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1施工技術(shù)研究

超前鉆探深孔鉆探。在隧道上臺(tái)階開挖工作面上采用潛孔鉆機(jī)鉆孔，孔徑Φ100mm，呈正三角形布置3孔，鉆孔深度為30m，開挖25m，留5m與下一循環(huán)搭接。鉆進(jìn)方向沿隧道輪廓5°～10°。向外傾斜。鉆進(jìn)過(guò)程中要詳細(xì)記錄鉆進(jìn)速度、鉆進(jìn)壓力、沖洗液顏色、成分，保留鉆碴樣品等，如果出現(xiàn)大量涌水，要記錄涌水量、噴距，水的顏色，水壓、夾雜物等情況。特別是鉆進(jìn)過(guò)程出現(xiàn)的異常情況，如卡鉆、條鉆等要特別重視。通過(guò)對(duì)鉆孔過(guò)程、碴樣，地下水出露等情況分析前方的地質(zhì)條件和水文情況。淺孔鉆探。淺孔鉆探就是在隧道開挖鉆孔時(shí)，沿隧道輪廓選擇3～5孔加深孔深，通過(guò)對(duì)鉆進(jìn)速度、沖洗液顏色、成分等情況的分析驗(yàn)證深孔鉆探的分析成果。TSP203超前探測(cè)。TSP203是采用了回聲測(cè)量原理。地震波在指定的震源點(diǎn)(在隧道的右邊墻，大約24個(gè)炮點(diǎn)布成一條直線)用少量炸藥激發(fā)產(chǎn)生。地震波在巖石中以球面波形式傳播。當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石物性界面(即波阻抗差異界面，例如斷層、巖石破碎帶和巖性變化等)時(shí)，一部分地震信號(hào)反射回來(lái)，另一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)。反射的地震信號(hào)將被高靈敏度的三分量傳感器接收。反射地震波攜帶有前方地質(zhì)體的相關(guān)信息，通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件TSPwin對(duì)所采集的反射地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到地震波在巖層中的傳播速度，就能使反射信號(hào)的傳播時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離(深度)，來(lái)確定反射層的空間位置，就可以得到掌子面前方巖層構(gòu)造變化和巖體物理力學(xué)性質(zhì)變化的情況。由于TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)采取的是“多點(diǎn)激發(fā)、一點(diǎn)接收”測(cè)量方法，多點(diǎn)激發(fā)產(chǎn)生的地震波相互跟蹤檢驗(yàn)，故而能提供一種精確的測(cè)量。反射信號(hào)的強(qiáng)弱與反射界面兩側(cè)的巖性有很大關(guān)系，反射界面兩側(cè)的巖性差異越大，反射回來(lái)的信號(hào)越強(qiáng)，預(yù)報(bào)的范圍也就更大。由于TSP203超前探測(cè)需要專業(yè)的設(shè)備和專業(yè)軟件，操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)合格，操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)分析結(jié)果的影響較大。因此集團(tuán)公司中心試驗(yàn)室安排了專業(yè)的人員負(fù)責(zé)對(duì)本隧道的TSP超前預(yù)報(bào)工作。

2F3斷層超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施情況及成果分析

TSP203探測(cè)情況為防止斷層帶位置前移，筆者所在項(xiàng)目在2008年1月17日采用TSP203提前進(jìn)行探測(cè)，結(jié)果顯示DK72+986開始圍巖的強(qiáng)度開始減弱、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度增加、地下水更發(fā)育，初步判定圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)。超前鉆探情況深孔鉆探。DK72+990～DK72+960左側(cè)探孔鉆進(jìn)21m時(shí)出水量逐步增大，最大水量37m3/h，靜水壓力0.85MPa。拱頂孔在23m時(shí)水量逐步加大，最大22m3/h，靜水壓力0.82MPa，右側(cè)孔在24m時(shí)水量逐步加大，最大18m3/h，靜水壓力0.82MPa，3個(gè)探孔均水質(zhì)清澈，鉆碴為帶有黃褐色強(qiáng)風(fēng)化殼的石英砂巖碎石顆粒，鉆進(jìn)時(shí)多次卡鉆。淺孔鉆探。施工過(guò)程中從DK72+990起每循環(huán)采用YT-28鑿巖機(jī)加深3個(gè)炮眼，孔深5m，成孔后每孔均有滿孔清澈地下水出露，水壓較低，水壓噴距小于50cm。地質(zhì)素描情況DK72+990斷面揭示圍巖為強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖，黃褐色，三組節(jié)理，由于節(jié)理層理對(duì)圍巖切割成塊狀，裂隙間局部夾雜軟弱層，局部有擠壓變形情況，地下水豐富，大面積散水伴隨局部張開型裂隙呈股狀出露。探測(cè)成果分析綜合多項(xiàng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)成果并結(jié)合前期施工經(jīng)驗(yàn)和對(duì)斷層帶地表(地表為沖溝，溝內(nèi)出露的地下水量減小)情況進(jìn)行分析，隧道開挖面前方地質(zhì)條件基本與設(shè)計(jì)資料吻合，地下水為裂隙水，豐富地表水與地下水連通，隧道開挖后改變了原有平衡水系，造成地表地下水出露減小，大量由隧道內(nèi)涌出。

3處理方案

結(jié)合地質(zhì)情況選擇開挖支護(hù)完成后對(duì)涌水大的地段采用5m徑向注漿堵水。開挖方案根據(jù)超前預(yù)報(bào)措施的探測(cè)成果，結(jié)合前期的施工經(jīng)驗(yàn)可以判斷前方圍巖雖然破碎程度較高，當(dāng)開挖后掉塊現(xiàn)象較少，掌子面圍巖一般較穩(wěn)定，基本無(wú)變形、位移、坍塌發(fā)生，當(dāng)由于地下水的沖刷作用要快速完成支護(hù)，否則極容易發(fā)生塌方。根據(jù)實(shí)際情況，初步開挖方案確定采用三臺(tái)階法施工，將傳統(tǒng)“開挖出碴支護(hù)清碴”的施工工序調(diào)整為“開挖出碴支護(hù)出碴”，即開挖后挖機(jī)在中臺(tái)階對(duì)上臺(tái)階和中臺(tái)階兩邊墻部位的碴向下臺(tái)階轉(zhuǎn)移，裝載機(jī)配合翻斗車在小臺(tái)階裝載向外運(yùn)輸，當(dāng)上臺(tái)階、中臺(tái)階兩側(cè)產(chǎn)生立架的工作空間后停止出碴工作，挖機(jī)后撤時(shí)將部從上臺(tái)階到下臺(tái)階平整成斜坡，方便支護(hù)材料、工具的轉(zhuǎn)運(yùn)和施工人員的上下行走。支護(hù)完成后余碴和回彈料一起裝運(yùn)。這樣可以將支護(hù)時(shí)間提前約1.5～2.0h，減少了風(fēng)化圍巖暴露軟化和被水沖刷的時(shí)間，降低了塌方產(chǎn)生的可能性。

作者：胥寶華單位：中鐵十二局集團(tuán)一公司