⑵主要技术指标
探测距离:最大探测距离可达工作面前方150m左右。
有效解译距离:一般为工作面前方100m。如与地质前兆定量预测法相结合,则有效解译距离可达工作面前方150m左右。
最大分辨率:1m。
探测精度:如与地质前兆定量预测法结合,不良地质的性质判断可更加准确;不良地质的位置和规模预报精度可达90%。
⑶主要操作方法
在测试前首先要布置炮孔和接收器孔,钻孔布置在隧道边墙,一般是2个接收器孔和18个以上炮孔。接收器孔布置在两侧边墙上,距掌子面约55m,孔径32~45mm,孔深2.4m,孔口距隧底一般为1.0m左右,向洞口倾斜10度,向下斜15度左右(当地质状况较简单时,也可采用1个接收器);炮孔布置在隧道一侧边墙上(当布置一个接收器时应与接收器同侧),距接收器20m开始设第一个炮孔,孔间距1.5m,孔径19~45mm,孔深1.5m,向掌子面方向倾斜10度,向下倾斜15度左右,孔口距隧底约1.0 m。
接收孔打好后,立即埋没将接收器套管,可采用不收缩的快凝砂浆,将其注满钻孔,使套管壁与围岩无缝隙,套管应在测试开始12h前埋设,最好能提前24h。
在正式测试开始前,在记录仪中输入隧道的基本参数,接收器孔和炮孔的坐标,掌子面里程及地震波的采集参数。
在准备工作完成后,即可开始洞内测试工作,测试时首先将记录器、接收器、起爆器连接起来,然后用模拟爆炸装置检验连接的性能,进行模拟测试。然后即可将炮孔装药和雷管进行测试,测试一般接炮孔顺序依次起爆,所得结果则记录于记录器上,在测试过程中一般要求洞内作业暂停,以消除噪音对地震波信号的干扰,整个测试过程大约需要30~40min。
6.3.1.2 红外线探测仪
采用HY-303红外线探测仪进行预报。HY-303红外探测仪是利用物体时刻向周围空间进行红外辐射,在不同距离其红外场强值也不同的原理。在工程现场,当掌子面前方存在含水构造等异常体时,异常体产生的异常场会迭加到掌子面后方的正常场上,产生场的畸变,由于到场源的距离不同,畸变后的场强亦不同,仪器显示屏上的读数值会发生明显变化,在数据曲线上表现为突变。而当掌子面前方没有含水构造等异常体时,由掌子面到其后一定距离内所测的红外辐射场场值均为正常场值,为一常数,其数据曲线表现为一近似直线。该方法在煤矿生产中广泛应用,效果较好。
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6.3.1.3超前探测钻孔
根据现场实际情况,采用PD-200钻机进行超前探测钻孔,以探明前方地质及水量情况,为施工处理提供可靠的数据。
钻孔位置要有记录,孔深符合设计规定。
钻孔必须保证孔向准确。钻机安装必须平整稳固;钻孔宜埋设孔口管;钻进压力适当。
钻孔时应对岩层、岩性以及孔内各种情况进行详细记录。
钻孔遇有洞穴、塌孔、掉块或涌水等问题难以钻进时,可先进行注浆处理,而后继续钻进。
6.3.2不良地质地段的工程处理措施
本标段隧道存在的不良地质有岩溶水、溶洞等。
在施工阶段,采用常规地质法、超前综合物探、超前水平钻探、洞内实时监测与有关参数测试、计算机数值模拟与综合分析预测等手段,并充分利用平导超前所揭示的地质信息,开展综合施工地质超前预报,进一步落实岩溶及岩溶水的发育程度,断层的位置、岩体破碎程度及其导水性,在施工中针对上述不良地质分别采取以下工程措施。
6.3.2.1地下水处理
根据工程地质和岩溶水文地质条件,结合工程环境要求,确定施工中地下水以“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”的原则进行处理。
施工现场应以超前地质预报资料作为施工的依据,在施工中应设专门的安全员,建立高压突水、涌泥的预警机制,配备灾害出现过程中预警的通讯设施,制定抢险办法,预备抢险物资及设备,制定灾害出现过程中的逃生通道及自救办法,最大限度地减小灾害中的人员伤害。
一旦出现突水涌泥灾害,在不可抗力面前,只有先等涌水及涌泥量逐渐衰减,施工机械及人员在能够保证安全的前提下,可先施工挡水墙,采用重型结构对突水或涌泥口进行封堵,然后通过封堵墙施工钻孔,对其进行注浆和止水加固后,再行开挖。对于无法封堵的地下水,采用排水设施进行引排,当水流的位置在隧道上部或高于隧道时,在适当距离外,开凿引水斜洞(或引水槽),将水位降低到隧道底部位置以下,再行引排。
以监测资料为依据,明确岩溶发育区外的水压力是否可以折减,分析在高压水作用下岩石的化学损伤以及水力损伤的演化,分析碳酸岩在浸蚀性水作用下断裂韧度的特性,分清水压力在围岩加固圈以及衬砼之间的分配,为加固圈厚度的设计及锚喷支护的优化提供依据。
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6.3.2.2溶洞地段施工处理措施
隧道在溶洞地段施工时,应根据设计文件有关资料及现场实际,查明溶洞分布范围、类型情况(大小、有无水、溶洞是否在发育中,以及其填充物)、岩层的稳定程度和地下水流情况(有无长期补给来源、雨季水量有无增长)等,分别以引、堵、越、绕等措施进行处理。
6.3.2.3塌方预防和处理措施 ⑴ 塌方预防
a做好地质预报工作。及时分析和观察开挖工作面地质变化,遇有探孔突水、涌泥、渗水增大和整体性变差等现象,及时改变施工方案和参数。
b加强监控量测工作。通过对量测数据分析处理,按照时间—位移曲线(u-t曲线)规律,及时调整和加强支护,同时及时施作砼衬砌。
c采用适宜的爆破参数,以减少对围岩的扰动;通过光面爆破,保证开挖轮廓平顺,提高围岩自稳能力。
d保证钢架安装、喷锚支护和砼衬砌施工质量,严格控制开挖工序尤其是一次开挖进尺,杜绝各种违章施工。
e施工期间,洞口备足坍方抢险材料,如方木、型钢钢架等,以备急用。 f及时清除洞顶危石,防止掉块发生,必要时锚杆施工适当加密、加长。 g有下述现象发生时,立即撤出工作面上的施工人员和机械设备停止施工,加强观察和加固处理:
监控量测所反映的围岩变形速度急剧加快; 开挖后围岩面掉块剥落严重;
喷锚支护砼表面龟裂、裂缝或脱皮掉块,支护严重变形。 ⑵ 坍塌处理方法 ①防止坍方扩大
坍方发生后,首先采取以下措施防止坍方范围继续扩大: a对坍方范围顶部与侧壁喷射混凝土支护;
b加强原有支护:对坍方范围前后原有支护进行加固,以防止坍方扩大; c在坍方范围内架设支撑并喷砼,必要时加设锚杆;
d加快衬砌:对坍方两端尽快施作局部衬砌,以保证坍方不再扩大。 ②坍方处理
a如坍方体积较小,且坍方范围内已进行喷锚或已架设较为牢固的构件支撑时,由一端先上后下地逐步清除坍碴,随挖随对顶部进行锚喷、架设临时构件支撑,以防止再
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发生坍塌。
b如果坍方体积较大,或坍体堵塞无法进入坍方范围对顶部进行支护时,则注浆加固坍体,然后用“穿”的办法在坍体内进行开挖和衬砌通过。
c坍方洞段采用管棚预注浆或小导管预注浆,既可以达到加固坍体的目的,与钢拱架组合,又可起到支承坍体的棚架作用。
③施工注意事项
a管棚与钢支撑之间应焊接牢固;
b每一循环开挖之后,立即架设钢支撑并喷砼支护; c每一循环管棚之间应保持不小于1.6m的搭接长度;
d钢拱支撑要尽快形成闭合环,必要时在拱墙脚设临时仰拱或横撑;
e在钢支撑拱角处打锁脚锚杆,并将钢支撑与锚杆焊接在一起,形成整体受力。 f坍方部位附近开挖施工,爆破严格按设计进行小药量的弱爆破,减少震动、防止再坍方。
7.冬季和雨季的施工安排
7.1冬季施工安排
在冬季施工时,要编制冬季施工方案,报业主和监理工程师审批后才能进行。 施工前,通过气象部门人员随时了解气象变化。在冬季来临前一个月准备充足的冬季施工防护材料。
7.1.1冬季施工判别标准
当昼夜平均气温低于+5℃或日昼夜最低气温低于-3℃时,即按冬季施工。 7.1.2冬季路基施工 冬季不进行路基填筑施工。 7.1.3冬季隧道掘进施工
系洞内作业,受气候的影响不大,一年四季可安排施工。 7.1.4冬季砼施工
砼施工是冬季施工的重点,包括隧道的初期支护及二次衬砌砼(虽系洞内作业,但砼的拌合系洞外作业)。
冬季条件下浇筑的混凝土,在遭受冻结之前,其强度(临界抗冻强度)不低于设计标号的30%,也不低于5Mpa。
冬季存放的砂、石等粗细骨料,不能夹挟冰膜雪团。生产砂石骨料符合以上生产条件。
冬季拌合混凝土,拌合时,选用较小的水灰比,减少拌合用水量。
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冬季施工混凝土,砂、石、骨料和水泥温度保持在0℃以上,拌合用水在5℃以上,拌合楼建成防寒式建筑,冬季生火保温。
在任何情况下混凝土浇筑时的温度不低于+5℃,砌石时砂浆温度不低于+5℃,禁用受冻砂浆和用热水融化冻结砂浆,施工完的砼、砌体等立即采用双层草帘子覆盖保温,防止冻坏。
砌筑时的砌石表面不得有冰膜和污垢。
水、砂石骨料的加热温度可根据浇筑温度及混凝土在拌合、运输、浇筑时热量散失的情况和热工计算、实际试验结果综合确定。砂石骨料加热温度不高于60℃,水加热温度不高于80℃。
冬季施工时,健全气象、工程试验等原始记录备查。
油库、火工品器材仓库等加强警戒看守,妥善保管怕受冻的器材。 做好工程用料储备,保证施工生产的需要。 做好机械防寒、防冻工作,严格机械换季保养。 喷砼料和锚固砂浆在洞内拌合,所用材料在洞内储备。 7.2雨季施工安排
根据本工程工期安排,将经历3个雨季施工期,对本工程施工有一定的影响,从思想上及施工安排上要予以高度重视。
7.2.1雨季施工安排原则
(1)进行合理的施工组织,统筹安排,受雨季影响较严重的工程项目尽量安排在非雨季施工,尽量减少雨季对工程的影响。
(2)密切联系气象站、水文站及地方防汛部门,保障信息畅通,提前掌握气象情况及江水的发展情况,及时采取防范措施。
7.2.2雨季施工防雨措施 7.2.2.1雨季土石方施工
在雨季施工时应切实做好路基的保护工作,以保证填方质量及开挖边坡的稳定性。归纳起来,要着眼于“排、抢、防、晾”,即首先做好周围的排水工作;抢晴好天气见缝插针;对已完成的土石方作适当防护。
⑴施工路堑前,先施工好截水沟。
⑵集中力量,选择好每段的施工长度,加快施工进度。
⑶填筑好的路堤坡顶做临时截水埂,间隔30m作临时急流槽,将雨水排至边沟。 ⑷路填填筑应在无雨时进行,填料及时摊平碾压,并向两侧做一定的横向坡度,以保持填土面结实无积水,局部存水应及时排除,边沟要保持畅通,以减少路基内含水量。
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