斷層及其破碎帶隧道信息化施工研討

朱本奪

中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司成蘭鐵路項(xiàng)目部 四川綿陽 622657

斷層及其破碎帶是隧道開挖過程中常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象，它的分布區(qū)段是隧道圍巖不穩(wěn)定的區(qū)段之一。在多數(shù)情況下，斷層破碎帶是作為一個(gè)低強(qiáng)度、易變形、透水性大、抗水性差的軟弱帶存在的，與其兩側(cè)巖體在物理力學(xué)特性上具有顯著的差異。隧道穿越斷層破碎帶時(shí)，由于巖層的地質(zhì)成因復(fù)雜，地質(zhì)條件具有突變性，施工事故也具有突發(fā)性。通過加強(qiáng)信息化施工管理，不僅可以做好風(fēng)險(xiǎn)施工問題的預(yù)估，降低問題帶來的負(fù)面影響，而且對(duì)于降低施工成本投入也有著積極地意義。

1 斷層及其破碎帶隧道信息化施工的意義

1.1 減少施工問題的出現(xiàn)

在隧道施工過程中，斷層及破碎帶屬于經(jīng)常遇到的問題，同時(shí)該問題也是隧道工程施工過程中的難點(diǎn)所在。相比于常規(guī)的工程項(xiàng)目，隧道工程的作業(yè)環(huán)節(jié)具備較高的不確定性，很容易誘發(fā)一些安全事故，威脅到施工人員的生命安全。信息化施工可以采集到非常完善的應(yīng)用數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)于數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行客觀分析，明確斷層及破碎帶的基本情況，提前擬定超前支護(hù)措施，并且對(duì)于機(jī)械掘進(jìn)速度、爆破幅度進(jìn)行調(diào)整，以此來提高作業(yè)環(huán)境的安全性，減少施工問題的出現(xiàn)。

1.2 加快工程施工進(jìn)度

在工程項(xiàng)目施工過程中，為了確保隧道工程可以在既定工期內(nèi)完成，通常情況下都會(huì)提前制定相應(yīng)的施工進(jìn)度計(jì)劃，根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃來有序的進(jìn)行施工。但是受到斷層及破碎帶的影響，有時(shí)也會(huì)對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生影響，增加隧道工程施工的時(shí)間成本。在信息化施工背景下，可以搭建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，結(jié)合BIM技術(shù)搭建的三維立體模型，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)較高的施工位置進(jìn)行提前標(biāo)注，擬定預(yù)防措施和應(yīng)急處理措施，確保該環(huán)節(jié)施工活動(dòng)的順利推進(jìn)，進(jìn)而加快工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度。

2 斷層及其破碎帶隧道信息化施工要點(diǎn)分析

2.1 基礎(chǔ)資料采集

在信息化施工之前，基礎(chǔ)資料采集屬于非常重要的應(yīng)用內(nèi)容，所采集資料的完整度和準(zhǔn)確性，也將直接影響到信息化施工方案的制定。結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，所需要采集的基礎(chǔ)資料包括作業(yè)區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)情況、地下水（暗河）流動(dòng)情況、周圍水文地質(zhì)情況、隧道圍巖等級(jí)、不同等級(jí)圍巖的長度、斷層及破碎帶的位置等。在此過程中，可以利用地質(zhì)勘測儀器來輔助數(shù)據(jù)信息的采集，從而提高數(shù)據(jù)信息的采集速度。

2.2 施工監(jiān)控測量

2.2.1 圍巖位移量監(jiān)測

在圍巖位移量監(jiān)測過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：第一，選擇恰當(dāng)?shù)你@孔位置，一般監(jiān)測點(diǎn)距離目標(biāo)圍巖的位置控制在1米以內(nèi)，鉆孔深度在40厘米左右，安裝3到5組監(jiān)測設(shè)備。第二，對(duì)于數(shù)據(jù)信息采集，這也是后續(xù)位移量對(duì)比的初始數(shù)據(jù)值，合理控制好數(shù)據(jù)信息的采集頻率，在穩(wěn)定巖層區(qū)域，監(jiān)測頻率可以適當(dāng)降低，反之則需要增加監(jiān)測頻率，及時(shí)做好支護(hù)措施，降低圍巖結(jié)構(gòu)的位移情況。

2.2.2 拱頂下沉量監(jiān)測

進(jìn)行拱頂下沉量監(jiān)測時(shí)，需要注意到以下幾方面內(nèi)容：首先，在拱頂區(qū)域選擇恰當(dāng)?shù)你@孔位置，控制好監(jiān)測點(diǎn)和拱頂之間的間距，對(duì)于鉆孔分布密度進(jìn)行控制，利用注漿法將固定鉤安裝到鉆孔內(nèi)，以便于后續(xù)監(jiān)測儀器的安裝。其次，對(duì)于數(shù)據(jù)信息采集，這也是后續(xù)下沉量對(duì)比的初始數(shù)據(jù)值，合理控制好數(shù)據(jù)信息的采集頻率，提高采集數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后，對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，導(dǎo)出折線圖，顯示出拱頂下沉量的變化情況，為后續(xù)信息化施工活動(dòng)的推擠奠定基礎(chǔ)[1]。

2.2.3 圍巖壓力量測

除了上述應(yīng)用內(nèi)容外，還需要對(duì)圍巖壓力做好量測工作，在實(shí)際應(yīng)用中，需要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：（1）選擇恰當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)，控制好監(jiān)測點(diǎn)和圍巖之間的間距，對(duì)于鉆孔分布密度進(jìn)行控制，監(jiān)測儀器在安裝前也需要進(jìn)行精準(zhǔn)度調(diào)試，確定沒有問題后再進(jìn)行使用。（2）明確壓力量測周期，同時(shí)對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，導(dǎo)出折線圖，顯示出圍巖壓力的變化情況，借助先進(jìn)的分析手段對(duì)其進(jìn)行處理，從而提高圍巖壓力量測數(shù)據(jù)的可靠性[2]。

2.3 數(shù)據(jù)信息處理

利用相應(yīng)勘測技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)完成采集后，此時(shí)便進(jìn)入到了數(shù)據(jù)信息處理階段。在數(shù)據(jù)信息處理過程中，需要注意以下幾點(diǎn)應(yīng)用問題：第一，對(duì)于數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類整理，分類依據(jù)參照監(jiān)測對(duì)象、監(jiān)測時(shí)間進(jìn)行，對(duì)于不同類別信息進(jìn)行整理，提高數(shù)據(jù)整理結(jié)果的可靠性。第二，對(duì)于一些數(shù)據(jù)信息的潛在價(jià)值進(jìn)行挖掘，如圍巖形變量、壓力變化值等，根據(jù)這些信息可以對(duì)隧道參數(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)做出合理預(yù)估，這也是制定超前支護(hù)體系的參考數(shù)據(jù)之一，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總處理，從而提高數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的可靠性[3]。

2.4 制定信息化施工方案

而根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果，開始著手進(jìn)行信息化施工方案的制定，在施工方案制定過程中，應(yīng)滿足精細(xì)化管理要求，對(duì)于每一個(gè)施工環(huán)節(jié)內(nèi)容、施工要求、注意事項(xiàng)進(jìn)行提前明確，從而提高施工方案內(nèi)容的可靠性。而且在此過程中，還需要擬定相應(yīng)的責(zé)任管理制度、信息采集管理制度，對(duì)于施工過程中的相關(guān)信息進(jìn)行采集，完成分析處理之后，可以將其作為施工方案調(diào)試的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而提高施工方案應(yīng)用的可靠性。

3 結(jié)語

綜上所述，隧道斷層破碎帶的信息化施工，對(duì)保證施工的順利進(jìn)行，減少重大安全事故的發(fā)生起到積極作用，真正做到動(dòng)態(tài)施工和施工過程及圍巖性態(tài)的全程監(jiān)控。在實(shí)際應(yīng)用中，可以借助地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，對(duì)隧道斷層破碎帶巖體結(jié)構(gòu)特征、地下水特性等進(jìn)行了綜合預(yù)報(bào)，為制訂預(yù)加固措施提供了依據(jù)。這也為隧道工程施工活動(dòng)的順利推進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。