土木工程超前地質(zhì)預(yù)報重難點及應(yīng)對措施分析

樊小軍,申鐵軍

（1.山西恒洲工程質(zhì)量檢測有限公司,山西 呂梁 033000; 2.山西路橋建設(shè)集團有限公司, 山西 太原 030006）

0 引言

該項目2個隧道存在洞口淺埋段和洞身段淺埋段。淺埋段多為碎石土，巖體破碎。淺埋段內(nèi)隧道埋深很淺、圍巖很差，很容易出現(xiàn)變形沉降，導(dǎo)致地表沉降甚至冒頂塌陷。因此，加強淺埋段特殊巖層的超前地質(zhì)預(yù)報工作是第一重點工作[1]。

1 隧道超前地質(zhì)預(yù)報的重點

該項目隧道數(shù)據(jù)較多，不同隧道的地質(zhì)情況存在差異，對應(yīng)的監(jiān)測和預(yù)報工作也存在不同工作重點及應(yīng)對措施。結(jié)合項目隧道特點，各個隧道主要不良地質(zhì)和可能存在施工風險及應(yīng)對措施詳見表1所示。

表1 各隧道地質(zhì)情況和預(yù)報重點分析表

2 隧道超前地質(zhì)預(yù)報的難點

2.1 低阻破碎區(qū)的預(yù)報

該項目隧道圍巖多為石英云母片巖，圍巖內(nèi)涌突水危險較小，但是存在節(jié)理密集帶等富水、導(dǎo)水地層。該隧道發(fā)育有較短段落的節(jié)理密集帶，隧道出現(xiàn)涌突水的風險一般。要提高地下水的預(yù)報精度，除了需要有經(jīng)驗的物探地質(zhì)技術(shù)人員外，還需要采取合適預(yù)報方法和做到及時預(yù)報?，F(xiàn)有預(yù)報方法對地下水有較好預(yù)報效果的是地質(zhì)雷達富水預(yù)報。通過地質(zhì)雷達，能夠較為準確地判斷前方圍巖富水情況[2-4]。如圖1所示。

圖1 地質(zhì)雷達對富水區(qū)的異常性特征

2.2 洞口淺埋段的預(yù)報

隧道進洞口的左右線洞口均位于斜坡地段的碎石斜坡上，結(jié)構(gòu)中密，邊坡自穩(wěn)能力較差，成洞困難，施工擾動易出現(xiàn)冒頂，因此加強洞口段地質(zhì)預(yù)報工作十分重要[5-7]。

3 項目介紹及應(yīng)對措施分析

3.1 項目實例介紹

土石方工程：路基挖土方610 000 m3，挖石方310 000 m3，路基填土方480 000 m3，填石方220 000 m3（含臺背116 000 m3）。

防護排水工程：片石混凝土防護104 000 m3，混凝土30 400 m3。

橋梁工程：全線橋梁共13座，其中大橋1 202 m/7座、中橋291 m/4座、小橋40.06 m/2座。其中樁基4 033 m/211根，承臺、系梁76個，蓋梁、臺帽87個，墩柱、肋板137個，預(yù)制T梁327片，空心板28片。

涵洞工程：全線涵洞、通道共計1 193.8 m/67道，其中蓋板涵1 109 m/64道、蓋板通道84.8 m/3道。

隧道工程：全線長隧道共2座，短隧道1座，短隧道洞身開挖土方量43 200 m3，混凝土用量14 000 m3，鋼筋282.2 t（含鋼筋網(wǎng)42 t）。

路面工程：級配碎石水穩(wěn)42 100 m2；透層214 000 m2；稀漿封層214 000 m2；黏層209 000m2；瀝青混凝土418 000 m2。

主要材料用量：全線共計混凝土用量160 000 m3，鋼筋4 717 t（含鋼筋網(wǎng)250 t），其中橋涵工程混凝土用量24 000 m3，鋼筋4 015 t（含鋼筋網(wǎng)208 t）；路基防排水工程混凝土用量106 000 m3，鋼筋41 t。涵洞工程混凝土用量13 000 m3，鋼筋用量379 t。

（1）工程重點。根據(jù)項目現(xiàn)有圖紙工程量及全線造價估算，費用權(quán)重較大的項目有C20片石混凝土擋墻96 700 m3，暗板涵及箱涵67座，橋梁13座，隧道共1座，是該項目施工組織、工期控制、成本控制的關(guān)鍵。

（2）工程難點。片石混凝土擋墻方量較大，直接制約全線路基填方施工，必須合理安排擋墻及路基的施工計劃。隧道內(nèi)地質(zhì)較復(fù)雜，需加強超前地質(zhì)預(yù)測和監(jiān)控量測。

3.2 針對重點的應(yīng)對措施分析

加強洞口復(fù)雜地質(zhì)預(yù)報工作的主要措施如下（見表2、圖2）。

表2 應(yīng)對措施表

圖2 TGP超前預(yù)報示意圖

（1）加強洞口段洞外地質(zhì)調(diào)查。隧道洞口埋深不大，采用地質(zhì)分析法的效果好，在收集各種勘察設(shè)計和鉆孔資料的基礎(chǔ)上，開展洞口地質(zhì)調(diào)查分析，進一步摸清洞口段地形、地質(zhì)情況及周邊水系情況，綜合分析判斷[8-10]。

（2）地質(zhì)雷達不間斷預(yù)報。洞口無法進行TGP等爆破長距離預(yù)報，且回填層內(nèi)采用非爆破地震預(yù)報方式效果也較差，因此洞口段多以地質(zhì)雷達預(yù)報方式為主。為了保證洞口段預(yù)報效果，洞口段將采用地質(zhì)雷達短距離全覆蓋預(yù)報，結(jié)合現(xiàn)場實際情況和地質(zhì)雷達調(diào)試數(shù)據(jù)控制每次預(yù)報距離，為保證預(yù)報精度，沒測預(yù)報長度不大于20 m，搭接長度不低于5 m[11-13]。

（3）開展地表補充探測。由于洞口埋深較淺，對滿足條件且洞口地質(zhì)情況復(fù)雜的隧道，在洞口開展地面的探測。根據(jù)埋深，分別采用地表地質(zhì)雷達和地表電法探測，對洞內(nèi)、洞外探測結(jié)果綜合分析提高預(yù)報精度[14-16]。

3.3 針對難點的應(yīng)對措施分析

3.3.1 1號隧道

1號隧道圍巖為片巖和片麻巖，圍巖相對簡單，且勘察階段未發(fā)現(xiàn)明顯的不良地質(zhì)段。隧道預(yù)報主要以長距離地質(zhì)雷達預(yù)報為主。

（1）洞口段預(yù)報。由于洞口回填層段不具備地震預(yù)報的條件，為了提高預(yù)報精度，擬采用短距離地質(zhì)雷達預(yù)報全線覆蓋，以提高預(yù)報精度。

（2）洞身段預(yù)報。洞身段隧道預(yù)報主要擬采用長距離地震預(yù)報為主，對預(yù)報和實際揭露的異常段落增加地質(zhì)雷達短距離預(yù)報，必要時增加鉆孔。對不滿足地震預(yù)報條件的段落，用地質(zhì)雷達全覆蓋代替。

3.3.2 2號隧道

2號隧道圍巖為石英云母巖，圍巖相對簡單，且勘察階段未發(fā)現(xiàn)明顯的不良地質(zhì)段。該隧道預(yù)報主要以長距離地質(zhì)雷達預(yù)報為主。

（1）洞口段預(yù)報。由于洞口回填層段不具備地震預(yù)報的條件，為了提高預(yù)報精度，擬采用短距離地質(zhì)雷達預(yù)報全線覆蓋以提高預(yù)報精度。

（2）洞身段預(yù)報。洞身段隧道預(yù)報主要擬采用長距離地震預(yù)報為主，對預(yù)報和實際揭露的異常段落增加地質(zhì)雷達短距離預(yù)報，必要時增加鉆孔。對不滿足地震預(yù)報條件的段落，用地質(zhì)雷達全覆蓋代替。

4 結(jié)語

結(jié)合該項目隧道地質(zhì)情況，考慮到類似的地質(zhì)情況可能出現(xiàn)的地質(zhì)問題和帶來的安全隱患，做好隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作對保證隧道施工安全十分重要，因此總結(jié)出隧道超前地質(zhì)預(yù)報的重難點及應(yīng)對措施十分必要。