泥水盾構超前地質預報方案研究

曾 曉 青

(廣東珠三角城際軌道交通有限公司，廣東 廣州 510000)

超前地質預報作為地質探測一種重要方式，主要作用是對隧道開挖工作面進行探測，探明掌子面正前方的工程地質情況與水文地質及不良地質的工程性質、位置、產狀、規模，為優化工程設計，指導施工提供地質依據，能有效降低地質災害發生的幾率和危害程度，規避施工風險。但由于泥水盾構施工自身特性，采用普通的超前水平鉆不僅影響到正常的掘進，還會破壞原有的掌子面泥水平衡，而現實的泥水盾構工程實例中采用超前鉆方法進行探測的較少,尚無十分成熟的經驗。本文以城際某隧道為例,研究泥水盾構機超前鉆探的地質預報方法，以期能夠為以后的同類工程提供參考。

1 工程概況

隧道全長6 150 m，設計時速200 km，采用單洞雙線模式，隧道外徑達到13.1 m，盾構段長4 900 m。隧道洞身主要穿越軟弱土層、軟硬不均和全斷面巖層，局部為破碎帶。隧道位于華南加里東褶皺帶一級構造單元內，該區域范圍陸域主要屬于粵北、粵東北—粵中坳陷帶，其西部位于粵西隆起區內，海域則位于萬山隆起區和珠江口坳陷區二級構造單元內。區域在大地構造上屬于華南加里東褶皺帶，地質介質剛性程度較高，后期幾經構造運動的疊加、改造，構造比較復雜。隧道最大覆土深度64 m，水底深17 m。盾構線路起點以3%的縱坡下行，坡長1 300 m,然后以1.23%的縱坡下行，坡長1 550 m；再以3%的縱坡上行，坡長2 050 m，到達盾構隧道終點。

2 超前水平鉆方案實施

2.1 超前鉆使用設備

現場使用盾構機為海瑞克S985泥水盾構，該盾構在中盾處預留超前鉆機施工孔位，其中包含15個徑向孔位，3個水平孔位。利用徑向孔位進行鉆探取芯，施工角度為11°。取芯桿長70 cm，外徑75 mm，內徑50 mm，每根鉆桿長度在1.5 m。將帶有鉆機的適配盤安裝在管片拼裝機的吸盤上，鉆孔作業時，根據前期勘探揭示的異常區域結合施工條件布置，通過拼裝機的旋轉調整鉆孔孔位。

2.2 鉆孔深度

對超前地質鉆孔來說，鉆進距離越長，對施工的指導意義就越大，但隨著鉆進的距離加大，其鉆機受到的阻力也會增加，鉆進速度也會逐步降低，鉆孔易偏離設計位置，揭露前方地質情況難度也會隨之增加。結合盾構機的設備情況，鉆孔深度應在鉆探過程中進行動態控制和管理，根據鉆孔情況可適時調整鉆孔深度，以達到預報的目的為原則；在需連續鉆探時，一般每循環可鉆20 m～60 m；連續預報時前后兩循環鉆孔應重疊5 m～8 m。

2.3 鉆孔數量

正洞無大異常(如大斷層、大出水點)，徑向鉆孔為1個，深度20 m～60 m，遇大異常增至2孔～3孔，情況復雜時，鉆孔數量根據具體情況研究確定。

2.4 鉆孔方式

超前地質鉆孔由于速度慢，占用盾構機時間較長，可以采用沖擊鉆與回轉取芯相結合的方式。在斜向鉆桿還未深入掌子面的部位采用沖擊鉆，在掌子面以后其余的部位采用回轉取芯鉆的方式；在一般地段采用沖擊鉆，特殊地段采用回轉取芯鉆。

在鉆進過程中，可通過巖芯管的響聲、鉆速及其變化、巖芯、卡鉆情況、鉆桿震動情況、沖洗液的顏色及流量變化等粗略探明巖性、巖石強度、巖體完整程度及地下水發育情況。

3 結語

采用徑向超前地質鉆探改變常用掌子面水平鉆方式，能減少對盾構機的影響，保持掌子面的穩定，通過鉆探結果可獲知掌子面前方沿鉆孔深度內的地質狀況，實現對挖掘面前方地質狀況的識別，為安全準確地進行盾構施工提供依據，具有一定的創新性和工程應用價值。