武敬成 龐寶明 梁蘇強(qiáng)

【摘要】伴隨深長山嶺隧道等高難度隧道工程施工建設(shè)的需要，給工程地質(zhì)勘察工作帶來了更高的要求。由于地表勘察技術(shù)手段有限以及地形地質(zhì)條件復(fù)雜等原因，在隧道施工前期，難以全面準(zhǔn)確地掌握工程區(qū)域的工程地質(zhì)情況，再加上破碎巖體、溶洞、斷層等不良地質(zhì)存在較強(qiáng)的隱蔽性，對隧道沿線不良地質(zhì)情況很難做到準(zhǔn)確揭示。因此，對超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在隧道施工中的應(yīng)用展開相應(yīng)研究具有極為重要的作用。

【關(guān)鍵詞】隧道工程；地質(zhì)勘察；超前地質(zhì)預(yù)報(bào)；研究

隧道施工，特別是復(fù)雜地質(zhì)條件下的施工面臨著很多地質(zhì)災(zāi)害問題，如巖溶地段的突水突泥、斷層破碎帶的塌方等，為了避免這些災(zāi)害事故的發(fā)生，開挖前必須對掌子面前方的地質(zhì)條件有一個(gè)較好的了解，從而采取相應(yīng)的防范措施。本文主要針對酉沿高速中的酉陽2號(hào)隧道施工所使用的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系進(jìn)行討論分析，常規(guī)的單一地質(zhì)探測方法已很難滿足當(dāng)前隧道施工的高精度要求，只有根據(jù)隧道實(shí)際地質(zhì)情況來因地制宜，結(jié)合各種不同探測方法的優(yōu)缺點(diǎn)來組合形成一個(gè)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)[1]，才是了解掌子面前方地質(zhì)條件最好保證，是提高預(yù)報(bào)精確度和效率最佳可行策略之一。

1國內(nèi)地質(zhì)預(yù)報(bào)相關(guān)技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)目前在隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中常用方法有以下幾種：①超前地質(zhì)的鉆探與導(dǎo)坑法[2]。這種方式事實(shí)上就是直接探測方法，該方式可以直接呈現(xiàn)施工中掌子面的前方地質(zhì)實(shí)際情況，要探測準(zhǔn)確需要加大探孔密度，準(zhǔn)確但費(fèi)時(shí)費(fèi)力②物探法。主要是從巖土體間不同物理性質(zhì)進(jìn)行分析，借助不同探測方式與儀器，對水文地質(zhì)狀況進(jìn)行判斷，屬于間接測試。因?yàn)槲锾椒ㄔ谡谱用娴氖┕し矫婊緵]有影響，在地質(zhì)破壞方面的程度較輕，近幾年發(fā)展速度較快③地質(zhì)法[3]。就目前而言，我國隧道施工中超前地質(zhì)的預(yù)報(bào)過程比較常用的方式就是地質(zhì)法，主要就是根據(jù)掌子面、地表與隧洞調(diào)查實(shí)際結(jié)果來實(shí)施超前的預(yù)報(bào)，直觀而粗略。

2巖溶隧道施工中超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)體系

2.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)

所謂超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)就是指合理結(jié)合不同的預(yù)報(bào)技術(shù)與方法，比如地質(zhì)法與物探方法結(jié)合、多種物探方法結(jié)合等，通過多種分析方法和處理手段，相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，從而達(dá)到預(yù)報(bào)隧道施工期間對前方地質(zhì)狀況變化的綜合技術(shù)。酉陽2#隧道所處位置主要以微風(fēng)化、中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r及灰?guī)r組成，從設(shè)計(jì)單位的地勘結(jié)論上可以看出在隧道中間間斷的出現(xiàn)了斷層破碎帶，有溶隙發(fā)育。簡單的選用大面積加密布設(shè)超前鉆這種保守的探測手段，雖然在探測預(yù)報(bào)精度上可以有所保障，但是會(huì)增大費(fèi)用支出，制約隧道掘進(jìn)的施工進(jìn)度。針對此類出現(xiàn)間斷性不利地質(zhì)的巖溶隧道施工，本項(xiàng)目采取了長短預(yù)報(bào)相結(jié)合，超前水平鉆探為輔的一個(gè)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。使得各種地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)予以了充分發(fā)揮，彌補(bǔ)了單一地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)存在的局限性與片面性，能夠?qū)λ淼朗┕ぐ踩L(fēng)險(xiǎn)予以更好地規(guī)避，并有效的節(jié)省了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的成本和隧道施工工期。

2.2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施流程：整體預(yù)報(bào)→長距離預(yù)報(bào)→短距離預(yù)報(bào)→近距離預(yù)報(bào)。整體預(yù)報(bào)階段主要是通過深入的地質(zhì)調(diào)查收集現(xiàn)有的區(qū)域地質(zhì)資料，運(yùn)用相應(yīng)的地質(zhì)分析方法，對隧道地質(zhì)情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和分級，辨識(shí)并標(biāo)記出高風(fēng)險(xiǎn)段落。長距離預(yù)報(bào)階段是指利用TGP206地震波反射回波法對掌子面前方的160m范圍內(nèi)的地質(zhì)圍巖情況進(jìn)行物理探測，國產(chǎn)的TGP206探測儀設(shè)備相比瑞士的TSP203探測儀設(shè)備，因?yàn)榧ぐl(fā)同步信號(hào)的方法不同使得TGP206在現(xiàn)場安裝使用過程更簡便、經(jīng)濟(jì)。此階段主要是利用向掌子面前方發(fā)射地震波，然后分析采集的反射波信息，對前方圍巖情況進(jìn)行預(yù)判。結(jié)合整體預(yù)報(bào)階段得到的數(shù)據(jù)信息來判斷是否需要進(jìn)行下一步的更為詳盡的探測。短距離預(yù)報(bào)階段是利用地質(zhì)雷達(dá)法與TGP206相結(jié)合對距離掌子面前方（30m范圍之內(nèi)）的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行探測，達(dá)到相互驗(yàn)證目的，每次預(yù)報(bào)30m，前后兩次預(yù)報(bào)的疊加長度為5m。近距離預(yù)報(bào)階段就是靠人眼對已經(jīng)揭露出來的距離掌子進(jìn)行掌子面地質(zhì)分析，結(jié)合前面幾個(gè)階段得出的結(jié)論如果掌子面巖層無異常就正常開展下一個(gè)循環(huán)的開挖施工，如果揭示出來的掌子面圍巖情況和前幾階段的結(jié)論相同，有破碎或巖隙發(fā)育跡象則需要進(jìn)行超前水平鉆探，來直接探測前方不良地質(zhì)規(guī)模及位置，為下一步的掌子面開挖施工提供參考依據(jù)。

2.3超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案就是指，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，針對不同區(qū)段其不同風(fēng)險(xiǎn)等級制定不同的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案。在實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：①當(dāng)使用了主要手段進(jìn)行探測之后，應(yīng)當(dāng)對風(fēng)險(xiǎn)等級依據(jù)探測結(jié)果進(jìn)行修正。②對需要防范的巖溶災(zāi)害類型應(yīng)當(dāng)使用主要手段予以大概確定。③原則上應(yīng)當(dāng)用地質(zhì)雷達(dá)法來確認(rèn)巖溶洞穴和近端水體，用全空間瞬變電磁法來確定較遠(yuǎn)水體。④對于加大的不良的地質(zhì)體，超前鉆探是最為直接的手段。

3結(jié)論

熔巖隧道其施工能否安全，關(guān)鍵就在于在施工期間能否對隧道里地質(zhì)情況予以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。單種地質(zhì)預(yù)報(bào)由于其適用范圍存在一定的局限性，這就需要我們不斷完善現(xiàn)有的地質(zhì)預(yù)報(bào)理論及技術(shù)，不斷改進(jìn)和更新相關(guān)儀器和設(shè)備，通過積極探索，采取多種預(yù)報(bào)手段，將洞外勘探和洞內(nèi)預(yù)報(bào)結(jié)合，物探方法和地質(zhì)方法結(jié)合等多種措施共同實(shí)施，通過彼此印證和相互補(bǔ)充，從而形成多手段多層次結(jié)合的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，使其更好地為隧道施工服務(wù)，促進(jìn)我國地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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