1施工技术研究

超前钻探深孔钻探。在隧道上台阶开挖工作面上采用潜孔钻机钻孔，孔径Φ100mm，呈正三角形布置3孔，钻孔深度为30m，开挖25m，留5m与下一循环搭接。钻进方向沿隧道轮廓5°～10°。向外倾斜。钻进过程中要详细记录钻进速度、钻进压力、冲洗液颜色、成分，保留钻碴样品等，如果出现大量涌水，要记录涌水量、喷距，水的颜色，水压、夹杂物等情况。特别是钻进过程出现的异常情况，如卡钻、条钻等要特别重视。通过对钻孔过程、碴样，地下水出露等情况分析前方的地质条件和水文情况。浅孔钻探。浅孔钻探就是在隧道开挖钻孔时，沿隧道轮廓选择3～5孔加深孔深，通过对钻进速度、冲洗液颜色、成分等情况的分析验证深孔钻探的分析成果。TSP203超前探测。TSP203是采用了回声测量原理。地震波在指定的震源点(在隧道的右边墙，大约24个炮点布成一条直线)用少量炸药激发产生。地震波在岩石中以球面波形式传播。当地震波遇到岩石物性界面(即波阻抗差异界面，例如断层、岩石破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，另一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的三分量传感器接收。反射地震波携带有前方地质体的相关信息，通过数据处理软件TSPwin对所采集的反射地震波数据进行处理，得到地震波在岩层中的传播速度，就能使反射信号的传播时间转换为距离(深度)，来确定反射层的空间位置，就可以得到掌子面前方岩层构造变化和岩体物理力学性质变化的情况。由于TSP203超前地质预报系统采取的是“多点激发、一点接收”测量方法，多点激发产生的地震波相互跟踪检验，故而能提供一种精确的测量。反射信号的强弱与反射界面两侧的岩性有很大关系，反射界面两侧的岩性差异越大，反射回来的信号越强，预报的范围也就更大。由于TSP203超前探测需要专业的设备和专业软件，操作人员必须经过培训合格，操作人员的工作经验对分析结果的影响较大。因此集团公司中心试验室安排了专业的人员负责对本隧道的TSP超前预报工作。

2F3断层超前地质预报实施情况及成果分析

TSP203探测情况为防止断层带位置前移，笔者所在项目在2008年1月17日采用TSP203提前进行探测，结果显示DK72+986开始围岩的强度开始减弱、节理裂隙的发育程度增加、地下水更发育，初步判定围岩级别为Ⅴ级。超前钻探情况深孔钻探。DK72+990～DK72+960左侧探孔钻进21m时出水量逐步增大，最大水量37m3/h，静水压力0.85MPa。拱顶孔在23m时水量逐步加大，最大22m3/h，静水压力0.82MPa，右侧孔在24m时水量逐步加大，最大18m3/h，静水压力0.82MPa，3个探孔均水质清澈，钻碴为带有黄褐色强风化壳的石英砂岩碎石颗粒，钻进时多次卡钻。浅孔钻探。施工过程中从DK72+990起每循环采用YT-28凿岩机加深3个炮眼，孔深5m，成孔后每孔均有满孔清澈地下水出露，水压较低，水压喷距小于50cm。地质素描情况DK72+990断面揭示围岩为强风化石英砂岩，黄褐色，三组节理，由于节理层理对围岩切割成块状，裂隙间局部夹杂软弱层，局部有挤压变形情况，地下水丰富，大面积散水伴随局部张开型裂隙呈股状出露。探测成果分析综合多项超前地质预报成果并结合前期施工经验和对断层带地表(地表为冲沟，沟内出露的地下水量减小)情况进行分析，隧道开挖面前方地质条件基本与设计资料吻合，地下水为裂隙水，丰富地表水与地下水连通，隧道开挖后改变了原有平衡水系，造成地表地下水出露减小，大量由隧道内涌出。

3处理方案

结合地质情况选择开挖支护完成后对涌水大的地段采用5m径向注浆堵水。开挖方案根据超前预报措施的探测成果，结合前期的施工经验可以判断前方围岩虽然破碎程度较高，当开挖后掉块现象较少，掌子面围岩一般较稳定，基本无变形、位移、坍塌发生，当由于地下水的冲刷作用要快速完成支护，否则极容易发生塌方。根据实际情况，初步开挖方案确定采用三台阶法施工，将传统“开挖出碴支护清碴”的施工工序调整为“开挖出碴支护出碴”，即开挖后挖机在中台阶对上台阶和中台阶两边墙部位的碴向下台阶转移，装载机配合翻斗车在小台阶装载向外运输，当上台阶、中台阶两侧产生立架的工作空间后停止出碴工作，挖机后撤时将部从上台阶到下台阶平整成斜坡，方便支护材料、工具的转运和施工人员的上下行走。支护完成后余碴和回弹料一起装运。这样可以将支护时间提前约1.5～2.0h，减少了风化围岩暴露软化和被水冲刷的时间，降低了塌方产生的可能性。

作者：胥宝华单位：中铁十二局集团一公司