土木工程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)重難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施分析

樊小軍,申鐵軍

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

0 引言

該項(xiàng)目2個(gè)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(qiáng)淺埋段特殊巖層的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作是第一重點(diǎn)工作[1]。

1 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)

該項(xiàng)目隧道數(shù)據(jù)較多，不同隧道的地質(zhì)情況存在差異，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)工作也存在不同工作重點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施。結(jié)合項(xiàng)目隧道特點(diǎn)，各個(gè)隧道主要不良地質(zhì)和可能存在施工風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施詳見(jiàn)表1所示。

表1 各隧道地質(zhì)情況和預(yù)報(bào)重點(diǎn)分析表

2 隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的難點(diǎn)

2.1 低阻破碎區(qū)的預(yù)報(bào)

該項(xiàng)目隧道圍巖多為石英云母片巖，圍巖內(nèi)涌突水危險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)一般。要提高地下水的預(yù)報(bào)精度，除了需要有經(jīng)驗(yàn)的物探地質(zhì)技術(shù)人員外，還需要采取合適預(yù)報(bào)方法和做到及時(shí)預(yù)報(bào)。現(xiàn)有預(yù)報(bào)方法對(duì)地下水有較好預(yù)報(bào)效果的是地質(zhì)雷達(dá)富水預(yù)報(bào)。通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)，能夠較為準(zhǔn)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(dá)對(duì)富水區(qū)的異常性特征

2.2 洞口淺埋段的預(yù)報(bào)

隧道進(jìn)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(dòng)易出現(xiàn)冒頂，因此加強(qiáng)洞口段地質(zhì)預(yù)報(bào)工作十分重要[5-7]。

3 項(xiàng)目介紹及應(yīng)對(duì)措施分析

3.1 項(xiàng)目實(shí)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(tái)背116 000 m3）。

防護(hù)排水工程：片石混凝土防護(hù)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(tái)、系梁76個(gè)，蓋梁、臺(tái)帽87個(gè)，墩柱、肋板137個(gè)，預(yù)制T梁327片，空心板28片。

涵洞工程：全線涵洞、通道共計(jì)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(zhǎng)隧道共2座，短隧道1座，短隧道洞身開(kāi)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(jí)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(jì)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(diǎn)。根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)有圖紙工程量及全線造價(jià)估算，費(fèi)用權(quán)重較大的項(xiàng)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(xiàng)目施工組織、工期控制、成本控制的關(guān)鍵。

（2）工程難點(diǎn)。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(jì)劃。隧道內(nèi)地質(zhì)較復(fù)雜，需加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)和監(jiān)控量測(cè)。

3.2 針對(duì)重點(diǎn)的應(yīng)對(duì)措施分析

加強(qiáng)洞口復(fù)雜地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的主要措施如下（見(jiàn)表2、圖2）。

表2 應(yīng)對(duì)措施表

圖2 TGP超前預(yù)報(bào)示意圖

（1）加強(qiáng)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(jì)和鉆孔資料的基礎(chǔ)上，開(kāi)展洞口地質(zhì)調(diào)查分析，進(jìn)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(dá)不間斷預(yù)報(bào)。洞口無(wú)法進(jìn)行TGP等爆破長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)，且回填層內(nèi)采用非爆破地震預(yù)報(bào)方式效果也較差，因此洞口段多以地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)方式為主。為了保證洞口段預(yù)報(bào)效果，洞口段將采用地質(zhì)雷達(dá)短距離全覆蓋預(yù)報(bào)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和地質(zhì)雷達(dá)調(diào)試數(shù)據(jù)控制每次預(yù)報(bào)距離，為保證預(yù)報(bào)精度，沒(méi)測(cè)預(yù)報(bào)長(zhǎng)度不大于20 m，搭接長(zhǎng)度不低于5 m[11-13]。

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

3.3 針對(duì)難點(diǎn)的應(yīng)對(duì)措施分析

3.3.1 1號(hào)隧道

1號(hào)隧道圍巖為片巖和片麻巖，圍巖相對(duì)簡(jiǎn)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(bào)主要以長(zhǎng)距離地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)為主。

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

（2）洞身段預(yù)報(bào)。洞身段隧道預(yù)報(bào)主要擬采用長(zhǎng)距離地震預(yù)報(bào)為主，對(duì)預(yù)報(bào)和實(shí)際揭露的異常段落增加地質(zhì)雷達(dá)短距離預(yù)報(bào)，必要時(shí)增加鉆孔。對(duì)不滿足地震預(yù)報(bào)條件的段落，用地質(zhì)雷達(dá)全覆蓋代替。

3.3.2 2號(hào)隧道

2號(hào)隧道圍巖為石英云母巖，圍巖相對(duì)簡(jiǎn)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(bào)主要以長(zhǎng)距離地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)為主。

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

（2）洞身段預(yù)報(bào)。洞身段隧道預(yù)報(bào)主要擬采用長(zhǎng)距離地震預(yù)報(bào)為主，對(duì)預(yù)報(bào)和實(shí)際揭露的異常段落增加地質(zhì)雷達(dá)短距離預(yù)報(bào)，必要時(shí)增加鉆孔。對(duì)不滿足地震預(yù)報(bào)條件的段落，用地質(zhì)雷達(dá)全覆蓋代替。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合該項(xiàng)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(wèn)題和帶來(lái)的安全隱患，做好隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作對(duì)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(bào)的重難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施十分必要。