綜合多源數(shù)據(jù)的隧道工程施工安全防控技術研究

李興樺 李超 張鐘遠

1.云南大都建設工程有限公司 云南 昆明 650000

2.云南航天工程物探檢測股份有限公司 云南 昆明 650217

1 工程概況

天生橋隧道左幅起止里程：ZK11+090～ZK16+290，全長5200m，最大埋深約296m（ZK12+927附近）；右幅起止里程：YK11+073～YK16+365，全長5292m，最大埋深約302m（YK12+910附近）。隧道主要穿越地層及巖性為元古界（Pt）變質(zhì)巖，主要包括變粒巖、花崗質(zhì)片麻巖、片巖、石英巖殘留體及三疊紀侵入花崗巖（γ51）。隧址區(qū)工程地質(zhì)條件復雜，區(qū)域構造應力強烈、巖體風化破碎程度高，節(jié)理裂隙發(fā)育，尤其是隧道進、出口地段,巖石松散破碎，圍巖自穩(wěn)能力差，給施工帶來極大困難。

2 大功率電測深法超前地質(zhì)預報

利用大功率電測深成像法結合綜合地質(zhì)調(diào)查手段對天生橋隧道進行觀測，得出對施工最不利的地質(zhì)段左右幅各有三段，探測成圖結果如圖1所示，預報分析結果如表1所示。

表1 最不利地質(zhì)段分析結果表

圖1 隧道不良地質(zhì)探測結果圖

3 地質(zhì)雷達（GPR）法超前地質(zhì)預報

利用地質(zhì)雷達結合綜合地質(zhì)調(diào)查手段，從前述左、右幅最不利地質(zhì)段中分別選出最具代表性的30m長度范圍進行探測，所選地質(zhì)段為ZK15+410～ZK15+380和YK15+190～YK15+160，其探測結果見圖2，預報分析結果見表2。可以看出，地質(zhì)雷達法與大功率電測深成像法所得預報分析結果基本一致，兩種方法相互對比佐證，預報效果良好。

表2 分析結果表

圖2 ZK15+410～ZK15+380雷達波形圖

4 監(jiān)控量測

對測量所得數(shù)據(jù)進行整理及回歸分析，可以得到拱頂下沉和周邊收斂位移—時間曲線圖（見圖3）?？梢钥闯?，拱頂下沉和周邊收斂位移—時間曲線很好地擬合于多項式方程，相關系數(shù)分別為R2=0.9981和R2=0.9983。在前7d中，每日的下沉及收斂位移量較大，位移趨勢線斜率較大，說明位移速率較大，日平均位移速率分別為7.8mm/d和8.3mm/d。第7d至第12d，位移速率下降，日平均位移速率分別降為4.6mm/d和6.2mmd，但仍相對較大。第12d至第15d，日平均位移速率分別為2mm/d和1.7mm/d，位移速率有明顯下降。最后2d，位移速率基本將為0，遠低于圍巖穩(wěn)定判斷值0.2mm/d。綜合拱頂下沉曲線圖、周邊收斂曲線圖可以判斷圍巖已趨于穩(wěn)定，對該段破碎圍巖注漿加固效果較好，可進行二次襯砌施工。

圖3 YK15+204拱頂下沉位移—時間曲線

5 結束語

通過利用大功率電測深成像技術和地質(zhì)雷達（GPR），結合綜合地質(zhì)調(diào)查的方法分別對天生橋隧道進行超前地質(zhì)預報分析，并對代表性地段進行了監(jiān)控量測，得出以下結論：

（1）兩種超前地質(zhì)預報方法所得預報結果基本一致，隧道圍巖以中～強風化花崗巖為主，節(jié)理裂隙及局部基巖裂隙水發(fā)育，主要可能地質(zhì)危害為突泥突水、坍塌、冒頂，圍巖級別均為Ⅴ級。兩種方法相互對比佐證，預報效果良好。

（2）監(jiān)控量測結果表明對破碎圍巖注漿加固效果較好，對二次襯砌合理的施工時間給出了指導。

通過地表大功率電測深技術，地質(zhì)雷達超前預報技術對隧道地質(zhì)隱患進行預測，應用監(jiān)控量測技術對隧道圍巖變形進行預警，綜合多源數(shù)據(jù)，可對隧道施工安全進行全方位綜合預測預警，提供更充分的數(shù)據(jù)依據(jù)，防止安全事故發(fā)生。