蘭昀正

【摘 要】本文以重慶禮讓隧道進(jìn)口左洞ZK12+178-ZK12+228段為工程實(shí)例，采用探地雷達(dá)GPR方法對(duì)該施工段進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)并對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)在在ZK12+200至ZK12+228段除了圍巖比較破碎，穩(wěn)定性較低外還出現(xiàn)了比較多的裂隙水。ZK12+178至ZK12+228段兩者預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際施工情況基本相符。

【關(guān)鍵詞】安全監(jiān)測(cè)；超前預(yù)報(bào)；探地雷達(dá)；隧道

Research on Application of Ground Penetrating Radar and TGP206 in Chong Qing Li Rang Tunnel

LAN Yun-zheng

（University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083， China）

【Abstract】For advance geological forecast during tunnel construction， we take ZK12+178-ZK12+228 section of the left hole in tunnel as an engineering example. We used ground penetrating radar（GPR） during the period of construction. Finally we got the data and then made analysis for the results.

【Key words】Safety monitoring； Advance forecast； GPR； TGP206； Tunnel

0 引言

近年來，隨著一帶一路政策的推廣和落實(shí)，重慶的高速公路建設(shè)得到了飛速發(fā)展。由于重慶多山的地形特點(diǎn)，在修建公路時(shí)不可避免的要考慮是否修建隧道。一般情況下，穿山而過的公路隧道，要比開辟盤山鐵路或者公路要簡捷得多。因此重慶近年來長、特長隧道、隧道群大量地出現(xiàn)在各條高速公路中，而與此同時(shí)伴隨而來的問題也逐漸增多，地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工難度也不斷增加。為了更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)掌子面前方的復(fù)雜情況，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)開始被探索并被應(yīng)用于隧道施工。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法歷經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)由單一的地質(zhì)分析預(yù)報(bào)階段發(fā)展到地質(zhì)分析結(jié)合地球物理探測(cè)的綜合預(yù)報(bào)階段，并取得了許多成功的工程案例，如李天斌[1]主持參與地質(zhì)預(yù)報(bào)的鷓鴣山隧道，齊傳生等參與的圓梁山隧道[2]、李滄松[3]等參與的武隆隧道等。預(yù)報(bào)的方法很多，根據(jù)施工方法可分為超前探孔和物探方法。很多研究者將物探方法在各類公路隧道施工中的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)踐探索[4-8]。本文在分析GPR超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的探測(cè)原理的基礎(chǔ)上，將該物探方法應(yīng)用于重慶禮讓隧道含軟弱巖層和破碎圍巖較多的ZK12+178-ZK12+328段，并對(duì)該段超前預(yù)報(bào)的效果進(jìn)行討論。

1 工程概況

重慶禮讓隧道位于梁平縣七星鎮(zhèn)、禮讓鎮(zhèn)境內(nèi)。隧道進(jìn)口位于七星鎮(zhèn)金柱村蔣家溝；出口位于禮讓鎮(zhèn)河川村流長溝。隧道設(shè)計(jì)全長5519.15m（折算為左右洞平均值），為特長隧道，雙向四車道。禮讓隧道為左右線分離式隧道，隧道從進(jìn)口和出口兩側(cè)相向施工，隧道左洞起訖樁號(hào)為ZK11+450.4～ZK16+968，隧道右洞起訖樁號(hào)為K11+450～ K16+970.7。施工方在施工過程中實(shí)施了超前預(yù)報(bào)、監(jiān)控量測(cè)、質(zhì)量檢測(cè)、水文長測(cè)、瓦斯監(jiān)測(cè)、微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等監(jiān)控措施以確保施工安全。地質(zhì)勘察報(bào)告中ZK12+178-ZK12+328段巖性為侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組地層，為灰黃、灰色、雜色粉砂質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)泥巖、石英砂巖互層；為塊狀結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，頁巖頁理構(gòu)造發(fā)育；巖體受地質(zhì)構(gòu)造影響較重，構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖體較完整，層間結(jié)合一般。

2 GPR在禮讓隧道中的應(yīng)用

圖1 禮讓隧道掌子面測(cè)線布置圖

在禮讓隧道里程樁號(hào)為ZK12+178-ZK12+208，ZK12+203-ZK12+228段分別進(jìn)行了探測(cè)，因施工影響，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作業(yè)條件惡劣，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件以及探測(cè)要求，禮讓隧道進(jìn)口左線掌子面雷達(dá)探測(cè)布線如圖1所示：在開挖地面上方1m處，從左邊墻向右邊墻方向測(cè)一次，再從右邊墻向左邊墻方向復(fù)測(cè)一次。探測(cè)結(jié)果可預(yù)測(cè)掌子面前0～30m進(jìn)深范圍內(nèi)的不良地質(zhì)、水文地質(zhì)、斷層及其破碎帶、圍巖類別及其穩(wěn)定性狀況。

對(duì)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，通過對(duì)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)得到的原始雷達(dá)波進(jìn)行時(shí)間靜校正、去直流漂移、增益、背景去除、巴特沃斯帶通一維濾波及滑動(dòng)平均等二維濾波處理，壓制和剔除干擾波，突出有效波，處理后的ZK12+178-ZK12+208雷達(dá)波如圖2所示。

圖2 ZK12+178-ZK12+208段地質(zhì)雷達(dá)wiggle圖

結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)圖像分析結(jié)果和進(jìn)行超前預(yù)報(bào)探測(cè)時(shí)掌子面圍巖地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析，初步推斷：禮讓隧道進(jìn)口左線ZK12+178-ZK12+208段時(shí)間深度0-200ns（探測(cè)深度0-10m）范圍內(nèi)圍巖完整性一般，節(jié)理發(fā)育，巖面潮濕；時(shí)間深度200-400ns（探測(cè)深度10-20m）范圍內(nèi)左右兩側(cè)信號(hào)振幅偏大，初步推測(cè)有數(shù)條很發(fā)育的構(gòu)造裂隙，左右前方探測(cè)深度10-18m范圍內(nèi)可能有裂隙水存在。時(shí)間深度400-520ns（探測(cè)深度20-26m）范圍內(nèi)局部巖體局部破碎，巖體整體完整性較差。時(shí)間深度520-600ns（探測(cè)深度26-30m）范圍內(nèi)巖體中部較破碎，其余部分圍巖完整性一般，層理發(fā)育，巖面潮濕。

圖3 ZK12+203-ZK12+228段地質(zhì)雷達(dá)wiggle圖

ZK12+203-ZK12+228 段結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)圖像分析結(jié)果和進(jìn)行超前預(yù)報(bào)探測(cè)時(shí)掌子面圍巖地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析，初步推斷：禮讓隧道進(jìn)口左線ZK12+203～ZK12+228段，掌子面前方探測(cè)深度0～9m和右前方17～25m范圍內(nèi)推測(cè)此局部巖體圍巖完整性一般，圍巖層理發(fā)育，巖面潮濕。掌子面中，右前方9～16m推斷前方該深度范圍內(nèi)局部巖體較破碎，巖體完整性較差；掌子面前方，探測(cè)深度13～25m范圍推測(cè)有幾條很發(fā)育的構(gòu)造裂隙，可能有裂隙水。

3 總結(jié)

本文以重慶禮讓隧道ZK12+178-ZK12+228為研究對(duì)象，采用探地雷達(dá)物探方法對(duì)掌子面前方進(jìn)行探測(cè)，在預(yù)報(bào)后的施工過程中，對(duì)比了兩種預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確程度，發(fā)現(xiàn)在ZK12+178至ZK12+200段兩者預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際施工情況基本相符。在ZK12+200至ZK12+225段除了圍巖比較破碎，穩(wěn)定性較低外還出現(xiàn)了比較多的裂隙水。

總而言之，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)能夠及時(shí)并較為準(zhǔn)確的提供隧道掌子面前方的地質(zhì)信息。在實(shí)際施工中建議靈活利用各個(gè)物探方法的特點(diǎn)，并將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與地質(zhì)分析與支護(hù)觀察相結(jié)合，不斷提升超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，為保障我國隧道施工安全做出貢獻(xiàn)。

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[責(zé)任編輯：湯靜]