對于超前地質預報在隧道中的應用分析

趙偉剛

摘要：隨著國內交通設施建設規(guī)模日益擴大，隧道建設也得到了迅猛發(fā)展，隧道與其他工程相比較具有隱蔽性、復雜性強，地質條件及周圍環(huán)境不確定性突出等特點，往往在隧道掘進過程中才能發(fā)現(xiàn)不良地質情況，因此常導致塌方、涌水、巖爆等各種地質災害，不僅會影響工程進度，增加工程造價，甚至會導致事故發(fā)生。本文以下靜游鐵路隧道的超前地質預報工作為研究實例，闡述了超前地質預報的目的，并論述了地質調查及地質觀測素描、TSP203超前預報系統(tǒng)、和超前水平鉆探方法。并指出了目前地質超前預報技術存在的一些問題， 并提出了相應的建議。

關鍵詞：超前地質預報;TSP203超前預報系統(tǒng);超前水平鉆探

前 ?言

隧道工程也是地質工程，探明掌子面前方的地質情況已成為隧道施工安全的重要控制性因素之一。因此對隧道地質情況進行及時準確的預報是保證施工安全、減輕突水、突泥等災害的有效途徑。然而由于地質的復雜性增大了超前預報的難度，所以如何采用單一或綜合的方法對地質情況進行超前探測并保證成果的準確性對隧道施工具有非?，F(xiàn)實的重要意義。

一、地質預報的目的與計劃

1.地質預報目的

為了更準確探明隧道地質情況，杜絕不良地質災害發(fā)生，本工程配備一套TSP203地質預報系統(tǒng)，通過地質超前預報，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，預報掌子面前方不良地質體的位置、產狀、含水量情況及圍巖結構的完整性，從而為優(yōu)化施工隧道方案提供依據，為預防隧道突水、突泥等可能形成的災害性事故及時提供信息。保證隧道施工安全， 減少由于淺埋隧道揭露發(fā)育不規(guī)律軟弱圍巖產生大坍塌和地表塌陷而帶來的損失。為動態(tài)設計提供必要的地質參數(shù)。搞好地質超前預報可以節(jié)約大量資金。

2.地質超前預報的方法

根據地質特點和隧道施工“早預報、早預防”的原則，本工程采用地質調查、物探法、電磁波反射法、超前水平鉆探、開挖面及其附近的地質觀測素描等相結合的綜合地質超前預報方法，預測不良地質的位置、性質、規(guī)模和對施工的影響程度，計劃每100～150m范圍內預報一次，根據施工過程中實際圍巖情況，進行合理調整。

具體預測預報分類見表2-1

表2-1地質預測預報分類預測表

[地層情況＼&預測方法＼&備注＼&地質較簡單的地段＼&洞內地質調查，地質觀測素描＼&根據對洞內地層巖性、地質構造、巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育情況、地下水的發(fā)育情況等，分析圍巖的穩(wěn)定情況，并據此預報掌子面前方圍巖的工程地質條件、水文地質條件。＼&地層分界線、角度不整合接觸帶、富水段＼&TSP-203地質超前預報系統(tǒng)，超前水平鉆探＼&預報破碎帶的位置、寬度、富水情況及巖體的完整性等。

地下水發(fā)育的突涌水段：要預報掌子面前方巖體的完整情況、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、富水情況，并分析發(fā)生突涌的可能性等。＼&]

2.1 地質調查及地質觀測素描。地質素描隨隧道開挖及時進行，地層巖性變化處、構造發(fā)育部位等復雜、重點地段每開挖循環(huán)進行一次;一般地段每10～20m進行一次。

2.2 TSP203超前預報系統(tǒng)。施工中根據實際地質情況使用TSP-203隧道地震波地質超前預報系統(tǒng)進行地質超前預報。TSP-203預報系統(tǒng)每次探測可準確探測前方100m～150m范圍內的地質情況，因此施工中根據預報結果指導施工。

二、超前水平鉆探

根據地質調查結果，對富水軟弱破碎圍巖段，即斷層及影響帶區(qū)域內，采用超前地質鉆孔。在擠壓性大變形地質段，堅持地質鉆孔并取芯，分析巖樣的實際物理力學性質。鉆孔長度30～50m，驗證綜合超前物探成果，斷面每循環(huán)超前鉆孔3個，并至少有一個孔取芯;探孔孔徑一般不小于Φ75mm，并考慮5m長搭接，探孔終孔應超出開挖輪廓線1.5m。超前鉆探施工前，噴混凝土封閉開挖面，確保作業(yè)安全。測設鉆孔位置與方位，然后搭設作業(yè)臺架，鉆機就位固定，安裝鉆桿試鉆。在確定鉆孔位置、方位準確后，開始鉆進，鉆進過程中注意鉆孔出水量、鉆碴及鉆桿進尺，詳細記錄鉆孔過程中各種資料和數(shù)據。根據超前鉆孔資料分析前方圍巖節(jié)理發(fā)育情況和可能涌水量及地下水發(fā)育連通情況，根據不同情況采取不同施工技術措施。如臨近漏水地段3～5m前，在開挖鉆孔時，安排2～4孔超鉆5～8m，準確了解前方水文地質情況，提高措施針對性。

三、地質超前預報存在問題及建議

在下靜游隧道施工中， 特別是地質情況復雜的隧道， 實施地質超前預報預測非常必要， 它可以為施工地質變更和施工安全提供必要依據和保障， 指導施工的順利進行。

1.地質超前預報存在問題

目前， 地質超前預報工作中存在以下問題需待改善：

1.1 應用不是很廣泛。

1.2 地質超前預報技術有待進一步提高， 實踐中遇到比較復雜的地質問題時效果不佳， 特別是涉及巖溶、巖溶水、巖性變化分界問題時， 預報準確性降低。

2.地質超前預報工作建議

2.1 采用地質水平鉆探的綜合預報方法在地質預測預報實際操作中， 地質分析、物探、水平鉆探三類方法中任何一種方法的應用都有一定的效果， 但又都有一定的局限性， 但是三者配合應用， 發(fā)揮各自的長處， 綜合得出地質預測預報結果，準確性和實用性將大大提高。

2.2 物探超前預報技術應不斷發(fā)展在地質超前預報中， 地質分析和超前水平鉆技術相對較成熟， 而物探技術屬于高新技術， 具有很大開創(chuàng)性和探索性， 針對下靜游隧道復雜的地質情況和要求， 物探地質超前預報技術還有待加強。

2.3 地質超前預報應由專業(yè)化隊伍負責隧道地質超前預報， 無論是地質分析、物探、水平鉆探， 都是技術性很強的工作， 需要高素質的技術人員掌握和實施， 另外， 艱苦的工作條件也需要有強烈的責任心和敬業(yè)精神， 這些都要求超前預報工作應由專業(yè)化施工隊伍來完成。

四、結束語

實踐表明， 超前地質預報是隧道施工中必不可少的一項工作， 有效的超前地質預報是施工安全和施工順利進行的必要而有力的保證。隨著隧道施工中物探水平逐步提高，施工地質預報的技術方法也越來越多，且探測的精度也隨之增高，但實際應用中單一的方法往往不能滿足工程需要，因此應避免盲目選用單一的施工預報方法，而應根據工程實際地質情況確定相適應的地質預報方法，力求在預報中做到準確、經濟、高效。

參考文獻：

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