隧道課題研究應(yīng)用報(bào)告

1概述1.1研究背景及必需性地球上約有15%地形是喀斯特巖溶地貌，中國(guó)是世界上巖溶分布面積最廣國(guó)家之一。在中國(guó)，巖溶分布縱深橫廣，除了形成北方以山西為中心、西南以貴州為中心兩片面積矚目標(biāo)巖溶高原外，還有著更為寬廣地理環(huán)境跨度。由北緯30南海礁島直到北緯480小興安嶺地域；由東經(jīng)740帕米爾高原直到東經(jīng)1220臺(tái)灣島；由青海鹽湖直到東部海濱，均分布著巖溶地貌，已見(jiàn)于23省區(qū)，其中大部分分布于東部地域桂、粵、黔、湘、贛、川、鄂等省區(qū)。在中國(guó)境內(nèi)，可溶巖分布面積可達(dá)340萬(wàn)平方公里，約占中國(guó)國(guó)土面積1/3。其中，裸露于地表碳酸鹽巖面積為9.1萬(wàn)平方公里，靠近中國(guó)國(guó)土面積1/10。如此寬廣巖溶分布面積，嚴(yán)重影響著中國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到1989年底，中國(guó)已建成長(zhǎng)大隧道63座，其中隧道洞身穿過(guò)巖溶地層有26座，占長(zhǎng)隧道總數(shù)41.27%。在這26座工大隧道修建過(guò)程中，幾乎不一樣程度地碰到了惡劣地下巖溶突水、突泥災(zāi)難。XX隧道在XX市，是經(jīng)典喀斯特巖溶地域，隧區(qū)隸屬低山溶蝕峰叢地貌，圍巖類型大部分為Ⅴ級(jí)，為石炭系大塘組燧石灰?guī)r，灰?guī)r，弱風(fēng)化，屬Ⅴ級(jí)次堅(jiān)石，溶蝕強(qiáng)烈，地表灰?guī)r溶溝，溶槽，溶隙發(fā)育呈峰叢，峰林狀，多處見(jiàn)溶洞，地質(zhì)情況復(fù)雜，溶巖發(fā)育強(qiáng)烈，施工中輕易出現(xiàn)巖溶塌陷引發(fā)洞內(nèi)塌方及涌水突泥等地質(zhì)災(zāi)難，施工難度大。怎樣規(guī)避巖溶隧道工程災(zāi)難發(fā)生，控制地面坍陷和地表沉降是本隧道施工中亟待處理和技術(shù)難題。我企業(yè)雖有過(guò)多條隧道施工經(jīng)歷，但在巖溶地域進(jìn)行隧道施工尚屬首次。所以，以XX隧道為依靠工程，對(duì)巖溶地域隧道施工技術(shù)立項(xiàng)進(jìn)行專題研究，就本工程而言，不僅在確保工程安全優(yōu)質(zhì)高效施工、降低工程成本上含有十分關(guān)鍵作用，對(duì)提升企業(yè)技術(shù)水平、增強(qiáng)關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)信譽(yù)度亦有很關(guān)鍵和主動(dòng)意義；同時(shí)，伴伴隨國(guó)家高速鐵路快速發(fā)展，隧道工程在施工中百分比增加，如能總結(jié)出一套較為成熟技術(shù)和工藝，對(duì)以后類似工程必將起到良好指導(dǎo)作用。1.2中國(guó)外研究現(xiàn)實(shí)狀況巖溶問(wèn)題是一個(gè)世界性課題，在各國(guó)在工程建設(shè)中，均碰到了多種多樣巖溶地質(zhì)災(zāi)難。中國(guó)外對(duì)于巖溶隧道研究，在巖溶成因、探測(cè)預(yù)報(bào)、工程處治方法等方面做了較深入研究，但探測(cè)預(yù)報(bào)精度還是不高，巖溶處治無(wú)系統(tǒng)可行方法。二十一世紀(jì)是中國(guó)向西部開(kāi)發(fā)世紀(jì)，也是人類將地下空間作為資源開(kāi)發(fā)世紀(jì)。中國(guó)又是多山國(guó)家，三分之二國(guó)土由不一樣類型山脈、高原組成。中國(guó)“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略實(shí)施、鐵路公路交通工程、水電工程、南水北調(diào)工程、多種礦山工程和軍工防護(hù)工程等大發(fā)展，全部離不開(kāi)大量隧道、隧洞修建。因?yàn)樗淼?、隧洞全部處于地下多種復(fù)雜水文地質(zhì)和工程地質(zhì)巖體中，所以對(duì)各類巖溶問(wèn)題處理尤為顯得關(guān)鍵。1.3課題依靠XX隧道介紹隧道全長(zhǎng)408m，進(jìn)出口里程為DK626+672～DK627+080，全隧均在右偏曲線上，雙線線間距4.6m，隧道縱坡為單面上坡，坡度2.3‰。設(shè)計(jì)行車(chē)速度250km/h，重型軌道有砟道床。進(jìn)出口均采取接長(zhǎng)明洞，洞門(mén)采取斜切式洞門(mén)。采取出口獨(dú)頭掘進(jìn)，棄碴用作路基填料。隧道穿越一座孤峰山體，進(jìn)出口基巖破碎，坡面危巖落石分布；洞身基巖為灰?guī)r，節(jié)剪發(fā)育，水質(zhì)無(wú)侵蝕，埋深較淺。進(jìn)出均采取接長(zhǎng)明洞（進(jìn)口明洞長(zhǎng)25m，出口明洞長(zhǎng)60m）和洞頂設(shè)置0.4×0.6mM10漿砌片石截水天溝，邊仰坡采取錨噴和骨架護(hù)坡進(jìn)行防護(hù)，在天溝外側(cè)5米處采取防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行山體危巖落石防護(hù)。隧區(qū)隸屬低山溶蝕峰叢地貌，地形起伏大，高程125～210m，相對(duì)高差20～85m，山體坡面植被發(fā)育，關(guān)鍵為松樹(shù)，自然坡度10o～45o,局部為陡壁?；鶐r零星出露。隧道進(jìn)口段傍山而行，存在一定地形偏壓。隧區(qū)內(nèi)地表水不發(fā)育，地下水類型關(guān)鍵為孔隙水，基巖巖溶裂隙水，測(cè)區(qū)地下水位低，大部分鉆孔無(wú)水位。雨季下暴雨時(shí)可能發(fā)育管道水，隧道施工可能存在短時(shí)涌水涌泥現(xiàn)象。1.3關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容及研究目標(biāo)1.3.1關(guān)鍵研究?jī)?nèi)容（1）巖溶地域隧道特點(diǎn)（2）洞身開(kāi)挖方法（3）隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)（4）巖溶處治技術(shù)（5）監(jiān)控量測(cè)實(shí)施1.3.2研究目標(biāo)經(jīng)過(guò)研究，處理和掌握巖溶地域隧道施工關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝問(wèn)題，尤其是研究巖溶綜合探測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用，以提升預(yù)報(bào)精度。針對(duì)巖溶類型、規(guī)模制訂系統(tǒng)可靠處治方法，確保隧道施工。掌握和積累在該條件下隧道施工經(jīng)驗(yàn)。鍛煉一批技術(shù)人才，并將指導(dǎo)以后類似工程施工。同時(shí)填補(bǔ)企業(yè)在此方面空白。2巖溶地域特點(diǎn)及巖溶隧道施工中常見(jiàn)病害2.1巖溶定義巖溶（karst）譯喀斯特。源于前南斯拉夫一個(gè)地名。巖溶指可溶性巖石，尤其是碳酸鹽類巖石（如石灰?guī)r、石膏等），受含有二氧化碳流水溶蝕，有時(shí)并加以沉積作用而形成地貌。往往呈奇特形狀，有洞穴、石芽、石溝、石林、溶洞、地下河也有峭壁。此種地貌地域，往往奇峰林立。通常指巖石裸露、草木不生、含有洞穴、落水洞、地下河而缺乏地表河流和湖泊地域。是地下水對(duì)可溶性塊狀石灰?guī)r溶蝕結(jié)果。2.2巖溶形成條件促進(jìn)喀斯特發(fā)育條件是︰1.含有可溶性巖層；2.含有溶解能力和足夠流量水；3.地表水有下滲，地下水有流動(dòng)路徑。三者缺一不可！2.3形成過(guò)程地表水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)所經(jīng)過(guò)沉積物或巖石有著關(guān)鍵侵蝕作用，既包含水動(dòng)力作用下碎屑物搬運(yùn)，又包含水對(duì)巖石或沉積物化學(xué)溶蝕作用，還包含碎屑物在搬運(yùn)過(guò)程中磨蝕作用?？λ固氐孛簿褪堑叵滤畬?duì)碳酸鹽巖侵蝕作用結(jié)果。在水流作用下，形成陡峭海岸、彎曲溝壑、高高冰蝕懸谷、氣勢(shì)磅礴大峽谷。“滴水穿石”也是水化學(xué)侵蝕作用寫(xiě)照。溶洞形成是石灰?guī)r地域地下水長(zhǎng)久溶蝕結(jié)果。石灰?guī)r關(guān)鍵成份是碳酸鈣（CaCO3），在有水和二氧化碳時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2]，后者可溶于水，于是有空洞形成并逐步擴(kuò)大。這種現(xiàn)象在南斯拉夫亞德利亞海岸喀斯特高原上最為經(jīng)典，所以常把石灰?guī)r地域這種地形籠統(tǒng)地稱之喀斯特地形。2.4形態(tài)（表現(xiàn)形式）1）地表水沿灰?guī)r內(nèi)節(jié)理面或裂隙面等發(fā)生溶蝕，形成溶溝（或溶槽），原先成層分布石灰?guī)r被溶溝分開(kāi)成石柱或石筍。吉利村地陷圖片廣西南寧伊嶺巖廣西貴賓吉利村地陷2）地表水沿灰?guī)r裂縫向下滲流和溶蝕，超出100m深后形成落水洞。吉利村地陷圖片廣西南寧伊嶺巖廣西貴賓吉利村地陷3）從落水洞下落地下水到含水層后發(fā)生橫向流動(dòng)，形成溶洞。4）隨地下洞穴形成地表發(fā)生塌陷，塌陷深度大面積小，稱坍陷漏斗，深度小面積大則稱陷塘。5）地下水溶蝕和塌陷作用長(zhǎng)久相結(jié)合地作用，形成坡立谷和天生橋。6）地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成干谷和石林，地下水溶蝕作用在舊日溶洞和地下河之下繼續(xù)進(jìn)行。云南路南石林是上述第一階段（溶溝階段）產(chǎn)物，這里自然風(fēng)光因阿詩(shī)瑪姑娘感人傳說(shuō)而變得格外旖旎。桂林象鼻山，則是原地下河道出露地表形成。在廣西境內(nèi)，常?？煽吹竭@種抬升到地表以上溶洞，俗稱“神女鏡”或“仙女鏡”。廣西喀斯特天生橋廣西喀斯特天生橋溶溝云南石林溶溝云南石林石芽石芽石芽石芽漏斗漏斗漏斗漏斗溶蝕洼地溶蝕洼地溶蝕洼地溶蝕洼地落水洞落水洞落水洞落水洞坡立谷林峰（張家界天子山）坡立谷林峰（張家界天子山）溶洞干谷溶洞干谷暗河溶洞暗河溶洞2.5巖溶隧道施工中問(wèn)題因?yàn)閹r溶發(fā)育控制原因錯(cuò)綜復(fù)雜，發(fā)育形態(tài)千姿百態(tài)，和巖溶發(fā)育不均衡性和不規(guī)則性，給巖溶隧道施工帶來(lái)一系列困難：富水高水壓地段隧道襯砌設(shè)計(jì)極難把握，施工中突水、突泥對(duì)施工安全和進(jìn)度造成很大威脅。專長(zhǎng)隧道巖溶問(wèn)題是中國(guó)外隧道施工中重大難題。多年來(lái)，中國(guó)在鐵路、公路、水工隧道施工中均碰到了巖溶突水、突泥、頂板溶洞充填物陷落冒頂、底板塌陷等問(wèn)題。國(guó)外在歐洲阿爾卑斯山隧道及其它部分越嶺隧道也發(fā)生過(guò)類似問(wèn)題。中國(guó)在西南修建貴昆、成昆、襄渝鐵路等均碰到大量巖溶問(wèn)題。貴昆鐵路梅花山隧道施工中碰到地下河及大型溶洞，最終只有在隧洞中修隔水墻，阻截暗河。襄渝鐵路大巴山隧道在經(jīng)過(guò)寒武統(tǒng)石龍洞灰?guī)r含水層時(shí)，忽然揭露一溶洞引發(fā)突泥、突水事故，最大涌水量15萬(wàn)方/天，中止施工3個(gè)月。京廣鐵路大瑤山隧道巖溶突水形成泥石流，給營(yíng)運(yùn)造成長(zhǎng)久危害。京珠高速公路石門(mén)坳隧道右線在施工過(guò)程中，因?qū)η胺降刭|(zhì)資料掌握不足，開(kāi)挖碰到溶洞災(zāi)難，引發(fā)大涌水造成停工等一系列損失。廣安-重慶高速公路華鑒山隧道施工中多處發(fā)生巖溶突水突泥，引發(fā)兩條地下河灌入。渝懷鐵路圓梁山隧道發(fā)生特大巖溶涌水，對(duì)施工造成極大影響。經(jīng)過(guò)以上實(shí)際施工隧道情況，巖溶隧道施工關(guān)鍵問(wèn)題歸納以下：1、隧道施工中突泥、突水問(wèn)題；2、隧道施工中頂板溶洞充填物陷落冒頂；3、隧道施工中底板塌陷。以上三種情況均在XX隧道中出現(xiàn)，其中底板塌陷采取了高壓旋噴樁加固，避免了仰拱底沉陷。2.6巖溶隧道施工中處治標(biāo)準(zhǔn)巖溶隧道施工中處治標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)歸納以下：繞、截、排、堵（填）越和分部開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)相結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)配以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和圍巖監(jiān)控量測(cè)。2.6.1繞施工繞行施工中碰到特大和一時(shí)難以處理溶洞，為使工程不陷入停頓，能夠經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)院組變更繞行經(jīng)過(guò)。XX隧道為一座孤山不存在特大溶洞，此方法沒(méi)有用到。2.6.2截：攔截地表水當(dāng)?shù)乇碜匀粶洗?，匯水洼地發(fā)覺(jué)有溶穴、漏斗等情況為隧道地下水補(bǔ)給起源，且補(bǔ)水量隨季節(jié)改變，則采取攔截方法。施工中在洞口處設(shè)置了環(huán)形天溝。2.6.3排：引排地下水當(dāng)隧道掘進(jìn)碰到溶洞有流水時(shí)，宜排不宜堵。首先調(diào)查水源、涌水量、流向等，引排為主，截引相結(jié)合，將地下水排出洞外。XX隧道地下水量不大。2.6.4堵（填）對(duì)于隧道施工中出現(xiàn)溶洞體積不大，且無(wú)大量滲水，采取此方法?？勺{、壓注混凝土、吹沙填充等方法。此方法為XX隧道關(guān)鍵處理溶洞方法。2.6.5越當(dāng)溶洞較大時(shí)，可采取梁拱跨越。2.6.6分部開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)施工中基礎(chǔ)上采取三臺(tái)階七步開(kāi)挖法，做到了分部開(kāi)挖和強(qiáng)支護(hù)。2.6.7地質(zhì)預(yù)報(bào)項(xiàng)目部請(qǐng)湖南中大設(shè)計(jì)院為我XX隧道做地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測(cè)工作，有效預(yù)報(bào)前方掌子面地質(zhì)情況。而且是多個(gè)預(yù)報(bào)方法相結(jié)合，關(guān)鍵有：地質(zhì)調(diào)查法、地震波、地質(zhì)雷達(dá)、超前探孔。2.6.8圍巖監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)是隧道安全眼睛，項(xiàng)目部成立了專門(mén)監(jiān)控量測(cè)小組，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)人員有3人，配齊相關(guān)測(cè)量設(shè)備如全站儀、收斂?jī)x、地質(zhì)羅盤(pán)等。監(jiān)控量測(cè)結(jié)果有效指導(dǎo)了施工，同時(shí)也有效提供了巖溶地質(zhì)條件下，處理溶洞等幫助很大。

3Ⅴ級(jí)圍巖開(kāi)挖方案制訂鐵路軟弱圍巖大斷面隧道采取何種施工法是施工中必需優(yōu)先考慮原因之一,Ⅴ級(jí)圍巖開(kāi)挖中最常見(jiàn)兩種工法就是三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法和CRD開(kāi)挖工法,其中三臺(tái)階七步法在很多大斷面隧道中得到了成功應(yīng)用,很好地處理了弱軟圍巖隧道施工中很多技術(shù)難題,如鄭西客運(yùn)專線、離石隧道、明月山隧道、包家山隧道、金寨隧道等。CRD法在廈門(mén)翔安海底隧道等工程得到成功應(yīng)用。兩種方法因工序不一樣而各有優(yōu)缺，怎樣依據(jù)隧道工程特點(diǎn)及工程地質(zhì)找出最好開(kāi)挖方法，以求達(dá)成提升施工工效，這是隧道技術(shù)人員不停研究課題。課題小組在施工前結(jié)合其它隧道工程對(duì)三臺(tái)階七步開(kāi)挖法和CRD開(kāi)挖方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，總結(jié)出兩種開(kāi)挖方法優(yōu)行缺點(diǎn)。3.1三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法優(yōu)缺點(diǎn)所謂三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法就是將隧道斷面分為上中下3個(gè)臺(tái)階,各臺(tái)階間保持一定距離進(jìn)行開(kāi)挖和支護(hù),關(guān)鍵是經(jīng)過(guò)減小開(kāi)挖斷面方法達(dá)成控制變形和確保圍巖穩(wěn)定一個(gè)開(kāi)挖方法。3.1.1施工工序1)利用上循環(huán)架立鋼架施作超前支護(hù);2)弱爆破分部開(kāi)挖1部,同時(shí)每循環(huán)進(jìn)尺一次,掌子面噴5cm厚混凝土封閉;3)分部施作1部周?chē)缙谥ёo(hù);4)滯后于1部一段距離,弱爆破左右交錯(cuò)開(kāi)挖2、3部,噴5cm厚混凝土封閉掌子面,施作早期支護(hù);5)滯后于3部一段距離,弱爆破左右交錯(cuò)開(kāi)挖4、5部,施作早期支護(hù);6)分臺(tái)階開(kāi)挖6部;7)開(kāi)挖7部,立即封閉早期支護(hù),施作該段內(nèi)作Ⅷ部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充應(yīng)分次施作);8)依據(jù)監(jiān)控量測(cè)資料分析,待早期支護(hù)收斂后,利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌注Ⅸ部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作)。3.1.2優(yōu)點(diǎn)1)充足利用關(guān)鍵土支撐作用,掌子面穩(wěn)定,易于控制大坍塌;2)分臺(tái)階作業(yè),工序簡(jiǎn)練,開(kāi)挖、支護(hù)、拱架加工等不一樣工班間易于配合和形成流水作業(yè)。3.1.3不足之處1)每一臺(tái)階凈空不足,尤其上臺(tái)階,狹窄空間對(duì)人工和機(jī)械操作干擾很大;2)對(duì)每一臺(tái)階開(kāi)挖,全部會(huì)造成較大沉降變形,不利用變形控制;3)受每一臺(tái)階所必需長(zhǎng)度所限,仰拱距開(kāi)挖面較遠(yuǎn)(通常全部在25m以上),不能立即封閉成環(huán)。3.2CRD工法優(yōu)缺所謂CRD工法就是將隧道斷面分部上下左右4個(gè)部位進(jìn)行開(kāi)挖,并經(jīng)過(guò)臨時(shí)支護(hù)和臨時(shí)仰拱對(duì)每一分部立即閉合成環(huán),以此提升開(kāi)挖面自穩(wěn)能力，確保開(kāi)挖過(guò)程穩(wěn)定和安全。3.2.1施工工序1)利用上一循環(huán)架立鋼架施作隧道超前支護(hù);2)開(kāi)挖1部土體;3)立即施作早期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù),打設(shè)鋼架鎖腳錨桿,安設(shè)橫撐;4)1部施工至合適距離后,開(kāi)挖2部,接長(zhǎng)鋼架,施作早期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù);5)滯后合適距離如上步驟,開(kāi)挖3、4部土體,施作早期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù),使之封閉成環(huán);6)4部施工至合適距離后,開(kāi)挖5部,接長(zhǎng)鋼架,施作早期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù);7)滯后合適距離,開(kāi)挖6部土體,施作早期支護(hù),使之封閉成環(huán);8)分段拆除臨底部側(cè)壁臨時(shí)支護(hù),拆除長(zhǎng)度依據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析后確定,一次拆除長(zhǎng)度小于10m,施作7部仰拱二次襯砌及隧底填充;9)分段拆除剩下臨時(shí)支護(hù);10)利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌注Ⅷ部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作)。3.2.2優(yōu)點(diǎn)1)利用臨時(shí)仰拱支撐,立即封閉成環(huán),能有效控制圍巖變形;2)每一分部斷面較小,利于隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,同時(shí)因其高度較大,又利于機(jī)械和人工作業(yè)。3.2.3不足之處1)臨時(shí)支撐多,工序繁雜,上道工序?qū)ο碌拦ば蛑萍s較多,不一樣分部間干擾較大,不利于現(xiàn)場(chǎng)施作和實(shí)施;2)臨時(shí)支撐花費(fèi)材料多,其拆除既費(fèi)時(shí)又不利于隧道穩(wěn)定。3.3開(kāi)挖方法確實(shí)定XX隧道Ⅴ級(jí)圍巖段從DKDK626+697～DK626+840段，長(zhǎng)143米，Ⅴ級(jí)圍巖開(kāi)挖斷面146m2，設(shè)計(jì)采有CRD法開(kāi)挖。經(jīng)課題小組對(duì)XX隧道Ⅴ級(jí)圍巖段工程物點(diǎn)、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)考證及和以往類似工程對(duì)比，本隧道Ⅴ級(jí)圍巖段關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)事件為局部溶洞涌水突泥和洞內(nèi)塌方。采取三臺(tái)階七步開(kāi)挖法充足利用關(guān)鍵土支撐作用,掌子面穩(wěn)定,易于控制大坍塌，工序簡(jiǎn)練,開(kāi)挖、支護(hù)、拱架加工等不一樣工班間易于配合和形成流水作業(yè)。施工中把加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)工作、控制仰拱到掌子面距離及邊墻開(kāi)挖間距做為施工中控制關(guān)鍵。

4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案制訂4.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作用因?yàn)閹r溶隧道地質(zhì)條件極其復(fù)雜，并受工期及現(xiàn)在勘察手段所限，原勘察單位為查清巖溶發(fā)育規(guī)律做了大量而細(xì)致工作，但和隧道施工關(guān)系最親密管道巖溶發(fā)育深度、具體位置、大小、充填情況等卻難于查清，為了預(yù)防、降低災(zāi)難性地質(zhì)帶來(lái)?yè)p失，隧道施工期間進(jìn)行施工地質(zhì)超前估計(jì)預(yù)報(bào)是十分必需。隧道工程施工期間進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)預(yù)報(bào)由來(lái)已久，國(guó)外如英、美、法、日、德等國(guó)均已將此列入隧道工程建設(shè)關(guān)鍵內(nèi)容。在設(shè)計(jì)各勘察階段，基礎(chǔ)采取鉆探和大量地球物理勘探相結(jié)合方法，隧道施工期間，關(guān)鍵采取水平探孔法。在中國(guó)，隧道工程超前探測(cè)預(yù)報(bào)研究始于20世紀(jì)50年代中期，在巖溶發(fā)育灰?guī)r地層中修建隧道工程，施工中應(yīng)采取綜合超前探測(cè)預(yù)報(bào)方法，堅(jiān)持隧道洞內(nèi)探測(cè)和洞外地質(zhì)勘測(cè)相結(jié)合、地質(zhì)方法和物探方法相結(jié)合、多個(gè)物探方法相結(jié)合、輔助導(dǎo)坑和主洞探測(cè)相結(jié)合，開(kāi)展多層次、多手段綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。對(duì)多種預(yù)報(bào)手段探測(cè)到信息進(jìn)行綜合對(duì)比分析，盡可能正確地及早判定隧道工程將經(jīng)過(guò)溶洞、暗河等不良地質(zhì)，指導(dǎo)和修正工程設(shè)計(jì)，修正和確定施工方案和方法。4.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)標(biāo)準(zhǔn)為確保隧道施工安全、優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)信息化施工，項(xiàng)目部成立超前地質(zhì)預(yù)報(bào)領(lǐng)導(dǎo)小組，項(xiàng)目部總工任組長(zhǎng)，對(duì)全隧實(shí)施超前地質(zhì)估計(jì)預(yù)報(bào)，并將其納入正常施工工序進(jìn)行管理。經(jīng)過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，估計(jì)可能引發(fā)隧道地質(zhì)災(zāi)難不良地質(zhì)體位置、規(guī)模和性質(zhì)，并依據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果，提出對(duì)應(yīng)技術(shù)方法和可行性提議，降低地質(zhì)災(zāi)難發(fā)生機(jī)率，確保隧道工程施工人員和設(shè)備安全，進(jìn)而降低工程成本。4.3制訂預(yù)報(bào)方案經(jīng)過(guò)課題小組依據(jù)設(shè)計(jì)文件、招標(biāo)文件要求，并結(jié)合對(duì)XX隧道工程特點(diǎn)、工程地質(zhì)及水文條件研究，決定本隧道采取地質(zhì)調(diào)查法為主，并結(jié)合鉆孔及綜合物探手段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。結(jié)合本隧道工程特點(diǎn)和工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作關(guān)鍵預(yù)報(bào)以下內(nèi)容：1)不一樣巖性接觸帶位置，接觸帶巖體破碎程度，地下水賦存情況；2)巖體破碎程度，地下水賦存情況；3)隧道受巖溶地下水影響程度及巖溶形態(tài)類型，位置，大小等；4)隧道內(nèi)圍巖等級(jí)改變趨勢(shì)。施工前首優(yōu)異行長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)對(duì)掌子面前方100米范圍內(nèi)不良地質(zhì)性質(zhì)、位置、寬度和影響隧道施工長(zhǎng)度進(jìn)行宏觀預(yù)報(bào)，跟據(jù)長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)結(jié)果并結(jié)合地質(zhì)調(diào)查法揭示地質(zhì)條件及部分炮眼加深2-3米探測(cè)情況，為開(kāi)挖指明工作面前方概略地質(zhì)輪廓，揭示前方不良地質(zhì)和圍巖等級(jí)改變。對(duì)圍巖異常處，增設(shè)φ75超前探孔、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測(cè)等短距離預(yù)報(bào)方法，更正確地預(yù)報(bào)工作面前方15-30米范圍內(nèi)可能出現(xiàn)地層、巖性情況，預(yù)報(bào)掌子面及其周?chē)鷩鷰r中實(shí)見(jiàn)多種不良地質(zhì)體向掌子面前方延伸情況，較正確預(yù)報(bào)工作面前方15-30米范圍內(nèi)可能地下水涌出情況。施工中將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入正常施工工序進(jìn)行管理，經(jīng)過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，核實(shí)和估計(jì)掌子面前方地質(zhì)條件，立即調(diào)整工程方法，確保施工及結(jié)構(gòu)安全。以下是本隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)關(guān)鍵技術(shù)手段及其特點(diǎn)以供綜合采取時(shí)參考。4.4采取預(yù)報(bào)方法特點(diǎn)1、地質(zhì)素描法利用地質(zhì)理論和作圖法，將隧道所揭露石灰?guī)r地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、地下水出露點(diǎn)位置及出水狀態(tài)、出水量、溶洞發(fā)育情況等正確統(tǒng)計(jì)下來(lái)并結(jié)合己有勘測(cè)資料，進(jìn)行隧道開(kāi)挖面前方地質(zhì)條件預(yù)報(bào)。該方法不占用施工時(shí)間、設(shè)備簡(jiǎn)單、不干擾施工、出結(jié)果快、預(yù)報(bào)效果好、費(fèi)用低、而且為整個(gè)隧道提供了完整地質(zhì)資料,但對(duì)操作人員地質(zhì)知識(shí)水平要求較高,通常正確性難以確保。2、超前水平鉆孔用鉆探設(shè)備向掌子面前方鉆探，直接揭示隧道掌子面前方幾十米地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料，比較直觀，還可經(jīng)過(guò)巖芯試驗(yàn)取得巖石強(qiáng)度等定量指標(biāo)，適適用于已經(jīng)基礎(chǔ)認(rèn)定關(guān)鍵不良地質(zhì)區(qū)段。但在復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)報(bào)效果較差，極難估計(jì)到正洞掌子面前方小斷層和貫穿性大節(jié)理，和隧道軸線平行結(jié)構(gòu)面和鉆孔和鉆孔之間地質(zhì)情況也反應(yīng)不出來(lái)。優(yōu)點(diǎn)是能夠直觀、正確地預(yù)報(bào)地質(zhì)情況,也能夠起到其它輔助施工作用;缺點(diǎn)是費(fèi)用比較昂貴,占用隧道施工時(shí)間長(zhǎng)。3、加深炮孔加深炮孔是在掌子面鉆眼時(shí)候，為了確定下一循環(huán)圍巖情況而打探測(cè)炮眼，深度為目前循環(huán)進(jìn)尺2-3倍長(zhǎng)度，和超前地質(zhì)鉆孔相比,它含有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，能夠探測(cè)出溶洞、泥槽等，也能夠提前探測(cè)地下涌水，流沙等。對(duì)巖溶地域隧道施工安全很關(guān)鍵。4、紅外探水紅外線探水法是利用地下水活動(dòng)會(huì)引發(fā)巖體紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)改變,紅外探水儀經(jīng)過(guò)接收巖體紅外輻射場(chǎng)強(qiáng),依據(jù)圍巖紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)改變幅值來(lái)確定隧道掌子面前方或洞壁四面是否有隱伏含水體。優(yōu)點(diǎn)是儀器小巧輕便,操作簡(jiǎn)單,可實(shí)現(xiàn)全空間全方位探測(cè),能估計(jì)隧道外圍空間及掘進(jìn)面前方30m范圍內(nèi)是否存在隱伏水體或含水結(jié)構(gòu),資料分析簡(jiǎn)練、快速、直觀。缺點(diǎn)是只能探測(cè)出探測(cè)點(diǎn)前方30m范圍內(nèi)有沒(méi)有水,至于水量大小、水體寬度及具體位置等則難以說(shuō)清,也就是說(shuō)現(xiàn)在紅外探測(cè)只限于定性階段。5、地震波反射法地震波反射法適適用于極軟巖至極硬巖任何地質(zhì)情況。能預(yù)報(bào)掌子面前方100～350m范圍內(nèi)地質(zhì)情況,圍巖越硬越完整預(yù)報(bào)長(zhǎng)度就越大。對(duì)隧道施工干擾小。它可在隧道施工間隙進(jìn)行,即使專門(mén)安排此項(xiàng)工作,也只需30min左右。提交資料立即：在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)第2天即可提交正式結(jié)果匯報(bào)。預(yù)報(bào)正確性:其預(yù)報(bào)地質(zhì)體距離掌子面位置是依據(jù)24個(gè)爆破孔和接收器之間彈性波速度平均值和地質(zhì)體反射波抵達(dá)接收器時(shí)間來(lái)確定,因?yàn)閺椥圆ㄋ俣炔町惗斐傻刭|(zhì)體預(yù)報(bào)位置和實(shí)際情況有所差異。預(yù)報(bào)精度:它所能反應(yīng)出地質(zhì)體寬度是依據(jù)采樣間隔和巖體彈性波速度來(lái)確定,如采樣間隔取80μs,彈性波速度為5000m/s,則能預(yù)報(bào)出地質(zhì)體寬度為0.4m。預(yù)報(bào)斷層、弱硬巖接觸面等面狀結(jié)構(gòu)反射信號(hào)較為顯著,而預(yù)報(bào)溶洞等點(diǎn)狀地質(zhì)體則不盡如人意,因其預(yù)報(bào)原理和計(jì)算模型是以平面為計(jì)算依據(jù),對(duì)寬度小于0.4m小型溶洞反應(yīng)不顯著。6、地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)利用高頻電磁在不一樣電性界面上反射特征進(jìn)行探測(cè)預(yù)報(bào)。隧道內(nèi)通常金屬構(gòu)件比較多，地質(zhì)預(yù)報(bào)要求儀器應(yīng)有一定預(yù)報(bào)長(zhǎng)度，所以用于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)地質(zhì)雷達(dá)天線應(yīng)使用低頻屏蔽開(kāi)線。在地表探測(cè)5～30m范圍內(nèi)地下地層或地質(zhì)異常體(溶洞、斷裂、空隙等)反射信號(hào)比較顯著;灰?guī)r地域隧道鋪底前采取中～低頻率天線可作為探明隧底隱伏巖溶洞穴手段。采取高頻率天線進(jìn)行隧道混凝土襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)比較理想。儀器密封性差,易造成儀器損壞,操作起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,探測(cè)距離短,效果不好。隧道內(nèi)環(huán)境條件和地質(zhì)雷達(dá)理論基礎(chǔ)———半無(wú)限空間不吻合,加之洞內(nèi)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼軌等金屬構(gòu)件影響,探測(cè)結(jié)果通常不太理想。

5巖溶處治技術(shù)5.1出口段DK627+020～DK627+080巖溶段施工隧道掘進(jìn)口明洞部位開(kāi)挖后，地質(zhì)呈石林狀圖：石峰之間夾著塑狀粉質(zhì)粘土，造成地基軟硬不均。為預(yù)防基底沉陷及地基不均勻下沉，需對(duì)粘土部分進(jìn)行加固處理。5.1.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果隧道出口段地表基巖零星出露，地表灰?guī)r溶槽、溶隙發(fā)育呈峰叢、峰林狀，經(jīng)鉆探隧道DK627+015-DK627+055段為一豎井狀溶洞塌陷，內(nèi)填充物均為硬塑狀粉質(zhì)粘土，下伏基巖為石灰?guī)r和硅質(zhì)巖互層，弱風(fēng)化V級(jí)次硬巖，巖體破碎，自穩(wěn)能力差。明洞開(kāi)挖完成后，采取地質(zhì)雷對(duì)隧底進(jìn)行估計(jì)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況，此次地質(zhì)超前預(yù)報(bào)采取地質(zhì)雷達(dá)法，對(duì)以開(kāi)挖完明洞隧底進(jìn)行估計(jì)預(yù)報(bào)。依據(jù)雷達(dá)波統(tǒng)計(jì)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況分析溶洞最深處于基底裂隙極為發(fā)育，巖體破碎，自穩(wěn)能力差，未見(jiàn)其它不良地質(zhì)。提議：基底承載力不足，提議加強(qiáng)基底處理，確保工程質(zhì)量。5.1.2處治方案依據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)揭示地質(zhì)情況，DK627+020～DK627+052明洞段兩側(cè)開(kāi)挖采取基底外1米放坡開(kāi)挖。DK627+030～DK627+050段溶洞發(fā)育至隧底20米下以范圍內(nèi)，基底采有φ60旋噴樁進(jìn)行地基加固，樁間距1米，交錯(cuò)部署，旋噴樁加固至基巖面以下1m，注漿材料采取一般硅酸鹽水泥外加2%-3%氯化鈣做為速凝劑，水灰比采取1:1～1.1:1；DK627+016～DK627+030段溶洞發(fā)育在隧道仰拱范圍內(nèi)，采取同級(jí)混凝土進(jìn)行基底換填和回填。在塌陷體范圍隧道兩側(cè)采取50公分粘土隔水層，順地表排水。1、施工關(guān)鍵設(shè)備有：高壓旋噴鉆機(jī)、拌漿桶、壓漿泵、發(fā)電機(jī)等。2、施工過(guò)程高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴注漿管鉆進(jìn)至土層預(yù)定位置后，用高壓脈沖泵，將水泥漿液經(jīng)過(guò)鉆桿下端噴射裝置，向四面以高速水平噴入土體，借助液體沖擊力切削土層，使噴流射程內(nèi)土體遭到破壞，和此同時(shí)鉆桿一面以一定速度旋轉(zhuǎn)，一面低速漸漸提升，使土體和水泥漿充足攪拌混合，膠結(jié)硬化后即在地基中形成直徑比較均勻含有一定強(qiáng)度圓柱體（稱為旋噴樁）。施工時(shí)首先用鉆機(jī)引孔，再用旋噴機(jī)噴射，即先把漿液管下到預(yù)定加固范圍最深點(diǎn)，然后自下而上進(jìn)行高壓噴射注漿切割土體，將開(kāi)孔和灌注樁體同時(shí)進(jìn)行，一次成樁，其工作步驟為：1）鉆機(jī)就位：鉆機(jī)需平置于牢靠堅(jiān)實(shí)地方，鉆桿對(duì)準(zhǔn)孔位中心，水平位置偏差不超出5cm，豎直度控制在1%樁長(zhǎng)內(nèi)。2）鉆孔下管：鉆孔目標(biāo)是將注漿管順利置入預(yù)定位置，在下管過(guò)程中，需預(yù)防管外泥砂堵塞噴嘴，確保下管順利，下管過(guò)程中同時(shí)輸送壓縮氣流，直至注漿噴頭下到預(yù)定位置（預(yù)定加固范圍最深點(diǎn)）。3）制漿：本項(xiàng)目旋噴樁噴射注漿材料采取42.5級(jí)一般硅酸鹽水泥，水灰比按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制為1：1。4）試管：當(dāng)注漿管置入土層預(yù)定深度后應(yīng)用清水試壓，若注漿設(shè)備和高壓管路安全正常，則可攪拌制作水泥漿開(kāi)始高壓注漿作業(yè)。5）高壓注漿作業(yè)：高壓射漿自下而上連續(xù)進(jìn)行，注意檢驗(yàn)漿液初凝時(shí)間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)和提升速度等參數(shù)，應(yīng)符合操作規(guī)程要求。開(kāi)動(dòng)高壓注漿泵，開(kāi)始注漿，當(dāng)注漿壓力和電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定并達(dá)成試樁設(shè)計(jì)參數(shù)后，再按試樁設(shè)計(jì)提升速度開(kāi)始提升鉆桿，邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿邊提升。6）噴漿結(jié)束和拔管：噴漿由下而上至設(shè)計(jì)高度后，停止噴漿，拔出噴漿管，噴漿即告結(jié)束，把漿液填入注漿孔中，多出清除掉，但需預(yù)防漿液凝固時(shí)產(chǎn)生收縮影響，拔管要立即，不可久留孔中，不然漿液凝固后將難以拔出。7）注漿設(shè)備清洗：當(dāng)噴漿結(jié)束后，立即清洗高壓泵、輸漿管路、注漿管及噴頭。3、施工注意事項(xiàng)1）鉆機(jī)就位后，應(yīng)進(jìn)行水平校正，鉆桿應(yīng)和鉆孔方向一致。旋噴注漿管埋設(shè)深度必需符合設(shè)計(jì)深度要求，注漿孔均勻部署，間距適中，確?？组g注漿寬度，成孔時(shí)，確?？状怪倍?。2）合理安排施工次序，采取逐排逐根施工次序施工。3）施工過(guò)程中采取方法預(yù)防高壓泥漿從送風(fēng)管中倒流進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。4）按設(shè)計(jì)配合比配置漿液原材料，配合比要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行試配，控制好漿液凝結(jié)時(shí)間，水泥不受潮、不結(jié)塊、各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家要求。5）在注漿前10min必需攪拌好漿液，漿液要充足攪拌并連續(xù)進(jìn)行，使?jié){液均勻、供料不停，漿液攪拌時(shí)間不得少于5min，漿液儲(chǔ)存時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，從制備到用完不宜超出30min。6）嚴(yán)格控制好注漿壓力和注漿量，確保注漿達(dá)成要求位置。7）漿液在配制過(guò)程，一是要控制好計(jì)量精度，二是要將漿液攪拌均勻。8）噴射注漿時(shí)要確保均勻，連續(xù)不間斷進(jìn)行。9）噴射注漿時(shí)做好原始統(tǒng)計(jì)，并派專員進(jìn)行質(zhì)量跟蹤檢驗(yàn)。3、質(zhì)量檢驗(yàn)方法1）水泥攪拌樁質(zhì)量控制應(yīng)貫穿施工全過(guò)程，施工過(guò)程中必需隨時(shí)檢驗(yàn)施工統(tǒng)計(jì)和計(jì)量統(tǒng)計(jì)。檢驗(yàn)關(guān)鍵是：水泥和外加劑品種、規(guī)格及質(zhì)量；漿液拌制符合要求；布樁形式及樁長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)要求。2）施工完成后，應(yīng)對(duì)高壓旋噴樁完整性、均勻性、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。3）載荷試驗(yàn)在成樁28天后進(jìn)行，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力大于200KPa。4）取芯試驗(yàn)宜在成樁28天后進(jìn)行，宜采取雙管單動(dòng)鉆機(jī)，在樁徑方向1/4處鉆孔，依據(jù)鉆芯情況對(duì)樁完整性和均勻性進(jìn)行判定。在鉆芯上、中、下部各取最少一段進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，鉆孔在取芯后用水泥砂漿回填灌注。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值不低于3.0Mpa。5）淺層開(kāi)挖可配合載荷試驗(yàn)和取芯試驗(yàn)進(jìn)行，可直觀判定樁身完整性和均勻性。5.1.3效果分析基底處理后地基承載力達(dá)成設(shè)計(jì)要求。附檢測(cè)匯報(bào)單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)點(diǎn)數(shù)3加載方法砂土堆載檢測(cè)方法慢速維持荷載法地基類型高壓旋噴樁復(fù)合地基置換率0.2826壓板尺寸1.0×1.0m序號(hào)檢測(cè)點(diǎn)號(hào)最大試驗(yàn)荷載(kPa)對(duì)應(yīng)沉降(mm)殘余沉降(mm)極限承載力(kPa)對(duì)應(yīng)沉降(mm)承載力特征值(kPa)對(duì)應(yīng)沉降(mm)是否滿足設(shè)計(jì)要求11-3#30013.4610.7030013.461502.55是22-19#30012.3310.0930012.331502.37是33-8#30013.8611.0830013.861502.92是統(tǒng)計(jì)結(jié)果fspk極差0kPa，fspk均值：150kPa，本場(chǎng)地所測(cè)點(diǎn)位復(fù)合地基承載力特征值fspk=150kPa綜合評(píng)價(jià)本場(chǎng)地所測(cè)3組單樁復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。鉆芯法試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)樁號(hào)施工樁長(zhǎng)（m）鉆芯樁長(zhǎng)（m）持力層樁身完整性描述樁身完整性類別15-1614.5014.60硅質(zhì)頁(yè)巖整體噴攪均勻，無(wú)斷漿現(xiàn)象，能取出完整柱狀芯樣，芯樣取芯率〉80%Ⅰ28-816.1016.30硅質(zhì)頁(yè)巖局部噴漿基礎(chǔ)均勻，無(wú)斷漿現(xiàn)象，芯樣局部不完整，芯樣取芯率〉65%Ⅱ39-1216.2016.30硅質(zhì)頁(yè)巖整體噴攪均勻，無(wú)斷漿現(xiàn)象，能取出完整柱狀芯樣，芯樣取芯率〉80%Ⅰ備注此次檢測(cè)在成樁28天以后

5.2DK626+840～DK626+830巖溶段XX隧道DK626+840～K626+697段屬Ⅴ級(jí)圍巖。依據(jù)XX隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施細(xì)則，施工至DK626+842時(shí)，地質(zhì)預(yù)報(bào)工作小組首先對(duì)掌子面前方50米范圍內(nèi)進(jìn)行多地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。5.2.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查DK626+642處掌子面巖性關(guān)鍵為弱風(fēng)化灰?guī)r，巖體穩(wěn)定性、完整性較差。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況，此次地質(zhì)超前預(yù)報(bào)采取地震波反射法開(kāi)展工作。5.2.1.1地震波反射法從地震波統(tǒng)計(jì)上分析，縱波初至波在5～10.3ms間，計(jì)算得到掌子面周?chē)鷰r體縱波速度為3483m/s。按碳酸巖類圍巖等級(jí)劃分為Ⅳ級(jí)。在DK626+840～DK626+795范圍內(nèi)可能存在不良地質(zhì)體，推測(cè)為半充填型溶洞或破碎帶，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查綜合判定，上述區(qū)域范圍內(nèi)巖溶水較為發(fā)育，關(guān)鍵以垂直徑流為主。地震波顯示在采集65ms時(shí)窗范圍內(nèi)地震波統(tǒng)計(jì)波形相位錯(cuò)亂,推測(cè)掌子面前方50m范圍內(nèi)巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。提議:l)待掌子面開(kāi)挖至里程DK626+840和DK626+801時(shí)采取地質(zhì)雷達(dá)掃描,以深入探明掌子面前方工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件:2）開(kāi)挖至上述里程段,提議加密超前探孔和加強(qiáng)超前支護(hù)。5.2.1.2超前水平鉆孔依據(jù)地震波反射法預(yù)報(bào)結(jié)果，DK626+840～DK626+795段可能存在不良地質(zhì)體，為了驗(yàn)證地震波反射預(yù)報(bào)結(jié)果，更直觀正確地了解前方圍巖情況，地質(zhì)預(yù)報(bào)小組在掌子面施工至DK626+840時(shí)施作超前水平鉆探，深入探測(cè)前方圍巖情況。施工中為了加緊鉆進(jìn)速度，降低超前鉆探占用開(kāi)挖工作面時(shí)間，探測(cè)時(shí)采取回轉(zhuǎn)取芯鉆和沖擊鉆相結(jié)合方法。通常地段采取沖擊鉆，特殊地段采取回轉(zhuǎn)取芯鉆。超前鉆探關(guān)鍵目標(biāo)是探明開(kāi)挖工作面前方有沒(méi)有不良地質(zhì)和特殊巖土及其發(fā)育情況，有沒(méi)有斷層破碎帶及其發(fā)育規(guī)模，地下水發(fā)育情況，有沒(méi)有發(fā)生突泥、突水可能。如采取沖擊鉆，揭露地下水時(shí)，水會(huì)從鉆孔中流出；碰到溶洞，鉆進(jìn)速度會(huì)顯著發(fā)生改變，所以采取沖擊鉆基礎(chǔ)能達(dá)成探水、探溶洞目標(biāo)，沖擊鉆速度快，為隧道大量采取鉆孔探測(cè)提供了時(shí)間保障和可能性采；回轉(zhuǎn)取芯鉆速度慢，占用施工時(shí)間太多，在需要取芯判定時(shí)采取進(jìn)行取芯鉆探。此次超前地質(zhì)鉆探在掌子面共施作三個(gè)超前孔。XX隧道超前地質(zhì)鉆探統(tǒng)計(jì)表施工單位：中交一公局柳南Ⅱ標(biāo)掌子面里程：DK626+840開(kāi)鉆日期：.7.31終孔日期：.8.1孔號(hào)位置孔口高程外插角炮孔長(zhǎng)度終口位置終口標(biāo)高鉆進(jìn)物征及地質(zhì)情況描述1#030炮孔位置：DK626＋840中心；鉆進(jìn)過(guò)程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動(dòng)強(qiáng)烈；巖粉成灰色，鉆進(jìn)至15米處有塌孔現(xiàn)象，鉆孔沖洗液變濁，可能有溶洞發(fā)育，填充有粉質(zhì)粘土；有大量滲水，鉆進(jìn)速度均勻5m/小時(shí)；2#030炮孔位置：DK626＋840左3m；鉆進(jìn)過(guò)程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動(dòng)強(qiáng)烈；鉆進(jìn)至14米處，地質(zhì)有改變，有溶洞發(fā)育，填充有粉質(zhì)粘土，長(zhǎng)約6米，巖粉成灰色，局部夾有黃色；有大量滲水，鉆進(jìn)速度均勻5m/小時(shí)；3#030炮孔位置：DK626＋840右3m鉆進(jìn)過(guò)程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動(dòng)強(qiáng)烈；巖粉成灰色，局部夾有黃色；鉆進(jìn)至5米處，鉆孔沖洗液變濁，有溶洞發(fā)育，填充有粉質(zhì)粘土，長(zhǎng)約5米，有少許滲水；司鉆：XX統(tǒng)計(jì)員：XX地質(zhì)工程師：XX場(chǎng)監(jiān)理工程師：XX5.2.1.3地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)8月5日地質(zhì)預(yù)報(bào)小組采取地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)掌子面前方20米范圍內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測(cè)，(DK626+834～DK626+814)預(yù)報(bào)結(jié)里為：在DK626+834～DK626+814區(qū)段地層巖性關(guān)鍵為石炭系下統(tǒng)大塘組燧石灰?guī)r和硅質(zhì)巖互層，弱～強(qiáng)風(fēng)化，巖體節(jié)剪發(fā)育，圍巖自穩(wěn)性差，拱部易掉塊。預(yù)報(bào)里程段內(nèi)設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)。測(cè)試掌子面里程為DK626+834，測(cè)試范圍為DK626+834～DK626+814。附圖為利用地質(zhì)雷達(dá)在掌子面處測(cè)試得到堆積波圖。對(duì)采集雷達(dá)圖譜分析認(rèn)為：1)掌子面前方0～4m（對(duì)應(yīng)里程DK626+834～DK626+830）范圍內(nèi)反射信號(hào)強(qiáng)烈，同相軸連續(xù)性差，推斷該區(qū)域內(nèi)巖體極破碎，節(jié)理裂隙極發(fā)育，有發(fā)育充填型溶洞或破碎帶可能性。2)掌子面前方4～7m（對(duì)應(yīng)里程DK626+830～DK626+827）范圍內(nèi)，反射信號(hào)較為微弱，推測(cè)該區(qū)域范圍內(nèi)巖質(zhì)改變不顯著，，未見(jiàn)顯著孤立異常和大規(guī)模不良地質(zhì)體。3)掌子面前方7～16m（對(duì)應(yīng)里程DK626+827～DK626+818）范圍內(nèi)展現(xiàn)顯著弧形同相軸且反射波振幅強(qiáng)烈，推測(cè)該區(qū)域沿線路方向中部區(qū)域內(nèi)發(fā)育半充填或全充填溶洞，內(nèi)充填物關(guān)鍵為粉質(zhì)黏土，沿線路方向發(fā)育長(zhǎng)達(dá)6m左右；該區(qū)域沿線路左側(cè)展現(xiàn)兩組顯著反射波組，推測(cè)此區(qū)域內(nèi)發(fā)育溶洞規(guī)模較大，半充填，沿線路方向發(fā)育長(zhǎng)達(dá)8m左右。該里程段水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件極差，施工中應(yīng)以引發(fā)高度關(guān)注。4)掌子面前方16～20m（對(duì)應(yīng)里程DK626+818～DK626+814）范圍內(nèi)未出現(xiàn)較為顯著異常特征圖像，推測(cè)該范圍內(nèi)巖體較為破碎，節(jié)理裂隙較為發(fā)育未出現(xiàn)較為顯著孤立異常和不良地質(zhì)體?，F(xiàn)在隧道掌子面前方巖體較破碎，特做以下施工提議：1)DK626+834～DK626+830、DK626+827～DK626+818段，施工時(shí)應(yīng)引以尤其關(guān)注，提議加密超前探孔和加強(qiáng)超前支護(hù)，開(kāi)挖后立即進(jìn)行早期支護(hù)，預(yù)防掉渣、掉塊、突水、突泥，甚至局部坍塌發(fā)生；2)提升施工技術(shù)，嚴(yán)格控制超欠挖，確保施工質(zhì)量；3)加強(qiáng)頂部及左側(cè)支護(hù)，預(yù)防頂部掉塊及左側(cè)塌滑，危及施工人員安全。5.2.3施工方案依據(jù)超前地質(zhì)報(bào)結(jié)果揭示，此處溶洞為充填型溶洞，填充物為粉質(zhì)粘土，有小量滲水，相對(duì)獨(dú)立，不存在補(bǔ)給源，施工時(shí)采取先揭示、后處治標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)超前支護(hù)、縮短開(kāi)挖進(jìn)尺、立即早期支護(hù)處治標(biāo)準(zhǔn)。1）開(kāi)挖進(jìn)尺控制在每循環(huán)一榀；2）施工時(shí)循環(huán)施作5個(gè)加深炮孔；3）施工過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，當(dāng)隧道變形較大時(shí)，設(shè)置臨時(shí)仰拱。5.2.4DK626+834溶洞施工8月3日19點(diǎn)，上臺(tái)階掌子面掘進(jìn)至DK626+834時(shí)，左右側(cè)拱腰處發(fā)生溶洞充填物涌泥現(xiàn)象，涌出物物質(zhì)成份為軟塑狀、流塑狀粉質(zhì)粘土含角礫，涌出掌子面約43m長(zhǎng)，方量約500m3。現(xiàn)場(chǎng)揭示，隧道右側(cè)拱腰處發(fā)育一直徑約5～6m溶洞,洞高約30m，呈不規(guī)則狀向隧道掌子面內(nèi)及大里程方向延伸，溶洞充填物已基礎(chǔ)排空；隧道左側(cè)拱腰處發(fā)育一直徑約2m溶洞，洞高約10m，大致沿線路小里程方向及拱頂延伸，涌出部分溶洞充填物。該溶洞在左側(cè)拱腰處，屬于貧水充填淤泥型溶洞，掌子面基巖穩(wěn)定，溶腔內(nèi)填充物己基礎(chǔ)排空，依據(jù)其特點(diǎn)施工中采取以下處治方法：1)在確保安全情況下，對(duì)涌出填充物進(jìn)行清理。2)對(duì)溶洞區(qū)范圍內(nèi)施作φ75超前導(dǎo)管，導(dǎo)管外設(shè)φ5單向閥溢漿孔，管棚布設(shè)間距30cm,外插角150，長(zhǎng)度以鉆入基巖1.5米為標(biāo)準(zhǔn)。施作完成后注入一般水泥單漿，注漿終壓1.5～2.0MPa。3)DK626+835～DK626+815段全環(huán)I20b鋼拱架間距由60cm調(diào)整為50cm，拱腰及拱腳剛架接頭處鎖腳錨管每處調(diào)整為4根，采取雙層φ10鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距10cm×10cm。4)在早期支護(hù)施作過(guò)程中預(yù)埋混凝土泵管，泵管預(yù)埋高度7m，初支施作完成后進(jìn)行泵送C30混凝土及吹沙回填。泵送混凝土護(hù)拱厚度大于1m，吹砂回填厚度大于4m。溶洞位置兩側(cè)邊墻腳各增設(shè)2根φ100PVC盲管，直接引入洞內(nèi)側(cè)溝，φ50環(huán)向盲管給予加密，預(yù)防襯砌背后積水。5.2.5效果分析采取超前水平鉆探和地質(zhì)雷達(dá)相結(jié)合方法正確地預(yù)報(bào)出溶洞位置、類型和規(guī)模。依據(jù)該溶洞特點(diǎn)，采取先開(kāi)挖揭示后處治方法是比較成功，在確保安全前提下，節(jié)省了時(shí)間。5.3DK626+828～DK626+818溶洞施工依據(jù)地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)DK626+827～DK626+818段可能有溶洞發(fā)育，施工至DK626+828時(shí)，施作超前炮孔揭示在隧道右側(cè)拱腰處發(fā)育一貧水充填型溶洞,直徑6.5米，充填物為軟塑狀粉質(zhì)粘土含角礫，儲(chǔ)量無(wú)法估量，掌子面和左側(cè)圍巖穩(wěn)定，為確保安全施工，不留后患，對(duì)該溶洞采取注漿加固進(jìn)行處治。1）先采取噴射混凝土封閉掌子面，在確保安全情況下先左側(cè)進(jìn)行錨網(wǎng)噴防護(hù)，初噴后施作左側(cè)鋼架支撐，右側(cè)采取臨時(shí)豎撐，對(duì)掌子面及溶洞區(qū)噴錨全部封閉。2）巖溶管道范圍內(nèi)施作φ108大管棚，長(zhǎng)度以進(jìn)入基巖2m為標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)向布設(shè)間距40cm，外插角50。3）超前預(yù)注漿。管棚施作完成后注入一般水泥～水玻璃雙液漿,水泥漿水灰比為1:1～1.25:1,水泥、水玻璃體積比為1:0.3～1:0.6，注漿終壓1.5～2.0MPa。4）采取臺(tái)階法對(duì)溶洞區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖，施工中加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè)，依據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工，確定是否施作臨時(shí)仰拱及施作時(shí)間。XX隧道加深炮孔統(tǒng)計(jì)表施工單位：中交一公局柳南Ⅱ標(biāo)掌子面里程：DK626+828開(kāi)鉆日期：.8.11終孔日期：.8.11孔號(hào)位置孔口高程外插角炮孔長(zhǎng)度終口位置終口標(biāo)高鉆進(jìn)物征及地質(zhì)情況描述1#06巖粉成灰色，鉆速均勻；無(wú)顯著改變2#06巖粉成灰色，無(wú)顯著改變，有卡鉆現(xiàn)象；3#06巖粉成灰色，鉆速均勻；無(wú)顯著改變4#081-3米內(nèi)巖粉成灰色，鉆速均勻；4-5.5米，有卡鉆現(xiàn)象，巖粉為黃灰色混合物，有少許水滲出；5.5-8米，鉆速均勻。5#081米內(nèi)巖粉成灰色，鉆速均勻；1-6.5米，鉆孔沖洗液變濁，鉆渣全部為粘土，含水量大，呈軟塑狀，有少許水滲出；6.5-8米，鉆速均勻。司鉆：XX統(tǒng)計(jì)員：XX地質(zhì)工程師：XX場(chǎng)監(jiān)理工程師：XX5）開(kāi)挖完成后，采取徑向補(bǔ)強(qiáng)注漿，進(jìn)一止步固結(jié)溶腔內(nèi)充填物，徑向注徑加固范圍為開(kāi)挖輪廓線外5m,注一般水泥單液漿，水灰比為0.6:1～0.8:1，注漿終壓2～3MPa。5.3.1.效果分析對(duì)圍巖臨控量測(cè)結(jié)果分析顯示溶洞注漿加固區(qū)只在開(kāi)挖時(shí)有少許沉隆，早期支護(hù)完成后，基礎(chǔ)穩(wěn)定。開(kāi)挖后顯示注漿區(qū)域注漿效果很好，漿液充填飽滿，滿足了安全開(kāi)挖要求。確保了施工安全，避免了涌泥、塌方。5.4DK627+747～DK627+727段溶洞施工5.4.1地質(zhì)預(yù)報(bào)工作在DK626+747掌子面地層巖性關(guān)鍵為灰?guī)r，巖體節(jié)剪發(fā)育，巖體破碎，圍巖完整性較差，多呈塊狀、碎塊狀，易掉塊。預(yù)報(bào)里程段內(nèi)設(shè)計(jì)圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)。年11月3日超前地質(zhì)預(yù)報(bào)小組和湖南中大設(shè)計(jì)院對(duì)XX隧道出口段進(jìn)行了地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測(cè)工作，關(guān)鍵估計(jì)掌子面前方不良地質(zhì)情況。此次測(cè)試采取是地質(zhì)雷達(dá)法。測(cè)試掌子面里程為DK626+747，測(cè)試范圍為DK626+747～DK626+727。對(duì)采集雷達(dá)圖譜分析認(rèn)為：掌子面前方0～13m（對(duì)應(yīng)里程DK626+747～DK626+734）范圍內(nèi)電磁波反射信號(hào)強(qiáng)烈，電磁波振幅強(qiáng)，信號(hào)同相軸不連續(xù)，據(jù)此推測(cè)該區(qū)段內(nèi)圍巖巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層微滲水。掌子面前方13～20m（對(duì)應(yīng)里程DK626+734～DK626+727）區(qū)段內(nèi)中部回波信號(hào)振幅強(qiáng)烈，低頻信號(hào)豐富，未見(jiàn)顯著電磁振蕩信號(hào)，初步推測(cè)認(rèn)為該區(qū)域中部可能發(fā)育小規(guī)模粉質(zhì)黏土全充填溶洞或破碎帶，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層較為干燥，水文地質(zhì)條件極差，施工過(guò)程中應(yīng)高度關(guān)注。5.4.2施工方案經(jīng)地質(zhì)預(yù)報(bào)揭示DK626+735～DK626+730段線路左側(cè)拱腰至拱頂處發(fā)育一直徑約4.5m溶洞，填充物為粉質(zhì)粘土，掌子面中部及右側(cè)揭示地質(zhì)為弱風(fēng)化灰?guī)r，巖體較完整，自穩(wěn)性很好，無(wú)地下水。針對(duì)溶洞特點(diǎn)，對(duì)超前支護(hù)和系統(tǒng)支護(hù)均采取了補(bǔ)強(qiáng)方法:1）加強(qiáng)超前支護(hù)方法，φ42超前小導(dǎo)管由單層調(diào)整為雙層；2）增加鎖腳錨管，每個(gè)拱架節(jié)點(diǎn)處由2根鎖腳錨管調(diào)整為4根φ42鎖腳錨管；3）增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，上中臺(tái)連接節(jié)點(diǎn)增設(shè)槽鋼墊腳；4）同時(shí)對(duì)DK626+740～DK626+730段每2米一個(gè)斷面布拱頂沉降點(diǎn)和邊墻收斂點(diǎn)，天天觀察兩次。在