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超前水平地质钻机在隧道工程中的应用

木木文档网 发表于:2022-11-12 13:10:05 来源:网友投稿

学习,从了解情况来看,该设备用途广泛,可实现超前地质预报取芯、管棚、锚索、注浆、止水、旋喷等工艺,除用于隧道施工的超前地质预报(超前探孔距离可达到150m)取芯(深度可达到50m)外,还可用于地面、地下、隧道、水电工程,即对非稳固性岩土层或岩层中有破碎带、松散区、容易冒落或涌水带或土层进行边坡支护、旋喷、硬岩破碎、管棚超前支护、高压旋喷地质处理、锚杆锚索等各类工程进行深孔钻进,防止涌水瓦斯等喷发。因该设备用途广泛,除隧道施工外,在以后该公司的施工中,可用于地基锚固、边坡锚固、地表注浆加固、钢管桩施工、地铁基础改良、坝体基础加固、巷道内锚固、坡体加固、水井作业等相关工程中。且该设备工作效率较高,钻孔速度平均可达到25m/h,能极大提高施工功效。

5.1.2 依托水威六标老棚子隧道多功能钻机钻探成果

根据探测现场开挖场地条件沿隧道轴向在距隧道拱顶1m处布置一探孔,钻探91.28m。具体测线布置孔位置如图4所示。

具体测量布孔如表1所示:

采用直径为65mm钻头进行水平钻进,钻探时LT3电脑感应系统同步监控记录钻具进尺、推力、扭矩、转速变化情况。

采用LT3系统后处理软件,经过数据处理得到反映地层剖面的不同岩性和结构面分界线的变化图像,如图5所示。

根据超前钻探数据及钻探成果图可以判断,该段岩层状况较为均匀,掌子面为粉质粘土、泥岩层及夹杂软泥岩的砂岩层,无较大裂隙、溶腔及涌水。数据分析如表2。

该段岩层状况较为均匀,为泥岩层及夹杂软泥岩的砂岩层,在TZK13+001.5~TZK13+001.2有一个30cm 左右的较宽软弱夹层,在TZK12+985处有一段约3m较宽的软质泥岩夹层,无裂隙溶腔及涌水,煤层较薄,局部破碎。开挖过程中软质泥岩容易失稳,应及时钢拱架支护。

目前该分公司隧道施工较多,施工里程较长,隧道施工安全是重中之重。应用该多功能钻机,有效提升了该分公司隧道施工安全防范标准,提高软弱围岩隧道施工水平,预防隧道施工中的变形和塌方,确保施工安全,切实落实好隧道施工三超前,即超前预报、超前加固、超前支护;四到位,即工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌跟进到位;一强化,即强化量测”的技术关键环节。同时因该设备具有灵活机动、工作效率高的特点,对工程施工中意外事故的救援工作也能起到极大的支撑作用,据了解目前各铁路施工标段指挥部成立的隧道塌方救援中心配备的主要救援设备都为该类型的多功能钻机。

5.2 经济及社会效益分析

①超前水平地质钻机钻进速度快,按多数用户风险隧道风险地层的超前预报深度50m正常钻进一个孔需要3个小时左右,通常一个断面三个孔约需9个小时左右;而其它类钻机钻进约需要15个小时以上,为开挖结余6个小时以上的时间,按正常开挖速度一天6m计约8天一个超前预报施作循环,一个月基本就可以节约一天用于正常开挖。

②在大的涌水段,其它潜孔类钻机基本无法钻进,而超前水平地质钻机可以正常钻进,全断面帷幕注浆施作上百个注浆孔及空口孔,深度30m以上,超前水平地质钻机基本需要10天左右,而其它类钻机需要15天以上甚至无法施工。

③在隧道内特别破碎段(如泥石流段)的管棚施作,超前水平地质钻机可以一次施作30m以上,而其它类钻机只能做20m左右,而增加一个循环则施工需要增加约20天时间。

④瓦斯提前释放可以为后续安全顺利施工创造条件,确保安全。

⑤隧道坍塌的救援,为被困人员开通食物补给及空气、通讯通道,为救援争取时间并为救援方案提供参考。

⑥通过超前预报的数据,可以提前制定后续的施工方案及安全防护以及方案下的材料、机具储备,保障现场施工的安全顺利进行。

6 结束语

随着隧道工程施工的逐步深入,需要在施工过程中采取有效方法,对前方不良地质灾害进行准确的超前预报,以便及时地修正开挖和支护设计方案,避免施工事故发生。采用超前水平钻探,进一步确认前方岩溶的发育规模及特征,排除前方突水、突泥后,方可施工,是地质超前预报一种必不可少的手段。通过结合工程实例,提出超前地质钻探工作要求以及相应的技术措施,为同类工程提供参考借鉴。

参考文献:

[1]罗利锐,刘志刚,闫怡冲.超前地质预报系统的提出及其發展方向[J].岩土力学,2011(S1).

[2]温佐彪,张辉.综合超前地质预报技术体系的构建与实践[J].公路工程,2011(02).

[3]罗利锐,刘志刚,姚海波,张志波.超前地质预报在棋盘石岩溶隧道中的应用[J].铁道工程学报,2009(11).

[4]罗利锐,刘志刚.超前地质预报在翔安海底隧道中的应用[J].铁道工程学报,2009(07).

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