公路隧道工程的地質(zhì)勘探技術(shù)研究論文
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公路隧道工程的地質(zhì)勘探技術(shù)研究論文 篇1
引言
公路工程的建設需要跨越自然地質(zhì)條件不同的區(qū)域，若公路經(jīng)過山區(qū)或者河流區(qū)域時，需要開挖山嶺隧道或河底隧道。隧道的開挖技術(shù)與該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境具有密切聯(lián)系，為保障隧道工程的安全性，應對需要開挖隧道的地區(qū)進行科學的地質(zhì)勘探，為公路工程的規(guī)劃、設計及施工提供必要的依據(jù)和指導。
一、公路工程隧道地質(zhì)勘探
(一)隧道工程地質(zhì)勘探必要性
地質(zhì)勘探是通過鉆探、電探、震探等一系列方法對構(gòu)成地質(zhì)條件的各個要素進行測試的一種技術(shù)，為煤田開采、石油開采、地下工程的建設等各項工作提供必要的技術(shù)參數(shù)。隧道是在天然地層中修建的建筑物，隧道工程建設的各個環(huán)節(jié)，如位置選擇、工程設計、施工技術(shù)等均與地質(zhì)條件有緊密關(guān)系。以山嶺隧道為例，修建山嶺隧道時應對巖層地質(zhì)構(gòu)造、產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育、風化程度、地層含水量、地層溫度、有害氣體等各個要素進行地質(zhì)勘測，以決定隧道的深度、施工工藝及施工技術(shù)。對重點隧道工程，除常規(guī)的地質(zhì)勘測外，還應進行區(qū)域性的工程地質(zhì)調(diào)查、測繪及試驗;若地下水對隧道具有重大影響時，還應進行地下水動態(tài)觀測，計算隧道涌水量。隧道工程地質(zhì)勘探工作主要關(guān)注的內(nèi)容為隧道圍巖的穩(wěn)定性、地下水對隧道的影響、地層溫度的影響、有害氣體的組份、隧道位置及洞口位置的確定等。
(二)隧道工程地質(zhì)勘探的主要內(nèi)容
1．可行性研究階段的勘探
隧道工程的可行性勘探主要目的是了解項目所在地的地質(zhì)特征、各工程方案的地質(zhì)條件及其控制工程方案需要的主要地質(zhì)參數(shù)，為工程的路線設計、橋位設計、方案的選擇、編制可行性研究報告提供準確的數(shù)據(jù)支持。這一階段的探測工作主要是踏勘，對多個可能方案沿路線進行實地調(diào)差，對重要工點進行必要的勘探，大致探明地質(zhì)情況即可。一般需要進行勘探的工點有大橋、隧道、不良地段等。
2．初步勘探階段
初勘階段一般以物探為主，物探的測區(qū)一般在測繪范圍以內(nèi)，當對物探解釋有重要的對比價值或參考價值時，可進行勘測追蹤，擴大測繪范圍。在測量范圍內(nèi)，應按照物探方法，結(jié)合地形條件，對測線的方向、間距、測點的疏密、激發(fā)點與接收點的距離及布置形式進行設定。物探方法較多，對隧道工程進行物探時，可根據(jù)隧道深埋和下伏巖體特性，選擇合適的物探方法。電火花法、聲脈沖轟震器、旁側(cè)掃描聲納可用于水下隧道地質(zhì)勘探;高分辨率反射法可用于深埋隧道的勘探;磁力、重力測量法則適用于礦體、煤層、采空區(qū)、溶洞、斷裂等特殊構(gòu)造的勘探。分離式隧道一般沿隧道軸線縱向布置2－3條物探測線，兩洞口橫向測線可布置2條，根據(jù)隧道長度、地質(zhì)條件確定測線長度和測點間距;整體式隧道可適當增加縱向和橫向測線。地質(zhì)體或構(gòu)造類型不同時，應設計2－3條物探測線穿過，每條測線的測點應在3各以上，若地質(zhì)條件復雜時，可酌情增加測點數(shù)目。
3．詳細勘探階段
詳細勘探主要是進一步探測初步勘探階段未查明的地質(zhì)問題，為后續(xù)工程的設計及施工提供必要的補充和校核，這一階段探測技術(shù)仍以物探為主，具體選擇方法可根據(jù)隧道所在地區(qū)的地形、地質(zhì)條件決定。對山區(qū)巖質(zhì)隧道進行探測時，應先進行地震勘探。進行地震勘探時，可沿隧道軸線布置一條以上的地震測線，以10－20m為間距設置測試點;若在測試過程中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造，可將測試點數(shù)據(jù)布置密度增加;兩洞口布置橫測線，測點距離設置為5m;若在洞口或洞身發(fā)現(xiàn)溶洞或其他構(gòu)造破碎帶，可根據(jù)具體情況適當增加橫測線或測試點。公路為上下行時，對于地質(zhì)條件簡單、巖性單一、無地質(zhì)構(gòu)造的短小隧道可作為一條隧道，組織勘探工作外，其余均應作為兩條隧道進行單獨勘探。勘探方法如下:用聲波法對巖體的彈性縱波波速和橫向波速進行同時測定，用于計算巖體的彈性特征值;測試巖石試件的彈性波速，以計算巖體的完整性，從而判定圍巖的破碎程度;在進行地震勘探時，若發(fā)現(xiàn)明顯的地質(zhì)構(gòu)造或溶洞時，可利用其他方法進行再次勘探，以供驗證;采用電探時，可沿隧道軸線設三條測試線，其中兩側(cè)的測試線與主測線的間隔距離為20m，測點間距為20m;洞口設置橫測線，間距為10－30m;對水下地質(zhì)進行物探時，應根據(jù)水域的水底地形、水體流蘇、水體深度等情況決定物探方法的選取，一般可采用多種方法進行綜合探測，勘探主線至少為2條，橫測線可根據(jù)水流方向布設，至少為3天，測點間距應小于陸上物探測點間距。
二、隧道工程地質(zhì)勘探測試項目
隧道工程地質(zhì)勘探測試項目主要包括地應力、巖土力學、水文地質(zhì)、水質(zhì)分析以及其他綜合測試。地應力測試方法多采用水力壓裂法，其他方法可作為輔助方法。巖體內(nèi)部應力狀態(tài)存在一定的差異性，可利用應力試驗，并結(jié)合巖體組份的分析及構(gòu)造分析，對巖體的主應力方向進行確定，巖土的力學試驗常用測定標準為《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》;隧道工程在建設過程中，需要大量的鉆探操作，地質(zhì)勘探孔的設定應考慮水文地質(zhì)試驗孔的設定情況，地質(zhì)勘探孔終孔可作為后期的水文地質(zhì)試驗的觀測孔，若發(fā)現(xiàn)鉆探孔終孔含有大量地下水，應考慮進行專業(yè)的水文地質(zhì)勘探，以獲得水文地質(zhì)參數(shù)。對隧道內(nèi)的主要含水層取樣進行水質(zhì)分析，看是否滿足生活、工程、消防用水的要求，一般測試樣品為1－3組。綜合測井是配合鉆孔，利用聲波測井和放射測井的方法，從多個方面獲得隧道圍巖工程所需的地質(zhì)、水文等各項參數(shù)。
三、總結(jié)語
公路隧道工程的施工需要科學的地質(zhì)勘探，這是為后期工程的設計、施工、運行提供的基礎保障。在實際的勘探過程中，應根據(jù)具體的地質(zhì)情況進行勘探方法的選擇及變通，確保勘探數(shù)據(jù)的準確性及有效性。
公路隧道工程的地質(zhì)勘探技術(shù)研究論文 篇2
摘要:隧道工程為縮短公路里程、減少大坡道而修建的下穿山嶺的工程，它對于公路交通正常運行具有關(guān)鍵作用。文章主要針對樂廣高速中大瑤山一號特長隧道工程施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題和解決對策做詳細分析。
關(guān)鍵詞:高速公路；隧道工程；質(zhì)量控制
1工程概況
樂昌至廣州高速是京港澳高速公路粵境段復線，它促進粵北地區(qū)與珠三角地區(qū)的經(jīng)濟聯(lián)系。其中T4大瑤山段起訖樁號為右線YK33+350～YK40+270，左線ZK33+350～ZK40+275，路線長6.920km(以右線計)，按雙向六車道高速公路標準建設，主線設計速度100Km/h，合同工期30個月。共有3個隧道工程，一號特長隧道左線長度4257米，右線長度4220米，為雙向6車道，于2009年12月份開工，2014年7月份順利貫通。
2公路隧道施工的特點
由于我國山地面積較大，高原、丘陵、山地面積占到我國總面積的一半以上，為了合理的避免山體阻礙正常交通，多在高等級公路建設中遇到山嶺時，多采用隧道工程穿越山嶺，從而有效地縮減公路里程，優(yōu)化線路線型，并可以很大程度上避免山區(qū)公路出現(xiàn)塌方、滑坡等災害。同時，采用穿山隧道還可以減少對山體表層植物的砍伐破壞，提高對生態(tài)環(huán)境的保護。此外，在修建跨海、跨河的公路時，為了最大程度降低對河流、航運的影響，確保海運正常通行，通常也采用水下修建隧道形式。根據(jù)筆者多年施工經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，在公路隧道施工中具有以下幾項特點，具體如下:第一，隧道施工是在原始應力場中進行開挖施工，即隧道施工過程是先有荷載，然后再有結(jié)構(gòu);第二，在隧道工程施工過程中，其結(jié)構(gòu)受力存在不確定性，其受到支護形式、開挖方式、支護結(jié)構(gòu)等多方因素限制;第三，在隧道設計中主要以參照類似工程為主，用設計軟件計算為輔，施工中不可預見的影響因素較多，因此需要加強動態(tài)設計;第四，因隧道工程處于地下，施工作業(yè)面較小，加之各工序交錯進行，各工序間干擾較強;第五，開挖空間環(huán)境較差，作業(yè)空間內(nèi)能見度較低，施工噪聲較大，對施工人員的施工技能和施工情緒產(chǎn)生一定程度的影響;第六，工程多是隱蔽性質(zhì)，在工程施工完成后，無法直觀對施工質(zhì)量進行準確評價，質(zhì)量隱患很難直觀發(fā)覺，且直觀發(fā)現(xiàn)的問題很難判斷質(zhì)量問題的原因。
3公路隧道質(zhì)量管理中的不足
3．1注意初期支護作用的應用
在隧道工程施工中多采用新奧法施工，其主要是利用隧道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并在開挖后及時支護結(jié)構(gòu)，從而使初期支護結(jié)構(gòu)與圍巖一起承載上部荷載，減小圍巖變形，并在后續(xù)開挖施工中加強圍巖變形、沉降觀測等。但是在本工程施工中，由于噴射混凝土不及時，即噴射混凝土出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，從而直接影響隧道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并給后續(xù)開挖施工留下很大的安全隱患。同時，由于初期噴射混凝土滯后，造成混凝土隨圍巖變形大而結(jié)構(gòu)密實性差，降低圍巖結(jié)構(gòu)與隧道支護結(jié)構(gòu)的共同受力，易導致初期支護結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)分層，影響隧道結(jié)構(gòu)的.穩(wěn)定性。
3．2隧道二次襯砌質(zhì)量問題及質(zhì)量缺陷
隧道二次襯砌施工質(zhì)量對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、防水性有直接影響，但在T4大瑤山一號隧道二次襯砌施工中發(fā)現(xiàn)以下幾項問題:第一，防水板完整性較差。在現(xiàn)場檢查時發(fā)現(xiàn)防水板搭接部位不牢靠，且局部地方存在漏焊現(xiàn)象，甚至在焊接鋼筋時存在燒傷防水板現(xiàn)象，影響防水板的防水效果;第二，鋼筋網(wǎng)布置質(zhì)量較差。針對布置鋼筋網(wǎng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)局部區(qū)域鋼筋層距不均勻，且鋼筋保護層厚度不均勻;第三，噴射混凝土質(zhì)量差。襯砌外觀存在麻面、粘模現(xiàn)象，混凝土外觀顏色不一致，流水波紋較重;第四，混凝土澆注過程中存在離析，有漏漿現(xiàn)象;第五，砂礫質(zhì)量差。現(xiàn)場用砂，粒徑偏大，直徑達到2.5～2.8mm，且夾有圓礫，影響混凝土澆筑質(zhì)量。
4加強公路隧道施工的質(zhì)量管理
4．1加強對公路隧道斷面開挖質(zhì)量控制
為確保隧道斷面開挖施工質(zhì)量，需要做到以下幾點:第一，加強人員質(zhì)量責任心。在公路隧道工程施工中，施工人員作為工程參與者，若其施工質(zhì)量責任心不高、施工技術(shù)不足，很容易造成隧道工程施工質(zhì)量存在隱患。因此，在工程施工前，需要加強施工人員培訓，針對性隧道工程的施工特點做專業(yè)施工培訓;第二，加強隧道斷面沉降、變形監(jiān)測。在隧道開挖施工過程中，由于隧道開挖后，上部結(jié)構(gòu)處于懸空狀態(tài)，會隨時間發(fā)展而出現(xiàn)沉降，因此，需要在開挖隧道后，及時對隧洞圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行實時動態(tài)監(jiān)測。同時，在開挖過程中要遵循“短進尺、弱爆破、勤量測、強支護、緊封閉”的基本原則，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，修正爆破參數(shù)，有效地避免隧道超挖或欠挖現(xiàn)象，確保隧道圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，加強對施工設備性能檢測，并及時進行維護。因為隧道施工機械維保工作具有其獨特性，維保時間、維保地點不容易管理和控制，所以要把每臺設備的維護工作落實到個人，建立崗位責任制，誰保養(yǎng)誰負責的原則，這樣就可以提高工作的靈活化與積極性，還可以提高維修保養(yǎng)人員的責任心與工作效率。
4．2實現(xiàn)對初期支護的有效控制
為確保隧道開挖后圍巖變形控制在合理范圍內(nèi)，需要及時采取初期支護。需要做到以下幾點:第一，嚴格按照規(guī)范要求架設鋼拱架，增加圍巖的穩(wěn)定性;第二，嚴格控制錨桿加工、安裝質(zhì)量，例如，檢查錨桿的長度、抗拉性能，并在安裝后檢查錨桿的安裝質(zhì)量是否滿足設計要求;第三，加強原材料進場檢查工作，對噴射混凝土施工進行有效的控制，避免出現(xiàn)噴射混凝土出現(xiàn)厚度不均勻現(xiàn)象。
4．3二次襯砌的施工質(zhì)量有效控制
針對本工程二次襯砌施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題，需要采取以下解決措施，提高隧道工程施工質(zhì)量，具體如下:第一，針對防水板質(zhì)量差，項目部需重視施工過程中的精細化管理工作，克服不良施工習慣，同時技術(shù)人員及現(xiàn)場監(jiān)理人員要提高工作責任心，需要對防水板的每條焊縫采取嚴格質(zhì)量檢查措施，發(fā)現(xiàn)問題及時進行補焊;第二，為確保鋼筋保護層厚度均勻，需要提高鋼筋的焊接和安裝質(zhì)量，特別是邊墻與仰拱處彎曲部位鋼筋的弧度，確保鋼筋保護層厚度，提高保護層合格率。同時，為確保鋼筋鋼筋骨架的整體穩(wěn)固，項目部應做好測量放樣工作，每板設置3－4個標準斷面;保護層墊塊安裝后應進行濕養(yǎng)，避免過度吸漿產(chǎn)生空洞;第三，注重施工材料質(zhì)量。在二襯混凝土澆筑施工前，需要對水泥性能、砂、碎石原料進行質(zhì)量檢測，確保砂含泥量、碎石級配在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。同時監(jiān)理中心室應配合項目部工地試驗室，做好混凝土和易性檢測，確保進倉前混凝土坍落度滿足施工要求;第四，針對混凝土澆筑質(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時，要及時采取措施進行處理，確保澆注過程中混凝土質(zhì)量。在澆筑混凝土時，為確保混凝土連續(xù)進行施工，需要配備備用泵送機。同時，二襯混凝土澆筑完畢后，應在12h以內(nèi)對混凝土進行灑水養(yǎng)護，且在混凝土強度達到5MPa前，不得私自拆除堵頭模板。且在拆除模板后，嚴禁對混凝土表面進行裝飾，以避免進行不必要的質(zhì)量驗證，確保顏色均一。
5結(jié)論
綜上所述，在大瑤山一號特長隧道施工中，需要加強對初期支護、二次襯砌等施工的質(zhì)量控制，確保隧道工程施工質(zhì)量滿足設計要求，提供隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
作者:朱鵬飛 單位:廣東華路交通科技有限公司
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