泥水盾构超前地质预报方案探讨范文

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摘要:由于泥水盾构施工自身特性，难以对掌子面正前方钻孔取芯，仅靠盾构机自带的超前钻探功能，方式较为单一，以城际铁路某隧道为例，研究泥水盾构机超前钻探的地质预报方法，以期能够为以后的同类工程提供参考。

关键词:盾构；超前钻探；地质预报

超前地质预报作为地质探测一种重要方式，主要作用是对隧道开挖工作面进行探测，探明掌子面正前方的工程地质情况与水文地质及不良地质的工程性质、位置、产状、规模，为优化工程设计，指导施工提供地质依据，能有效降低地质灾害发生的几率和危害程度，规避施工风险。但由于泥水盾构施工自身特性，采用普通的超前水平钻不仅影响到正常的掘进，还会破坏原有的掌子面泥水平衡，而现实的泥水盾构工程实例中采用超前钻方法进行探测的较少，尚无十分成熟的经验。本文以城际某隧道为例，研究泥水盾构机超前钻探的地质预报方法，以期能够为以后的同类工程提供参考。

1工程概况

隧道全长6150m，设计时速200km，采用单洞双线模式，隧道外径达到13．1m，盾构段长4900m。隧道洞身主要穿越软弱土层、软硬不均和全断面岩层，局部为破碎带。隧道位于华南加里东褶皱带一级构造单元内，该区域范围陆域主要属于粤北、粤东北—粤中坳陷带，其西部位于粤西隆起区内，海域则位于万山隆起区和珠江口坳陷区二级构造单元内。区域在大地构造上属于华南加里东褶皱带，地质介质刚性程度较高，后期几经构造运动的叠加、改造，构造比较复杂。隧道最大覆土深度64m，水底深17m。盾构线路起点以3%的纵坡下行，坡长1300m，然后以1．23%的纵坡下行，坡长1550m;再以3%的纵坡上行，坡长2050m，到达盾构隧道终点。

2超前水平钻方案实施

2．1超前钻使用设备现场使用盾构机为海瑞克S985泥水盾构，该盾构在中盾处预留超前钻机施工孔位，其中包含15个径向孔位，3个水平孔位。利用径向孔位进行钻探取芯，施工角度为11°。取芯杆长70cm，外径75mm，内径50mm，每根钻杆长度在1．5m。将带有钻机的适配盘安装在管片拼装机的吸盘上，钻孔作业时，根据前期勘探揭示的异常区域结合施工条件布置，通过拼装机的旋转调整钻孔孔位。

2．2钻孔深度对超前地质钻孔来说，钻进距离越长，对施工的指导意义就越大，但随着钻进的距离加大，其钻机受到的阻力也会增加，钻进速度也会逐步降低，钻孔易偏离设计位置，揭露前方地质情况难度也会随之增加。结合盾构机的设备情况，钻孔深度应在钻探过程中进行动态控制和管理，根据钻孔情况可适时调整钻孔深度，以达到预报的目的为原则;在需连续钻探时，一般每循环可钻20m～60m;连续预报时前后两循环钻孔应重叠5m～8m。

2．3钻孔数量正洞无大异常(如大断层、大出水点)，径向钻孔为1个，深度20m～60m，遇大异常增至2孔～3孔，情况复杂时，钻孔数量根据具体情况研究确定。2．4钻孔方式超前地质钻孔由于速度慢，占用盾构机时间较长，可以采用冲击钻与回转取芯相结合的方式。在斜向钻杆还未深入掌子面的部位采用冲击钻，在掌子面以后其余的部位采用回转取芯钻的方式;在一般地段采用冲击钻，特殊地段采用回转取芯钻。在钻进过程中，可通过岩芯管的响声、钻速及其变化、岩芯、卡钻情况、钻杆震动情况、冲洗液的颜色及流量变化等粗略探明岩性、岩石强度、岩体完整程度及地下水发育情况。

3结语

采用径向超前地质钻探改变常用掌子面水平钻方式，能减少对盾构机的影响，保持掌子面的稳定，通过钻探结果可获知掌子面前方沿钻孔深度内的地质状况，实现对挖掘面前方地质状况的识别，为安全准确地进行盾构施工提供依据，具有一定的创新性和工程应用价值。

参考文献:

［1］陈馈，洪开荣，吴学松．盾构施工技术［M］．北京:人民交通出版社，2009．

［2］关宝树．隧道工程施工要点集［M］．北京:人民交通出版社，2003．

［3］Q/CR9217—2015，铁路隧道超前地质预报技术规程［S］

作者：曾晓青 单位：广东珠三角城际轨道交通有限公司