中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
一、 公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的目的
跟蹤地質(zhì)調(diào)查與超前地質(zhì)預(yù)報(bào),應(yīng)達(dá)到下列主要目的：
1. 在施工前期地質(zhì)勘察成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查明掌子面前方一定范圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)條件，進(jìn)而預(yù)測(cè)前方的不良地質(zhì)以及隱伏的重大地質(zhì)問(wèn)題。
2. 為信息化設(shè)計(jì)和施工提供可靠依據(jù)。
3. 降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
4. 為編制竣工文件提供可靠的地質(zhì)資料。
二、 公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容
超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)包括（但不限于）以下內(nèi)容：
1. 地層巖性，重點(diǎn)為對(duì)軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土等。
2. 地質(zhì)構(gòu)造，重點(diǎn)為對(duì)斷層、節(jié)理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構(gòu)造發(fā)育情況。
3. 不良地質(zhì)，特別是溶洞、暗河、人為坑洞、放射性、有害氣體、高地應(yīng)力、高地 溫、高巖溫等發(fā)育情況。
4. 地下水，特別是對(duì)巖溶管道水、富水?dāng)鄬?、富水褶皺軸及富水地層。
三、 公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法
隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法主要有：地質(zhì)調(diào)查法、超前鉆探法、物理勘探法（TSP法、 TGP法和TRT法）、超前導(dǎo)洞法、水力聯(lián)系觀測(cè)。
1. 地質(zhì)調(diào)查法是隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)，適用于各種地質(zhì)條件隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，調(diào)查內(nèi)容應(yīng)包括隧道地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查和隧道內(nèi)地質(zhì)調(diào)查。
2. 物理勘探法適用于長(zhǎng)、特長(zhǎng)隧道或地質(zhì)條件復(fù)雜隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，主要方法包括有彈性波反射法、地質(zhì)雷達(dá)法、陸地聲吶法、紅外探測(cè)法、瞬變電磁法、高分辨直流電法。
3. TSP法適用于各種地質(zhì)條件，對(duì)斷層、軟硬接觸面等面狀結(jié)構(gòu)反射信號(hào)較為明顯，每次預(yù)報(bào)的距離宜為100~150m,連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，前后兩次應(yīng)重疊10m以上。
4. 地質(zhì)雷達(dá)法適用于巖溶、采空區(qū)探測(cè)，也可用于探測(cè)斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻地質(zhì)體，在巖溶不發(fā)育地段每次預(yù)報(bào)距離宜為10 ~ 20m,在巖溶發(fā)育地段預(yù)報(bào)長(zhǎng)度可 根據(jù)電磁波波形確定，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，前后兩次重疊不應(yīng)小于5m。
5. 超前水平鉆探每循環(huán)鉆孔長(zhǎng)度應(yīng)不低于30m,連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，前后兩循環(huán)孔應(yīng)重疊 5~8m;可能發(fā)生突泥涌水的地段，超前鉆探應(yīng)設(shè)孔口管和出水裝置，防止高壓水突出； 富含瓦斯的煤系地層或富含石油天然氣地層應(yīng)釆用長(zhǎng)短結(jié)合的鉆孔方式進(jìn)行探測(cè)。
6. 富水構(gòu)造破碎帶、富水巖溶發(fā)育地段、煤系或油氣地層、瓦斯發(fā)育區(qū)、采空區(qū)以 及重大物探異常地段等地質(zhì)復(fù)雜隧道和水下隧道必須采用超前鉆探法預(yù)報(bào)、評(píng)價(jià)前方地質(zhì)情況。
7. 超前導(dǎo)洞法可采用平行超前導(dǎo)洞法和隧道內(nèi)超前導(dǎo)洞法，兩座并行隧道可根據(jù)先行開(kāi)挖的隧道預(yù)測(cè)后開(kāi)挖隧道的地質(zhì)條件。
8. 當(dāng)隧道排水或突涌水對(duì)地下水資源或周?chē)ǎ?gòu)）筑物產(chǎn)生重大影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行水力聯(lián)系觀測(cè)。
四、公路隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的分級(jí)
超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)實(shí)行分級(jí)管理，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)隧道施工安全的危害程度，對(duì)工程進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害分級(jí)，采取不同地質(zhì)預(yù)報(bào)方案。
根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)隧道施工安全的危害程度，地質(zhì)災(zāi)害分為以下四級(jí)：
A級(jí)：存在重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的地段，如大型暗河系統(tǒng)，可溶巖與非可溶巖接觸帶， 軟弱、破碎、富水、導(dǎo)水性良好的地層和大型斷層破碎帶，特殊地質(zhì)地段，重大物探異常 地段，可能產(chǎn)生大型、特大型突水突泥地段，誘發(fā)重大環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的地段，高地應(yīng)力、 瓦斯、天然氣問(wèn)題嚴(yán)重的地段以及人為坑洞等。
B級(jí)：存在中、小型突水突泥隱患的地段，物探有較大異常的地段，斷裂帶等。
C級(jí)：水文地質(zhì)條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段、小型斷層破碎帶，發(fā)生突水突泥的可能性較小。
D級(jí)：非可溶巖地段，發(fā)生突水突泥的可能性極小。
地質(zhì)復(fù)雜隧道的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)堅(jiān)持隧道洞內(nèi)探測(cè)與洞外地質(zhì)勘探相結(jié)合、地質(zhì)方法與物探方法相結(jié)合、輔助導(dǎo)坑與主洞探測(cè)相結(jié)合，開(kāi)展多層次、多手段的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)， 并貫穿于施工全過(guò)程。不同地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)方式可采用：
1級(jí)預(yù)報(bào)可用于A級(jí)地質(zhì)災(zāi)害。采用地質(zhì)調(diào)査法、地震波反射法、超聲波反射法、陸地聲吶法、地質(zhì)雷達(dá)法、瞬變電磁法、紅外探測(cè)法、超前水平鉆探法等進(jìn)行綜合預(yù)報(bào)。
2級(jí)預(yù)報(bào)可用于B級(jí)地質(zhì)災(zāi)害。釆用地質(zhì)調(diào)査法、地震波反射法、陸地聲吶法、超聲波反射法，輔以紅外探測(cè)法、瞬變電磁法、地質(zhì)雷達(dá)法，必要時(shí)進(jìn)行超前水平鉆孔。
3級(jí)預(yù)報(bào)可用于C級(jí)地質(zhì)災(zāi)害。以地質(zhì)調(diào)查法為主。對(duì)重要地質(zhì)界面、斷層或物探異常地段宜采用地震波反射法或超聲波反射法進(jìn)行探測(cè)，必要時(shí)釆用紅外探測(cè)和超前水平鉆孔。
4級(jí)預(yù)報(bào)可用于D級(jí)地質(zhì)災(zāi)害。采用地質(zhì)調(diào)查法。
1B414022隧道施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù)
量測(cè)計(jì)劃應(yīng)根據(jù)隧道的圍巖條件、支護(hù)類(lèi)型和參數(shù)、施工方法以及所確定的量測(cè)目的進(jìn)行編制，同時(shí)應(yīng)考慮量測(cè)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性，并注意與施工的進(jìn)程相適應(yīng)。隧道施工監(jiān)控量測(cè)應(yīng)作為重要工序列入施工組織設(shè)計(jì)和工序管理。
一、 監(jiān)控量測(cè)的目的
監(jiān)控量測(cè)是施工工藝流程中的一個(gè)重要工序，應(yīng)貫穿施工的全過(guò)程。監(jiān)控量測(cè)應(yīng)達(dá)到下列目的：
1. 掌握圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)信息并及時(shí)反饋，指導(dǎo)施工作業(yè)。
2. 通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的變形、應(yīng)力量測(cè)，為修改設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
3. 分析各項(xiàng)量測(cè)信息，確認(rèn)或修正設(shè)計(jì)參數(shù)。
二、 量測(cè)內(nèi)容與方法
1. 量測(cè)項(xiàng)目分必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目，見(jiàn)表1B414022-1和表1B414022-2。隧道施工時(shí)必須進(jìn)行必測(cè)項(xiàng)目的量測(cè)，選測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求、隧道斷面形狀、大小和埋深、圍巖條件、周邊環(huán)境條件、支護(hù)類(lèi)型和參數(shù)、施工方法等綜合選擇。
表 1B414022-1
序 號(hào) | 項(xiàng)目名稱(chēng) | 方法及工具 | 布置 | 測(cè)試 精度 |
1 |
洞內(nèi)、 外觀察 | 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、地質(zhì)羅盤(pán) | 開(kāi)挖及初期支護(hù)后進(jìn)行 | — |
2 |
周邊位移 | 各種類(lèi)型收斂計(jì)、 全站儀 | 每5 ~ 50m—1 個(gè)斷面，每斷面2 ~ 3對(duì)測(cè)點(diǎn) | 0.1mm |
3 |
拱頂下沉 | 水準(zhǔn)測(cè)量的方法， 水準(zhǔn)儀、鋼尺等 | 每5 ~ 50m— 個(gè)斷面 | 0.1mm |
4 |
地表下沉 | 水準(zhǔn)測(cè)量的方法， 水準(zhǔn)儀、銦鋼尺等 | 洞口段、淺 埋段（h0≤2b） | 0.5mm |
注：b——隧道開(kāi)挖寬度；h?——隧道埋深。
2. 爆破開(kāi)挖后應(yīng)立即進(jìn)行工程地質(zhì)與水文地質(zhì)狀況的觀察和記錄，并進(jìn)行地質(zhì)描述。地質(zhì)變化處和重要地段，應(yīng)有照片記載。初期支護(hù)完成后應(yīng)進(jìn)行噴層表面的觀察和記 錄，并進(jìn)行裂縫描述。
3. 隧道開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行圍巖、初期支護(hù)的周邊位移量測(cè)，拱頂下沉量測(cè)；安設(shè)錨桿后，應(yīng)進(jìn)行錨桿抗拔力試驗(yàn)。當(dāng)圍巖差、斷面大或地表沉降控制嚴(yán)時(shí)宜進(jìn)行圍巖體內(nèi)位移量測(cè)和其他量測(cè)。位于Ⅳ~(yú) VI級(jí)圍巖中且覆蓋層厚度小于40m的隧道，應(yīng)進(jìn)行地表沉降量測(cè)。
4. 量測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、量測(cè)項(xiàng)目和施工方法等確定。
5. 測(cè)點(diǎn)應(yīng)距開(kāi)挖面2m的范圍內(nèi)盡快安設(shè)，并應(yīng)保證爆破后24h內(nèi)或下一次爆破前測(cè)讀初次讀數(shù)。
6. 測(cè)點(diǎn)的測(cè)試頻率應(yīng)根據(jù)圍巖和支護(hù)的位移速度及離開(kāi)挖面的距離確定。
7. 現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)手段，應(yīng)根據(jù)量測(cè)項(xiàng)目及國(guó)內(nèi)外人工量測(cè)儀器的現(xiàn)狀來(lái)選用。一般應(yīng)盡量選擇簡(jiǎn)單可靠、耐久、成本低、穩(wěn)定性能好，被測(cè)量的物理概念明確，有足夠大的量程，便于進(jìn)行分析和反饋的測(cè)試儀具。
三、量測(cè)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用
1. 應(yīng)及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制時(shí)態(tài)曲線(或散點(diǎn)圖)和空間關(guān)系曲線。
2. 當(dāng)位移一時(shí)間曲線趨于平緩時(shí)，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和回歸分析，以推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律。
3. 當(dāng)位移一時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)，則表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài)，并加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)暫停開(kāi)挖。
4. 隧道監(jiān)控量測(cè)工作應(yīng)根據(jù)控制基準(zhǔn)建立預(yù)警機(jī)制，可按表1B414O22-3實(shí)行分級(jí)管理。
位移管理等級(jí) | 表 IB414022-3 | ||
管理等級(jí) | 管理位移(mm ) | 處理建議 | |
Ⅲ | U＜ ( U0/3 ) | 正常施工 | |
Ⅱ | (U0/3) ≤U≤（2U0/3） | 綜合評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、施工措施，加強(qiáng)監(jiān)控 量測(cè)，必要時(shí)釆取相應(yīng)工程對(duì)策 | |
Ⅰ | U> (2U0/3 ) | 暫停施工，釆取相應(yīng)工程對(duì)策 | |
注：U實(shí)測(cè)位移值；U0-設(shè)計(jì)極限位移值。
遇到下列情況之一時(shí)，也應(yīng)提出預(yù)警并分級(jí)管理。
(1) 支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂，實(shí)行I級(jí)管理；
(2 )地表出現(xiàn)開(kāi)裂、坍塌，實(shí)行I級(jí)管理；
(2) 滲水壓力或水流量突然增大，實(shí)行Ⅱ級(jí)管理；
(3) 水體顏色或懸著物發(fā)生變化，實(shí)行Ⅱ級(jí)管理。
5. 二次襯砌的施作應(yīng)在滿足下列要求時(shí)進(jìn)行：
(1) 隧道水平凈空變化速度及拱頂或底板垂直位移速度明顯下降；
(2 )隧道位移相對(duì)值已達(dá)到相對(duì)位移量的90%以上。
對(duì)淺埋、軟弱、高地應(yīng)力圍巖等特殊地段應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)情況確定。
四、 量測(cè)管理
隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)應(yīng)成立專(zhuān)門(mén)測(cè)量小組，由施工單位或委托其他單位承擔(dān)量測(cè)任務(wù)。量 測(cè)組負(fù)責(zé)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)、日常量測(cè)、數(shù)據(jù)處理和儀器保養(yǎng)維修工作，并及時(shí)將量測(cè)信息反饋于施 工和設(shè)計(jì)。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)應(yīng)按量測(cè)計(jì)劃認(rèn)真組織實(shí)施，并與其他施工環(huán)節(jié)緊密配合，不得中 斷工作。各預(yù)埋測(cè)點(diǎn)應(yīng)牢固可靠，易于識(shí)別并妥善保護(hù)，不得任意撤換和遭到破壞。
五、 竣工文件中應(yīng)包括的量測(cè)資料
1. 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃。
2. 實(shí)際測(cè)點(diǎn)布置圖。
3. 圍巖和支護(hù)的位移一時(shí)間曲線圖、空間關(guān)系曲線圖以及量測(cè)記錄匯總表。
4. 經(jīng)量測(cè)變更設(shè)計(jì)和改變施工方法地段的信息反饋記錄。
5. 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)說(shuō)明。
