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1施工技術研究

超前鉆探深孔鉆探。在隧道上臺階開挖工作面上采用潛孔鉆機鉆孔，孔徑Φ100mm，呈正三角形布置3孔，鉆孔深度為30m，開挖25m，留5m與下一循環搭接。鉆進方向沿隧道輪廓5°～10°。向外傾斜。鉆進過程中要詳細記錄鉆進速度、鉆進壓力、沖洗液顏色、成分，保留鉆碴樣品等，如果出現大量涌水，要記錄涌水量、噴距，水的顏色，水壓、夾雜物等情況。特別是鉆進過程出現的異常情況，如卡鉆、條鉆等要特別重視。通過對鉆孔過程、碴樣，地下水出露等情況分析前方的地質條件和水文情況。淺孔鉆探。淺孔鉆探就是在隧道開挖鉆孔時，沿隧道輪廓選擇3～5孔加深孔深，通過對鉆進速度、沖洗液顏色、成分等情況的分析驗證深孔鉆探的分析成果。TSP203超前探測。TSP203是采用了回聲測量原理。地震波在指定的震源點(在隧道的右邊墻，大約24個炮點布成一條直線)用少量炸藥激發產生。地震波在巖石中以球面波形式傳播。當地震波遇到巖石物性界面(即波阻抗差異界面，例如斷層、巖石破碎帶和巖性變化等)時，一部分地震信號反射回來，另一部分信號透射進入前方介質。反射的地震信號將被高靈敏度的三分量傳感器接收。反射地震波攜帶有前方地質體的相關信息，通過數據處理軟件TSPwin對所采集的反射地震波數據進行處理，得到地震波在巖層中的傳播速度，就能使反射信號的傳播時間轉換為距離(深度)，來確定反射層的空間位置，就可以得到掌子面前方巖層構造變化和巖體物理力學性質變化的情況。由于TSP203超前地質預報系統采取的是“多點激發、一點接收”測量方法，多點激發產生的地震波相互跟蹤檢驗，故而能提供一種精確的測量。反射信號的強弱與反射界面兩側的巖性有很大關系，反射界面兩側的巖性差異越大，反射回來的信號越強，預報的范圍也就更大。由于TSP203超前探測需要專業的設備和專業軟件，操作人員必須經過培訓合格，操作人員的工作經驗對分析結果的影響較大。因此集團公司中心試驗室安排了專業的人員負責對本隧道的TSP超前預報工作。

2F3斷層超前地質預報實施情況及成果分析

TSP203探測情況為防止斷層帶位置前移，筆者所在項目在2008年1月17日采用TSP203提前進行探測，結果顯示DK72+986開始圍巖的強度開始減弱、節理裂隙的發育程度增加、地下水更發育，初步判定圍巖級別為Ⅴ級。超前鉆探情況深孔鉆探。DK72+990～DK72+960左側探孔鉆進21m時出水量逐步增大，最大水量37m3/h，靜水壓力0.85MPa。拱頂孔在23m時水量逐步加大，最大22m3/h，靜水壓力0.82MPa，右側孔在24m時水量逐步加大，最大18m3/h，靜水壓力0.82MPa，3個探孔均水質清澈，鉆碴為帶有黃褐色強風化殼的石英砂巖碎石顆粒，鉆進時多次卡鉆。淺孔鉆探。施工過程中從DK72+990起每循環采用YT-28鑿巖機加深3個炮眼，孔深5m，成孔后每孔均有滿孔清澈地下水出露，水壓較低，水壓噴距小于50cm。地質素描情況DK72+990斷面揭示圍巖為強風化石英砂巖，黃褐色，三組節理，由于節理層理對圍巖切割成塊狀，裂隙間局部夾雜軟弱層，局部有擠壓變形情況，地下水豐富，大面積散水伴隨局部張開型裂隙呈股狀出露。探測成果分析綜合多項超前地質預報成果并結合前期施工經驗和對斷層帶地表(地表為沖溝，溝內出露的地下水量減小)情況進行分析，隧道開挖面前方地質條件基本與設計資料吻合，地下水為裂隙水，豐富地表水與地下水連通，隧道開挖后改變了原有平衡水系，造成地表地下水出露減小，大量由隧道內涌出。

3處理方案

結合地質情況選擇開挖支護完成后對涌水大的地段采用5m徑向注漿堵水。開挖方案根據超前預報措施的探測成果，結合前期的施工經驗可以判斷前方圍巖雖然破碎程度較高，當開挖后掉塊現象較少，掌子面圍巖一般較穩定，基本無變形、位移、坍塌發生，當由于地下水的沖刷作用要快速完成支護，否則極容易發生塌方。根據實際情況，初步開挖方案確定采用三臺階法施工，將傳統“開挖出碴支護清碴”的施工工序調整為“開挖出碴支護出碴”，即開挖后挖機在中臺階對上臺階和中臺階兩邊墻部位的碴向下臺階轉移，裝載機配合翻斗車在小臺階裝載向外運輸，當上臺階、中臺階兩側產生立架的工作空間后停止出碴工作，挖機后撤時將部從上臺階到下臺階平整成斜坡，方便支護材料、工具的轉運和施工人員的上下行走。支護完成后余碴和回彈料一起裝運。這樣可以將支護時間提前約1.5～2.0h，減少了風化圍巖暴露軟化和被水沖刷的時間，降低了塌方產生的可能性。

作者：胥寶華單位：中鐵十二局集團一公司