六月田隧道進(jìn)口超前地質(zhì)預(yù)報研究

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

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

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，本文針對六月田隧道開展了超前地質(zhì)預(yù)報工作，研究成果可為隧道動態(tài)設(shè)計提供必要的地質(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)報不良地質(zhì)圍巖級別施工建議

1 項目背景

隧道施工的過程中，經(jīng)常會出現(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，對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)的超前探測技術(shù)[3-5]，實踐證明，地質(zhì)雷達(dá)在隧道檢測方面作為一種高效、準(zhǔn)確的檢測方法，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為K10+445～K11+455，長1010m；右線起訖樁號為YK10+440～YK11+455，長1015米；屬長隧道，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)報分析，以推斷隧道圍巖級別并提出施工建議。

2 地質(zhì)預(yù)報方法及原理

地質(zhì)雷達(dá)采用的是時間域脈沖雷達(dá)，將寬頻帶的脈沖電磁波發(fā)射到地下介質(zhì)中，通過接收反射信號達(dá)到探測地下目標(biāo)的目的，雷達(dá)系統(tǒng)向被探測物發(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，分析確定探測目標(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)探測原理圖

3 超期地質(zhì)預(yù)報分析

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 測線布置

圖2 掌子面里程K10+814照片

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

圖3 雷達(dá)探測測線布置示意圖

3.3 數(shù)據(jù)分析

通過對現(xiàn)場探測數(shù)據(jù)的分析處理，得出雷達(dá)預(yù)報探測效果圖，如圖4所示：

圖4 隧道進(jìn)口雷達(dá)探測成果圖(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，采樣時窗為400ns，探測深度20m，通過對比分析：

測線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，推測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，推測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，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查成果及相關(guān)詳勘資料綜合推測：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)推測為部分巖體溶蝕裂隙及溶蝕腔體相對較發(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)報段K10+814～K10+834段設(shè)計圍巖級別為Ⅲ級，根據(jù)地質(zhì)預(yù)報結(jié)果，綜合推斷該段圍巖級別為Ⅲ～Ⅳ級。

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)探測地段的地質(zhì)情況，建議重點關(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)開挖實際情況及時調(diào)整支護(hù)參數(shù)與應(yīng)對措施，避免出現(xiàn)掉塊與突泥事故的發(fā)生，必要時可臨時增加預(yù)報補測，以確保施工安全；同時加強(qiáng)施工管理，規(guī)范施工，施工時需完全清除拱頂危石和碎石，確保安全后方才立架施工，防止因排險不凈或上部圍巖松動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)報研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2014,33(6):1090-1113.

[2]周斌.地質(zhì)勘探安全技術(shù)措施分析 [J].地球,2012(4):174-175.

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

[4]楊傳波.探地雷達(dá)在基坑巖溶勘查中的應(yīng)用 [J].地球,2014(7).

[5]董君，陳海鵬，唐鷺.隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)研究 [J].山西建筑,2012,38(31): 180-182.

[6]鄭文寧.地質(zhì)雷達(dá)在隧道施工短期超前地質(zhì)預(yù)報中的應(yīng)用 [J].公路,2005(4):191-193.

[7]張志龍，王蘭生，王躍飛.公路隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)方法研究現(xiàn)狀綜述 [J].公路交通科技,2005(S2):130-132.

[8]胡振潮.綜合地質(zhì)預(yù)報技術(shù)在宜萬鐵路大支坪隧道F5斷層預(yù)報中的應(yīng)用 [J].現(xiàn)代隧道技術(shù)2010,47(3):92-97.

[9]葉英.隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報新方法研究 [J].地下空間與工程學(xué)報,2010,06(3): 521-525.

六月田隧道進(jìn)口超前地質(zhì)預(yù)報研究

■呂軍劉濤影

F416.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-3-2