超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(bào)基本知識(shí)，分析超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)分辨溶洞或者斷層。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-07-00-02

一、工程概況

本標(biāo)長(zhǎng)隧道1座，單洞累計(jì)長(zhǎng)度4556米，設(shè)計(jì)車(chē)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(zhǎng)隧道，隧道左洞起訖樁號(hào)為：ZK30+765-ZK33+060，長(zhǎng)2295米，隧道右洞起訖樁號(hào)為：YK30+800-YK33+061，長(zhǎng)2261米。

二、彈性波（TSP203）法簡(jiǎn)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(lái)預(yù)報(bào)隧道開(kāi)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(cè)不良地質(zhì)體的厚度和范圍。

（二）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)概念及特點(diǎn)：超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是在隧道開(kāi)挖時(shí)，對(duì)掌子面前方的圍巖與地層情況做出超前預(yù)報(bào)。

三、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)原理

TSP和其它地震反射波方法一樣，采用了回聲測(cè)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(shí)，一部分地震信號(hào)反射回來(lái)，一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)。反射的地震信號(hào)被檢波器接收，反射信號(hào)的傳播時(shí)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(guò)專(zhuān)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(bào)方法綜合應(yīng)用

（一）通過(guò)已有的地質(zhì)、水文資料總結(jié)統(tǒng)計(jì)后對(duì)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(duì)掌子面進(jìn)行開(kāi)挖，在到達(dá)預(yù)測(cè)圍巖情況較差段落時(shí)使用地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)前方圍巖情況進(jìn)行再次探測(cè)，準(zhǔn)確確定掌子面前方是否有溶洞。

（四）如果開(kāi)挖到掌子面附近存在大量滲水時(shí)，或使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)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(cè)。

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

（六）探測(cè)目的：1、探測(cè)是否有溶洞出現(xiàn)；2、探測(cè)溶洞大小；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(huì)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(bào)實(shí)施方案

隧道施工過(guò)程的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)，主要是根據(jù)地表和已經(jīng)開(kāi)挖的隧道的地質(zhì)調(diào)查和各種探測(cè)方法取得的資料，以及地質(zhì)推斷法預(yù)測(cè)開(kāi)挖工作面前方一定長(zhǎng)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(cè)試法、鉆探孔法、涌水量觀測(cè)、有害氣體預(yù)測(cè)、巖體結(jié)構(gòu)面量測(cè)和圍巖變形觀測(cè)。物探測(cè)試主要有TSP法、地質(zhì)雷達(dá)法。

預(yù)測(cè)時(shí)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(bào)，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(bào)為前提，結(jié)合TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)、超前探孔、經(jīng)驗(yàn)法等綜合手段，分長(zhǎng)期預(yù)報(bào)、中期預(yù)報(bào)、短期預(yù)報(bào)三個(gè)階段對(duì)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(cè)預(yù)報(bào)：

采用TSP系統(tǒng)與地質(zhì)分析法相結(jié)合進(jìn)行長(zhǎng)期（長(zhǎng)距離）（>80m范圍）地質(zhì)預(yù)報(bào)；采用儀器和鉆孔進(jìn)行30～80m距離的中期地質(zhì)預(yù)報(bào)；利用臺(tái)車(chē)鉆孔和地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測(cè)儀相結(jié)合，進(jìn)行距離小于30m的短期地質(zhì)預(yù)報(bào)；采用在鉆爆循環(huán)中加深（4m）3～5個(gè)炮孔進(jìn)行掌子面前方4m范圍的下一循環(huán)的探測(cè)。結(jié)合掌子面地質(zhì)素描預(yù)測(cè)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(bào)。

對(duì)物探異常區(qū)采用鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證，以便指導(dǎo)施工。

六、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)該預(yù)防的問(wèn)題

（一）TSP彈性波反射法連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，須進(jìn)行搭接預(yù)報(bào)，前后應(yīng)重疊10米以上，保證不出現(xiàn)漏測(cè)區(qū)域及驗(yàn)證上次預(yù)報(bào)結(jié)論。

（二）采用潛孔鉆連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，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(bào)方法設(shè)計(jì)

八、預(yù)報(bào)成果的提交

每次檢測(cè)后1天之內(nèi)提交最終技術(shù)報(bào)告，報(bào)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(lèi)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(bào)告成果及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行交底，與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員保持密切聯(lián)系，并且隨著隧道的開(kāi)挖對(duì)預(yù)報(bào)成果進(jìn)行驗(yàn)證，改進(jìn)探測(cè)布置，提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

參考文獻(xiàn)：

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[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(jì)》

[4]《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)指南》

[5]《巖土工程勘察規(guī)范》