超前地质预报在岩溶隧道施工中的研究

文/武敬成、庞宝明、梁苏强 中交第一公路工程局有限公司 北京 100024

超前地质预报在岩溶隧道施工中的研究

文/武敬成、庞宝明、梁苏强 中交第一公路工程局有限公司 北京 100024

伴随深长山岭隧道等高难度隧道工程施工建设的需要，给工程地质勘察工作带来了更高的要求。由于地表勘察技术手段有限以及地形地质条件复杂等原因，在隧道施工前期，难以全面准确地掌握工程区域的工程地质情况，再加上破碎岩体、溶洞、断层等不良地质存在较强的隐蔽性，对隧道沿线不良地质情况很难做到准确揭示。因此，对超前地质预报在隧道施工中的应用展开相应研究具有极为重要的作用。

隧道工程；地质勘察；超前地质预报；研究

隧道施工,特别是复杂地质条件下的施工面临着很多地质灾害问题,如岩溶地段的突水突泥、断层破碎带的塌方等,为了避免这些灾害事故的发生,开挖前必须对掌子面前方的地质条件有一个较好的了解,从而采取相应的防范措施。本文主要针对酉沿高速中的酉阳2号隧道施工所使用的超前地质预报体系进行讨论分析，常规的单一地质探测方法已很难满足当前隧道施工的高精度要求，只有根据隧道实际地质情况来因地制宜，结合各种不同探测方法的优缺点来组合形成一个超前地质预报系统[1]，才是了解掌子面前方地质条件最好保证,是提高预报精确度和效率最佳可行策略之一。

1 国内地质预报相关技术研究与应用现状

国内目前在隧道超前地质预报中常用方法有以下几种：①超前地质的钻探与导坑法[2]。这种方式事实上就是直接探测方法，该方式可以直接呈现施工中掌子面的前方地质实际情况，要探测准确需要加大探孔密度，准确但费时费力②物探法。主要是从岩土体间不同物理性质进行分析，借助不同探测方式与仪器，对水文地质状况进行判断，属于间接测试。因为物探法在掌子面的施工方面基本没有影响，在地质破坏方面的程度较轻，近几年发展速度较快③地质法[3]。就目前而言，我国隧道施工中超前地质的预报过程比较常用的方式就是地质法，主要就是根据掌子面、地表与隧洞调查实际结果来实施超前的预报，直观而粗略。

2 岩溶隧道施工中超前地质预报技术体系

2.1超前地质预报技术

所谓超前地质预报技术就是指合理结合不同的预报技术与方法，比如地质法与物探方法结合、多种物探方法结合等，通过多种分析方法和处理手段，相互补充、相互验证，从而达到预报隧道施工期间对前方地质状况变化的综合技术。酉阳2#隧道所处位置主要以微风化、中风化白云质灰岩及灰岩组成，从设计单位的地勘结论上可以看出在隧道中间间断的出现了断层破碎带，有溶隙发育。简单的选用大面积加密布设超前钻这种保守的探测手段，虽然在探测预报精度上可以有所保障，但是会增大费用支出，制约隧道掘进的施工进度。针对此类出现间断性不利地质的岩溶隧道施工，本项目采取了长短预报相结合，超前水平钻探为辅的一个超前地质预报系统。使得各种地质预报技术的优点予以了充分发挥，弥补了单一地质预报技术存在的局限性与片面性，能够对隧道施工安全风险予以更好地规避，并有效的节省了超前地质预报的成本和隧道施工工期。

2.2超前地质预报流程

超前地质预报实施流程：整体预报→长距离预报→短距离预报→近距离预报。整体预报阶段主要是通过深入的地质调查收集现有的区域地质资料，运用相应的地质分析方法，对隧道地质情况进行风险评价和分级，辨识并标记出高风险段落。长距离预报阶段是指利用TGP206地震波反射回波法对掌子面前方的160m范围内的地质围岩情况进行物理探测，国产的TGP206探测仪设备相比瑞士的TSP203探测仪设备，因为激发同步信号的方法不同使得TGP206在现场安装使用过程更简便、经济。此阶段主要是利用向掌子面前方发射地震波，然后分析采集的反射波信息，对前方围岩情况进行预判。结合整体预报阶段得到的数据信息来判断是否需要进行下一步的更为详尽的探测。短距离预报阶段是利用地质雷达法与TGP206相结合对距离掌子面前方（30m范围之内）的地质构造进行探测，达到相互验证目的，每次预报30m，前后两次预报的叠加长度为5m。近距离预报阶段就是靠人眼对已经揭露出来的距离掌子进行掌子面地质分析，结合前面几个阶段得出的结论如果掌子面岩层无异常就正常开展下一个循环的开挖施工，如果揭示出来的掌子面围岩情况和前几阶段的结论相同，有破碎或岩隙发育迹象则需要进行超前水平钻探，来直接探测前方不良地质规模及位置，为下一步的掌子面开挖施工提供参考依据。

2.3超前地质预报方案

超前地质预报方案就是指，依据风险评价，针对不同区段其不同风险等级制定不同的超前地质预报方案。在实施超前地质预报方案时需要注意以下几点：①当使用了主要手段进行探测之后，应当对风险等级依据探测结果进行修正。②对需要防范的岩溶灾害类型应当使用主要手段予以大概确定。③原则上应当用地质雷达法来确认岩溶洞穴和近端水体，用全空间瞬变电磁法来确定较远水体。④对于加大的不良的地质体，超前钻探是最为直接的手段。

3 结论

熔岩隧道其施工能否安全，关键就在于在施工期间能否对隧道里地质情况予以准确预报。单种地质预报由于其适用范围存在一定的局限性，这就需要我们不断完善现有的地质预报理论及技术，不断改进和更新相关仪器和设备，通过积极探索，采取多种预报手段，将洞外勘探和洞内预报结合，物探方法和地质方法结合等多种措施共同实施，通过彼此印证和相互补充，从而形成多手段多层次结合的超前地质预报，使其更好地为隧道施工服务，促进我国地质预报技术的发展与进步。

[1]李术才，刘斌，孙怀凤，等.隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势[J].岩石力学与工程学报，2014,（06）：1090-1113.

[2]吴回获，侯小军，曹小军.提高TSP超前地质预报准确性的研究与对策[J].地下空间与工程学报，2015,（02）：484-490.

[3]张剔愚.超前地质预报在地质复杂隧道施工中的应用[J].企业技术开发，2015,（10）：4-7.