隧道課題設(shè)計(jì)研究報(bào)告

1、.WD.WD.WD.1概述1.1研究背景及必要性地球上約有15%的地形是喀斯特巖溶地貌，我國(guó)是世界上巖溶分布面積最廣的國(guó)家之一。在我國(guó)，巖溶分布縱深橫廣，除了形成北方以山西為中心、西南以貴州為中心的兩片面積矚目的巖溶高原外，還有著更為廣闊的地理環(huán)境跨度。由北緯30的南海礁島直到北緯480的小興安嶺地區(qū)；由東經(jīng)740的帕米爾高原直到東經(jīng)1220的臺(tái)灣島；由青海鹽湖直到東部海濱，均分布著巖溶地貌，已見(jiàn)于23省區(qū)，其中大局局部布于東部地區(qū)的桂、粵、黔、湘、贛、川、鄂等省區(qū)。在我國(guó)境內(nèi)，可溶巖分布面積可達(dá)340萬(wàn)平方公里，約占我國(guó)國(guó)土面積的1/3。其中，裸露于地表的碳酸鹽巖面積為9.1萬(wàn)平方公里，接近

2、我國(guó)國(guó)土面積的1/10。如此廣闊的巖溶分布面積，嚴(yán)重影響著我國(guó)交通根基設(shè)施的建設(shè)與開(kāi)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到1989年底，我國(guó)已建成長(zhǎng)大隧道63座，其中隧道洞身穿過(guò)巖溶地層的有26座，占長(zhǎng)隧道總數(shù)的41.27%。在這26座工大隧道的修建過(guò)程中，幾乎不同程度地遇到了惡劣的地下巖溶突水、突泥災(zāi)害。XX隧道位于XX市，是典型的喀斯特巖溶地區(qū)，隧區(qū)隸屬低山溶蝕峰叢地貌，圍巖類(lèi)型大局部為級(jí)，為石炭系大塘組燧石灰?guī)r，灰?guī)r，弱風(fēng)化，屬級(jí)次堅(jiān)石，溶蝕強(qiáng)烈，地表灰?guī)r溶溝，溶槽，溶隙發(fā)育呈峰叢，峰林狀，多處見(jiàn)溶洞，地質(zhì)情況復(fù)雜，溶巖發(fā)育強(qiáng)烈，施工中容易出現(xiàn)巖溶塌陷引起的洞內(nèi)塌方及涌水突泥等地質(zhì)災(zāi)害，施工難度大。如何躲避

3、巖溶隧道工程災(zāi)害的發(fā)生，控制地面坍陷和地表沉降是本隧道施工中亟待解決和技術(shù)難題。我公司雖有過(guò)多條隧道施工的經(jīng)歷，但在巖溶地區(qū)進(jìn)展隧道施工尚屬首次。因此，以XX隧道為依托工程，對(duì)巖溶地區(qū)隧道施工技術(shù)立項(xiàng)進(jìn)展專題研究，就本工程而言，不僅在確保工程安全優(yōu)質(zhì)高效施工、降低工程成本上具有十分重要的作用，對(duì)提升企業(yè)的技術(shù)水平、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力和社會(huì)信譽(yù)度亦有非常重要和積極的意義；同時(shí)，伴隨著國(guó)家高速鐵路的快速開(kāi)展，隧道工程在施工中比例的增加，如能總結(jié)出一套較為成熟的技術(shù)與工藝，對(duì)今后的類(lèi)似工程必將起到良好的指導(dǎo)作用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀巖溶問(wèn)題是一個(gè)世界性的課題，在各國(guó)在工程建設(shè)中，均遇到了各種各樣的巖溶地

4、質(zhì)災(zāi)害。國(guó)內(nèi)外對(duì)于巖溶隧道的研究，在巖溶成因、探測(cè)預(yù)報(bào)、工程處治措施等方面做了較深入的研究，但探測(cè)預(yù)報(bào)精度還是不高，巖溶處治無(wú)系統(tǒng)可行的措施。21世紀(jì)是我國(guó)向西部開(kāi)發(fā)的世紀(jì)，也是人類(lèi)將地下空間作為資源開(kāi)發(fā)的世紀(jì)。我國(guó)又是多山國(guó)家，三分之二的國(guó)土由不同類(lèi)型的山脈、高原組成。我國(guó)“西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施、鐵路公路交通工程、水電工程、南水北調(diào)工程、各種礦山工程以及軍工防護(hù)工程等的大開(kāi)展，都離不開(kāi)大量隧道、隧洞的修建。由于隧道、隧洞都處于地下各種復(fù)雜的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)巖體中，因此對(duì)各類(lèi)巖溶問(wèn)題的處理尤為顯得關(guān)鍵。1.3課題依托的XX隧道簡(jiǎn)介隧道全長(zhǎng)408m，進(jìn)出口里程為DK626+672DK627+0

5、80，全隧均位于右偏曲線上，雙線線間距4.6m，隧道縱坡為單面上坡，坡度2.3。設(shè)計(jì)行車(chē)速度250km/h，重型軌道有砟道床。進(jìn)出口均采用接長(zhǎng)明洞，洞門(mén)采用斜切式洞門(mén)。采用出口獨(dú)頭掘進(jìn)，棄碴用作路基填料。隧道穿越一座孤峰山體，進(jìn)出口基巖破碎，坡面危巖落石分布；洞身基巖為灰?guī)r，節(jié)理發(fā)育，水質(zhì)無(wú)侵蝕，埋深較淺。進(jìn)出均采用接長(zhǎng)明洞進(jìn)口明洞長(zhǎng)25m，出口明洞長(zhǎng)60m和洞頂設(shè)置0.40.6m的M10漿砌片石截水天溝，邊仰坡采用錨噴和骨架護(hù)坡進(jìn)展防護(hù)，在天溝外側(cè)5米處采用防護(hù)網(wǎng)進(jìn)展山體危巖落石防護(hù)。隧區(qū)隸屬低山溶蝕峰叢地貌，地形起伏大，高程125210m，相對(duì)高差2085m，山體坡面植被發(fā)育，主要為松樹(shù)，

6、自然坡度10o45o, 局部為陡壁。基巖零星出露。隧道進(jìn)口段傍山而行，存在一定地形偏壓。隧區(qū)內(nèi)地表水不發(fā)育，地下水類(lèi)型主要為孔隙水，基巖巖溶裂隙水，測(cè)區(qū)地下水位低，大局部鉆孔無(wú)水位。雨季下暴雨時(shí)可能發(fā)育管道水，隧道施工可能存在短時(shí)的涌水涌泥現(xiàn)象。1.3主要研究?jī)?nèi)容及研究目的1.3.1主要研究?jī)?nèi)容1巖溶地區(qū)隧道特點(diǎn)2洞身開(kāi)挖方法3隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)4巖溶處治技術(shù)5監(jiān)控量測(cè)實(shí)施1.3.2研究目的通過(guò)研究，解決和掌握巖溶地區(qū)隧道施工的關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵工藝問(wèn)題，特別是研究巖溶綜合探測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)的應(yīng)用，以提高預(yù)報(bào)精度。針對(duì)巖溶的類(lèi)型、規(guī)模制定系統(tǒng)可靠處治措施，保證隧道的施工。掌握和積累在該條件下的隧道施工經(jīng)歷

7、。鍛煉一批技術(shù)人才，并將指導(dǎo)以后類(lèi)似工程的施工。同時(shí)填補(bǔ)公司在此方面的空白。2巖溶地區(qū)特點(diǎn)及巖溶隧道施工中常見(jiàn)病害2.1巖溶的定義巖溶karst譯喀斯特。源于前南斯拉夫的一個(gè)地名。巖溶指可溶性HYPERLINK :/baike.baidu /view/10226.htm t _blank巖石，特別是HYPERLINK :/baike.baidu /view/979156.htm t _blank碳酸鹽類(lèi)巖石如HYPERLINK :/baike.baidu /view/48402.htm t _blank石灰?guī)r、HYPERLINK :/baike.baidu /view/37153.htm t

8、_blank石膏等，受含有HYPERLINK :/baike.baidu /view/17816.htm t _blank二氧化碳的流水溶蝕，有時(shí)并加以沉積作用而形成的HYPERLINK :/baike.baidu /view/109449.htm t _blank地貌。往往呈奇特形狀，有洞穴、石芽、石溝、HYPERLINK :/baike.baidu /view/14734.htm t _blank石林、HYPERLINK :/baike.baidu /view/111456.htm t _blank溶洞、HYPERLINK :/baike.baidu /view/43619.htm t _

9、blank地下河也有峭壁。此種地貌地區(qū)，往往奇峰林立。通常指巖石裸露、草木不生、具有洞穴、落水洞、地下河而缺乏地表HYPERLINK :/baike.baidu /view/20512.htm t _blank河流和HYPERLINK :/baike.baidu /view/9464.htm t _blank湖泊的地區(qū)。是HYPERLINK :/baike.baidu /view/36813.htm t _blank地下水對(duì)可溶性塊狀石灰?guī)r溶蝕的結(jié)果。2.2巖溶的形成條件促使喀斯特發(fā)育的條件是1.具有可溶性巖層；2.具有溶解能力和足夠流量的水；3.地表水有下滲，地下水有流動(dòng)的途徑。 三者缺一不

10、可！2.3形成過(guò)程地表水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)所經(jīng)過(guò)的沉積物或巖石有著重要的HYPERLINK :/baike.baidu /view/682402.htm t _blank侵蝕作用，既包括水動(dòng)力作用下的碎屑物搬運(yùn)，又包括水對(duì)巖石或沉積物的化學(xué)溶蝕作用，還包括碎屑物在搬運(yùn)過(guò)程中的磨蝕作用?？λ固氐孛簿褪堑叵滤畬?duì)碳酸鹽巖侵蝕作用的結(jié)果。在水流作用下，形成陡峭的海岸、彎曲的溝壑、高高的冰蝕懸谷、氣勢(shì)磅礴的大峽谷?！暗嗡┦彩撬幕瘜W(xué)侵蝕作用的寫(xiě)照。 溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長(zhǎng)期溶蝕的結(jié)果。石灰?guī)r的主要成分是HYPERLINK :/baike.baidu /view/165237.htm t _bla

11、nk碳酸鈣CaCO3，在有水和二氧化碳時(shí)發(fā)生化學(xué)反響生成碳酸氫鈣Ca(HCO3)2，后者可溶于水，于是有空洞形成并逐步擴(kuò)大。這種現(xiàn)象在南斯拉夫亞德利亞海岸的HYPERLINK :/baike.baidu /view/889786.htm t _blank喀斯特高原上最為典型，所以常把石灰?guī)r地區(qū)的這種地形籠統(tǒng)地稱之喀斯特地形。 2.4形態(tài)表現(xiàn)形式1地表水沿灰?guī)r內(nèi)的節(jié)理面或裂隙面等發(fā)生溶蝕，形成溶溝或溶槽，原先成層分布的石灰?guī)r被溶溝分開(kāi)成石柱或石筍。吉利村地陷圖片廣西南寧伊嶺巖廣西來(lái)賓吉利村地陷2地表水沿灰?guī)r裂縫向下滲流和溶蝕，超過(guò)100m深后形成落水洞。3從落水洞下落的地下水到HYPERLINK

12、 :/baike.baidu /view/548166.htm t _blank含水層后發(fā)生橫向流動(dòng)，形成溶洞。4隨地下洞穴的形成地表發(fā)生塌陷，塌陷的深度大面積小，稱坍陷漏斗，深度小面積大那么稱陷塘。5地下水的溶蝕與塌陷作用長(zhǎng)期相結(jié)合地作用，形成坡立谷和天生橋。6地面上升，原溶洞和地下河等被抬出地表成HYPERLINK :/baike.baidu /view/121500.htm t _blank干谷和石林，地下水的溶蝕作用在舊日的溶洞和地下河之下繼續(xù)進(jìn)展。云南路南的石林是上述第一階段溶溝階段的產(chǎn)物，這里的自然風(fēng)光因阿詩(shī)瑪姑娘的動(dòng)人傳說(shuō)而變得格外旖旎。HYPERLINK :/baike.bai

13、du /view/7304.htm t _blank桂林的象鼻山，那么是原地下河道出露地表形成的。在廣西境內(nèi)，經(jīng)?？煽吹竭@種抬升到地表以上的溶洞，俗稱“神女鏡或“仙女鏡。廣西喀斯特天生橋溶溝云南石林石芽石芽漏斗漏斗溶蝕洼地溶蝕洼地落水洞落水洞坡立谷林峰張家界天子山溶洞干谷暗河溶洞HYPERLINK l _Toc2484816622.5巖溶隧道施工中的問(wèn)題由于巖溶發(fā)育的控制因素錯(cuò)綜復(fù)雜，發(fā)育的形態(tài)千姿百態(tài)，以及巖溶發(fā)育的不均衡性和不規(guī)那么性，給巖溶隧道的施工帶來(lái)一系列困難：富水高水壓地段的隧道襯砌設(shè)計(jì)很難把握，施工中的突水、突泥對(duì)施工安全和進(jìn)度造成很大威脅。特長(zhǎng)隧道巖溶問(wèn)題是國(guó)內(nèi)外隧道施工中的重

14、大難題。多年來(lái)，我國(guó)在鐵路、公路、水工隧道施工中均遇到了巖溶突水、突泥、頂板溶洞充填物陷落冒頂、底板塌陷等問(wèn)題。國(guó)外在歐洲阿爾卑斯山隧道及其它一些越嶺隧道也發(fā)生過(guò)類(lèi)似問(wèn)題。我國(guó)在西南修建的貴昆、成昆、襄渝鐵路等均遇到大量巖溶問(wèn)題。貴昆鐵路梅花山隧道施工中遇到地下河及大型溶洞，最后只有在隧洞中修隔水墻，阻截暗河。襄渝鐵路大巴山隧道在通過(guò)寒武統(tǒng)石龍洞灰?guī)r含水層時(shí)，突然揭露一溶洞引起突泥、突水事故，最大涌水量15萬(wàn)方/天，中斷施工3個(gè)月。京廣鐵路大瑤山隧道的巖溶突水形成泥石流，給營(yíng)運(yùn)造成長(zhǎng)期的危害。京珠高速公路石門(mén)坳隧道右線在施工過(guò)程中，因?qū)η胺降刭|(zhì)資料掌握缺乏，開(kāi)挖遇到溶洞災(zāi)害，引發(fā)大涌水造成停工

15、等一系列損失。廣安-重慶高速公路華鑒山隧道施工中多處發(fā)生巖溶突水突泥，引起兩條地下河的灌入。渝懷鐵路圓梁山隧道發(fā)生特大巖溶涌水，對(duì)施工造成極大的影響。通過(guò)以上實(shí)際施工隧道的情況，巖溶隧道施工主要問(wèn)題歸納如下：1、隧道施工中的突泥、突水問(wèn)題；2、隧道施工中頂板溶洞充填物陷落冒頂；3、隧道施工中底板塌陷。以上三種情況均在XX隧道中出現(xiàn)，其中底板塌陷采用了高壓旋噴樁加固，防止了仰拱底沉陷。HYPERLINK l _Toc2484816622.6巖溶隧道施工中的處治原那么巖溶隧道施工中的處治原那么總結(jié)歸納如下：繞、截、排、堵填越與分部開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)相結(jié)合的原那么，同時(shí)配以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與圍巖監(jiān)控量測(cè)。2.

16、6.1繞施工繞行施工中遇到特大和一時(shí)難以處理的溶洞，為使工程不陷入停頓，可以通過(guò)設(shè)計(jì)院組變更繞行通過(guò)。XX隧道為一座孤山不存在特大溶洞，此方法沒(méi)有用到。2.6.2截：攔截地表水當(dāng)?shù)乇碜匀粶洗玻瑓R水洼地發(fā)現(xiàn)有溶穴、漏斗等情況為隧道地下水補(bǔ)給來(lái)源，且補(bǔ)水量隨季節(jié)變化，那么采用攔截措施。施工中在洞口處設(shè)置了環(huán)形天溝。2.6.3排：引排地下水當(dāng)隧道掘進(jìn)遇到溶洞有流水時(shí)，宜排不宜堵。首先調(diào)查水源、涌水量、流向等，引排為主，截引相結(jié)合，將地下水排出洞外。XX隧道地下水量不大。2.6.4堵填對(duì)于隧道施工中出現(xiàn)的溶洞體積不大，且無(wú)大量滲水，采用此方法?？勺{、壓注混凝土、吹沙填充等方式。此方法為XX隧道主要處

17、理溶洞的方法。2.6.5越當(dāng)溶洞較大時(shí)，可采用梁拱跨越。2.6.6分部開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)施工中 基本上采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法，做到了分部開(kāi)挖與強(qiáng)支護(hù)。2.6.7地質(zhì)預(yù)報(bào)工程部請(qǐng)湖南中大設(shè)計(jì)院為我XX隧道做地質(zhì)預(yù)報(bào)的檢測(cè)工作，有效的預(yù)報(bào)前方掌子面的地質(zhì)情況。并且是多種預(yù)報(bào)方式相結(jié)合，主要有：地質(zhì)調(diào)查法、地震波、地質(zhì)雷達(dá)、超前探孔。2.6.8圍巖監(jiān)控量測(cè)監(jiān)控量測(cè)是隧道安全的眼睛，工程部成立了專門(mén)的監(jiān)控量測(cè)小組，實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)人員有3人，配齊相關(guān)測(cè)量設(shè)備如全站儀、收斂?jī)x、地質(zhì)羅盤(pán)等。監(jiān)控量測(cè)的結(jié)果有效的指導(dǎo)了施工，同時(shí)也有效提供了巖溶地質(zhì)條件下，處理溶洞等幫助很大。3級(jí)圍巖開(kāi)挖方案制定鐵路軟弱圍巖大斷面隧道采取何

18、種施工法是施工中必須優(yōu)先考慮的因素之一, 級(jí)圍巖的開(kāi)挖中最常用的兩種工法就是三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法和CRD開(kāi)挖工法,其中三臺(tái)階七步法在許多大斷面隧道中得到了成功應(yīng)用, 較好地解決了弱軟圍巖隧道施工中的諸多技術(shù)難題, 如鄭西客運(yùn)專線、離石隧道、明月山隧道、包家山隧道、金寨隧道等。CRD法在廈門(mén)翔安海底隧道等工程得到成功應(yīng)用。兩種方法因工序不同而各有優(yōu)缺，如何根據(jù)隧道的工程特點(diǎn)及工程地質(zhì)找出最正確的開(kāi)挖方法，以求到達(dá)提高施工工效，這是隧道技術(shù)人員不斷研究的課題。課題小組在施工前結(jié)合其它隧道工程對(duì)三臺(tái)階七步開(kāi)挖法和CRD開(kāi)挖方法進(jìn)展了系統(tǒng)的研究，總結(jié)出兩種開(kāi)挖方法優(yōu)行缺點(diǎn)。3.1三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法的優(yōu)缺

19、點(diǎn)所謂三臺(tái)階七步開(kāi)挖工法就是將隧道斷面分為上中下3個(gè)臺(tái)階,各臺(tái)階間保持一定距離進(jìn)展開(kāi)挖和支護(hù),主要是通過(guò)減小開(kāi)挖斷面的方法到達(dá)控制變形和保證圍巖穩(wěn)定的一種開(kāi)挖方法。3.1.1 施工工序1)利用上循環(huán)架立鋼架施作超前支護(hù); 2)弱爆破分部開(kāi)挖1部,同時(shí)每循環(huán)進(jìn)尺一次,掌子面噴5 cm厚混凝土封閉; 3)分部施作1部周邊初期支護(hù); 4)滯后于1部一段距離,弱爆破左右交織開(kāi)挖2、3部,噴5cm厚混凝土封閉掌子面,施作初期支護(hù);5)滯后于3部一段距離,弱爆破左右交織開(kāi)挖4、5部,施作初期支護(hù); 6)分臺(tái)階開(kāi)挖6部;7)開(kāi)挖7部,及時(shí)封閉初期支護(hù),施作該段內(nèi)作部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充應(yīng)分次施作)

20、 ;8)根據(jù)監(jiān)控量測(cè)資料分析,待初期支護(hù)收斂后,利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌注部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作) 。3.1.2優(yōu)點(diǎn)1)充分利用核心土的支撐作用,掌子面穩(wěn)定,易于控制大的坍塌;2)分臺(tái)階作業(yè),工序簡(jiǎn)潔,開(kāi)挖、支護(hù)、拱架加工等不同工班間易于配合和形成流水作業(yè)。3.1.3缺乏之處1)每一臺(tái)階凈空缺乏,尤其上臺(tái)階,狹窄的空間對(duì)人工和機(jī)械操作干擾很大;2)對(duì)每一臺(tái)階的開(kāi)挖,都會(huì)造成較大的沉降變形,不利用變形的控制; 3)受每一臺(tái)階所必須的長(zhǎng)度所限,仰拱距開(kāi)挖面較遠(yuǎn)(一般都在25 m以上) ,不能及時(shí)封閉成環(huán)。3.2 CRD工法的優(yōu)缺所謂CRD工法就是將隧道斷面分部上下左右4個(gè)部位進(jìn)展開(kāi)挖,并通過(guò)

21、臨時(shí)支護(hù)和臨時(shí)仰拱對(duì)每一分部及時(shí)閉合成環(huán),以此提高開(kāi)挖面的自穩(wěn)能力，保證開(kāi)挖過(guò)程的穩(wěn)定和安全。3.2.1 施工工序1)利用上一循環(huán)架立鋼架施作隧道超前支護(hù); 2) 開(kāi)挖1部土體;3)及時(shí)施作初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù),打設(shè)鋼架鎖腳錨桿,安設(shè)橫撐; 4) 1部施工至適當(dāng)距離后,開(kāi)挖2部,接長(zhǎng)鋼架,施作初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù);5)滯后適當(dāng)距離如上步驟,開(kāi)挖3、4部土體,施作初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù),使之封閉成環(huán); 6) 4部施工至適當(dāng)距離后,開(kāi)挖5部,接長(zhǎng)鋼架,施作初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù); 7)滯后適當(dāng)距離,開(kāi)挖6 部土體,施作初期支護(hù),使之封閉成環(huán);8)分段撤除臨底部側(cè)壁臨時(shí)支護(hù),撤除長(zhǎng)度根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果分析后確定,

22、一次撤除長(zhǎng)度不大于10 m,施作7部仰拱二次襯砌及隧底填充;9)分段撤除剩余臨時(shí)支護(hù); 10)利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌注部二次襯砌(拱墻襯砌一次施作) 。3.2.2優(yōu)點(diǎn)1)利用臨時(shí)仰拱的支撐,及時(shí)封閉成環(huán),能有效控制圍巖的變形; 2)每一分部斷面較小,利于隧道構(gòu)造的穩(wěn)定,同時(shí)因其高度較大,又利于機(jī)械和人工作業(yè)。3.2.3 缺乏之處1)臨時(shí)支撐多,工序繁雜,上道工序?qū)ο碌拦ば虻闹萍s較多,不同分部間干擾較大,不利于現(xiàn)場(chǎng)施作和執(zhí)行;2)臨時(shí)支撐消耗材料多,其撤除既費(fèi)時(shí)又不利于隧道的穩(wěn)定。3.3開(kāi)挖方法確實(shí)定XX隧道級(jí)圍巖段從DKDK626+697DK626+840段，長(zhǎng)143米，級(jí)圍巖開(kāi)挖斷面146

23、m2，設(shè)計(jì)采有CRD法開(kāi)挖。經(jīng)課題小組對(duì)XX隧道級(jí)圍巖段的工程物點(diǎn)、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)的考證及與以往類(lèi)似工程的比照，本隧道級(jí)圍巖段主要風(fēng)險(xiǎn)事件為局部溶洞的涌水突泥和洞內(nèi)塌方。采用三臺(tái)階七步開(kāi)挖法充分利用核心土的支撐作用,掌子面穩(wěn)定,易于控制大的坍塌，工序簡(jiǎn)潔,開(kāi)挖、支護(hù)、拱架加工等不同工班間易于配合和形成流水作業(yè)。施工中把加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)工作、控制仰拱到掌子面的距離及邊墻開(kāi)挖間距做為施工中的控制重點(diǎn)。4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案的制定4.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的作用由于巖溶隧道地質(zhì)條件極其復(fù)雜，并受工期及目前勘察手段所限，原勘察單位為查清巖溶發(fā)育規(guī)律做了大量而細(xì)致的工作，但與隧道施工關(guān)系最密切的管道巖溶發(fā)育深度、

24、具體位置、大小、充填情況等卻難于查清，為了預(yù)防、減少災(zāi)害性地質(zhì)帶來(lái)的損失，隧道施工期間進(jìn)展施工地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是十分必要的。隧道工程施工期間進(jìn)展超前地質(zhì)探測(cè)預(yù)報(bào)由來(lái)已久，國(guó)外如英、美、法、日、德等國(guó)均已將此列入隧道工程建設(shè)的重要內(nèi)容。在設(shè)計(jì)各勘察階段， 基本采用鉆探和大量的地球物理勘探相結(jié)合的方法，隧道施工期間，主要采取水平探孔法。在我國(guó)，隧道工程超前探測(cè)預(yù)報(bào)研究始于20世紀(jì)50年代中期，在巖溶發(fā)育的灰?guī)r地層中修建隧道工程，施工中應(yīng)采用綜合超前探測(cè)預(yù)報(bào)的方法，堅(jiān)持隧道洞內(nèi)探測(cè)與洞外地質(zhì)勘測(cè)相結(jié)合、地質(zhì)方法與物探方法相結(jié)合、多種物探方法相結(jié)合、輔助導(dǎo)坑與主洞探測(cè)相結(jié)合，開(kāi)展多層次、多手段的綜合超

25、前地質(zhì)預(yù)報(bào)。對(duì)各種預(yù)報(bào)手段探測(cè)到的信息進(jìn)展綜合比照分析，盡可能準(zhǔn)確地及早判定隧道工程將經(jīng)過(guò)的溶洞、暗河等不良地質(zhì)，指導(dǎo)和修正工程設(shè)計(jì)，修正和確定施工方案與措施。4.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)原那么為保證隧道施工安全、優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)信息化施工，工程部成立超前地質(zhì)預(yù)報(bào)領(lǐng)導(dǎo)小組，工程部總工任組長(zhǎng)，對(duì)全隧實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并將其納入正常施工工序進(jìn)展管理。通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，預(yù)測(cè)可能引發(fā)隧道地質(zhì)災(zāi)害的不良地質(zhì)體位置、規(guī)模和性質(zhì)，并根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)成果，提出相應(yīng)的技術(shù)措施與可行性建議，降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)率，確保隧道工程施工人員和設(shè)備的安全，進(jìn)而降低工程成本。4.3制定預(yù)報(bào)方案經(jīng)過(guò)課題小組根據(jù)設(shè)計(jì)文件、招標(biāo)文件的要求，并

26、結(jié)合對(duì)XX隧道的工程特點(diǎn)、工程地質(zhì)及水文條件的研究，決定本隧道采用地質(zhì)調(diào)查法為主，并結(jié)合鉆孔及綜合物探手段進(jìn)展綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。結(jié)合本隧道工程特點(diǎn)以及工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作主要預(yù)報(bào)以下內(nèi)容：1) 不同巖性接觸帶的位置，接觸帶巖體破碎程度，地下水賦存情況；2) 巖體破碎程度，地下水賦存情況；3) 隧道受巖溶地下水影響程度及巖溶形態(tài)的類(lèi)型，位置，大小等；4) 隧道內(nèi)圍巖級(jí)別變化趨勢(shì)。施工前首先進(jìn)展長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)對(duì)掌子面前方100米范圍內(nèi)的不良地質(zhì)性質(zhì)、位置、寬度和影響隧道施工的長(zhǎng)度進(jìn)展宏觀預(yù)報(bào)，跟據(jù)長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)結(jié)果并結(jié)合地質(zhì)調(diào)查法提醒的地質(zhì)條件及局部炮眼加深2-3米的探測(cè)情況，為開(kāi)挖指

27、明工作面前方概略的地質(zhì)輪廓，提醒前方不良地質(zhì)和圍巖級(jí)別的變化。對(duì)圍巖異常處，增設(shè)75超前探孔、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測(cè)等短距離預(yù)報(bào)方法，更準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)工作面前方15-30米范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的地層、巖性情況，預(yù)報(bào)掌子面及其附近圍巖中實(shí)見(jiàn)的各種不良地質(zhì)體向掌子面前方延伸的情況，較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)工作面前方15-30米范圍內(nèi)可能的地下水涌出情況。施工中將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入正常施工工序進(jìn)展管理，通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，核實(shí)和預(yù)測(cè)掌子面前方的地質(zhì)條件，及時(shí)調(diào)整工程措施，確保施工及構(gòu)造安全。以下是本隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的主要技術(shù)手段及其特點(diǎn)以供綜合采用時(shí)參考。4.4采用的預(yù)報(bào)方法特點(diǎn)1、地質(zhì)素描法利用地質(zhì)理論和作圖法，將隧道

28、所揭露的石灰?guī)r地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、構(gòu)造面產(chǎn)狀、地下水出露點(diǎn)位置及出水狀態(tài)、出水量、溶洞發(fā)育情況等準(zhǔn)確記錄下來(lái)并結(jié)合己有勘測(cè)資料，進(jìn)展隧道開(kāi)挖面前方地質(zhì)條件的預(yù)報(bào)。該方法不占用施工時(shí)間、設(shè)備簡(jiǎn)單、不干擾施工、出結(jié)果快、預(yù)報(bào)的效果好、費(fèi)用低、而且為整個(gè)隧道提供了完整的地質(zhì)資料,但對(duì)操作人員地質(zhì)知識(shí)水平要求較高,一般準(zhǔn)確性難以保證。2、超前水平鉆孔用鉆探設(shè)備向掌子面前方鉆探，直接提醒隧道掌子面前方幾十米地層的巖性、巖體構(gòu)造、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料，比較直觀，還可通過(guò)巖芯試驗(yàn)獲得巖石強(qiáng)度等定量指標(biāo)，適用于已經(jīng) 基本認(rèn)定的主要不良地質(zhì)區(qū)段。但在復(fù)雜地質(zhì)條件下預(yù)報(bào)效果較差

29、，很難預(yù)測(cè)到正洞掌子面前方的小斷層和貫穿性大節(jié)理，與隧道軸線平行的構(gòu)造面以及鉆孔與鉆孔之間的地質(zhì)情況也反映不出來(lái)。優(yōu)點(diǎn)是可以直觀、準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)地質(zhì)情況,也可以起到其它輔助施工的作用;缺點(diǎn)是費(fèi)用比較昂貴,占用隧道施工時(shí)間長(zhǎng)。3、加深炮孔加深炮孔是在掌子面鉆眼的時(shí)候，為了確定下一循環(huán)的圍巖情況而打的探測(cè)炮眼，深度為當(dāng)前循環(huán)進(jìn)尺的2-3倍長(zhǎng)度，與超前地質(zhì)鉆孔相比,它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，可以探測(cè)出溶洞、泥槽等，也可以提前探測(cè)地下涌水，流沙等。對(duì)巖溶地區(qū)隧道施工安全非常重要。4、紅外探水紅外線探水法是利用地下水的活動(dòng)會(huì)引起巖體紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)的變化,紅外探水儀通過(guò)接收巖體紅外輻射場(chǎng)強(qiáng),根據(jù)圍

30、巖紅外輻射場(chǎng)強(qiáng)的變化幅值來(lái)確定隧道掌子面前方或洞壁四周是否有隱伏的含水體。優(yōu)點(diǎn)是儀器小巧輕便,操作簡(jiǎn)單,可實(shí)現(xiàn)全空間全方位探測(cè),能預(yù)測(cè)隧道外圍空間及掘進(jìn)面前方30 m范圍內(nèi)是否存在隱伏水體或含水構(gòu)造,資料分析簡(jiǎn)潔、快速、直觀。缺點(diǎn)是只能探測(cè)出探測(cè)點(diǎn)前方30 m范圍內(nèi)有沒(méi)有水,至于水量大小、水體寬度及具體位置等那么難以說(shuō)清,也就是說(shuō)目前紅外探測(cè)只限于定性階段。5、地震波反射法地震波反射法適用于極軟巖至極硬巖的任何地質(zhì)情況。能預(yù)報(bào)掌子面前方100350 m范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況,圍巖越硬越完整預(yù)報(bào)長(zhǎng)度就越大。對(duì)隧道施工干擾小。它可在隧道施工間隙進(jìn)展,即使專門(mén)安排此項(xiàng)工作,也只需30 min左右。提交資料

31、及時(shí)：在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的第2天即可提交正式成果報(bào)告。預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性:其預(yù)報(bào)地質(zhì)體距離掌子面的位置是根據(jù)24個(gè)爆破孔與接收器之間的彈性波速度的平均值和地質(zhì)體反射波到達(dá)接收器的時(shí)間來(lái)確定的,由于彈性波速度的差異而導(dǎo)致地質(zhì)體預(yù)報(bào)位置與實(shí)際情況有所差異。預(yù)報(bào)精度:它所能反映出的地質(zhì)體的寬度是根據(jù)采樣間隔和巖體彈性波速度來(lái)確定的,如采樣間隔取80s,彈性波速度為5000m/s,那么能預(yù)報(bào)出的地質(zhì)體的寬度為0.4m。預(yù)報(bào)斷層、弱硬巖接觸面等面狀構(gòu)造反射信號(hào)較為明顯,而預(yù)報(bào)溶洞等點(diǎn)狀地質(zhì)體那么不盡如人意,因其預(yù)報(bào)原理和計(jì)算模型是以平面為計(jì)算依據(jù),對(duì)寬度小于0.4m的小型溶洞反映不明顯。6、地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)利用高頻

32、電磁在不同電性界面上的反射特性進(jìn)展探測(cè)預(yù)報(bào)。隧道內(nèi)一般金屬構(gòu)件比較多，地質(zhì)預(yù)報(bào)要求儀器應(yīng)有一定的預(yù)報(bào)長(zhǎng)度，因而用于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的地質(zhì)雷達(dá)天線應(yīng)使用低頻屏蔽開(kāi)線。在地表探測(cè)530m范圍內(nèi)的地下地層或地質(zhì)異常體(溶洞、斷裂、空隙等)反射信號(hào)比較明顯;灰?guī)r地區(qū)隧道鋪底前采用中低頻率的天線可作為探明隧底隱伏巖溶洞穴的手段。采用高頻率的天線進(jìn)展隧道混凝土襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)比較理想。儀器密封性差,易造成儀器損壞,操作起來(lái)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,探測(cè)距離短,效果不好。隧道內(nèi)的環(huán)境條件與地質(zhì)雷達(dá)的理論根基半無(wú)限空間不吻合,加之洞內(nèi)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼軌等金屬構(gòu)件的影響, 探測(cè)結(jié)果一般不太理想。5巖溶處治技術(shù)5.1出口段D

33、K627+020 DK627+080巖溶段施工隧道掘進(jìn)口明洞部位開(kāi)挖后，地質(zhì)呈石林狀如圖：石峰之間夾著塑狀粉質(zhì)粘土，造成地基軟硬不均。為防止基底沉陷及地基不均勻下沉，需對(duì)粘土局部進(jìn)展加固處理。5.1.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果隧道出口段地表基巖零星出露，地表灰?guī)r溶槽、溶隙發(fā)育呈峰叢、峰林狀，經(jīng)鉆探隧道DK627+015-DK627+055段為一豎井狀溶洞塌陷，內(nèi)填充物均為硬塑狀粉質(zhì)粘土，下伏基巖為石灰?guī)r與硅質(zhì)巖互層，弱風(fēng)化V級(jí)次硬巖，巖體破碎，自穩(wěn)能力差。明洞開(kāi)挖完成后，采用地質(zhì)雷對(duì)隧底進(jìn)展預(yù)測(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況，本次地質(zhì)超前預(yù)報(bào)采用地質(zhì)雷達(dá)法，對(duì)以開(kāi)挖完明洞隧底進(jìn)展預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。根據(jù)雷達(dá)波記錄結(jié)合

34、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況分析溶洞最深處在基底裂隙極為發(fā)育，巖體破碎，自穩(wěn)能力差，未見(jiàn)其他不良地質(zhì)。建議：基底承載力缺乏，建議加強(qiáng)基底處理，確保工程質(zhì)量。5.1.2 處治方案根據(jù)地質(zhì)預(yù)報(bào)提醒的地質(zhì)情況， DK627+020DK627+052明洞段兩側(cè)開(kāi)挖采用基底外1米放坡開(kāi)挖。DK627+030DK627+050段溶洞發(fā)育至隧底20米下以的范圍內(nèi)，基底采有60旋噴樁進(jìn)展地基加固，樁間距1米，交織布置，旋噴樁加固至基巖面以下1m，注漿材料采用普通硅酸鹽水泥外加2%-3%氯化鈣做為速凝劑，水灰比采用1:11.1:1 ；DK627+016DK627+030段溶洞發(fā)育在隧道仰拱范圍內(nèi)，采用同級(jí)混凝土進(jìn)展基底換填和回

35、填。在塌陷體范圍隧道兩側(cè)采用50公分的粘土隔水層，順地表排水。1、施工主要設(shè)備有：高壓旋噴鉆機(jī)、拌漿桶、壓漿泵、發(fā)電機(jī)等。2、施工過(guò)程高壓旋噴樁是利用鉆機(jī)把帶有特殊噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定位置后，用高壓脈沖泵，將水泥漿液通過(guò)鉆桿下端的噴射裝置，向四周以高速水平噴入土體，借助液體的沖擊力切削土層，使噴流射程內(nèi)土體遭到破壞，與此同時(shí)鉆桿一面以一定的速度旋轉(zhuǎn)，一面低速徐徐提升，使土體與水泥漿充分?jǐn)嚢杌旌?，膠結(jié)硬化后即在地基中形成直徑比較均勻具有一定強(qiáng)度的圓柱體稱為旋噴樁。施工時(shí)首先用鉆機(jī)引孔，再用旋噴機(jī)噴射，即先把漿液管下到預(yù)定加固范圍最深點(diǎn)，然后自下而上進(jìn)展高壓噴射注漿切割土體，將開(kāi)孔和灌注樁

36、體同時(shí)進(jìn)展，一次成樁，其工作步驟為：1鉆機(jī)就位：鉆機(jī)需平置于結(jié)實(shí)堅(jiān)實(shí)的地方，鉆桿對(duì)準(zhǔn)孔位中心，水平位置偏差不超過(guò)5cm，豎直度控制在1%樁長(zhǎng)內(nèi)。2鉆孔下管：鉆孔的目的是將注漿管順利置入預(yù)定位置，在下管過(guò)程中，需防止管外泥砂堵塞噴嘴，確保下管順利，下管過(guò)程中同時(shí)輸送壓縮氣流，直至注漿噴頭下到預(yù)定位置預(yù)定加固范圍最深點(diǎn)。3制漿：本工程旋噴樁噴射注漿材料采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比按設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格控制為1：1。 4試管：當(dāng)注漿管置入土層預(yù)定深度后應(yīng)用清水試壓，假設(shè)注漿設(shè)備和高壓管路安全正常，那么可攪拌制作水泥漿開(kāi)場(chǎng)高壓注漿作業(yè)。5高壓注漿作業(yè)：高壓射漿自下而上連續(xù)進(jìn)展，注意檢查漿液初凝時(shí)間、注

37、漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)和提升速度等參數(shù)，應(yīng)符合操作規(guī)程要求。開(kāi)動(dòng)高壓注漿泵，開(kāi)場(chǎng)注漿，當(dāng)注漿壓力和電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定并到達(dá)試樁設(shè)計(jì)參數(shù)后，再按試樁設(shè)計(jì)提升速度開(kāi)場(chǎng)提升鉆桿，邊旋轉(zhuǎn)邊噴漿邊提升。6噴漿完畢與拔管：噴漿由下而上至設(shè)計(jì)高度后，停頓噴漿，拔出噴漿管，噴漿即告完畢，把漿液填入注漿孔中，多余的去除掉，但需防止?jié){液凝固時(shí)產(chǎn)生收縮的影響，拔管要及時(shí)，不可久留孔中，否那么漿液凝固后將難以拔出。7注漿設(shè)備清洗：當(dāng)噴漿完畢后，立即清洗高壓泵、輸漿管路、注漿管及噴頭。3、施工本卷須知1鉆機(jī)就位后，應(yīng)進(jìn)展水平校正，鉆桿應(yīng)與鉆孔方向一致。旋噴注漿管埋設(shè)深度必須符合設(shè)計(jì)深度要求，注漿孔均勻布置，間距適中，保證孔間注漿

38、寬度，成孔時(shí)，保證孔的垂直度。2合理安排施工順序，采用逐排逐根施工順序施工。3施工過(guò)程中采取措施防止高壓泥漿從送風(fēng)管中倒流進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。4按設(shè)計(jì)配合比配置漿液原材料，配合比要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)展試配，控制好漿液的凝結(jié)時(shí)間，水泥不受潮、不結(jié)塊、各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)定。5在注漿前10min必須攪拌好漿液，漿液要充分?jǐn)嚢璨⑦B續(xù)進(jìn)展，使?jié){液均勻、供料不斷，漿液攪拌時(shí)間不得少于5min，漿液儲(chǔ)存時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，從制備到用完不宜超過(guò)30min。6嚴(yán)格控制好注漿壓力和注漿量，保證注漿到達(dá)規(guī)定位置。7漿液在配制過(guò)程，一是要控制好計(jì)量精度，二是要將漿液攪拌均勻。8噴射注漿時(shí)要保證均勻，連續(xù)不連續(xù)進(jìn)展。9噴射注漿時(shí)做好

39、原始記錄，并派專人進(jìn)展質(zhì)量跟蹤檢查。3、質(zhì)量檢驗(yàn)方法1水泥攪拌樁的質(zhì)量控制應(yīng)貫穿施工的全過(guò)程，施工過(guò)程中必須隨時(shí)檢查施工記錄和計(jì)量記錄。檢查重點(diǎn)是：水泥和外加劑的品種、規(guī)格及質(zhì)量；漿液的拌制符合要求；布樁形式及樁長(zhǎng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定。2施工完成后，應(yīng)對(duì)高壓旋噴樁的完整性、均勻性、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)展檢測(cè)。3載荷試驗(yàn)在成樁28天后進(jìn)展，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力不小于200KPa。4取芯試驗(yàn)宜在成樁28天后進(jìn)展，宜采用雙管單動(dòng)鉆機(jī)，在樁徑方向1/4處鉆孔，根據(jù)鉆芯情況對(duì)樁的完整性和均勻性進(jìn)展判定。在鉆芯的上、中、下部各取至少一段進(jìn)展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，鉆孔在取芯后用水泥砂漿回填灌注。無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值不低

40、于3.0Mpa。5淺層開(kāi)挖可配合載荷試驗(yàn)與取芯試驗(yàn)進(jìn)展，可直觀判定樁身完整性和均勻性。5.1.3效果分析基底處理后地基承載力到達(dá)設(shè)計(jì)要求。附檢測(cè)報(bào)告單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)結(jié)果檢測(cè)點(diǎn)數(shù)3加載方式砂土堆載檢測(cè)方法慢速維持荷載法地基類(lèi)型高壓旋噴樁復(fù)合地基置換率0.2826壓板尺寸1.01.0m2序號(hào)檢測(cè)點(diǎn)號(hào)最大試驗(yàn)荷載 (kPa)對(duì)應(yīng)沉降(mm)剩余沉降(mm)極限承載力(kPa)對(duì)應(yīng)沉降(mm)承載力特征值(kPa)對(duì)應(yīng)沉降(mm)是否滿足設(shè)計(jì)要求11-3#30013.4610.7030013.461502.55是22-19#30012.3310.0930012.331502.37是33-8#30

41、013.8611.0830013.861502.92是統(tǒng)計(jì)結(jié)果fspk極差0kPa ，fspk均值：150kPa，本場(chǎng)地所測(cè)點(diǎn)位復(fù)合地基承載力特征值fspk=150kPa綜合評(píng)價(jià)本場(chǎng)地所測(cè)3組單樁復(fù)合地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。鉆芯法試驗(yàn)結(jié)果序號(hào)樁號(hào)施工樁長(zhǎng)m鉆芯樁長(zhǎng)m持力層樁身完整性描述樁身完整性類(lèi)別15-1614.5014.60硅質(zhì)頁(yè)巖整體噴攪均勻，無(wú)斷漿現(xiàn)象，能取出完整柱狀芯樣，芯樣取芯率80%28-816.1016.30硅質(zhì)頁(yè)巖局部噴漿 基本均勻，無(wú)斷漿現(xiàn)象，芯樣局部不完整，芯樣取芯率65%39-1216.2016.30硅質(zhì)頁(yè)巖整體噴攪均勻，無(wú)斷漿現(xiàn)象，能取出完整柱狀芯樣，芯樣取芯率

42、80%備注本次檢測(cè)在成樁28天以后5.2DK626+840DK626+830巖溶段XX隧道DK626+840K626+697段屬級(jí)圍巖。根據(jù)XX隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施細(xì)則，施工至DK626+842時(shí)，地質(zhì)預(yù)報(bào)工作小組首先對(duì)掌子面前方50米范圍內(nèi)進(jìn)展多地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。5.2.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查DK626+642處掌子面巖性主要為弱風(fēng)化灰?guī)r，巖體穩(wěn)定性、完整性較差。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況，本次地質(zhì)超前預(yù)報(bào)采用地震波反射法開(kāi)展工作。 5.2.1.1地震波反射法 從地震波記錄上分析，縱波初至波在510.3ms間，計(jì)算得到掌子面附近巖體縱波速度為3483m/s。按碳酸巖類(lèi)圍巖等級(jí)劃分為級(jí)。在DK6

43、26+840DK626+795范圍內(nèi)可能存在不良地質(zhì)體，推測(cè)為半充填型溶洞或破碎帶，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查綜合判斷，上述區(qū)域范圍內(nèi)巖溶水較為發(fā)育，主要以垂直徑流為主。地震波顯示在采集65ms時(shí)窗范圍內(nèi)地震波記錄波形相位錯(cuò)亂,推測(cè)掌子面前方50m范圍內(nèi)巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。建議:l)待掌子面開(kāi)挖至里程DK626+840和DK626+801時(shí)采用地質(zhì)雷達(dá)掃描,以進(jìn)一步探明掌子面前方工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件:2開(kāi)挖至上述里程段,建議加密超前探孔和加強(qiáng)超前支護(hù)。5.2.1.2超前水平鉆孔根據(jù)地震波反射法的預(yù)報(bào)結(jié)果，DK626+840DK626+795段可能存在不良地質(zhì)體，為了驗(yàn)證地震波反射的預(yù)報(bào)結(jié)果，更直觀準(zhǔn)確

44、地了解前方圍巖情況，地質(zhì)預(yù)報(bào)小組在掌子面施工至DK626+840時(shí)施作超前水平鉆探，進(jìn)一步探測(cè)前方圍巖情況。施工中為了加快鉆進(jìn)速度，減少超前鉆探占用開(kāi)挖工作面的時(shí)間，探測(cè)時(shí)采用回轉(zhuǎn)取芯鉆和沖擊鉆相結(jié)合的方式。 一般地段采用沖擊鉆，特殊地段采用回轉(zhuǎn)取芯鉆。超前鉆探的主要目的是探明開(kāi)挖工作面前方有無(wú)不良地質(zhì)和特殊巖土及其發(fā)育情況，有無(wú)斷層破碎帶及其發(fā)育規(guī)模，地下水發(fā)育情況，有無(wú)發(fā)生突泥、突水的可能。如采用沖擊鉆，揭露地下水時(shí)，水會(huì)從鉆孔中流出；遇到溶洞，鉆進(jìn)速度會(huì)明顯發(fā)生變化，因而采用沖擊鉆 基本能到達(dá)探水、探溶洞的目的，沖擊鉆速度快，為隧道大量采用鉆孔探測(cè)提供了時(shí)間保障和可能性采；回轉(zhuǎn)取芯鉆速度

45、慢，占用施工時(shí)間太多，在需要取芯鑒定時(shí)采用進(jìn)展取芯鉆探。本次超前地質(zhì)鉆探在掌子面共施作三個(gè)超前孔。XX隧道超前地質(zhì)鉆探記錄表施工單位：中交一公局柳南標(biāo) 掌子面里程： DK626+840 開(kāi)鉆日期：2010.7.31 終孔日期：2010.8.1孔號(hào)位置孔口高程外插角炮孔長(zhǎng)度終口位置終口標(biāo)高鉆進(jìn)物征及地質(zhì)情況描述1#030炮孔位置：DK626840中心；鉆進(jìn)過(guò)程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動(dòng)強(qiáng)烈；巖粉成灰色，鉆進(jìn)至15米處有塌孔現(xiàn)象，鉆孔沖洗液變濁，可能有溶洞發(fā)育，填充有粉質(zhì)粘土；有大量滲水，鉆進(jìn)速度均勻5m/小時(shí)； 2#030炮孔位置：DK626840左3m；鉆進(jìn)過(guò)程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動(dòng)強(qiáng)烈；鉆進(jìn)

46、至14米處，地質(zhì)有變化，有溶洞發(fā)育，填充有粉質(zhì)粘土，長(zhǎng)約6米，巖粉成灰色，局部夾有黃色；有大量滲水，鉆進(jìn)速度均勻5m/小時(shí)； 3#030炮孔位置：DK626840右3m鉆進(jìn)過(guò)程有卡鉆現(xiàn)象，局部鉆桿震動(dòng)強(qiáng)烈；巖粉成灰色，局部夾有黃色；鉆進(jìn)至5米處，鉆孔沖洗液變濁，有溶洞發(fā)育，填充有粉質(zhì)粘土，長(zhǎng)約5米，有少量滲水；司鉆：XX 記錄員：XX 地質(zhì)工程師：XX 場(chǎng)監(jiān)理工程師：XX5.2.1.3地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)2010年8月5日地質(zhì)預(yù)報(bào)小組采用地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)掌子面前方20米范圍內(nèi)進(jìn)展地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測(cè)，(DK626+834DK626+814)預(yù)報(bào)結(jié)里為：在DK626+834DK626+814 區(qū)段地層巖性主要為石炭

47、系下統(tǒng)大塘組燧石灰?guī)r與硅質(zhì)巖互層，弱強(qiáng)風(fēng)化，巖體節(jié)理發(fā)育，圍巖自穩(wěn)性差，拱部易掉塊。預(yù)報(bào)里程段內(nèi)設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別為級(jí)。測(cè)試掌子面里程為DK626+834 ，測(cè)試范圍為DK626+834 DK626+814。附圖為利用地質(zhì)雷達(dá)在掌子面處測(cè)試得到的堆積波圖。對(duì)采集雷達(dá)圖譜分析認(rèn)為：1) 掌子面前方04m對(duì)應(yīng)里程DK626+834DK626+830范圍內(nèi)反射信號(hào)強(qiáng)烈，同相軸連續(xù)性差，推斷該區(qū)域內(nèi)巖體極破碎，節(jié)理裂隙極發(fā)育，有發(fā)育充填型溶洞或破碎帶的可能性。2) 掌子面前方47m對(duì)應(yīng)里程DK626+830DK626+827范圍內(nèi)，反射信號(hào)較為微弱，推測(cè)該區(qū)域范圍內(nèi)巖質(zhì)變化不明顯，未見(jiàn)明顯的孤立異常和大規(guī)模

48、的不良地質(zhì)體。3) 掌子面前方716m對(duì)應(yīng)里程DK626+827DK626+818范圍內(nèi)呈現(xiàn)明顯弧形同相軸且反射波振幅強(qiáng)烈，推測(cè)該區(qū)域沿線路方向的中部區(qū)域內(nèi)發(fā)育半充填或全充填溶洞，內(nèi)充填物主要為粉質(zhì)黏土，沿線路方向發(fā)育長(zhǎng)達(dá)6m 左右；該區(qū)域沿線路的左側(cè)呈現(xiàn)兩組明顯的反射波組，推測(cè)此區(qū)域內(nèi)發(fā)育溶洞規(guī)模較大，半充填，沿線路方向發(fā)育長(zhǎng)達(dá)8m 左右。該里程段水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件極差，施工中應(yīng)以引起高度關(guān)注。4) 掌子面前方1620m對(duì)應(yīng)里程DK626+818DK626+814范圍內(nèi)未出現(xiàn)較為明顯的異常特征圖像，推測(cè)該范圍內(nèi)巖體較為破碎，節(jié)理裂隙較為發(fā)育未出現(xiàn)較為明顯的孤立異常和不良地質(zhì)體。目前隧

49、道掌子面前方巖體較破碎，特做如下施工建議：1) DK626+834DK626+830、DK626+827DK626+818 段，施工時(shí)應(yīng)引以特別關(guān)注，建議加密超前探孔和加強(qiáng)超前支護(hù)，開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)展初期支護(hù)，預(yù)防掉渣、掉塊、突水、突泥，甚至局部坍塌的發(fā)生；2)提高施工技術(shù)，嚴(yán)格控制超欠挖，確保施工質(zhì)量；3)加強(qiáng)頂部及左側(cè)的支護(hù)，防止頂部掉塊及左側(cè)塌滑，危及施工人員安全。5.2.3 施工方案根據(jù)超前地質(zhì)報(bào)結(jié)果提醒，此處溶洞為充填型溶洞，填充物為粉質(zhì)粘土，有小量滲水，相對(duì)獨(dú)立，不存在補(bǔ)給源，施工時(shí)采取先提醒、后處治的原那么，加強(qiáng)超前支護(hù)、縮短開(kāi)挖進(jìn)尺、及時(shí)初期支護(hù)的處治原那么。 1開(kāi)挖進(jìn)尺控制在每循

50、環(huán)一榀； 2施工時(shí)循環(huán)施作5個(gè)加深炮孔； 3施工過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，當(dāng)隧道變形較大時(shí)，設(shè)置臨時(shí)仰拱。5.2.4 DK626+834溶洞施工2010年8月3日19點(diǎn)，上臺(tái)階掌子面掘進(jìn)至DK626+834時(shí)，左右側(cè)拱腰處發(fā)生溶洞充填物涌泥現(xiàn)象，涌出物物質(zhì)成分為軟塑狀、流塑狀粉質(zhì)粘土含角礫，涌出掌子面約43m長(zhǎng)，方量約500m3?，F(xiàn)場(chǎng)提醒，隧道右側(cè)拱腰處發(fā)育一直徑約56m的溶洞,洞高約30m，呈不規(guī)那么狀向隧道掌子面內(nèi)及大里程方向延伸，溶洞充填物已 基本排空；隧道左側(cè)拱腰處發(fā)育一直徑約2m的溶洞，洞高約10m，大致沿線路小里程方向及拱頂延伸，涌出局部溶洞充填物。該溶洞位于左側(cè)拱腰處，屬于貧水充填淤泥

51、型溶洞，掌子面基巖穩(wěn)定，溶腔內(nèi)填充物己 基本排空，根據(jù)其特點(diǎn)施工中采取以下處治措施：1)在確保安全情況下，對(duì)涌出的填充物進(jìn)展清理。2)對(duì)溶洞區(qū)范圍內(nèi)施作75超前導(dǎo)管，導(dǎo)管外設(shè)5的單向閥溢漿孔，管棚布設(shè)間距30cm,外插角150，長(zhǎng)度以鉆入基巖1.5米為原那么。施作完畢后注入普通水泥單漿，注漿終壓1.52.0MPa。3)DK626+835DK626+815段全環(huán)I20b鋼拱架間距由60cm調(diào)整為50cm，拱腰及拱腳剛架接頭處鎖腳錨管每處調(diào)整為4根，采用雙層10鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距10cm10cm。4)在初期支護(hù)施作過(guò)程中預(yù)埋混凝土泵管，泵管預(yù)埋高度7m，初支施作完成后進(jìn)展泵送C30混凝土及吹沙回填。

52、泵送混凝土護(hù)拱厚度不小于1m，吹砂回填厚度不小于4m。溶洞位置兩側(cè)邊墻腳各增設(shè)2根100PVC盲管，直接引入洞內(nèi)側(cè)溝，50環(huán)向盲管予以加密，防止襯砌背后積水。5.2.5 效果分析采用超前水平鉆探與地質(zhì)雷達(dá)相結(jié)合的方法準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出溶洞的位置、類(lèi)型和規(guī)模。根據(jù)該溶洞的特點(diǎn)，采取先開(kāi)挖提醒后處治的方法是比較成功的，在保證安全的前提下，節(jié)約了時(shí)間。5.3DK626+828DK626+818溶洞施工根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)預(yù)報(bào)DK626+827DK626+818段可能有溶洞發(fā)育，施工至DK626+828時(shí)，施作的超前炮孔提醒在隧道右側(cè)拱腰處發(fā)育一貧水充填型溶洞,直徑6.5米，充填物為軟塑狀粉質(zhì)粘土含角礫，儲(chǔ)量無(wú)法估

53、計(jì)，掌子面和左側(cè)圍巖穩(wěn)定，為確保安全施工，不留后患，對(duì)該溶洞采取注漿加固進(jìn)展處治。1先采用噴射混凝土封閉掌子面，在確保安全的情況下先左側(cè)進(jìn)展錨網(wǎng)噴防護(hù)，初噴后施作左側(cè)鋼架支撐，右側(cè)采用臨時(shí)豎撐，對(duì)掌子面及溶洞區(qū)噴錨全部封閉。2巖溶管道范圍內(nèi)施作108大管棚，長(zhǎng)度以進(jìn)入基巖2m為原那么，環(huán)向布設(shè)間距40cm，外插角50。3超前預(yù)注漿。管棚施作完畢后注入普通水泥水玻璃雙液漿,水泥漿水灰比為1:11.25:1,水泥、水玻璃體積比為1:0.31:0.6，注漿終壓1.52.0MPa。4采取臺(tái)階法對(duì)溶洞區(qū)進(jìn)展開(kāi)挖，施工中加強(qiáng)圍巖監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工，確定是否施作臨時(shí)仰拱及施作時(shí)間。XX隧道加

54、深炮孔記錄表施工單位：中交一公局柳南標(biāo) 掌子面里程： DK626+828 開(kāi)鉆日期：2010.8.11 終孔日期：2010.8.11孔號(hào)位置孔口高程外插角炮孔長(zhǎng)度終口位置終口標(biāo)高鉆進(jìn)物征及地質(zhì)情況描述1#06巖粉成灰色，鉆速均勻；無(wú)明顯變化2#06巖粉成灰色，無(wú)明顯變化，有卡鉆現(xiàn)象；3#06巖粉成灰色，鉆速均勻；無(wú)明顯變化4#081-3米內(nèi)巖粉成灰色，鉆速均勻； 4-5.5米，有卡鉆現(xiàn)象，巖粉為黃灰色混合物，有少量水滲出；5.5-8米，鉆速均勻。 5#081米內(nèi)巖粉成灰色，鉆速均勻； 1-6. 5米，鉆孔沖洗液變濁，鉆渣全部為粘土，含水量大，呈軟塑狀，有少量水滲出；6. 5-8米，鉆速均勻。司

55、鉆：XX 記錄員：XX 地質(zhì)工程師：XX 場(chǎng)監(jiān)理工程師：XX5開(kāi)挖完成后，采取徑向補(bǔ)強(qiáng)注漿，進(jìn)一止步固結(jié)溶腔內(nèi)充填物，徑向注徑加固范圍為開(kāi)挖輪廓線外5m,注普通水泥單液漿，水灰比為0.6:10.8:1，注漿終壓23MPa。5.3.1. 效果分析對(duì)圍巖臨控量測(cè)結(jié)果分析顯示溶洞注漿加固區(qū)只在開(kāi)挖時(shí)有少量沉隆，初期支護(hù)完成后， 基本穩(wěn)定。開(kāi)挖后顯示注漿區(qū)域注漿效果較好，漿液充填飽滿，滿足了安全開(kāi)挖要求。保證了施工安全，防止了涌泥、塌方。5.4 DK627+747DK627+727段溶洞施工5.4.1 地質(zhì)預(yù)報(bào)工作在DK626+747 掌子面地層巖性主要為灰?guī)r，巖體節(jié)理發(fā)育，巖體破碎，圍巖完整性較差，

56、多呈塊狀、碎塊狀，易掉塊。預(yù)報(bào)里程段內(nèi)設(shè)計(jì)圍巖級(jí)別為級(jí)。2010 年11 月3日超前地質(zhì)預(yù)報(bào)小組與湖南中大設(shè)計(jì)院對(duì)XX隧道出口段進(jìn)展了地質(zhì)預(yù)報(bào)檢測(cè)工作，主要預(yù)測(cè)掌子面前方的不良地質(zhì)情況。本次測(cè)試采用的是地質(zhì)雷達(dá)法。測(cè)試掌子面里程為DK626+747 ，測(cè)試范圍為DK626+747DK626+727。對(duì)采集雷達(dá)圖譜分析認(rèn)為：掌子面前方013m對(duì)應(yīng)里程DK626+747DK626+734范圍內(nèi)電磁波反射信號(hào)強(qiáng)烈，電磁波振幅強(qiáng)，信號(hào)同相軸不連續(xù)，據(jù)此推測(cè)該區(qū)段內(nèi)圍巖巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層微滲水。掌子面前方1320m對(duì)應(yīng)里程DK626+734DK626+727區(qū)段內(nèi)中部回波信號(hào)振幅強(qiáng)烈，低頻信號(hào)豐富，未見(jiàn)明顯電磁振蕩信號(hào)，初步推測(cè)認(rèn)為該區(qū)域中部可能發(fā)育小規(guī)模粉質(zhì)黏土全充填溶洞或破碎帶，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層較為枯燥，水文地質(zhì)條件極差，施工過(guò)程中應(yīng)高度關(guān)注。5.4.2 施工方案 經(jīng)地質(zhì)預(yù)報(bào)提醒DK626+735DK626+730段線路左側(cè)拱腰至拱頂處發(fā)育一直徑約4.5m的溶洞，填充物為粉質(zhì)粘土，掌子面中部及右側(cè)提醒地質(zhì)為弱風(fēng)化灰?guī)r，巖體較完整，自穩(wěn)性較好，無(wú)地下水。針對(duì)溶洞的特點(diǎn)，對(duì)超前支護(hù)和系統(tǒng)支護(hù)均采取了補(bǔ)強(qiáng)措施:1加強(qiáng)超前支護(hù)措施，42超前小導(dǎo)管