長引水隧道綜合地質編錄總結

王義偉,蒲來春

(1.北京國電水利電力工程有限公司 地質處,北京 100024;2.北京振沖工程股份有限公司,北京 100024)

1 前言

在隧道勘測設計階段,對隧道沿線進行地質調查、鉆孔勘探,由于鉆孔相隔一定的距離進行地質取樣,加上長引水隧洞地質情況的復雜和多樣性,難以全面準確掌握隧道沿線的地質概況,只作為隧道預設計的依據,在開挖過程中作為施工前參考。因此在隧道開挖過程中暴露出的圍巖才是最真實的圍巖狀況,必須注意工作面圍巖狀況,進行綜合地質編錄,做出施工記錄,推斷前方圍巖狀況,指導施工避免發生工程事故。

2 編錄對象和內容

隧道施工地質編錄主要對象為每個開挖循環的巖面,包括前方掌子面、邊墻、頂拱、底板。具體的編錄內容包括四個方面。

2.1 工程地質

工程地質編錄內容包括掌子面全部巖層層位、層序、巖層組合以及各層巖石的巖性、厚度、產狀,對特殊巖層如軟弱夾層、隔水層中的透水層或透水層中的隔水層等應進行重點調查。

2.2 構造地質

構造地質編錄的內容主要包括斷層及其破碎帶,背斜、向斜褶皺,節理等的調查。地質編錄中尤其應注意對斷層及斷層破碎帶的編錄,對其類型、結構、組成、寬度、含水及與隧道的位置關系等情況均應詳細記錄。

2.3 水文地質

隧道水文地質的編錄主要指掌子面的滲水、滴水、涌水、大涌水情況,水量水壓情況,補給情況等。

3 編錄方法和程序

地質編錄的主要方法是地質素描和數碼照相。在編錄過程中,必須遵循一定的原則和步驟。

3.1編錄原則

(1)統一的原則

在編錄工作中,每個人必須嚴格遵守統一的原則,對素描涉及的許多具體問題按照統一的規定執行。如統一巖石的名稱、地層劃分標準、統一比例尺、圖例、圖表格式、圖幅、坐標、編錄方法等,確保其通用性和可讀性。

(2)正確性

文字描述和圖件素描應正確反映實際地質情況,并且簡明扼要,突出重點。

(3)及時性

編錄必須在現場進行,并且在每一開挖循環結束后及時進行,禁止事后素描。

3.2 編錄工具

進行地質編錄前,應準備好地質編錄的工具。具體如下:①地質羅盤(或袖珍型地質經緯儀);②地質錘;③放大鏡;④礦燈;⑤繪圖紙、繪圖板(或地質記錄簿)和鉛筆橡皮;⑥數碼相機;⑦鋼卷尺;⑧皮尺。

3.3 編錄步驟和程序(現場、記錄、數據處理)

3.3.1 地質編錄準備

(1)地質編錄人員應準備好編錄工具、圖紙,了解一下上次編錄的里程、地質條件,并繪出本次編錄隧道輪廓:中心線、樁號、高程及洞向等。

圖1 地質素描編錄工作程序流程

(2)通知現場施工人員在編錄地段側壁標明里程和高程,便于地質預報人員素描。

(3)現場施工人員應對圍巖面采用風或水進行吹洗,保證地質編錄人員能看清巖面層理、構造等。

3.3.2 地質編錄

(1)到達地質編錄地點后,首先找到標示的里程和高程,將皮尺拉開置于邊墻下,確定地質編錄段里程和高程。

(2)編錄前,應先對編錄段隧道整體進行詳細觀察,了解其構造、巖層巖性、水文情況等,確定節理、裂隙、斷層等重點編錄對象。

(3)正式編錄時,采用坐標紙按統一的比例記錄。先對確定的重點部位進行如實的素描,素描內容如前述,然后以此為參照再對其它部位進行認真素描。對于素描對象的說明采用記錄簿單獨記錄,完成后采用數碼相機拍照記錄,在危險地段編錄時,宜先進行拍照,再編錄重點部位。

(4)編錄過程中,需對圍巖巖石準確核準定名,然后依據軟硬巖的代表性巖石,將其粗略劃分(需要對強度精確分級時采集巖石樣品進行飽和單軸極限抗壓強度測試),接下來根據物探成果判斷素描段與構造體的位置關系并確定受地質構造影響的程度。節理發育程度的確定主要是通過對圍巖面節理組數、類型、間距、閉合度、和填充物等內容。巖體結構類型及特征則通過隧道兩壁、掌子面上的圍巖完整狀態、結構面的間距、性質、張開度、和填充程度等的觀測確定。圍巖開挖后的穩定狀態,根據圍巖是否出現掉塊、內鼓等巖石變形特征的調查來確定,最后確定水文條件和巖溶發育狀況。

3.3.3 地質編錄數據處理

(1)完成現場地質編錄后,及時將編錄成果編號,然后輸入電腦,同時將圖紙歸檔保存。

(2)根據地質編錄圖,結合地質構造原理和設計提供的地質資料,判斷掌子面前方的地質條件,并確定圍巖級別。

(3)對于每一次地質編錄的結果均應及時整理,如出現異常情況則每天應向主管領導匯報,報告內容應包括預測分析報告、素描圖、素描圖說明、圍巖級別判定卡。

3.3.4 注意事項

(1)地質素描必須在現場進行,不得根據回憶繪制和編寫。

(2)素描一律采用寫實的方法,記錄方式、比例、圖例應統一。

(3)拍照時應將重點部位和尺子均納入鏡頭,便于判讀。

(4)地質編錄應在每次出碴后與掌子面測量同步進行,盡量減少對施工的干擾。

(5)編錄時,應保持圍巖面清潔,便于觀察。

4 地質編錄標準

地質編錄一律采用米格繪圖紙繪制,A 3紙幅,縱向排列4個工作面。從上自下依次為左側面、拱頂面、右側面、底面。

地質編錄比例統一采用1∶100。

5 巖石命名標準

在施工過程中一般是觀察巖石的顏色、結構、構造、礦物成分及其含量,最后確定其巖石名稱。

5.1 顏色

應描述巖石的整體顏色,如顏色不均勻時,把巖石標本遠離眼睛0.5m處觀察,寫出整體的顏色。

5.2 結構

區分巖石是碎屑結構、泥質結構還是結晶結構。碎屑結構是由碎屑物被膠結物膠結的結構;泥質結構較均一致密,質地較軟;結晶結構由結晶礦物組成;生物結構則由生物遺體及生物碎片構成。

5.3 構造

根據巖石的礦物成份,顆粒大小及顏色上的差異,觀察沉積巖的成層構造——層理。其次應注意層面上波痕、泥裂等構造特征。

5.4 礦物成分

要描述組成巖石的主要礦物、碎屑物及膠結物等成分,對礫巖(或角礫巖)不僅確定其成分,還要描述其礫石形狀、大小、滾圓度、分選性等特征。膠結物要區分是鈣質、硅質、鐵質還是泥質等成分,并要確定膠結類型,說明膠結與碎屑之間膠結的堅固和致密程度。

5.5 巖石命名

顏色+膠結物+巖石名稱,如肉紅色鈣質砂巖。當能觀察出礦物的顆粒度為細砂時,其命名為肉紅色鈣質細粒砂巖。

6 圍巖級別受地下水的影響

由于隧道圍巖分類表沒有考慮地下水的因素,在進一步鑒定圍巖類別時,要充分考慮地下水的因素,即“遇水降級”的原則。至于如何遇水降級,要具體考慮巖石力學性質和地下水涌水量大小兩個條件。考慮巖石力學性質時,一般將巖石分為硬巖、軟巖兩類。在考慮地下水影響時,常常定性地將地下水分為滲水、滴水、淋水、涌水和大涌水五個級別。

具體原則如下:Ⅳ、Ⅵ、級硬巖遇水不降級,Ⅲ、Ⅳ級中硬巖遇涌水和大涌水時降一級,Ⅳ級軟巖遇滲水、滴水、淋水時降一級,Ⅳ級軟巖遇涌水或大涌水時降兩級。受地質構造影響很嚴重的Ⅱ級軟巖和受地質構造影響極嚴重的Ⅲ級硬巖(斷層角礫巖帶、且含泥量大、寬度＞10m)在遇到涌水和大涌水時,可考慮降為Ⅵ級圍巖。

7 總結

通過堅持不懈的地質編錄工作,對長隧道施工方案及時調整,對施工過程中遇到多處不良地質段,輔以超前探孔、地質雷達等超前預報措施,較好地確保了施工安全。