岩溶地区隧道施工阶段应用地质预报技术的实践探寻

万 里

(江西省公路工程有限责任公司，江西 南昌 330006)



岩溶地区隧道施工阶段应用地质预报技术的实践探寻

万 里

(江西省公路工程有限责任公司，江西 南昌 330006)

在隧道工程的施工阶段常常会遇到一些复杂的地质条件，如岩溶地质等等，在这样的地质上进行隧道建设，应当预先了解隧道施工掌子面的情况，为了实现这一目标，可在隧道施工中应用地质预报技术。基于此点，首先简要阐述了岩溶的特征及隧道地质预报的内容，在此基础上依托工程实例，对地质预报技术的应用进行论述。期望通过本文的研究能够对隧道施工安全性的提升也有所帮助。

岩溶；隧道；施工；地质预报

1 工程概况

该隧道是一座上下行分离的四车道隧道，隧洞平面呈S形，左线ZK39+520～ZK42+767，全长3 247 m；右线YK39+470～YK42+780，全长3 310 m。从长度上看，该隧道工程为特长隧道，其长度占线路长度的比重相对较大，由此使得该工程所遇到的地质条件复杂多变。工程资料显示，该线路位于我国西南岩溶较为发育的地区上，岩溶地质进一步增大了隧道施工难度。

2 地质条件

(1)地形地貌。该隧道工程随处的区域为岩溶剥蚀峰丛洼地中山地貌，溶蚀沟槽发育，高差在300～400 m之间，隧道的最大埋深深度为349 m。

(2)地层岩性。隧址区的地层岩性主要为第四系对基层以及三叠系下统嘉陵江组地层。

(3)地质构造。隧址区次生断裂构造极为发育，从进洞口至出洞口全部有断层分布。由地勘资料可知，整个隧道区内有5条断层，呈压扭性，构造破碎带的宽度较大，约为20～80 m不等，以破碎岩层为主体，角砾岩次之，外侧块裂状岩体的宽度在30～60 m之间。其中F1和F2断层对进口段的影响较大，胶结性差。

(4)水文气象。隧道所在地属于亚热带湿润性季风气候，四季分明、雨量充沛，光照略有不足，灾害气候较为频繁，是典型的山地气候。隧址所在地的年均气温约为15.4 ℃，降雨集中在6月。占全面雨量的17.5%。

3 地质预报技术

按预报方法探测位置的不同，可将之分为洞外预报和洞内预报两类；按照预报的性质可将之分为物探法、化探法和地质法；根据预报距离的长短可分为长距离预报(长度>100 m)和短距离预报(长度<100 m)。在隧道施工阶段，主要是预报隧洞内掌子面的岩溶情况，从而为施工方案和措施的制定提供依据。TSP是隧道地震预报系统的简称，该技术自世纪90年代引入国内后，在很多高速公隧道工程施工中得到了应用，并取得了良好的效果。TSP是借助地震波的反射原理进行地质探测，其优点为预测范围广，是地质雷达4～12倍，适用于极软岩到极硬岩的任何地质情况；理论预测长度为掌子面前方500 m，但由于各种因素的影响，实测距离为150～350 m左右；探测时间短，大约45 min左右便可完成一次探测工作；探测过程中对隧道施工的干扰较小；费用仅为超前水平钻探的1/10～1/20。由于TSP所具备的上述优点，使其得到了隧道施工单位的一致好评和认可，下面对该技术在岩溶地区隧道施工地质预报中的应用进行分析。

4 预报情况

本次预报采用TST12A系统对隧道右线进行地质超前预报，同时对预报结果的准确性进行验证。在对隧道掌子面进行预测的过程中，发现多处存在断层、破碎带及溶洞，预测到的不良地质体出现的流程与实际情况基本相吻合，预测准确度在90%以上，符合隧道施工中期预报的要求。典型测试段的分析情况如下。

在该隧道右线预测的过程中，对YK41+198～YK41+098段测试比较典型，预报长度为100 m，该段的围岩等级为Ⅲ级，岩体的完整性较好且地质比较坚硬，岩溶总体不发育，侧壁稳定，洞顶局部存在掉块或小坍塌现象，局部可能存在垂直岩溶。

(1)预报结果。将相关输入程序后，经过数据解编等过程后，对数据记录的地震波形进行能量补偿，由此得到X、Y、Z三个方向的激发点记录的原始数据，随后对地震发射波数据进行滤波处理，在借助深度偏移功能对地质界面的绕射点进行归位处理，由此将原始数据转换为二维空间域数据，并在该数据域内对断层破碎带在隧洞轴线上出露的位置进行计算，以此来实现对隧道施工地质超前探查的目的。

(2)对比分析。当现场施工至YK41+142处出现溶洞，洞穴的位置位于掌子面左侧，其特点为无水空洞，无地下暗河出露，随着掌子面向前逐步推进，溶洞也随之显露，洞穴的位置由隧道洞室横断面左侧向洞顶移动，断面变大，随后由洞顶向洞室横断面右侧移动，直至YK41+100处消失。在隧道施工过程中，可对超前预报结果进行参考，并在发现溶洞后，及时采取有效的措施进行处理，确保施工安全、有序进行。

5 结 论

综上所述，本文依托工程实例，对TSP技术在岩溶地区隧道施工阶段中的应用进行分析。在隧道地质超前预报中，应当对边界条件予以充分考虑，这是因为只有被探测物有可以使地震波发射的界面时，才会使预报效果达到最佳。在本次预报中，溶洞为横向发育，其边界与预报系统测量布线存在横向延伸性，由此使得预报达到了较好的效果，所得的结果基本与施工情况相符。

[1] 谭信荣,陈寿根,马辉.隧道综合超前地质预报技术在岩溶地区的应用[J].铁道标准设计,2012，(2):82-83.

[2] 李志林,王星华,谢李钊.基于模糊小波神经网络的岩溶隧道风险评估及综合超前地质预报技术[J].现代地质,2013，(3):41-43.

2016-04-01

万里(1985-)，男，陕西咸阳旬邑人，工程师，研究方向：隧道工程施工与管理。

U455.2

C

1008-3383(2016)11-0140-01