论深埋隧道地质预报风险管理

论深埋隧道地质预报风险管理

1隧道地质概况

1.1工程地质

向莆线雪峰山隧道位于武夷山山脉的中段西南侧,出口段隧址区大面积侵入岩分布:主要有晚侏罗世(J3)钾长花岗岩和志留世(S)钾长花岗岩。洞口段则出露有中—上元古界长城—青白口系混合岩化较强的变质岩,元古界震旦系下统丁屋岭组上下段片岩、变粒岩组合。隧道内地质构造:其处于闽西北隆起带南缘既区域性南平-宁化北东东向构造岩浆带内,独特的构造环境和漫长的地质演化,造就了北北东-北东向构造为主,南北向构造零星发育的基本构造格架。隧址区发育F1~F40共计40条断层,施工任务段内有F26~F40共计15条断层,其性质多为:蚀变破碎带,可见宽度约>10.0m,裂隙密集,具绿泥石化、硅化,为压扭性断层。围岩稳定性差,易坍塌,富水,导水好。

1.2水文地质

隧道剥蚀冲沟发育,地下水主要为构造裂隙水,接受大气降水及地表水的下渗补给,隧道通过断层破碎带及节理密集地段时,隧道洞身施工开挖时地下水涌水量稍大。

2地质预报风险管理

地质预报风险管理贯穿于隧道施工全过程,通过不良地质构造危险源风险识别、风险估计、风险处理等,优化组合风险管理技术,对工程实施动态、有效的风险控制和跟踪处理。

2.1风险接受准则

根据风险源对工程的危害大小,制定了风险等级、接受准则及处理措施。

2.2风险辨识与评估

为全面、科学地对本隧道不良地质风险因素进行辨识与评估,成立由隧道、地质、岩土专业为主的超前地质预报小组,实施预报风险管理。根据地质勘察资料显示,本隧道主要不良地质构造有区域性断层破碎带、接触带、节理密集带等,且大多数断层导水性好,属强富水段;另外,由于隧道埋深较大,隧道洞身围岩属高应力区,存在高地温、岩爆等特殊地段。

2.3风险控制

对隧道潜在的地质风险因素,主要采取以下几点风险控制措施:

(1)建立健全地质预报风险管理机构,加强预报管理。从实际操作来看,预报组和工区有很多地方需要协调及配合,必须加强组织机构领导及监督,使各方严格遵守执行地质预报设计及预报方案。配套完善超前地质预报,对相关人员进行必要培训。

(2)依据对隧道地质风险因素的评估,预报小组针对不同地质条件编制超前地质预报大纲及实施细则。本隧道高度风险段采用地质调查法、TSP探测,辅以红外探测和超前地质钻孔综合预报手段;中度风险段采用地质调查法、TSP探测,物探异常段结合超前地质钻孔进行预报;一般地段采用地质调查法预报。需要指出的是,施工单位每茬炮施做加长(5m)炮孔探测是非常必要的,是对地质预报的重要补充。

(3)风险管理是个动态的过程,隧道施工由于地质条件的复杂性、不确定性、多样性和隐蔽性,风险不断发生变化,施工过程中可能会出现新的地质风险因素,须定期进行风险源再识别,及时、针对性地编制预报方案。

(4)建立隧道地质信息数据库系统,整合勘测设计阶段的地质信息和施工阶段收集的地质信息,结合掌子面揭示的地质情况、发展规律、趋势及前兆进行综合分析、评判,相互印证,根据取得的预报成果指导施工,优化施工措施。

(5)预报手段质量的控制,TSP探测:原始数据采集非常关键,如果没有采集高质量地震波数据,即使再好的处理手段和富有经验的工程师,也无法准确地进行地质预报。采集真实数据,须对接收器孔、炮孔的间距、角度、深度严格控制,尤其是炮孔的向下角度宁大勿小,同时也要根据采集的能量大小适当调整装药量;选择炮眼位置要尽量避开避车洞的一侧。对不良地质段,考虑危险因素的不确定性,提前100m进行不少于2次的连续探测,搭接10m以上。

超前地质钻探:对物探预报异常段提前30m进行钻孔验证。施钻前要加强钻机操作人员的技术培训和设备保养,对物探预报前方可能存在突水突泥的地段,要安设好孔口管。钻孔期间应有地质预报人员在场,随时观察钻进情况,做好地质记录。超长炮眼探测:5m加深炮孔由施工单位在钻炮眼时同步施作,5m加深炮孔不可作为正常爆破孔使用,不可装药,并做好探测地质信息记录。各预报手段要互相验证,综合分析,以获得掌子面前方较准确的地质信息。

2.4风险再评估

结合各手段综合预报综合分析结果,实时提交专家系统做出决策,对预报显示的不良地质体依据风险接受准则进行风险再评估,调整隧道施工风险处理措施,以确保施工安全、结构安全,确保工程顺利实施。

3结语

超前地质预报技术是信息化施工管理中的重要组成部分,加强地质预报风险管理对于复杂地质隧道具有十分重要的意义。但目前地质预报技术及管理尚存在一些问题需要解决和完善,主要有以下两个方面:预报技术:各预报手段还存在很多不足,如:地质素描对与隧道夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报,水平超前探孔法在复杂地质条件下预报效果较差、很难预测到正洞掌子面前方的小断层和贯穿性大节理、钻孔与钻孔之间的地质情况反映不出来;红外探测法只能做定性分析,至于水量大小没有定量的解释;TSP探测干扰因素较多,对结果影响很大,分析软件也有待进一步地开发升级。管理机制:从市场调查来看,地质预报工作重视不够,或者说重强调、疏管理,监督不够。地质预报作为保障隧道安全的一道施工工序,必须由专业的地质预报单位施做,而且预报费用专款专用。沪昆铁路、青岛海底隧道等项目把地质预报工作单独列出来由业主进行直接招标、直接管理,有利于预报方案的贯彻执行,值得推广。

作者:韩振武 单位:中铁隧道勘测设计院有限公司