(shù)才,劉斌,孫懷鳳.隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(6):1090-1113.

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[3]薛翊國，李術(shù)才，蘇茂鑫.隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方法研究 [J].巖土力學(xué). 2011,32(8):2416-2422.

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六月田隧道進(jìn)口超前地質(zhì)預(yù)報(bào)研究

■呂軍劉濤影

F416.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-3-2