基于TSP技術(shù)在瑯琊山隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

劉志楠 于海龍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230011)

基于TSP技術(shù)在瑯琊山隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

劉志楠 于海龍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230011)

依托高速公路中的瑯琊山三車道大跨徑隧道進(jìn)行實(shí)例分析，通過對地質(zhì)預(yù)報(bào)與勘測階段的地質(zhì)進(jìn)行分析，預(yù)報(bào)出前方地質(zhì)變化情況并與實(shí)際開挖圍巖對照，為業(yè)主及施工單位提供信息化施工，確保隧道施工安全，瑯琊山隧道利用TSP技術(shù)進(jìn)行的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，確保了隧道的順利貫通，通過依托實(shí)際工程驗(yàn)證了TSP技術(shù)預(yù)報(bào)的精度，為今后隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和借鑒作用。

TSP技術(shù),地質(zhì)超前預(yù)報(bào),山嶺隧道,信息施工

0 引言

隧道施工地質(zhì)預(yù)報(bào)由來已久，英、法、日、德等國家均將此列為隧道工程建設(shè)的重要內(nèi)容[1]。在山嶺公路隧道施工中，工程地質(zhì)對隧道施工的安全性影響較大，所以高速公路中山嶺隧道修建中，建設(shè)單位要求進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，預(yù)防隧道地質(zhì)情況與勘察階段的出入，特別是不良地質(zhì)地段，直接影響隧道開挖的安全，結(jié)合隧道監(jiān)控量測技術(shù)來完成動態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化施工工藝和設(shè)計(jì)參數(shù)等具有重要的意義。隧道設(shè)計(jì)過程中的支護(hù)參數(shù)通常比較保守，為了能有效降低投入成本，地質(zhì)超前預(yù)報(bào)起到了關(guān)鍵作用，根據(jù)預(yù)報(bào)的地質(zhì)情況保證安全的前提下可適當(dāng)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。隧道工程地質(zhì)預(yù)報(bào)分長距離預(yù)報(bào)和短距離預(yù)報(bào)兩類[2]，其中TSP技術(shù)地質(zhì)預(yù)報(bào)屬于長距離預(yù)報(bào)。

1 工程概況

瑯琊山隧道項(xiàng)目位于安徽省滁州市境內(nèi)，處于擬建滁州至淮南高速公路滁州至定遠(yuǎn)段工程的前段，里程樁號右線為YK13+403～YK13+810(長407 m)/左線為ZK13+362～ZK13+840(長478 m)，為小凈距隧道?？傮w走向84°～254°，最大埋深約40.5 m。隧道進(jìn)、出口各位于斜坡地段。進(jìn)洞口段山坡總體坡向57°，出洞口段山坡總體坡向286°。隧道洞口段地表由大氣降水形成的面流向隧址區(qū)外排泄，右側(cè)進(jìn)洞口存在一處巖石破碎坑，疑為早年當(dāng)?shù)夭墒?。距離出隧道出洞口段較遠(yuǎn)處分布有少量的采石場房屋，隧道洞身未見居民區(qū)，山體植被茂密，以灌木和喬木為主，局部山體由于林場種植新樹而砍除灌木。隧道所在區(qū)域地貌屬于江淮丘陵區(qū)，地貌以微丘為主[4]。

根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料及開挖段情況，本次自檢波器位置至預(yù)報(bào)區(qū)段地層巖性為強(qiáng)～中風(fēng)化千枚狀頁巖，巖性較軟，局部夾有較硬的石灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，Vp=1 800 m/s～2 200 m/s，該段隧道位于破碎帶F1影響區(qū)，破碎帶巖石破碎，角礫巖化，片理化強(qiáng)烈，褶皺發(fā)育，地下水為基巖裂隙水，受降水補(bǔ)給，季節(jié)性較大，旱季水量貧乏，在雨季施工可能發(fā)生滴水涌水，隧道埋深0 m～30 m，穩(wěn)定性差，{BQ}=163.7。

2 隧道設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 相關(guān)限界[4]

根據(jù)《滁州至淮南高速公路滁州至定遠(yuǎn)段瑯琊山隧道施工圖》(2014)和隧址區(qū)圍巖性質(zhì)，瑯琊山隧道設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表如表1所示。

表1 瑯琊山隧道設(shè)計(jì)參數(shù)表

2.2 支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)

瑯琊山隧道屬于小凈距隧道，所以對支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，該隧道設(shè)計(jì)采用的主要支護(hù)參數(shù)如表2所示。

表2 瑯琊山隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 TSP探測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場

接收器布置在ZK13+388處，掌子面樁號為ZK13+438，設(shè)計(jì)為24個(gè)炮點(diǎn)，1個(gè)接收器(檢波器)接收(見圖1，圖2)。

數(shù)據(jù)采集時(shí)，采用X-Y-Z三分量同時(shí)接收，采樣間隔62.5 μs，記錄長度451.125 ms(7 218采樣數(shù))。激發(fā)地震波時(shí)，采用無爆炸延遲時(shí)的瞬發(fā)電雷管，防水乳化炸藥，藥量為150 g左右[6]，觀測系統(tǒng)平面示意圖如圖3所示[7]。

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中實(shí)際激發(fā)24炮，記錄地震數(shù)據(jù)24炮[3]，掌子面里程樁號為：ZK13+438，最小炮檢距15 m，接收器里程為：ZK13+388處，最小炮面距1.5 m，接收器孔深為2.0 m，接收器孔高為1.0 m，現(xiàn)場TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)記錄表如表3所示。

表3 現(xiàn)場TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)記錄表

炮孔號炮孔角度/(°)炸藥量/g孔深/m孔高/m炮檢距/m1101501.51.049.52121501.51.148.03111501.51.146.54111501.51.045.05101501.51.043.56121501.51.042.07111501.51.040.58121501.51.139.09121501.51.037.510121501.51.136.011131501.51.134.512121501.51.133.013111501.51.031.514121501.51.030.0015111501.51.028.516121501.51.027.017111501.51.025.518121501.51.124.019121501.51.022.520131501.51.021.021121501.51.019.522101501.51.018.023141501.51.016.524121501.51.115.0

4 結(jié)語

根據(jù)TSP數(shù)據(jù)分析得出瑯琊山隧道左洞前方地質(zhì)如下：

1)ZK13+438～ZK13+488(50 m)里程段巖性為強(qiáng)～中風(fēng)化千枚狀頁巖，圍巖巖性與勘察階段基本一致，裂隙水弱發(fā)育，可按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工支護(hù)。

2)ZK13+488～ZK13+512(24 m)里程段巖性分析為強(qiáng)～中風(fēng)化千枚狀頁巖，圍巖巖性比勘察階段強(qiáng)度有小幅度提升，裂隙水較為發(fā)育，排水需要加強(qiáng)，為安全考慮，支護(hù)參數(shù)選取按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行。

3)ZK13+512～ZK13+598(86 m)范圍內(nèi)巖性分析為強(qiáng)～中風(fēng)化千枚狀頁巖，圍巖巖性與勘察階段基本一致，裂隙水弱發(fā)育，可按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工支護(hù)。

綜上所述，本次預(yù)報(bào)距離為160 m，通過本次TSP超前探測，推測左線隧道掌子面前方局部地段圍巖強(qiáng)度有小幅提高趨勢，在強(qiáng)度提高地段為了確保施工安全，建議按照原設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行支護(hù)，隧道開挖過程中地質(zhì)出現(xiàn)于本報(bào)告不符情況請及時(shí)聯(lián)系進(jìn)行補(bǔ)償預(yù)報(bào)。由于隧道埋深較淺，在雨季受降雨影響，受降水補(bǔ)給，地表水易下滲，建議同時(shí)做好防、排水工作，確保隧道施工安全。

[1] 丁國華，黃 戡.TSP203探測系統(tǒng)在隧道施工地質(zhì)預(yù)報(bào)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].中外公路，2005(4)：107-110.

[2] 郭振武，王 濤.TSP技術(shù)在隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009(9)：50-52.

[3] Amberg Measuring Technique Ltd. Operation Mannual 2.4[M].2007.

[4] 于海龍，吳 華,等.滁州至淮南高速公路滁州至定遠(yuǎn)段瑯琊山隧道施工圖[Z].2014.

[5] 程勇剛，劉志楠.TSP技術(shù)在十八盤隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].大科技期刊，2015(3)：155-156.

[6] 何義松.TSP203在滬昆客專舊寨隧道巖溶超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2012(2)：39-42.

[7] 劉志楠.安徽省滁淮高速公路滁州至定遠(yuǎn)段瑯琊山隧道TSP地質(zhì)超前預(yù)報(bào)檢測報(bào)告[R].2015.

ApplicationofTSPtechnologyingeologicaladvancedpredictionofmountLangyamountaintunnel

LiuZhinanYuHailong

(AnhuiInstituteofTrafficPlanningandDesignResearchCo.,Ltd,Hefei230011,China)

Based on the example of large span tunnel of mount Langya mountain in highway, through geological forecast and geological analysis, prediction of geological change and actual excavation surrounding rock, provide information construction for owners and construction units, ensure tunnel construction safety, mount Langya mountain tunnel using TSP technology geological forecast, ensure the smooth transfixion of tunnel, through relying on actual project to verify the accuracy of TSP technology, provide basic data and reference for future tunnel geological forecast.

TSP technology, geological advanced prediction, mountain tunnel, information construction

U455

：A

1009-6825(2017)24-0155-03

2017-06-16

劉志楠(1980- )，男，碩士，高級工程師