超前地质预报及监控量测施工方案

超前地质预报及监控量测施工方案
作者：郑海涛
来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2012年第11期
摘要：论述十天高速公路汉中西段H-C36标才子隧道超前地质预报及监控量测的施工要点。

关键词：超前监控探测
1编制依据
①十堰至天水高速公路汉中西段H-C36合同段施工招投标文件、标前答疑及有关补充资料。

②陕西省公路勘察设计院提供隧道施工图纸、设计文件、设计资料。

③根据我单位施工管理水平、技术实力、设备能力及长期在高速公路施工中积累的丰富施工经验。

2编制范围
十堰至天水高速公路汉中西H-C36合同段才子隧道超前地质预报及监控量测施工方案。

3工程概况
十天高速公路第三十六合同段位于陕西省汉中市略阳县境内，本合同段才子隧道与H-C37标段共同施工，该隧道总长4307m（右线长4313m），我合同段由小里程向大里程方向施工，施工长度为左线2222m（ZK458+778
～ZK461+000）、右线2185m（YK458+815～YK461+000）。

隧道为曲线型特长隧道，洞门型式均为剥竹式，左右洞间距约为24～42m，轴线总体走向约291°，左线最大埋深
543.23m，右线最大埋深约516.97m。

施工前及时联合H-37标完成监控布测等事项，施工过程中加强与H-C37标沟通、核对等工作。

才子隧道明洞段位于洞口浅埋区、Ⅴ级围岩段一般分布于洞口附近、Ⅳ围岩段一般分布于Ⅴ级向Ⅲ级围岩过渡段、Ⅲ级围岩段分布在洞身稳定段，位于洞身中央段。

4工程地质条件及可能存在的主要工程地质问题
4.1地形、地貌
隧道穿越区为构造剥蚀中山区，隧道穿越一山嘴，山嘴近南北走向，地势总体南低北高，隧道与山嘴近于垂直。

隧道左线标高介于810.2～1373.47m，相对高差约563.27m，右线地面
标高介于806.47～1346.57m，高差约540.1m，隧道进口段地形陡峭，进口段坡角约36°，出口段地形较陡峻，坡角约31°。

4.2水文气候
隧址区地表水主要为磨坝河，系嘉陵江水系支流，属典型的山区河流，水流较急，流量平时不大，主要受大气降水、泉水、基岩裂隙水及第四系松散堆积层孔隙水补给，遇大气降雨量较大时河水暴涨，水流急，冲刷破坏严重。

隧址区从山顶到山脚形成一个小而独立的补、径、排系统，隧道山体地势较高，地势陡峭，有利于地表水体的排泄，基本无地表水体储存条件，地表水不发育，仅为降暴雨时的暂时性地表水汇聚沿小冲沟渗流。

隧道开挖后，在降雨期，特别是强雨久雨，地表水可沿裂隙下渗，在洞壁和洞顶形成线状水流，从而影响洞室安全。

隧址区紧邻磨坝河，工程用水方便。

4.3工程地质
本区一级构造单元属秦岭褶皱系（II）二级构造单元属南秦岭印支褶皱带（II4），其三级构造单元为白水江—白河褶皱束（II43）。

本区区构造系由走向东西的紧密褶皱和压性断裂组成的强烈挤压带，地质构造极为复杂。

路线方向与主构造线大角度斜交。

隧址区位于无褶皱产出，地层岩性及产状分布较稳定，岩层产状为215°∠60°。

在勘察范围内据工程地质调绘及物探测试，未发现断裂通过。

隧址区地震基本烈度为Ⅶ级。

4.4根据全隧工程地质条件，全隧施工可能存在的工程地质问题
全隧不良地质主要为顺层偏压和具有一定膨胀性的基岩。

顺层偏压：测区内部分岩层走向与线路有一定的夹角并发生偏斜，开挖后会对围岩产生局部偏压。

通过对全隧工程的地质条件及施工中可能存在的工程地质问题分析，全隧工程施工地质超前预报及监控量测的重难点为：隧道进口浅埋段、顺层偏压及其影响带。

具体部位根据施工图提供的地质状况而定。

5地质超前预报
5.1根据本标段各隧道施工特点确定相应的地质预报方法
①综合物探超前探测。

主要针对可溶岩分布地段的断层破碎带及其影响带、层间滑动带、构造及岩溶裂隙发育带、可溶岩地层界限、岩性突变地段、可能存在的大型溶洞的超前探测。

远距离超前探测：采用TSP203地质探测仪探测150～200m范围内的地质情况并采用HSP声波反射法进行对比验证。

近距离超前探测：采用地质雷达探测30m范围内的地质情况，并采用数码成像，CT成像法進行对比验证。

②水平钻孔超前探测远距离超前探测：采用水平取岩心钻孔超前探测探测30～50m，验证远距离超前探测成果。

利用加深炮眼超前探测10m范围
内的地质情况，验证近距离超前探测的成果。

③常规地质法通过对正洞掌子面及侧边墙的量测与地质速描，收集地层的岩性特征，结构面性质与产状发育程度、岩体破碎程度与充填情况，洞壁变形破坏特征、岩溶发育程度、突泥与塌方部位、方式与规模及其时间的变化特征。

通过以上资料的相关性分析，对掌子面前方一定范围内（5～20m）的地质条件进行预测预报。

5.2地质超前预报的主要内容及达到目标
①掌子面前方断层破碎带及岩体破碎带的超前预报，包括破碎带的产状、厚度、含水情况及力学特性等。

②掌子面前方的岩性分界、特别是可溶岩与非可溶岩的分界，以及软弱夹层的超前地质预报。

③地质预报的主要目标：及时进行跟踪掌子面地质预报，每次现场测试后及时向施工作业队和监理工程师提交当次预报简报，为隧道施工决策提供可靠的地质参考依据，预报准确率达到80%以上，保障隧道施工安全。

5.3地质预报作业频率预报作业的时间和预报次数的安排，主要根据现场施工进度情况而定
①掌子面地质素描或常规地质工作一般每2～3个施工循环一次，在围岩地质条件有变化时应加密进行。

②TSP法和HSP声波反射法预报一般在开挖快接近前次预报里程终点时或围岩地质条件有变化时进行。

TSP法一般150～200m一次，HSP法一般50～70m一次，根据掌子面围岩地质条件可适当调整为70～90m一次。

③地质雷达的应用应根据实际施工情况，由地质预报人员与施工方共同讨论确定在何时采用以及探测目标和如何探测等工作。

6监控量测
隧道监控量测成立专门量测小组，由一名有丰富隧道施工经验的工程师任组长。

量测组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养工作，及时将量测信息反馈于施工，并报监理工程师，根据量测信息反馈，决定下一工序时间方法。

如需变更施工方法报监理工程师批准后实施，监控量测程序见监控量测程序图。

6.1地质和支护状况观察
每次爆破后进行，由隧道工程师负责。

对岩层种类、分布情况、岩层强度、风化和变形情况、节理裂隙发育方向、断层位置走向和破碎程度、充填物的性态进行观察；开挖面稳定状态，拱部有无危石滑落坍塌，对地下水进行观察；已施工段有无锚杆拉断，托板有无松动或陷入危石现象，喷射砼是否产生裂缝、剥离和剪切破坏，喷射砼粘结情况，二次衬砌有无变形、开裂和破坏情况，漏水大小范围，有无底鼓现象；浅埋或洞口附近施工时，对地表下沉开裂、滑移及地表建筑物安全状况进行观察。

6.2周边位移量测
周边收敛位移量测，开挖初期支护后及时用围岩收敛仪对围岩变化、围岩支护的受力状况进行监控量测。

每10～50m一个断面，每个断面2～3对测点，半个月每天测1～2次，半月后2天测一次，一个月后一周测1～2次。

将量测数据处理、绘制形变曲线，用以指导施工。

6.3拱顶下沉量测
每10～50m一个断面，用精密水平仪测量拱顶下沉值。

半个月内每天测1～2次，半个月后2天测一次，一个月后一周测1～2次。

拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d，周边位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，及时施作二次衬砌。

6.4锚杆轴力及抗拨力量测
选择地质有代表性的地段作为量测断面，每个断面设2～5个测点。

轴力量测用电测锚杆及电阻片。

锚杆抗拔力试验按每300根锚杆抽验一组，每组3根，锚杆抗拔力≥80KN。

6.5浅埋段地表下沉量测
洞口浅埋段每5～50m一个断面，每个断面7个测点。

地表下沉用精密水平仪测，测试时间按设计和“规范”办理。

6.6围岩体内位移（洞内设点）
洞内钻孔中安設单点、多点杆式或纲丝式位移计，每5～100m一个断面，每断面2～11个测点，量测间隔时间符合设计要求。

6.7围岩体内位移（地表设点）
地面钻孔中安设各类位移计，每代表性地段一个断面，每断面3～5个钻孔，量测间隔时间符合设计要求。

6.8围岩压力及两层支护间压力
采用各种类型压力盒，每代表性地段一个断面，每断面宜为15～20个测点，量测间隔时间符合设计要求。

6.9钢支撑内力及外力
采用支柱压力计或其他测力计，每10榀钢拱支撑一对测力计，量测间隔时间符合设计要求。

6.10支护、衬砌内应力、表面应力及裂缝量测
采用各类混凝土内应变计、应力计、测缝计及表面应力解除法，每代表性地段一个断面，每断面宜为11个测点，量测间隔时间符合设计要求。

6.11围岩弹性波测试
采用各种声波仪及配套探头，在有代表性地段设置。

7结束语
超前地质预报及监控量测在公路隧道的建设中已广泛应用，我们在施工中必须遵照国家相关规范和要求，加强隧道施工各个环节的质量控制，加强施工工艺与质量控制相结合，发挥超前地质预报的优势，保证施工建设质量和施工工期进度的顺利完成。

参考文献：
[1]冯上朝，穆建峰.浅谈隧道监控量测技术[J].价值工程，2012（16）.
[2]李福成.中隔墙（CRD）法斜下穿既有高速公路分离式隧道施工技术[J].价值工程，2012（15）.
[3]杨海峰.大断面黄土隧道施工中监控量测的应用论述[J].价值工程，2011（35）.。