一、项目概况
项目位于西南山区,山高坡陡,沟壑纵横,人迹罕至,地貌众多;岩性复杂多变,以沉积岩为主,局部分布岩浆岩和变质岩;地质构造复杂,主要断裂为粉壁崖断崖及落位坝断裂,发育大小断裂25条,褶皱7处;不良地质和特殊性岩土极发育,且种类多,主要有岩溶、滑坡及欠稳定边坡、强震区、危岩及崩塌、岩堆、瓦斯等有害气体、高地应力、软弱土、膨胀岩土、红黏土等,分布广泛,地下水类型多样,为地质灾害高发区,对工程影响大,被业界称为“不良地质博物馆”。勘察、施工难度可排名全国类似项目前五。地形地貌、地质条件极复杂。与此同时,项目工程规模大,桥隧比高,高墩大跨桥梁、深埋长大隧道多,深挖高填路基多。勘察、施工难度大,安全隐患多。
二、技术创新
项目勘察过程牢固树立为工程服务的理念,紧扣工程设计,严格遵循技术标准,在收集资料和对已有资料分析的基础上,结合场地条件和工程特点,针对性制定勘察方案,查明了场地的工程地质条件,达到了安全可靠、经济、环保效果。主要技术创新如下:
(1)隧道
1)岩溶
勘察设计阶段,在常规隧道勘察基础上,针对岩溶隧道特点选取大地电磁和高密度电法,同时结合钻探进行验证,查明隧址区岩溶发育情况。
施工阶段,为确保隧道工程质量及施工安全,施工前做好三维超前地质预报、监控量测、超前探测,开挖过程中同步进行隧道洞底地质雷达扫描,辅以钻探验证,进一步查明洞底以下岩溶发育情况。
2)构造
勘察设计阶段,在加强调绘的基础上,采用大地电磁和地震折射测试,同时结合钻探进行相应验证,查明隧址区构造发育情况。施工阶段,在对勘察设计资料充分研究的基础上,施工前做好三维超前地质预报、监控量测、超前探测,进一步查明掌子面前方构造发育情况。
3)地下水
勘察设计阶段,在收集资料和加强水文地质调绘的基础上,在钻孔内进行水文地质测试,预测涌水量,查明隧道的水文地质条件。针对特长隧道进行专项水文地质勘察。施工阶段,在对勘察设计资料充分研究的基础上,施工前做好三维超前地质预报、监控量测、超前探测,准确查明突水、突泥、涌水等地质灾害隐患位置。
4)高应力
勘察设计阶段开展地应力测试专题,在收集资料和加强调绘的基础上,对可能存在高应力的深埋隧道,选取代表性钻孔进行地应力测试。施工阶段,采用超前地质探测、加强衬砌、监测预防等措施,确保隧道施工安全。
5)膨胀岩
勘察设计阶段,在收集资料和加强调绘的基础上,对围岩为泥质岩的隧道加强测试及试验,确定其膨胀性及相关参数。施工阶段,采用超前地质探测、加强衬砌、监测预防等措施,确保隧道施工安全。
6)瓦斯等有毒气体
勘察设计阶段开展瓦斯测试专题,在加强调绘的基础上,对于含有煤系地层的隧道加强瓦斯监测,主要采用现场气体收集及煤层瓦斯压力测试,并采取瓦斯样品及煤样,带回实验室进行分析测试。
施工阶段,加强隧道在穿过煤层与瓦斯突出预测预报工作,并坚持“四位一体”综合防治煤与瓦斯突出措施,加强瓦斯检测工作,严禁局部瓦斯积聚,坚决杜绝瓦斯燃烧与爆炸事故发生。
(2)桥梁
1)岩溶
勘察设计阶段,在工程地质调绘的基础上,采用了钻探、电磁波CT、高密度电法、地面雷达的勘察手段,对岩溶区的桥梁进行了逐墩(桩)勘察,查明场地岩溶分布范围、发育强度以及对工程影响等。
施工阶段进行岩溶专项勘察,采用钻探、声纳、孔内雷达、地面雷达等综合勘探手段,查明桥梁墩台桩位的岩溶发育情况和规模,为设计和施工提供地质依据,确保工程的顺利施工和安全。其中声纳、孔内地质雷达与钎探验证,对桩底有无水的环境都能应用,极大的提高了桩基勘察的效率,同时节约了勘察成本。
2)墩台稳定性
勘察设计阶段,在加强调绘的基础上,采用定性分析和定量计算相结合的方法判定墩台的稳定性,并对不稳定的墩台提出合理的工程地质建议。施工阶段,采用动态设计,信息化施工,加强施工管理,加强墩台边坡的变形监测,对沟谷两侧大跨径的拱形桥,进行主墩进行专项勘察,确保墩台及拱座的稳定性。
(3)路基
1)滑坡及欠稳定边坡
勘察设计阶段,采用钻探、挖探结合面波、浅层地震折射相结合的方法,查明滑坡体的地层结构、滑动带的特征,通过反演结合室内试验、原位测试以及地区经验综合确定各岩土体、尤其是滑动带的地质参数,并采用定性分析和定量计算相结合的方法对滑坡的稳定性进行综合评价,为路线的避让或是滑坡的工程处治措施提供地质依据和建议。
施工阶段,采用施工监测、信息化动态设计方案。根据施工现场的地质情况、施工情况和变形、应力监测的反馈信息,及时对原设计进行校核、修改和补充。
2)岩溶
勘察设计阶段,在工程地质调绘的基础上,岩溶勘察主要采用物探(地质雷达或高密度电法)进行全面探测,在异常区进行必要钻探验证。施工阶段进行岩溶专项勘察,等场地条件具备时,采用地质雷达结合钻探,查明场地岩溶分布范围、发育强度以及对工程影响等。施工中加强施工监测。
3)特殊岩土
勘察设计阶段,在收集资料及工程地质调绘的基础上,以钻探为主,分别对软土、高液限红黏土、膨胀土进行取样试验及原位测试,确定物理力学性质指标,进行工程性质评价,并结合工点提出合理处理措施及建议。
三、实施成效
(1)公路走廊带唯一,勘察各阶段始终贯彻地质选线、环保选线、安全选线原则,在复杂地质条件下为设计提供了科学的依据。
坚持地质选线、环保选线、安全选线原则,配合总体设计,尽量避让不良地质段,最大程度减小对环境的破坏。如在勘察设计过程中,勘察人员发现小草坝连接线LK8+100~LK8+980附近老滑坡岩堆厚度大,稳定性差,处治成本高、施工难度大,及时反馈后,最终桥梁优化为隧道方案。
(2)首次引进了大功率电测深三维成像技术进行三维超前地质预报,准确预测了断裂构造破碎带、软弱夹层、突泥、涌水、坍塌等。
大功率电测深三维成像技术是航天检测公司专利技术,可实现深埋长隧道地下水、断层等不良地质的三维成像,宏观判断突泥涌水、塌方冒顶灾害潜在风险段,探测深度超过500m。该技术预测隧道未开挖段断裂构造破碎带、软弱夹层、突泥、涌水、坍塌等地质灾害隐患位置,为隧道施工提供科学依据。
本项目采用先进、准确、高效、经济环保勘察手段,避免单一低效成本高的钻探手段,特别是综合物探在隧道勘察中应用,提高了地勘报告质量和科技含量,节约勘察成本,缩短勘察周期,减少对环境破坏,事半功倍,取得良好的经济和社会效益,并采取针对性安全措施和安全预案,未发生安全事故,取得良好的经济和社会效益,可以为相似工程提供重要参考价值。
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