綜合多源數(shù)據(jù)的隧道工程施工安全防控技術(shù)研究

李興樺 李超 張鐘遠(yuǎn)

1.云南大都建設(shè)工程有限公司 云南 昆明 650000

2.云南航天工程物探檢測(cè)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(zhǎng)5200m，最大埋深約296m（ZK12+927附近）；右幅起止里程：YK11+073～YK16+365，全長(zhǎng)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(jì)侵入花崗巖（γ51）。隧址區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力強(qiáng)烈、巖體風(fēng)化破碎程度高，節(jié)理裂隙發(fā)育，尤其是隧道進(jìn)、出口地段,巖石松散破碎，圍巖自穩(wěn)能力差，給施工帶來(lái)極大困難。

2 大功率電測(cè)深法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

利用大功率電測(cè)深成像法結(jié)合綜合地質(zhì)調(diào)查手段對(duì)天生橋隧道進(jìn)行觀測(cè)，得出對(duì)施工最不利的地質(zhì)段左右幅各有三段，探測(cè)成圖結(jié)果如圖1所示，預(yù)報(bào)分析結(jié)果如表1所示。

表1 最不利地質(zhì)段分析結(jié)果表

圖1 隧道不良地質(zhì)探測(cè)結(jié)果圖

3 地質(zhì)雷達(dá)（GPR）法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

利用地質(zhì)雷達(dá)結(jié)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(zhǎng)度范圍進(jìn)行探測(cè)，所選地質(zhì)段為ZK15+410～ZK15+380和YK15+190～YK15+160，其探測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2，預(yù)報(bào)分析結(jié)果見(jiàn)表2。可以看出，地質(zhì)雷達(dá)法與大功率電測(cè)深成像法所得預(yù)報(bào)分析結(jié)果基本一致，兩種方法相互對(duì)比佐證，預(yù)報(bào)效果良好。

表2 分析結(jié)果表

圖2 ZK15+410～ZK15+380雷達(dá)波形圖

4 監(jiān)控量測(cè)

對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及回歸分析，可以得到拱頂下沉和周邊收斂位移—時(shí)間曲線圖（見(jiàn)圖3）。可以看出，拱頂下沉和周邊收斂位移—時(shí)間曲線很好地?cái)M合于多項(xiàng)式方程，相關(guān)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(shì)線斜率較大，說(shuō)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(duì)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(yuǎn)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(duì)該段破碎圍巖注漿加固效果較好，可進(jìn)行二次襯砌施工。

圖3 YK15+204拱頂下沉位移—時(shí)間曲線

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)利用大功率電測(cè)深成像技術(shù)和地質(zhì)雷達(dá)（GPR），結(jié)合綜合地質(zhì)調(diào)查的方法分別對(duì)天生橋隧道進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析，并對(duì)代表性地段進(jìn)行了監(jiān)控量測(cè)，得出以下結(jié)論：

（1）兩種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法所得預(yù)報(bào)結(jié)果基本一致，隧道圍巖以中～強(qiáng)風(fēng)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(jí)別均為Ⅴ級(jí)。兩種方法相互對(duì)比佐證，預(yù)報(bào)效果良好。

（2）監(jiān)控量測(cè)結(jié)果表明對(duì)破碎圍巖注漿加固效果較好，對(duì)二次襯砌合理的施工時(shí)間給出了指導(dǎo)。

通過(guò)地表大功率電測(cè)深技術(shù)，地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)技術(shù)對(duì)隧道地質(zhì)隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)，應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)對(duì)隧道圍巖變形進(jìn)行預(yù)警，綜合多源數(shù)據(jù)，可對(duì)隧道施工安全進(jìn)行全方位綜合預(yù)測(cè)預(yù)警，提供更充分的數(shù)據(jù)依據(jù)，防止安全事故發(fā)生。