(四)超前地质预测预报
隧道施工应通过超前地质预测预报,预知开挖面前方不良地质体的位置、规模和性质,及时发现异常情况,以避免突发性地质灾害的发生,为优化、完善变更设计,制定科学、合理的施工方法提供地质信息依据。
(1)预报的内容
①地层岩性:特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。
②地质构造:特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。
③不良地质:特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体及高地应力等发育情况的预测预报。
④地下水:特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等的预测预报。
(2)预报的目的(或需提供的信息)
①通过对围岩级别及其稳定性的预报:预知开挖面前方的围岩类别与设计是否吻合,并判断其稳定性,随时提供修改设计、调整支护类型、及开挖后确定二次衬砌时间的建议等
②通过对断层及其破碎带的预报:预知断层的位置、宽度、产状、性质、充填物的状态,是否为充水断层,并判断其稳定程度,提出施工对策。
③通过对不良地质及灾害地质预报:预知开挖面前方一定范围内有无突水突泥、岩爆及有害气体等,并查明其范围、规模、性质,提出施工措施或建议。
④通过对水文地质的预报:预知洞内突涌水量的大小及其变化规律,并评价其对环境地质、水文地质的影响。
(3)预报的要求
以上从超前地质预测预报的内容和目的可以看出,通过这种手段,可以预知开挖面前方的危险有害因素和安全风险的大小、风险的大小、风险的出现时间和持续时间,做到心中有数,及时采取施工对策和安全技术措施。因此,要求施工单位根据工程设计情况,满足预报的手段和频次(信评要求缺一种手段扣20分,频次不足每次扣5分),采取不同的预测预报方法(TSP法、地质雷达法、物探法等),把超前地质预测预报工作纳入到隧道开挖的全过程监控,把安全风险降到最低限度。
(4)预报分级
①根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度,分为以下四级:
A级:存在重大地质灾害隐患的地段,如大型暗河系统,可溶岩与非可溶岩接触带,软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带,特殊地质地段,重大物探异常地段,可能产生大型、特大型突水突泥地段,诱发重大环境地质灾害的地段,高地应力、瓦斯、天然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。
B级:中、小型突水突泥地段,较大物探异常地段,断裂带等。
C级:水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带,发生突水突泥的可能性较小。
D级:非可溶岩地段,发生突水突泥的可能性极小。
②不同地质风险地段的预报方式为:
A级预报:采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预报,然后采用中长距离地震波反射法或声波反射法和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报,同时进行多孔超前钻探探查。
B级预报:采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法,辅以红外探测、地质雷达,进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件复杂时,按A级要求实施。
C级预报:以地质分析法为主。对重要的地质(层)界面、断层或物探异常地段可采用地震波反射法或声波反射法进行探测,必要时采用红外探测和超前水平钻孔。(图 <隧道施工图片/超前水平钻探施工.jpg> <隧道施工图片/地质雷达现场探测图.jpg>)
D级预报:采用地质分析法。
(5)预报要点
①研究区域地质、工程地质资料,必要时进行地表补充测绘和勘探,对整个地区地质情况做到比较全面和深刻的认识,分析主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程,制定预报方案。
②根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料,对不同地段地质预报分级,不同类型和级别的地段采取不同的预报手段。
③隧道施工钱制定好不良地质地段应急预案,采用浅孔钻探发现地质突变或含水时,立即采取处理措施。
④及时配备先进仪器,结合有丰富经验的地质、施工人员进行综合分析论证。
(五)围岩监控量测
监控量测要区别于施工测量,施工测量主要是隧道的中心点、轮廓线、标高、断面等项内容。而监控测量是在隧道施工过程中,使用专用仪器和工具对围岩和支护结构受力、位移变形、净空收敛、拱顶下沉、地表沉降以及它们之间的关系进行观测,并对其稳定性、安全性进行评价,据此对施工方法、结构支护参数进行调整的工作。此项工作对工程技术、质量管理、特别是安全监控都具有重要作用。因此,量测断面布置和量测频次要符合设计要求。(信评:每少一断面扣20分,频次不足,每次扣5分)。
(1)监控量测工作必须接续开挖、支护作业及未衬砌的危险段,应按设计要求进行布点和监测,并根据现场施工情况及时调整量测项目和内容,量测数据应及时回归分析整理,将结果反馈到施工过程中。
(2)监控量测要作为施工组织设计一个重要组成部分,纳入施工工序。并贯穿施工全过程,为施工管理及时提供以下信息:一是围岩稳定性、支护结构承载能力和安全信息;二是二次衬砌合理的施作时间;三是为施工中调整围岩级别、变更设计方案及参数、优化施工方案及施工工艺提供依据。
(3)监控量测的项目应根据工程特点、规模大小、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求和设计要求综合选定,必测项目必须量测,其他项目可选测。
(4)必测项目为日常施工管理中所必须量测的项目,主要是位移测试项目;净空收敛量测一般只进行水平收敛基线的量测;拱顶下沉可根据量测断面大小及开挖方法,布置1-3个测点;地表沉降量测可以反映隧道开挖对地表土体的影响,在浅埋地段应将地表沉降量测作为必测项目。
(5)围岩和支护结构变形是围岩稳定性和支护结构承载能力及安全性的最直观反映,围岩的坍塌和支护系统的破坏都是变形发展的一定程度的必然结果。因此,选用测试项目时,应将位移量测作为首选量测项目。
(6)围岩监控量测最核心的环节是量测后的数据整理和数据回归分析。将结果用于指导施工和安全质量管理。坚决反对量测工作中的表面文章、流于形式、走过场和虚假现象,把量测工作落到实处。