超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)在巖溶隧道施工中的應(yīng)用

摘 要：超前地質(zhì)預(yù)報基本知識，分析超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)分辨溶洞或者斷層。

關(guān)鍵詞：超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)；TSP；官舟隧道；加深炮孔探測；

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-07-00-02

一、工程概況

本標(biāo)長隧道1座，單洞累計長度4556米，設(shè)計車速：80 km/h，雙洞分離式隧道建筑限界凈寬10.25m，隧道限界凈高5.0m。

官舟隧道為分離式長隧道，隧道左洞起訖樁號為：ZK30+765-ZK33+060，長2295米，隧道右洞起訖樁號為：YK30+800-YK33+061，長2261米。

二、彈性波（TSP203）法簡介

（一）彈性波（TSP203）法：利用人工激發(fā)的地震波在不均勻地質(zhì)體中所產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報隧道開挖工作面前方地質(zhì)情況，用于劃分地層界線、查找地質(zhì)構(gòu)造、探測不良地質(zhì)體的厚度和范圍。

（二）超前地質(zhì)預(yù)報概念及特點：超前地質(zhì)預(yù)報是在隧道開挖時，對掌子面前方的圍巖與地層情況做出超前預(yù)報。

三、超前地質(zhì)預(yù)報原理

TSP和其它地震反射波方法一樣，采用了回聲測量原理。地震波在巖石中以球面波形式傳播，當(dāng)遇到巖石物性界面（如斷層、巖石破碎帶和巖性變化等）時，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進(jìn)入前方介質(zhì)。反射的地震信號被檢波器接收，反射信號的傳播時間和反射界面的距離成正比，故而能提供一種直接的前方不良地層的數(shù)據(jù)，再通過專用軟件的分析處理，判讀出前方的地質(zhì)狀況。

四、超前地質(zhì)預(yù)報方法綜合應(yīng)用

（一）通過已有的地質(zhì)、水文資料總結(jié)統(tǒng)計后對圍巖范圍做出一定的預(yù)判，確定出容易出現(xiàn)巖溶溶洞的范圍。

（二）每一百米做一次TSP，進(jìn)一步確定掌子面前方圍巖情況，精確圍巖段落，將不好的圍巖段落進(jìn)行判別。

（三）根據(jù)地質(zhì)調(diào)查法和TSP分析得到的數(shù)據(jù)對掌子面進(jìn)行開挖，在到達(dá)預(yù)測圍巖情況較差段落時使用地質(zhì)雷達(dá)法對前方圍巖情況進(jìn)行再次探測，準(zhǔn)確確定掌子面前方是否有溶洞。

（四）如果開挖到掌子面附近存在大量滲水時，或使用地質(zhì)雷達(dá)探測到掌子面前方出現(xiàn)大型溶洞，掌子面前方大型溶洞如果距離較遠(yuǎn)采用超前水平探孔，如果距離較近采用加深炮孔進(jìn)行探測。

（五）如果開挖到掌子面附近存在大量滲水，且使用各種探測手段均出現(xiàn)上下貫通型溶洞時，先使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測如果下方出現(xiàn)溶洞就采用地質(zhì)鉆對下方溶洞進(jìn)行探測。

（六）探測目的：1、探測是否有溶洞出現(xiàn)；2、探測溶洞大??；3、探明溶洞中是否有充填物；4、探明是否為地下暗河，探明是否會出現(xiàn)突水突泥的情況，提前做好預(yù)警；5、探明掌子面前方地質(zhì)情況。

五、超前地質(zhì)預(yù)報實施方案

隧道施工過程的地質(zhì)超前預(yù)報預(yù)測，主要是根據(jù)地表和已經(jīng)開挖的隧道的地質(zhì)調(diào)查和各種探測方法取得的資料，以及地質(zhì)推斷法預(yù)測開挖工作面前方一定長度范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)條件。如：地面地質(zhì)調(diào)查法、洞身地質(zhì)素描法、鉆速測試法、鉆探孔法、涌水量觀測、有害氣體預(yù)測、巖體結(jié)構(gòu)面量測和圍巖變形觀測。物探測試主要有TSP法、地質(zhì)雷達(dá)法。

預(yù)測時根據(jù)地質(zhì)條件的不同，采用一種或幾種方法組合綜合預(yù)報，以工程地質(zhì)法（包括圖析法及地質(zhì)素描法）進(jìn)行超前宏觀預(yù)報為前提，結(jié)合TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)、超前探孔、經(jīng)驗法等綜合手段，分長期預(yù)報、中期預(yù)報、短期預(yù)報三個階段對隧道巖體特征、斷層、涌水等不良工程地質(zhì)進(jìn)行超前預(yù)測預(yù)報：

采用TSP系統(tǒng)與地質(zhì)分析法相結(jié)合進(jìn)行長期（長距離）（>80m范圍）地質(zhì)預(yù)報；采用儀器和鉆孔進(jìn)行30～80m距離的中期地質(zhì)預(yù)報；利用臺車鉆孔和地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測儀相結(jié)合，進(jìn)行距離小于30m的短期地質(zhì)預(yù)報；采用在鉆爆循環(huán)中加深（4m）3～5個炮孔進(jìn)行掌子面前方4m范圍的下一循環(huán)的探測。結(jié)合掌子面地質(zhì)素描預(yù)測法進(jìn)行掌子面作業(yè)影響區(qū)域內(nèi)的當(dāng)前地質(zhì)預(yù)報。

對物探異常區(qū)采用鉆孔進(jìn)行驗證，以便指導(dǎo)施工。

六、超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)該預(yù)防的問題

（一）TSP彈性波反射法連續(xù)預(yù)報時，須進(jìn)行搭接預(yù)報，前后應(yīng)重疊10米以上，保證不出現(xiàn)漏測區(qū)域及驗證上次預(yù)報結(jié)論。

（二）采用潛孔鉆連續(xù)預(yù)報時，鉆孔深30～50米，前后兩循環(huán)鉆孔應(yīng)重疊5～8米。

七、官舟隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法設(shè)計

八、預(yù)報成果的提交

每次檢測后1天之內(nèi)提交最終技術(shù)報告，報告內(nèi)容包括：不良地質(zhì)體的性質(zhì)、位置和規(guī)模；圍巖類別及相關(guān)參數(shù)；提出相應(yīng)的技術(shù)措施與可行性建議。報告成果及時向現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行交底，與現(xiàn)場技術(shù)人員保持密切聯(lián)系，并且隨著隧道的開挖對預(yù)報成果進(jìn)行驗證，改進(jìn)探測布置，提高預(yù)報的準(zhǔn)確率。

參考文獻(xiàn)：

[1]《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》

[2]《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》

[3]《官舟隧道兩階段施工圖設(shè)計》

[4]《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南》

[5]《巖土工程勘察規(guī)范》