鄭杰

【摘要】為了能夠很好應(yīng)對(duì)深埋超長(zhǎng)隧道TBM施工中可能出現(xiàn)的各種復(fù)雜問(wèn)題，必須進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。我國(guó)在超長(zhǎng)隧道施工中已經(jīng)使用多種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，但在超長(zhǎng)大隧道TBM施工還缺乏系統(tǒng)的對(duì)比應(yīng)用預(yù)報(bào)方法。本文對(duì)某輸水工程TBM1標(biāo)段使用了幾種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，通過(guò)幾種發(fā)法的對(duì)比研究找到在深埋超長(zhǎng)大隧道TBM中最合適的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法。

【關(guān)健詞】深埋超長(zhǎng)大隧洞；BTM施工；超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

引言

近些年地下工程項(xiàng)目不斷增多，我國(guó)在地下工程中機(jī)械化的發(fā)展中需要不斷尋求突破。其中TBM發(fā)展尤為迅速，在水利、交通等很多方面都有較快的使用，在一些國(guó)家大型工程中像南水北調(diào)中有很大的作用，如果仍然使用傳統(tǒng)的施工方法是很大達(dá)到要求的。TBM具有安全、節(jié)約時(shí)間、環(huán)保高效等眾多的優(yōu)勢(shì)使其得到廣泛的使用。近幾年使用TBM進(jìn)行開(kāi)挖的隧道已經(jīng)有1800m之多。當(dāng)前從事水利項(xiàng)目的施工研究者不斷發(fā)現(xiàn)TBM的施工項(xiàng)目，在隧道開(kāi)挖長(zhǎng)度不斷加長(zhǎng)時(shí)能夠很好的進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)就顯得非常重要，能夠保證隧道施工的安全高效的進(jìn)行。TBM施工是只能夠不斷前進(jìn)不能后退的施工方法，在施工過(guò)程中不可避免會(huì)遇到一些突發(fā)情況向塌方、機(jī)器設(shè)備出現(xiàn)故障等困難情況，應(yīng)該不斷提高前期對(duì)地質(zhì)等的勘察情況，更重要的是能夠利用高端技術(shù)對(duì)前面的情況很好的預(yù)報(bào)，這樣就減少了突發(fā)情況發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的損失，從而使得施工很好的進(jìn)行。根據(jù)深埋超長(zhǎng)大隧道施工中的特征，通過(guò)對(duì)某輸水工程TBM1段使用多種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)各種方法的缺點(diǎn)進(jìn)行不斷的改善。

1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作目的和內(nèi)容

1.1 超前預(yù)報(bào)目的。在進(jìn)行開(kāi)挖工作前能夠很好的勘察分析地形地質(zhì)對(duì)安全施工有著重要的影響作用。通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)中的破壞因素、具體位置、結(jié)構(gòu)形式和含水量信息，確定使用怎樣的方法去預(yù)防從而找到最佳的開(kāi)挖斷面和支護(hù)設(shè)計(jì)形式，并確定相應(yīng)的參數(shù)形成最佳施工方案，對(duì)開(kāi)挖中可能產(chǎn)生的災(zāi)害的預(yù)報(bào)及時(shí)掌握所有信息，使得施工單位準(zhǔn)備恰當(dāng)?shù)拇胧╊A(yù)防減少資金損失保證足夠的施工安全性。因此隧道預(yù)報(bào)能夠提高施工效率和保證安全高效，產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 超前預(yù)報(bào)內(nèi)容。一般進(jìn)行以下幾個(gè)方面的隧道工程超前預(yù)報(bào)：對(duì)不好地質(zhì)和災(zāi)害進(jìn)行預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)隧道開(kāi)挖前方是否存在突然出現(xiàn)的氣體、水和爆炸等，確定范圍、規(guī)模和影響力找到合理預(yù)防方法；地質(zhì)中含水量的預(yù)報(bào)：預(yù)報(bào)地質(zhì)中可能產(chǎn)生涌水的地方和水量的大小，研究其對(duì)水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)的影響程度；預(yù)報(bào)存在破碎層或斷裂層的情況：判斷破碎層的位置、性質(zhì)和是否有水存在，尋找相應(yīng)對(duì)策；周?chē)鷰r石穩(wěn)定性預(yù)報(bào)：通過(guò)對(duì)巖石類(lèi)型的確定不斷修改施工設(shè)計(jì)和支護(hù)方法，保證其安全穩(wěn)定；預(yù)報(bào)前方可能存在的有害氣體，做好一定的防護(hù)措施。

2、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在深埋超長(zhǎng)TBM施工法的對(duì)比應(yīng)用

超長(zhǎng)地質(zhì)預(yù)報(bào)有很多種類(lèi)型，有各自的適用條件和特點(diǎn)。下面對(duì)該工程的TBM1標(biāo)段使用幾種預(yù)報(bào)方法進(jìn)行對(duì)比分析。

2.1 直接分析法。它是一種對(duì)施工石渣研究的方法。在進(jìn)行TBM施工時(shí)不能對(duì)掌子面進(jìn)行近距離詳細(xì)觀察，所以可以通過(guò)開(kāi)挖時(shí)產(chǎn)生的石渣和洞壁裸露面對(duì)比已經(jīng)出現(xiàn)的不好地質(zhì)情況分析、推測(cè)，從而預(yù)報(bào)出前方是否存在不好的地質(zhì)情況。如果TBM石渣非常均勻而且兩側(cè)巖壁沒(méi)有破裂痕跡、不是特別濕潤(rùn)，一般認(rèn)為掌子面是沒(méi)有問(wèn)題的，然后繼續(xù)不斷記錄石渣和兩側(cè)情況隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。要認(rèn)真觀察挖掘時(shí)的推力變化情況，當(dāng)出現(xiàn)推力突然變小并持續(xù)時(shí)，那么前面可能是存在不良地質(zhì)問(wèn)題。這是一種直接有效的通過(guò)觀察分析的預(yù)報(bào)方法。

2.2 地質(zhì)分析法。此工程所使用的地質(zhì)分析方法為：地質(zhì)編錄測(cè)繪和巖體物探測(cè)試共同結(jié)合使用。地質(zhì)編錄測(cè)繪是全面仔細(xì)的記錄巖石的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、名稱(chēng)、顏色情況，有地下水存在和地應(yīng)力存在時(shí)的特點(diǎn)。對(duì)于地質(zhì)情況非常復(fù)雜的標(biāo)段可以使用展開(kāi)圖的方式進(jìn)行記錄，若情況簡(jiǎn)單時(shí)可直接使用線柱圖表示。那些斷層、破碎層或者易產(chǎn)生巖爆區(qū)要使用相機(jī)進(jìn)行拍攝進(jìn)行標(biāo)記。TBM施工過(guò)程中每天的進(jìn)展是非常迅速的，因此為了能及時(shí)預(yù)報(bào)挖掘情況必須有工程在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)描繪，以保證工程能夠正常安全的進(jìn)行施工。

2.3 物探法。巖體的物探測(cè)試實(shí)際上就是對(duì)巖洞內(nèi)巖石進(jìn)行彈性測(cè)試，得出一個(gè)能產(chǎn)生巖石松動(dòng)的區(qū)間范圍，如果是地質(zhì)環(huán)境相對(duì)簡(jiǎn)單的情況下，只需對(duì)100-200m內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)性能的測(cè)試，如果地質(zhì)條件等都非常復(fù)雜時(shí)需要依據(jù)具體情況通過(guò)設(shè)定一定間距鉆空完成測(cè)試。在這個(gè)工程的TBM標(biāo)段所使用的物探方法是TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。

TSP超前預(yù)報(bào)法是一家測(cè)量公司引進(jìn)目前我國(guó)使用最多的一種預(yù)報(bào)方法。它主要是對(duì)隧道和一些地下工程開(kāi)發(fā)形成的一種方法，通過(guò)發(fā)射地震波在不同地質(zhì)條件的中傳播產(chǎn)生的反射波不同的特質(zhì)測(cè)驗(yàn)前方巖層的變化情況和周?chē)牡刭|(zhì)變化，是否有間斷面、不規(guī)則體和碎石面等。它能夠在TBM隧道開(kāi)挖時(shí)時(shí)不靠近掌子面達(dá)到超前預(yù)報(bào)的目的。分析反射波分析轉(zhuǎn)換得出前方地質(zhì)情況，TSP超前預(yù)報(bào)是當(dāng)前比較先進(jìn)的一種探測(cè)方法，在我國(guó)的地下隧道、鐵路和水利等方面中大量使用。

通過(guò)成果的對(duì)比分析得到了TSP超前預(yù)報(bào)基本可以反映前方巖層情況。并且還有一下優(yōu)點(diǎn)：適用條件寬泛，對(duì)地質(zhì)條件沒(méi)有要求。能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出相對(duì)較長(zhǎng)距離內(nèi)的掌子面情況，對(duì)施工影響非常小。非常節(jié)約時(shí)間整個(gè)探測(cè)過(guò)程可以和施工同時(shí)進(jìn)行，及時(shí)呈報(bào)探測(cè)結(jié)果，對(duì)工期不產(chǎn)生任何影響，節(jié)約費(fèi)用為不預(yù)報(bào)的15%左右。

3、結(jié)語(yǔ)

在今后工程中能夠更好的預(yù)測(cè)地質(zhì)情況，應(yīng)該準(zhǔn)確掌握以下情況：巖層中軟弱帶的情況、掌子面巖石變化情況、巖體內(nèi)的縫隙斷裂情況等。地質(zhì)超前預(yù)報(bào)是將實(shí)際探測(cè)的地址情況信息同設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，提高設(shè)計(jì)資料的質(zhì)量和適用性?？傮w而言，綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)大大減少了工程中的危險(xiǎn)事件的發(fā)生、縮短工期、節(jié)約費(fèi)用，保證了TBM施工的安全性，達(dá)到高效施工的要求。

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