土木工程超前地质预报重难点及应对措施分析

2023-03-21樊小军申铁军

交通科技与管理 2023年4期

关键词：洞口雷达围岩

樊小军,申铁军

（1.山西恒洲工程质量检测有限公司,山西吕梁 033000; 2.山西路桥建设集团有限公司, 山西太原 030006）

0 引言

该项目2个隧道存在洞口浅埋段和洞身段浅埋段。浅埋段多为碎石土，岩体破碎。浅埋段内隧道埋深很浅、围岩很差，很容易出现变形沉降，导致地表沉降甚至冒顶塌陷。因此，加强浅埋段特殊岩层的超前地质预报工作是第一重点工作[1]。

1 隧道超前地质预报的重点

该项目隧道数据较多，不同隧道的地质情况存在差异，对应的监测和预报工作也存在不同工作重点及应对措施。结合项目隧道特点，各个隧道主要不良地质和可能存在施工风险及应对措施详见表1所示。

表1 各隧道地质情况和预报重点分析表

2 隧道超前地质预报的难点

2.1 低阻破碎区的预报

该项目隧道围岩多为石英云母片岩，围岩内涌突水危险较小，但是存在节理密集带等富水、导水地层。该隧道发育有较短段落的节理密集带，隧道出现涌突水的风险一般。要提高地下水的预报精度，除了需要有经验的物探地质技术人员外，还需要采取合适预报方法和做到及时预报。现有预报方法对地下水有较好预报效果的是地质雷达富水预报。通过地质雷达，能够较为准确地判断前方围岩富水情况[2-4]。如图1所示。

图1 地质雷达对富水区的异常性特征

2.2 洞口浅埋段的预报

隧道进洞口的左右线洞口均位于斜坡地段的碎石斜坡上，结构中密，边坡自稳能力较差，成洞困难，施工扰动易出现冒顶，因此加强洞口段地质预报工作十分重要[5-7]。

3 项目介绍及应对措施分析

3.1 项目实例介绍

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（含台背116 000 m3）。

防护排水工程：片石混凝土防护104 000 m3，混凝土30 400 m3。

桥梁工程：全线桥梁共13座，其中大桥1 202 m/7座、中桥291 m/4座、小桥40.06 m/2座。其中桩基4 033 m/211根，承台、系梁76个，盖梁、台帽87个，墩柱、肋板137个，预制T梁327片，空心板28片。

涵洞工程：全线涵洞、通道共计1 193.8 m/67道，其中盖板涵1 109 m/64道、盖板通道84.8 m/3道。

隧道工程：全线长隧道共2座，短隧道1座，短隧道洞身开挖土方量43 200 m3，混凝土用量14 000 m3，钢筋282.2 t（含钢筋网42 t）。

路面工程：级配碎石水稳42 100 m2；透层214 000 m2；稀浆封层214 000 m2；黏层209 000m2；沥青混凝土418 000 m2。

主要材料用量：全线共计混凝土用量160 000 m3，钢筋4 717 t（含钢筋网250 t），其中桥涵工程混凝土用量24 000 m3，钢筋4 015 t（含钢筋网208 t）；路基防排水工程混凝土用量106 000 m3，钢筋41 t。涵洞工程混凝土用量13 000 m3，钢筋用量379 t。

（1）工程重点。根据项目现有图纸工程量及全线造价估算，费用权重较大的项目有C20片石混凝土挡墙96 700 m3，暗板涵及箱涵67座，桥梁13座，隧道共1座，是该项目施工组织、工期控制、成本控制的关键。

（2）工程难点。片石混凝土挡墙方量较大，直接制约全线路基填方施工，必须合理安排挡墙及路基的施工计划。隧道内地质较复杂，需加强超前地质预测和监控量测。

3.2 针对重点的应对措施分析

加强洞口复杂地质预报工作的主要措施如下（见表2、图2）。

表2 应对措施表

图2 TGP超前预报示意图

（1）加强洞口段洞外地质调查。隧道洞口埋深不大，采用地质分析法的效果好，在收集各种勘察设计和钻孔资料的基础上，开展洞口地质调查分析，进一步摸清洞口段地形、地质情况及周边水系情况，综合分析判断[8-10]。

（2）地质雷达不间断预报。洞口无法进行TGP等爆破长距离预报，且回填层内采用非爆破地震预报方式效果也较差，因此洞口段多以地质雷达预报方式为主。为了保证洞口段预报效果，洞口段将采用地质雷达短距离全覆盖预报，结合现场实际情况和地质雷达调试数据控制每次预报距离，为保证预报精度，没测预报长度不大于20 m，搭接长度不低于5 m[11-13]。

（3）开展地表补充探测。由于洞口埋深较浅，对满足条件且洞口地质情况复杂的隧道，在洞口开展地面的探测。根据埋深，分别采用地表地质雷达和地表电法探测，对洞内、洞外探测结果综合分析提高预报精度[14-16]。