CN108868777A - 一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法，首先通过综合超前探测技术，初步为确定大型或特大型不良地质体后，将其视为“黑匣子”区域，并详细探明掌子面前方约30m范围工程地质情况，对此范围进行预加固，形成“超前人造围岩”，然后掘进开挖，过程中通过补探查明探测盲区及检测预加固效果；为了确保掌子面作用安全，掌子面前方务必预留8～10m超前人造围岩作为进行下一循环探治施工的预留安全岩盘。本发明适用于大型～特大规模不良地质隧道施工，在安全风险高隧道中施工时，能够坚持做到“不探明不开挖，探明关键部位，加固关键部位”，保证隧道施工安全和质量，在大型～特大规模不良地质隧道施工中具有较大的推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及隧道地质领域，特别是涉及一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法。
背景技术
隧道工程作为一种地下工程，隧道设计和施工前的工程地质勘察，虽然在一定程度上对隧道的地质条件进行了勘探和评价，但由于地质的复杂性，勘察资料与隧道开挖后的实际情况可能会有较大的出入。我国水利水电、交通领域中有大量隧道工程，地质灾害是制约隧道施工的关键因素，往往由于隧道前方地质不明、勘察资料无法完全准确反映施工掌子面前方的地质条件，导致施工带有很大的盲目性。隧道地质灾害严重制约着隧道的设计、施工、工期和造价。如何准确预报隧道施工过程中是否存在富水带、断层破碎带及溶洞河等不良地质，已成为隧道施工过程中亟待解决的关键问题，它将减少隧道施工过程中的盲目性，实现安全快速施工有着重要指导作用。
在不良地质条件极其发育隧道施工中，安全风险极高。现有超前地质预报技术探测范围及精度存在较大的局限。例如，常用的TSP技术探测范围 100～150m，但精度低、误差较大，尤其是对不规则形态或与隧洞轴线平行的不良地质体，如圆柱体或圆锥体的溶洞、暗河及含水情况探测有较大的局限性。地质雷达探测范围30m以内，由于受干扰因素较多，往往造成假的异常，形成误判。现有常用水平钻探设备有效探测范围50～60m。对于在大型～特大型不良地质体发育，安全风险高隧道中施工，坚持“不探明不开挖”的原则，欲彻底探明掌子面前方不良地质体情况后开挖掘进施工，这是难以做到的。因此，针对大型～特大型不良地质体发育，安全风险高的隧道施工，有必要开发一种以科学的理念为指导、安全有效的隧道不良地质围岩综合探治施工方法，以确保高风险隧道的施工安全。
发明内容
针对在现有超前地质预报技术难以精准探明隧道前方大型～特大型不良地质体情况，本发明提出了一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法，采用隧道“黑匣子”探测及治理结合的理念和施工方法，在安全风险高隧道中施工时，坚持做到“不探明不开挖，探明关键部位，加固关键部位”，保证隧道施工安全。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
采用循环探治施工方法，包括以下步骤：
步骤一，采用综合超前探测技术进行风险评估，初步确定为大型或特大型不良地质体后，将该大型或特大型不良地质体视作“黑匣子”区域；
步骤二，对所述“黑匣子”区域内关键部位进行重点探测，查明此范围围岩工程地质、水文地质情况，获取相关岩土体物理及力学参数，为制定专项治理施工方案提供依据；
步骤三，对所述“黑匣子”区域内关键部位进行重点治理：通过计算及试验确定围岩加固的方案及施工参数后，对所述“黑匣子”区域内关键部位进行预加固，必要时进行预排水，形成“超前人造围岩”；通过对比分析加固前后物探及钻探结果，检测和分析预加固效果，以确定是否需要补强加固；
步骤四，完成所述“黑匣子”区域内关键部位预加固，并形成足够强度的“超前人造围岩”后，掌子面开始掘进开挖，过程中进行补充探测，尤其是径向6m钎钻小范围探测，及时发现盲探区及加固效果不佳区域，并及时处理；同时做好围岩及支护结构变形、受力的监控测量，及时反馈，以调整和指导施工；
步骤五，为了确保掌子面作用安全，掌子面前方需预留安全厚度的超前人造围岩作为进行下一循环探治施工的预留安全岩盘；也就是掌子面前方预加固所述“黑匣子”区域内关键部位后，当掌子面开挖掘进至预加固“超前人造围岩”还剩一定安全厚度时，务必停止开挖掘进，并重复步骤二至五，启动下一循环的探测及预加固施工，直至隧道穿越所述“黑匣子”区域。
进一步地，所述步骤二中，所述“黑匣子”区域内重点探测的关键部位为：掌子面前方约30m，隧道轮廓径向8～10m范围。
进一步地，所述步骤三中，所述“黑匣子”区域内重点治理的关键部位为：掌子面前方约30m，隧道轮廓径向3～5m范围。
进一步地，所述步骤五中预留超前人造围岩的安全厚度为8～10m。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
针对在现有超前地质预报技术难以精准探明隧道前方大型～特大型不良地质体情况，采用隧道“黑匣子”探测及治理结合的理念和施工方法：首先通过综合超前探测技术，初步确定为大型或特大型不良地质体后，将其视为“黑匣子”区域，并详细探明掌子面前方约30m范围工程地质情况，对此范围进行预加固，形成“超前人造围岩”，然后掘进开挖，过程中通过补探查明探测盲区及检测预加固效果；为了确保掌子面作用安全，掌子面前方务必预留8～10m超前人造围岩作为进行下一循环探治施工的预留安全岩盘。本发明适用于大型～特大规模不良地质隧道施工，在安全风险高隧道中施工时，能够坚持做到“不探明不开挖，探明关键部位，加固关键部位”，保证隧道施工安全和质量，在大型～特大规模不良地质隧道施工中具有较大的推广价值。
附图说明
图1为本发明隧道不良地质围岩综合探治施工方法流程图；
图2为本发明隧道不良地质围岩综合探治施工方法实施流程示意图；
图3为本发明隧道不良地质围岩综合探治施工方法三维示意图；
图4为本发明隧道不良地质围岩综合探治施工方法实施纵剖面示意图；
图5为本发明隧道不良地质围岩综合探治施工方法实施横断面示意图；
图中：1、大型或特大型不良地质体；2、“黑匣子”区域；3、隧道；4、掌子面；5、超前人造围岩；6、径向探测范围；7、超前预加固；8、预留安全岩盘；9、二次衬砌支护结构；10、初期支护；11、仰拱；。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
结合图1-5所示，本实施例采用的技术方案是：
采用循环探治施工方法，包括以下步骤：
步骤一，采用综合超前探测技术进行风险评估，初步确定为大型或特大型不良地质体1后，将该大型或特大型不良地质体1视作“黑匣子”区域2；其中超前探测方法可以使用TSP、地质雷达等物探方法及水平钻探法，对隧道3围岩展开超前预报，初步确定不良地质体的规模及性质，例如当不良地质作用为填充型溶腔，且溶腔洞径超过50m时，将其视为“黑匣子”区域2。
步骤二，在有限的技术水平及资源情况下，对所述“黑匣子”区域2内关键部位进行重点探测，重点探测范围为掌子面前方约30m，径向探测范围6为隧道轮廓径向8～10m范围，查明此范围围岩工程地质情况(包括岩性、岩体结构、构造、填充物等工程地质情况)、水文地质情况(包括水流量、水压力等水文地质情况)，获取相关岩土体物理及力学参数(如包括的重度、粘聚力、内摩擦角等参数数据)，为制定专项治理施工方案提供依据；
步骤三，查明隧道3前方掌子面4前方约30m，隧道3轮廓径向8～10m范围工程地质，水文地质情况后，通过计算及试验确定围岩加固的方案及施工参数，例如注浆参数(如浆液扩散半径、注浆压力、浆液类型及配比等)、管棚或水平旋喷锚桩间距等；确定加固方案及施工参数后，实施隧道3前方约30m 及轮廓径向3～5m以内范围的超前预加固7，必要时进行预排水，形成“超前人造围岩5”。通过对比分析加固前后物探及钻探结果，例如采用地质雷达法对围岩加固情况探测结果进行对比，通过钻探取芯，对比加固前后岩样情况，从而检测和分析超前预加固7效果，以确定是否需要补强加固。
步骤四，完成隧道3前方约30m及轮廓径向探测范围(6)3～5m以内范围加固，并形成足够强度的“超前人造围岩5”后，掌子面4开始掘进开挖，过程中进行补充探测，尤其是径向6m钎钻小范围探测，及时发现盲探区及加固效果不佳区域，并及时处理。开挖进尺控制在0.5m(一榀拱架)内，建议全断面或上下两台阶开挖，及时完成初期支护10并封闭成环，同时仰拱11及二次衬砌支护结构9紧跟掌子面4。过程需做好围岩及支护结构变形(特别是隧道拱顶、拱脚位移变形情况)、受力情况(包括钢拱架的应力、锚杆的拉应力、围岩的土压力等)的监控量测，及时反馈，以调整和指导施工。
步骤五，为了确保掌子面4作用安全，掌子面4前方务必预留8～10m超前人造围岩5作为进行下一循环探治施工的预留安全岩盘8；也就是掌子面4前方超前预加固(7)30m后，当掌子面4开挖掘进至超前预加固7“超前人造围岩 5”还剩8～10m，务必停止开挖掘进，并启动下一循环的探测及超前预加固7施工。按此流程循环施工，直至隧道3穿越所述“黑匣子”区域2。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
针对在现有超前地质预报技术难以精准探明隧道3前方大型～特大型不良地质体1情况，采用隧道“黑匣子”探测及治理结合的理念和施工方法：首先通过综合超前探测技术，初步确定大型～特大型不良地质体1，将其视为“黑匣子”区域2，并详细探明掌子面4前方约30m范围工程地质情况，对此范围进行超前预加固7，形成“超前人造围岩5”，然后掘进开挖，过程中通过补探查明探测盲区及检测超前预加固7效果；为了确保掌子面4作用安全，掌子面4前方务必预留8～10m超前人造围岩5作为进行下一循环探治施工的预留安全岩盘8。本发明适用于大型～特大规模不良地质隧道3施工，在安全风险高隧道3中施工时，能够坚持做到“不探明不开挖，探明关键部位，加固关键部位”，保证隧道3施工安全和质量，在大型～特大规模不良地质隧道3施工中具有较大的推广价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法，其特征在于：采用循环探治施工方法，包括以下步骤：
步骤一，采用综合超前探测技术进行风险评估，初步确定为大型或特大型不良地质体后，将该大型或特大型不良地质体视作“黑匣子”区域；
步骤二，对所述“黑匣子”区域内关键部位进行重点探测，查明此范围围岩工程地质、水文地质情况，获取相关岩土体物理及力学参数，为制定专项治理施工方案提供依据；
步骤三，对所述“黑匣子”区域内关键部位进行重点治理，通过计算及试验确定围岩加固的方案及施工参数后，对所述“黑匣子”区域内关键部位进行预加固，必要时进行预排水，形成“超前人造围岩”，通过对比分析加固前后物探及钻探结果，检测和分析预加固效果，以确定是否需要补强加固；
步骤四，完成所述“黑匣子”区域内关键部位预加固，并形成足够强度的“超前人造围岩”后，掌子面掘进开挖，过程中进行补充探测，及时发现盲探区及加固效果不佳区域，并及时处理；同时做好围岩及支护结构变形、受力的监控测量，及时反馈，以调整和指导施工；
步骤五，为了确保掌子面作用安全，掌子面前方需预留安全厚度的超前人造围岩作为进行下一循环探治施工的预留安全岩盘；并重复步骤二至五，启动下一循环的探测及预加固施工，直至隧道穿越所述“黑匣子”区域。
2.根据权利要求1所述的一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法，其特征在于：所述步骤二中，所述“黑匣子”区域内重点探测的关键部位为：掌子面前方约30m，隧道轮廓径向8～10m范围。
3.根据权利要求1所述的一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法，其特征在于：所述步骤三中，所述“黑匣子”区域内重点治理的关键部位为：掌子面前方约30m，隧道轮廓径向3～5m范围。
4.根据权利要求1所述的一种隧道不良地质围岩综合探治施工方法，其特征在于，所述步骤五中预留超前人造围岩的安全厚度为8～10m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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