地質(zhì)雷達在鐵路隧道超前地質(zhì)預報中的應用實踐研究

王更峰 高軍 林曉 游國平 李俊 王輝麟 焦全福 孫冠華 劉俊 楊君華 羅輝 高峰 劉福春 王曉康 楊超 劉素云 張遠征 紀常永

摘要：鐵路隧道工程建設是一項對技術(shù)要求很高的工作，而且在實際施工期間經(jīng)常會遇到不良地質(zhì)，這加大了鐵路隧道工程施工難度。在鐵路隧道工程建設中，要做好超前地質(zhì)預報作業(yè)，這對于后續(xù)施工作業(yè)開展會產(chǎn)生直接影響，而地質(zhì)雷達在應用時具有對施工干擾小、探測效率高等優(yōu)點，因此得到了廣泛應用。下面，針對地質(zhì)雷達在鐵路隧道超前地質(zhì)預報中的應用進行分析，希望文中內(nèi)容對相關(guān)工作人員可以有所幫助。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達;鐵路隧道;工程質(zhì)量;地質(zhì)預報

鐵路隧道開挖作業(yè)前，特別是在地質(zhì)環(huán)境較為復雜區(qū)域開展施工，要提前對地質(zhì)情況進行預測，依據(jù)預測結(jié)果，制定相應的施工方案，避免發(fā)生淤泥、突水等事故，影響工期，造成經(jīng)濟損失以及人員傷亡。可見，鐵路隧道施工期間，最做好超前地質(zhì)預報分析意義重大。

1 地質(zhì)雷達

地質(zhì)雷達應用在鐵路隧道超前地質(zhì)預報中就是通過對超高頻磁波進行應用，對地下地質(zhì)分布情況進行探測，其在具體應用時的原理：發(fā)射機利用發(fā)射天線發(fā)中心頻率為12.5M-1200M、脈沖寬度為0.1 ns的脈沖電磁波訊號，訊號在傳輸期間若遇到的探測目標，會形成反射訊號，最終通過接收天線傳輸給接收機，最終通過示波器顯示。在具體作業(yè)開展期間，通過觀察示波器上是否存在反射訊號，對是否存在被測目標進行精準判斷;而依據(jù)發(fā)射訊號達到時間，目標物體平均反射速度，完成對探測幕目標距離的計算[1]。目前，地質(zhì)雷達探測技術(shù)在許多行業(yè)中都得到了廣泛應用，而且從具體應用情況來看，取得了不錯應用效果，尤其是在鐵路隧道超前地質(zhì)預報中發(fā)揮著重要作用[2]。

2 鐵道隧道地質(zhì)超前預報的目的

隧道超前預報就是工作人員通過對一系列方法進行應用，查清鐵道隧道工程所在區(qū)域水文與地質(zhì)情況，特別是在實際作業(yè)開展期間，若施工人員沒有做好相應探明作業(yè)，則會導致后期施工開展出現(xiàn)各種問題容易，導致工程建設中出現(xiàn)問題，造成人員傷亡，工程無法按期竣工。地質(zhì)雷達是隨著科技快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型預報方法，其可以用鐵路隧道超全預報作業(yè)，該方法在應用過程中具有無損、快捷等特點，不會對鐵路隧道開挖作業(yè)開展造成不良影響，優(yōu)勢顯著。從實際情況來看，地質(zhì)超前預報起到作用如表1所示。

3地質(zhì)雷達在鐵路隧道超前預報中的應用實踐

3.1 工程施工現(xiàn)場地質(zhì)情況

鐵路隧道工程所在區(qū)域是低山地貌，隧道段地勢起伏大，而且還存在洼地、溝壑，探測區(qū)域圍巖節(jié)理裂隙，存在局部破碎層，掌子面頂部發(fā)生了掉塊問題，而且存在水滴。

3.2 布設地質(zhì)雷達測線

依據(jù)作業(yè)現(xiàn)場具體情況，作業(yè)人員在掌子面下距底部約1.0m處，布設了一條高約為1.1m的橫測線（橫側(cè)線1），其長度約為16.5m，側(cè)線有掌子面有左幫相右?guī)瓦M行布置。沿橫側(cè)線1的的2.2m、8.5m、14.2m位置處，分別布設了與底板高度約為2.2m的綜側(cè)線1、2、3，布設的所有探測線都與垂直掌子面保持垂直，對鐵道隧道正前面地質(zhì)情況進行探測，側(cè)線布置情況如圖1所示。

3.3 分析地質(zhì)雷達探測結(jié)果

通過對地質(zhì)雷達探測獲取到的數(shù)據(jù)進行整理，在探測范圍內(nèi)，地質(zhì)雷達探測鐵道隧道地質(zhì)情況，地質(zhì)雷達反射波振幅能量局部會快速衰減，進而推到該探測區(qū)域圍圍巖整體節(jié)理裂隙較發(fā)育，而且在該區(qū)可能會存在含水裂隙[3]。在側(cè)線左起4.5-6.8m前方的5.2-13.5m，以及測線左起12.0-16.2m前方額4.5-10.5m處，局部雷達在地質(zhì)探測過程中的反射波振幅能量分布不均勻，而且同軸連續(xù)性差，探測能量發(fā)生了較大的波動，探測區(qū)域內(nèi)存在異常，依據(jù)探測結(jié)果，推測探測位置處圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎，而且還可能會存在破碎夾層或破碎裂隙等不良因現(xiàn)象，這都會對后續(xù)施工作業(yè)開展造成一定影響[4]。因此，必須提前依據(jù)探測結(jié)果，制定相應的施工策略。依據(jù)地質(zhì)雷達探測結(jié)果，與鐵路隧道工程現(xiàn)場情況進行全面結(jié)合，通過合理推斷，最終能夠獲取道下列結(jié)論：

掌子面前約28.5m范圍內(nèi)，圍巖整體節(jié)理裂隙發(fā)育，并且在該范圍內(nèi)，可能存在含水裂隙。

在側(cè)線左起4.5-6.8m前方的5.2-13.5m，以及測線左起12.0-16.2m前方額4.5-10.5m處可能存在破碎夾層或破碎裂隙[5]。

從施工現(xiàn)場具體情況來看，開挖段圍巖整體性一般，而掌子面局部存在破碎夾層和破碎裂隙，頂部整體破碎情況十分嚴重，整體完整性差，并且掌子面發(fā)生了掉塊現(xiàn)象。可見，在實際施工作業(yè)開展期間，進行掘進時，要加以注意，完成開挖作業(yè)后，工作人員必須第一時間將頂部破碎帶清除干凈，避免發(fā)生垮落和掉塊等事故，同時，施工開展時，要及時做好錨噴封閉和支護作業(yè)，避免發(fā)生事故。此外，還要對掌子面水量的具體變化情況進行觀察，一旦發(fā)現(xiàn)滲水出現(xiàn)異常，必須第一時間上報，而且要采取合理措施對問題進行處理，確保施工作業(yè)順利進行，以免發(fā)生安全事故。

針對探地雷達地段地質(zhì)情況，施工設計的各項要求，相應技術(shù)規(guī)范開展施工，開挖后要嚴格依據(jù)設計要求進行鋼拱架支護，通過噴錨方式封閉，保證施工作業(yè)安全進行。

4 結(jié)語：

將地質(zhì)雷達應用管道鐵路隧道地質(zhì)超前預報中，能夠精準、快速推斷掌子面其前方具體情況，提前分析，合理預警，從而為施工作業(yè)順利開展提供支持，確保能工程施工安全。

參考文獻：

[1]王志軍.TSP和地質(zhì)雷達在隧道超前地質(zhì)預報中的綜合應用[J].福建交通科技，2020（06）：93-95.

[2]董昌帥，葛顏慧，劉友博.地質(zhì)雷達在平頂山隧道超前地質(zhì)預報中的應用[J].山西建筑，2019，45（02）：165-167.

[3]蘇濤，侯俊敏，車立剛.探地雷達在巖溶區(qū)隧道超前地質(zhì)預報中的應用研究[J].公路工程，2018，43（04）：53-56.

[4]范佳俊.地質(zhì)雷達在地鐵隧道超前地質(zhì)預報中的應用研究[J].山西建筑，2017，43（02）：191-193.

[5]郭彪.Zond-12地質(zhì)雷達在巖溶區(qū)隧道超前地質(zhì)預報中的應用[J].黑龍江科技信息，2016（23）：63.