青岛胶州湾海底隧道超前地质预报技术.doc

青岛胶州湾海底隧道超前地质预报技术 ? 其他? 青岛胶州湾海底隧道超前地质预报技术 董贤顺杨征 (中国铁建十六局集团第四工程有限公司北京101400) 摘要超前地质预报是一项较新兴的专业,目前普遍存在经验不足,准确率不高,设备国产化程度不高等难题. 为规避海底隧道施工的高风险,本工程采用综合超前地质预报技术,成功地解决了这一难题.介绍了综合超前地 质预报技术,可为相类似工程提供参考. 关键词海底隧道综合超前地质预报施工风险 中图分类号U452.11文献标识码B文章编号1009—4539(2011)09—0125—05 1工程概况3超前地质预报综合设计 胶州湾海底隧道第一施工合同段左线主隧道 长2845ITI,服务隧道长2750in;围岩等级Ⅱ～Ⅳ 级,局部V级;覆盖层厚度30—25m,水深42m; 地质构造复杂多变,10处断层破碎带,大部分为张 缝,强风化破碎地段,其位置及规模具有不确切 性,施工风险性极大,能否准确地做好超前地质预 报工作,这是工程成败的关键.因此施工将综合 超前地质预报纳人一道必不可少的关键工序进行 实施. 2操作原理 施工阶段的地质工作(即超前地质预报)是设 计阶段地质工作的继续,目的是进一步证实前期勘 探的地质资料成果,修正,完善前期勘探的地质,水 文资料,以保证施工方案的正确性.根据目前国内 外经验,采用综合手段比较科学,即采用宏观预报, 长距离预报与中(短)距离预报相结合,地质探测与 物理探测相结合的综合预报方法. 本工程利用服务隧道(小洞室)开挖超前,隧道 施工地质调查,TSP200,超前地质钻孔等综合方法 进行超前地质预报,将几种预报手段综合运用,取 长补短,相互补充和印证,做到有险必探,无险也 探,先探后掘,万无一失,防止坍方或突涌水等地质 灾害的发生. 3.1宏观预报 在进场施工前,由地质人员根据地质勘察资料 对隧道的地层分界线,地层岩性,断层产状,断层出 露位置及规模,节理裂隙发育,隧道围岩类别等作 进一步的落实,对可能的坍方段和涌水段等工程地 质问题进行预测. 3.2长距离预报 以宏观预报为指导,以地质分析及长距离物理 探测方法相结合为手段,预测掌子面前方存在的岩 层分界线,断层,涌水突泥等不良地质体的位置及 规模.采用地震波法TSP探测100～150m距离技 术,对断(裂)层破碎带,软硬岩分界面及其它软弱 夹层或节理裂隙发育带,进行探测;采用瞬变电池 仪对可能的涌水突水段进行重点探测;将TSP探测 成果与瞬变电池仪探测成果进行比照,相互印证以 进一步核对宏观预测的不良地质体情况. 3.3中,短距离预报 以宏观预报,长距离预报成果为基础.采用地 质分析法进行分析判断;采用中,短距离物理探测 法(如地质雷达GPR探测30—40m)进行进一步的 探测;采用超前地质钻孔3O一60m及加深炮孔的方 法准确预报前方地质异常体的类型,位置,规模;通 过掌子面地质素描,结合经验判断与分析,对地质 异常体位置作进一步的确认,作为施工的根据.综 合超前地质预报见图1. 收稿13期:2011—06—20 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY201Tf9J ? 其他? 岩层较好地段ITSP探绝围10I,1~150m TSP探测范围150-,200m岩层较差地段(刁地质镐和富水带) GPR探测范围l2om仁1.土;.l一 已开挖段(进行地质效核,斗面+:j未开挖段l提高综合超前地质预报准确率)l 综合超前地质探测的地质构造带范围-:_:庳} 7地愿捅连市汜嘲 4工艺流程 操作步骤见图2. 图1综合超前地质预报设计示意 图2综合超前地质预报流程 5仪器设备 常用仪器设备见表1. 表1常用仪器设备配备 序号设备名称型号单位数量生产厂家 1TSP探测仪TSP20o套1瑞士安伯格公司 2地质罗盘DQL一8△3哈尔滨口 3地质雷达RAMAC△1瑞典口 4地质钻机C6△1意大利口 5凿岩台车Atlas.h178△1瑞典口 6数码相机佳能△1日本口 126 6超前地质预报操作方法及注意事项 6.1地质素描 在隧道开挖过程中,由专业地质工程师进行 全程跟踪地质素描工作,通过对开挖揭露地层岩 性,构造节理,地下水的观测及测试,对隧道开挖 过程中拱部边墙及掌子面的地质信息进行描述, 收集和整理;通过对已施工的服务隧道所揭示的 地质情况进行收集和整理;同时综合各种探测手 段获得的地质信息资料,采用作图法,相关性分析 法,经验法等方法,对隧道掌子面前方和临近隧道 的工程地质情况进行预报(见图3,图4).根据超 前地质预报成果,对隧道施工方法,支护参数,安 全措施提出建议. 图3对隧道前方进行超前地质预报示意 图4利用服务隧道进行超前地质预报示意 铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTEC