[发明专利]隧道内探测无水和有水溶腔的组合超前钻探方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道及地下工程领域，特别是涉及一种隧道内探测无水和有水溶腔的组合超前钻探方法。

背景技术

隧道施工遭遇岩溶腔体时，存在发生大规模突水、突泥和变形塌方等高地质风险，对隧道内各种岩溶腔体进行准确的超前探测是制约隧道工程建设成败的关键因素。

按隧道施工的不同风险程度可将溶腔分为有水溶腔和干溶腔。其中有水溶腔又可划分为富水溶腔和季节性有水溶腔。富水溶腔是指溶腔不管是旱季还是雨季一直有水，只是雨季时水量更大，其主要存在的风险为突水、突泥、突块石，如宜万铁路马鹿箐隧道的“978溶腔”、云雾山隧道的“617溶腔”等；季节性有水溶腔是指旱季时溶腔内基本无水，雨季或下雨后溶腔内水量较大，其主要风险是旱季时的溶腔充填物及周边失稳、雨季或下雨后溶腔突水、突泥，如宜万铁路红瓦屋隧道“370溶腔”、高阳寨隧道“585溶腔”等；干溶腔是指不管是旱季还是雨季，溶腔内都没有明显的地下水流，其主要的风险为溶腔充填物及周边的失稳，如鲁竹坝2#隧道“610溶腔”、龙麟宫隧道794溶腔等。

由于岩溶地质问题的特殊性和复杂性，对隧道内各种溶腔进行准确的超前探测是一项国际性技术难题。目前公开号为CN101586470A的中国发明专利公开一种高压富水填充溶腔超前钻孔方法，公开号为CN101672197A的中国发明专利公开一种高压富水充填性溶腔的处理方法，这两个专利都是针对富水溶腔的钻孔和处理方法，在岩溶隧道施工中，存在一定局限性。

发明内容

本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种隧道内探测无水和有水溶腔的组合超前钻探方法，为规避突水、突泥和变形塌方等重大地质风险提供安全预警，为优化隧道衬砌断面型式和支护参数提供科学依据。

为实现上述目的，本发明提供了一种隧道内探测无水溶腔的组合超前钻探方法，包括如下步骤：

1）首先根据地质勘测成果资料，综合分析判断隧道前方的岩溶发育情况及可能存在的地质风险，进行施工地质超前预报分级；

2）在掌子面朝拟开挖隧道方向进行超前钻探孔A，在钻探孔A过程中，当钻头钻穿溶腔后达完整基岩3~5m时即停止钻探，或者当钻头钻到底之后仍没有钻穿溶腔时停止钻探；所述完整基岩是指是指结构面发育1组时，平均间距大于1m、或结构面发育2组时，平均间距大于2m的基岩，同时需结构面结合程度好、结构类型呈整体状或巨厚层状结构；

3）沿掌子面朝拟开挖隧道方向进行钻钎探孔，然后在钎探孔安全岩盘的保护下向前挖掘隧道，钎探孔与挖掘隧道循环进行，直至钎探孔靠近探测到的溶腔边缘时停止隧道掘进，此时预留钎探孔与溶腔边缘之间的安全岩盘厚度3~5m；

4）在预留的安全岩盘处掌子面朝拟开挖隧道方向钻探孔B并钻穿溶腔；

5）在预留的安全岩盘处掌子面朝拟开挖隧道方向继续钻钎探孔，直至揭示溶腔；

6）如果空溶腔过大，在步骤4）中若有钻探孔B无法钻穿溶腔的位置，则采用步骤5）中钻钎探孔，并在安全措施的前提下揭示溶腔；

7）综合分析后提交超前地质预报成果资料。

优选地，所述步骤2）中，探孔A长度为30~100m，探孔A的个数为一个，探孔A位于掌子面的中央，探孔A钻探角度为0～30°。

优选地，所述步骤4）中，探孔B的长度为15~30m，探孔B为三个，第一探孔B位于掌子面的中轴线上，其他探孔B位于掌子面中轴线两侧对称分布，三个探孔B钻探角度为0~35°。

优选地，所述步骤3）、步骤5）和步骤6）中，钎探孔为5个，第一钎探孔位于掌子面的中轴线顶端，其他钎探孔位于掌子面边缘并沿中轴线对称分布，钎探孔长度为4～7m，钎探孔的角度为0~45°。

本发明提供的一种隧道内探测有水溶腔的组合超前钻探方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1）首先根据地质勘测成果资料综合分析判断隧道前方的岩溶发育情况及可能存在的地质风险，进行施工地质超前预报分级；

2）做好钻孔出水的相关准备工作，防止钻孔水淹隧道，安装好孔口管；

3）在掌子面朝拟开挖隧道方向进行超前钻探孔A，钻至溶腔出水时即停止钻探；

4）对探孔A安装高压止水阀和压力表，监测钻孔内的水压变化情况后进行封孔处理；

5）沿掌子面朝拟开挖隧道方向进行钻钎探孔，然后在钎探孔安全岩盘的保护下向前挖掘隧道，钎探孔与挖掘隧道循环进行，直至钎探孔靠近探测到的溶腔边缘时停止隧道掘进，此时预留钎探孔与溶腔边缘之间的安全岩盘厚度3~5m；