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
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]。
3.3 针对难点的应对措施分析
3.3.1 1号隧道
1号隧道围岩为片岩和片麻岩,围岩相对简单,且勘察阶段未发现明显的不良地质段。隧道预报主要以长距离地质雷达预报为主。
(1)洞口段预报。由于洞口回填层段不具备地震预报的条件,为了提高预报精度,拟采用短距离地质雷达预报全线覆盖,以提高预报精度。
(2)洞身段预报。洞身段隧道预报主要拟采用长距离地震预报为主,对预报和实际揭露的异常段落增加地质雷达短距离预报,必要时增加钻孔。对不满足地震预报条件的段落,用地质雷达全覆盖代替。
3.3.2 2号隧道
2号隧道围岩为石英云母岩,围岩相对简单,且勘察阶段未发现明显的不良地质段。该隧道预报主要以长距离地质雷达预报为主。
(1)洞口段预报。由于洞口回填层段不具备地震预报的条件,为了提高预报精度,拟采用短距离地质雷达预报全线覆盖以提高预报精度。
(2)洞身段预报。洞身段隧道预报主要拟采用长距离地震预报为主,对预报和实际揭露的异常段落增加地质雷达短距离预报,必要时增加钻孔。对不满足地震预报条件的段落,用地质雷达全覆盖代替。
4 结语
结合该项目隧道地质情况,考虑到类似的地质情况可能出现的地质问题和带来的安全隐患,做好隧道超前地质预报工作对保证隧道施工安全十分重要,因此总结出隧道超前地质预报的重难点及应对措施十分必要。