浅谈在浅埋暗挖法隧道施工过程中洞室地质素描预判法的应用

浅谈在浅埋暗挖法隧道施工过程中洞室地质素描预判法的应用

胡博林

核工业华东建设工程集团公司江西南昌330096

摘要：因为市政工程施工场所通常位于城区位置，所面对的建设条件十分复杂，促使地下工程施工前期的地质勘查工作受到制约，仅而对地质环境判定的正确性产生不利影响，文章探讨的洞室地质素描法能够最为简便、正确地在浅埋暗挖法施工阶段中进行对地质环境的判定。

关键词：浅埋暗挖隧道；地质预判措施；洞室地质描述法

隧道施工过程中使用浅埋暗挖法进行建设，其工程质量与效率获得了大幅度提升。浅埋暗挖法的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字决，大家都知道。不过对其认知与了解的程度是存在差异的，在实行过程中的坚持度也并不是一致的。所以，在浅埋暗挖法隧道建设过程中进行严苛管理是十分关键的，对地层预加固预处理的质量，对于地下水的警觉，对支护紧跟开挖面施作的及时性，短进尺、快封闭的必要性重，以及对补偿注浆的作用等，均必须有更加深入的了解，并未以严格的建设技术与质量管理作为重要保障。除此之外，重视并善于利用不良地质超前预报和施工监测的手段，了解开挖面前方工程地质和水文地质条件的变化，了解支护受力变形状态的变化，及时发现危险征兆，对于隧道工程的顺利完成均有着十分关键的现实意义。洞室地质描述法是一种能够使用在浅埋暗挖法隧道施工阶段中的超前地质预报手段。不过，该方式在施工阶段中的使用并未构成一套完整的实践程序。笔者借助自身在施工过程中的经验，归纳与阐述了一套有关洞室地质描述法在实践过程中的操作程序，且探讨了在采用该方式的阶段中必须重视的主要参数与现场推断的方式。

1洞室素描法的特点

该方式是超前地质预报的重要手段。其就是在隧道内部利用速描的方法清楚地对掌子面及围岩予以详细记录，通常是以30m作为一个阶段，利用对该地质数据的采集与归纳，能够判断出隧道地质纵断面的发展情况。

2重要数据的采集及现场判断方法

这些围岩的强度情况、风化情况、液、塑限和地质裂缝情况是对隧道掌子面稳定性和开挖之后围岩自稳时间产生影响的重要原因。其强度越高、风化状况越小、含水量越低、围岩完备性越好。所以，在开挖之后，其所具备的稳定性是最佳的，自稳时间就会越长，进而在建设过程中存在的风险越低。因此，在借助该方式的时候，必须重视对这些数据资源的收集。并且，对其之后的地质环境研究与判定产生一定影响。

2.1洞室地质素描法实施步骤

本论文归纳了在浅埋暗挖法过程中借助洞室地质素描方式来评估地质环境的一套简单研究程序。如图1所示，采用该方式就是利用将地质勘察报告和现场的地质条件进行比较，这是为了判定前方的地质条件是否有着安全隐患问题。

如果实际的地质状况与勘察报告中所描述的情况不相符；应当结合现场实际的地层状况，如岩体强度、风化强度、含水量等，通过相关的经验图表，如Tony[4]在其撰写的工程地质概论中描述的，来综合地判断实际岩土层的自稳时间是否会对施工作业造成安全隐患，是否需要调整开挖方式等。

2.2数据的现场判断方法

2.2.1数据采集工具

洞室地质素描法所用的采集工具包括：地质罗盘、小锤、十字镐、数码相机、笔及笔记本。

2.2.2岩体强度的判断

在建设过程中，因为机械设施与成本的约束，难以让工程师在施工现场快速的知晓地层的实际强度。不过能够借助地层的物理特点来判断其强度大小。在对底层进行判定的过程中，不只是能够用来研究其承载力的水平，还能够更好的判定其围岩的自稳水平。

2.2.3风化强度的判断

地层风化强度的判断可依据对其破坏的方式及岩石学的特征来判别。这一参数可用来推断围岩的等级，也可辅助分析围岩的强度。

2.2.4液、塑限的判断

在建设过程中，能够利用将土体搓成细长条的方式来判断土体是否满足其塑限含水量。一般，如若土体被搓成直径大小为3.2mm的细长条的时候，就会转变成碎屑状，这就代表该段土体的情形处于塑限含水率，必须格外注意。

2.2.5地层走向及倾向的判断

可用地质罗盘来辅助判断地层走向及倾向。地层的走向与倾向是非常重要的，它们会对隧道掘进的稳定性造成较大程度的影响。隧道走向与层理走向的位置关系，通常可分以下为三种情况：隧道轴线垂直与走向、隧道轴线垂直与走向及隧道穿越水平层理。

2.3现场相关的分析及评价

在实际施工过程中，难免会遇到地层突变的情况。在合理判断地层地质条件情况下，一些经验图表可向现场工程师提供一些相关的决策依据；如地层的自持的判断及适用的开挖方式的判断。这些经验表格主要是依据岩层的强度、围岩等级以及Q值。具体的岩体质量评级流程在这里不做介绍，详细的方法请参阅Tony[4]，Gray[2]及Bernhard[1]。

2.3.1对开挖方式的判断

如图3所示，利用围岩的强度大小及其相对应的围岩级别，能够基本判定出适合使用的开挖方法。对于隧道开挖和初期支护，特别要遵循“随开挖、随支护”的基本施工原则。为了尽可能减少开挖之后土体暴露在空气下的时间，让最开始的支护能够在最短的时间内闭合实现，需要重视土体有限的自立时间。所以，选定合理的开挖方法是非常关键的。如果碰到不明地层的情形下，该方式能够更加迅速的为工程师给予判定的根据。

2.3.2对开挖后围岩自稳时间的判断

围岩的自稳时间可通过现场判断的围岩强度、对应的围岩等级及隧道断面的尺寸来大致估计其自稳时间。工程师能够借此来科学分配不同程序的所用时间，例如，机械设施与施工材料的运输，支护体系的安装时间，混凝土喷射的时间等。

2.3.3对地质剖面图的核对

通过对每一循环进尺掌子面的直观素描加以整理，经过30m的距离后可将这些素描贯穿并转换为隧道地质纵断面图。经过与地勘报告中的地质剖面图对比，来判断地勘报告的准确性及预测后续的隧道地质纵断面的发展。

3浅埋暗挖法隧道施工注意事项

隧道施工中采用的浅埋暗挖法，是以加固、处理软弱底层为前提，采用足够刚性的复合衬砌为基本支护结构的一种用于软土地层近地表隧道的暗挖施工方法。它以施工监测为手段，指导设计与施工，控制地表沉降，保证安全施工。浅埋暗挖是在不稳定的土体中进行暗挖作业，必须十分谨慎。人们采用小导管、管棚、深孔土体注浆都是提高土体稳定性的措施，其中必保的一条就是保持土体无水施工。这不但为方便施工所必须，也是提高土体稳定性的必须采用办法。诸多工程都使同行们取得共识，无水施工是浅埋暗挖法的前提条件。

4结论

洞室地质素描法有着便捷、可行性的特征。该方式不必使用机械设施就能够实现对地质数据的采集工作，并且不存在投入资金的情况。文章归纳了该方式的操作程序，且在浅埋暗挖法中采用洞室地质素描法就是：第一，借助锤击方式、镐击方式、搓条方式等判断对围岩的围岩强度水平、风化级别、围岩含水率等地层状况展开判断。比如碰到地质条件与地勘报告不一致的状况，能够按照这些地质数据对围岩的稳固性、自稳时间、开挖方法和支护方法等进行科学的判定。第二，利用采集一定里程数量的掌子面数据资料，进而制定出相应的隧道地质纵断面图，这是为了更好的判断隧道后续地质的发展情况。

参考文献

[1]马子皓.浅谈在浅埋暗挖法隧道施工过程中洞室地质素描预判法的应用[J].建筑知识，2016，(03):72-73+10.

[2]李永军.超前小导管注浆技术在浅埋暗挖法隧道施工中的应用[J].华东公路，2016，(02):33-34.

[3]张旭，李国强，崔承武，郑仕发，张保华.二重管注浆技术在浅埋暗挖法过雨污水管线施工中的应用[J].铁道标准设计，2008，(12):214-217.

[4]马思明.某地下通道浅埋暗挖法施工中的时空效应分析与计算[J].国防交通工程与技术，2008，(01):64-66.