【正文】 36 孔資料進行地質分析預報，是綜合地質預報的中樞。綜合超前地質預報系統(tǒng)見圖 43。施工階段地質資料記錄：首先對已開挖地段進行地質調查，調查的主要依據為隧道開挖面地質素描、巖石結構面調查和涌水觀測記錄。開挖面地質素描內容有：巖性、地質年代、巖層產狀、軟弱夾層、巖脈穿插情況；斷層及破碎帶的形態(tài)、產狀、寬度、填充物特征；主要節(jié)理裂隙的形態(tài)、產狀、規(guī)模及相互切割關系。圍巖巖體結構類型、完整性、圍巖的物理力學性能。巖石結構面調查內容有：圍巖的巖石結構產狀、物理力學屬性、節(jié)理的延伸性、粗糙起伏情況、張開程度。地下水出露情況、水量大小等；地下水的分布形態(tài)、大小、位置走向等；圍巖節(jié)理內含水情況。地質素描采用圖表形式形象記錄。施工階段前推法預測：根據開挖面地質素描、巖石結構面調查記錄采用前推法預測前方地質情況，首先按 1∶100 的比例作出開挖面前方一定長度的展開圖，逐一將開挖面地質素描和巖石結構面的記錄資料，按其產 狀、 節(jié)理軌 跡線繪制到展示圖上，最后按其節(jié)理走向和軌跡延伸，結 合 TSP203 的預報成果、地質雷達 預報成果和超前鉆孔的鉆芯地質資料畫出前方地質情況。地下水地質預測：現場技術人員根據以往施工經驗對地下水做出經驗性預報。當隧道由弱可溶巖進入強可溶巖的邊界部位時，可能發(fā)生涌水；突水點的涌水特征：一般有滲、滴水段→線狀滲水段→集中涌水段→高壓噴水段；當隧洞由滲、滴水 37 段進入線狀滲水段時，作好出現集中涌水的準備，進行超前預報的施工防治能取得較好效果；鉆孔內出現渾水、噴水、地溫測值變化較大，前方可能有涌水。掌子面附近出現鐵錳質富集或泥質充填的裂隙，則表明前方有涌水的可能。圖 43 綜合超前地質預報系統(tǒng)程序圖① TSP203 超前地質預報系統(tǒng)TSP203 系統(tǒng)在圍巖較好地段可測出前方 100～200m 范圍內的施工準備制定預報方案 預報分級研究地質資料地質分析 長距離預報物探法深孔水平探測地質綜合判斷施工建議施工方案選擇隧道施工地質素描下循環(huán)預報項目技術決策預報驗證反饋加深炮孔探測紅外探測超前水平鉆孔地質雷達異常段 正常段異常段地質預報報告中長距離預報短距離預報地質素描 38 巖層分界面、巖層的物理性質、斷層等， 圍巖完整性較差時，預測范圍在 50～100m 之間。TSP203 系統(tǒng)作業(yè)布置示意圖見圖 44。TSP203 作業(yè)流程：準備工作→測量孔位、 鉆 孔→埋設傳感器→記錄孔位→連線檢查→暫停施工→爆破拾波→恢復施工、成果分析。圖 44 TSP203 系統(tǒng)作業(yè)布置示意圖鉆孔：在距離工作面 50 米處鉆深度為 的孔，布置傳感器；自工作面起，每隔 鉆孔一個，鉆孔深度 為 ，最后一個孔與傳感器的距離大于 20m。所有鉆孔的高度盡可能的在同一標高線上。鉆孔位置如圖“TSP203 系統(tǒng)作業(yè)布置示意圖 ”所示。鉆孔完畢后，逐個測量孔的深度和傾斜度，并作好記錄。埋設傳感器桿：埋設傳感器前，先清孔，清除孔底虛渣，放入環(huán)氧樹脂藥卷，插入傳感器套桿，用鉆帶動其鉆動，保證環(huán)氧樹脂藥卷充分攪拌。待 傳感器桿固定后，插入傳感器， 傳 感器方向朝向掌子面。連線檢查：把傳感器、檢波器（電腦）、起爆器、同步器連接起來，并檢查其是否正常工作，此時起爆器與雷管斷開。20Ⅰ3ⅠⅠ Ⅰ 39 測量時間：測量時間選在施工交接班時間，要求工作面 800 米范圍內停止機械作業(yè)和作業(yè)人員作業(yè)，作業(yè)前與現場施工員聯(lián)系，以確定停工時間，此時準備好爆破藥卷、電雷管等。裝藥爆破：由最里邊炮孔開始，逐個依次裝藥聯(lián)線，起爆器起爆，裝藥量根據圍巖情況，一般控制在 50～80g 左右，圍巖較差時，可加大，但不能超過 100g。恢復施工：爆破一結束，馬上可以恢復施工，一般停工時間在45min 左右。成果分析：采用 TSP203 自帶的軟件分析系統(tǒng)，剔除一些明顯的干擾波，軟 件自動分析，自動生成圖表，反映前方圍巖的物理特性，巖層分界線、 軟弱帶、斷層的位置等信息。在本標段施工中，TSP203 系統(tǒng)按每 50～100m 段進行預測。① 紅外線探水紅外線探水儀可預測掌子面前方 20～30 米范圍內的地下水情況。操作方法：進入探測地段時，首先沿隧道一個壁，以 5 米點距用粉筆或油漆標好探測順序號，一直標到終點，或者標到掘進面處。在掘進面處，首先對斷面前方探測，在返回的路徑上，每遇到一個順序號，在隧道中央，分別用儀器的激光器打出紅色光斑，使之落在左壁中線位置、頂部中線位置、右壁中線位置、底板中線位置，分別讀取探測值，并作好記錄。然后轉入下一序號點，直至全部探完。把探測數據輸入計算機后，由專用軟件繪成頂板探測曲線、底板 40 探測曲線、兩壁探測曲線。根據探測曲線可以很明了的預報出前方地下水的情況。紅外線探水儀從探測到得出分析結果非?？欤姨綔y儀器輕便，方法簡單。在本標段施工中每 20 米采用紅外線探水儀探測一次，在通過富水區(qū)斷層破碎帶時，適當加密探測頻次。① 地質雷達當 TSP203 系統(tǒng)預報前方有斷層、巖 層破碎等不良地 質時，其規(guī)模、形態(tài)需要具體了解，可用地質雷達實施探測。本標段在地下水發(fā)育地段，對隧道周壁采用地質雷達探測，預報隧道周圍地質形態(tài)。地質雷達實施探測前，在平板車上搭設檢測平臺，雷達儀置于車體或平臺上，由平臺上的操作手將雷達天線觸板與所測點接觸，利用超聲波在不同圍巖介質中具有不同傳播速率的原理，通過雷達接受儀接受反射波的時間差，據以分析所測部位的地質形態(tài)。同時采用地質雷達進行襯砌厚度的識別。① 超前鉆孔探測當 TSP203 系統(tǒng)預報前方有斷層、破碎 帶、巖 層層理明顯時，采用地質鉆機進行超前探孔。用鑿巖臺架鉆孔探測鉆孔深度以 30m 為限，30m 以內出現異常情況時，按 預定方案實施，鉆孔出水，安裝 壓 力表及水表，測定地下水的壓力和流量。30m 以內無異常情況時，改用 ZYG150 鉆機探測，繼續(xù)鉆孔，深度 為 100m，無異常情況，按正常程序施工，出現異常按預案實施并測定水壓和水量。100m 以后的探測則 由下一循環(huán)鉆孔探測完成。 41 日常的鉆孔探測：在每次鉆孔過程中，指定在拱頂、兩側拱腰、兩側邊墻腳及仰拱底部附近的 1～2 個輔助眼加深 1～5m，依靠對鉆孔速度變化的直覺，判斷前方圍巖的變化。4①洞身開挖施工方法及工藝為保證按期完成施工任務，必須針對不同的地質、圍巖，制定不同的開挖方法，實現快速施工。無論采用何種施工方法，都要遵循短開挖、弱爆破、勤量測 、支 護及時封閉成環(huán)的原 則。本標段隧道洞身Ⅲ、Ⅳ級圍巖采用兩部或三部臺階法施工，Ⅴ級圍巖：斷層破碎帶、一般臺階法、三臺階七步開挖法，隧道進出口、淺埋段、偏壓 段、富水斷層地段采用三臺階臨時仰拱法或 CRD 法施工。 （注：開挖掌子面距仰拱、二次襯砌的距離必須嚴格遵循鐵道部規(guī)定進行。 ）⑴、臺階法臺階法適用Ⅲ、Ⅳ級深埋段， 臺階法分為二臺階法、三臺階法、三臺階預留核心土法等。Ⅰ．臺階法施工工藝流程臺階法施工工藝流程見圖 51。Ⅱ.臺階法施工應滿足下列要求：①．采用臺階法開挖隧道時， 應根據圍巖條件合理的確定臺階的高度和長度。臺階的長度不宜過長，應控制在一倍洞徑以內。②．臺 階形成之后，各臺 階開挖、支護宜平行作業(yè)。③．下臺 階 開挖時，左右側應分開進行。 42 ①②④．循 環(huán)進 尺應根據圍巖地質條件和初期支護鋼架間距合理確定。Ⅳ級圍 巖不宜超過兩榀拱架，Ⅴ級不宜超過一榀拱架。圖 51 臺階法施工工藝 流程圖超挖 欠挖不滿足施工準備爆破效果裝碴運輸上下臺階初支護監(jiān)控量測初噴混凝土上臺階鉆眼通風排煙測量放線裝藥爆破超前地質預報下循環(huán)開挖爆破設計處理欠挖加強支護調整爆破參數Ⅲ.臺階法施工工序說明臺階法工序見附圖。 43 ⑵．CRD 法開挖 CRD 工法適用于洞口及洞內淺埋段.CRD 法施工是將隧道斷面分成左右兩側兩大部分開挖，每側壁導坑分為三層臺階開挖。左右平行施工，交錯掘進，開挖面前后距離錯開 8～15m 左右。采用人工和弱爆破短臺階分層開挖、分層支護。側壁導坑外側拱部設超前支護，網噴砼、錨桿、全環(huán)型鋼拱架初期支護，開挖后立即初噴砼、架設鋼拱架、掛網、打錨桿、噴砼至設計厚度與型鋼支撐間距相適應。內側洞臨時支護，可視情況增設超前錨桿或超前小導管， 臨時仰拱支撐，以確保施工安全。分部開挖由于斷面小，出碴采用人工手推車裝運碴石，棄至且斷面地段后再由機械裝碴運至洞外。導坑內壁拆除方法：其施工方法參見 CRD 法施工。⑶．三臺階臨時仰拱法三臺階臨時仰拱法施工工藝流程三臺階臨時仰拱法施工工藝流程見圖。三臺階臨時仰拱法施工工序說明：① ① 44 ①.a、利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道超前支 護。b、開挖 1 臺階階。 c、施作 1 部洞身結構的初期支護，即初 噴 4cm 厚混凝土，架立鋼架，并設鎖 腳錨管。d、 導坑底部安裝臨時鋼 架支撐，噴 20cm 厚混凝土。e、 鉆設系統(tǒng)錨桿后復噴混凝土至設計 厚度，則在掌子面噴10cm 混凝土封 閉。②.a、上臺階施工至適當距離后，開挖 2 部臺 階。b、導坑周邊部分初噴 4cm 厚混凝土，安 設鋼架并設鎖腳錨管。c、 導坑底部安裝臨時鋼架支撐， 噴 20cm 厚混凝土。d、鉆設系統(tǒng)錨桿后復噴混凝土至設計厚度。① ①開挖方案設計中臺階開挖上中下臺階測量放線上臺階開挖 下臺階開挖反饋綜合信息清理開挖面初噴后出渣上中下三斷面支護與施作臨時仰拱上斷面檢查穩(wěn)定性 中斷面檢查穩(wěn)定性 下斷面檢查穩(wěn)定性下一循環(huán)良好良好施工準備超前地質預報 45 ③.a、在滯后于 2 部開挖一段距離后，開挖 3 部。b、初噴 4cm 厚混凝土，架立鋼架。 c、隧底周邊部分噴混凝土至 設計厚度，灌注該段隧底填充（仰拱及隧底填充應分次施作）。① ①④.根據量 測結果分析，待初期支護收斂后，利用襯砌模板臺車一次性灌筑二次襯砌（拱墻襯砌一次施作）。三臺階臨時仰拱法施工要求①．隧道施工 應堅持“弱爆破、短進尺、強支 護、早封閉、勤量測”的原則。②．如有超前支 護等輔助施工措施， 應首先利用上一循環(huán)架立的鋼架施作完畢，再開挖。③．開挖方式采用弱爆破，爆破 時嚴格控制炮眼深度及裝藥量。④．鎖 腳小 導管可根據需要設置，以確保下臺階施工的安全。⑤．各步臺階一次開挖長度宜控制在 2m~3m 之間，第 3 部臺階開挖后仰拱應緊跟。⑥．施工中，應按有關 規(guī)范及標準圖的要求， 進行監(jiān)控量測，及時反饋結果，分析洞身結構的穩(wěn)定，為支護參數的調整、灌筑二次襯砌的時機提供依據。⑷．三臺階七步開挖法 46 ①．三臺 階 七步開挖法可分為以下幾個步驟a. 上部弧形導坑環(huán)向開挖，施做拱部初期支護；b. 中、下臺階左右錯開開挖，施做墻部初期支護：c. 中心預留核心土開挖、隧底開挖，施做隧底初期支 護。每部開挖后均應及時支護，隧底初期支護后應及時施做仰拱，盡早封閉成環(huán)。②．三臺 階 七步開挖法施工工藝流程圖見圖 511。③．三臺 階 七步開挖發(fā)施工應符合下列要求Ⅰ.以機械開挖為主，必要時輔以弱爆破；Ⅱ.弧形導坑應沿開挖輪廓線環(huán)向開挖，預留核心土，開挖后及時支護；Ⅲ.其他分步平行開挖，平行施做初期支護，各分部初期支護銜接緊密，及時 封閉成環(huán)；Ⅳ.仰拱緊跟下臺階，及時閉合構成穩(wěn)固的支護體系；Ⅴ.施工過程通過監(jiān)控量測，掌握圍巖和支護的變形情況，及時調整支護參數和預留變形量，保證施工安全；Ⅵ.完善洞內臨時防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎。④.三臺 階七步開挖法具有下列技術特點Ⅰ.施工空間大，方便機械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖或土質地段可以采用挖掘機直接開挖，工效較高。Ⅱ.在地質條件發(fā)生變化時，便于靈活、及時地轉換施工工序，調整施工方法。 47 Ⅲ.適應不同跨度和多種斷面形式，初期支護工序操作便捷。Ⅳ.在臺階法開挖的基礎上，預留核心土，左右錯開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定。Ⅴ.當圍巖變形較大或突變時，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調整閉合時間。圍巖穩(wěn)定性評判、修正支護參數監(jiān) 控