富水公路隧道地質勘查與超前預報方法

中圖分類號：U455文獻標識碼：A

文章編號：2096-6903(2025)06-0084-03

0 引言

隨著交通基礎設施建設的不斷推進，富水公路隧道的建設數量逐年增加。然而，復雜的地質條件和水文環境給隧道施工帶來了巨大挑戰。地質勘查與超前預報作為隧道建設的重要環節，對于預防地質災害、保障施工安全具有重要意義。本文旨在探討富水公路隧道的地質勘查方法及超前地質預報技術，以期為類似工程提供參考。

1地質勘查方法

地質勘查是富水公路隧道建設不可或缺的前期工作，其目的在于全面、準確地掌握隧道所在區域的地質條件，為隧道的設計、施工及運營提供科學依據。

1.1地質調繪與物探

地質調繪是地質勘查的基礎工作，主要通過實地踏勘、觀察記錄、分析判斷等手段，了解隧道所在區域的地形地貌、地層巖性、地質構造、不良地質現象（如斷層、軟弱夾層、滑坡體及巖溶等）以及地下水分布等基本地質條件。這一環節要求地質人員具備豐富的地質知識和實踐經驗，能夠準確識別地質現象，判斷地質條件對隧道建設的影響。

物探是利用物理方法（如電法、電磁波法、彈性波法、紅外法等）對地下進行探測的一種技術手段。在富水公路隧道建設中，物探主要用于揭示地下巖體的分布、性質、形態及異常體（如巖溶洞穴、斷層、含水層等）的位置、規模和性質。物探方法具有探測范圍廣、效率高、成本低等優點，但受地質條件、儀器精度、操作人員水平等因素影響，其探測結果需結合其他地質勘查手段進行綜合分析和驗證[1]。

1.2 鉆探與測試

鉆探是通過鉆取巖芯來直接了解地下巖體的物理力學性質、巖溶發育情況、地下水賦存狀態等的一種勘查方法。在富水公路隧道建設中，鉆探是揭示隧道所在區域地質條件最直接、最有效的手段之一。鉆探工作應根據地質調繪和物探成果，合理布置鉆探點，選擇合適的鉆探工藝和設備，確保鉆取到具有代表性的巖芯樣品[2]。同時，鉆探過程中還應進行水文地質觀測，了解地下水的補給、徑流、排泄條件，為隧道防水排水設計提供依據。

測試包括室內試驗和現場測試。室內試驗主要是對鉆取的巖芯樣品進行物理力學性質測試，如巖石密度、抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度等，以了解巖體的力學性質。現場測試則主要是在隧道施工現場進行原位測試，如標準貫入試驗、靜力觸探試驗、波速測試等，以獲取更真實、更可靠的地質參數。這些測試數據對于隧道的設計、施工及運營具有重要意義。

1.3 水文地質觀測

水文地質觀測是了解隧道所在區域水文地質條件的重要手段。通過觀測地下水位、流量、水質等參數，可以揭示地下水的補給、徑流、排泄條件以及含水層的分布、厚度、滲透性等特征。在富水公路隧道建設中，水文地質觀測應貫穿整個勘查、設計、施工及運營過程。通過觀測數據的變化規律，可以預測隧道施工過程中可能出現的涌水、突泥等地質災害，為隧道防水排水設計、施工方法及災害防治措施提供依據[3]。

1.4專項水文地質勘察

對于長、特長隧道或隧址區有特殊地形特征的隧道，應進行專門的水文地質勘察。這一環節的主要內容包括：查明地下水類型、分布及其補給、徑流、排泄條件，分段預測涌水量和靜水壓力；評價地下水對隧道建設及運營的影響。專項水文地質勘察應采用多種勘查手段和方法進行綜合勘查，如地質調查、物探、鉆探、水文地質試驗等。通過勘查成果的綜合分析，制定出科學合理的隧道防水排水設計方案和施工方法，確保隧道建設和運營的安全可靠。

地質勘查是富水公路隧道建設的前期工作，其質量直接關系到隧道的安全和可靠性。因此在地質勘查過程中，應嚴格遵循勘查規范和技術要求，采用多種勘查手段和方法進行綜合勘查，確保勘查成果的準確性和可靠性。

2超前地質預報方法

超前地質預報在隧道施工中扮演著至關重要的角色，它有助于施工單位及時了解掌子面前方及洞身周邊的地質情況，從而采取必要的預防和應對措施，避免地質災害的發生。

2.1綜合預報方法

綜合預報方法是超前地質預報的核心，它強調多種手段的相互結合與驗證。綜合預報方法的運用，可以大大提高超前地質預報的準確性和可靠性，為隧道施工提供有力的技術支持。該方法包括以下4個方面。

第一，洞外地質調查與洞內探測。通過洞外地質調查，了解隧址區的整體地質背景，為洞內探測提供基礎數據。洞內探測則利用地質雷達、地震波等物探手段，對掌子面前方及洞身周邊的地質情況進行實時監測。

第二，地質調查與物探相結合。即將地質調查的結果與物探數據進行對比和分析，相互驗證，以提高預報的準確性。

第三，不同物探方法相結合。不同的物探方法具有不同的探測深度和分辨率，通過結合使用，可以形成優勢互補，提高預報的全面性和準確性。

第四，物探與鉆探相結合。鉆探是驗證物探結果的重要手段。通過鉆探，可以獲取更為直觀的地質信息，進一步驗證物探結果的可靠性。

2.2 超前水平鉆孔

超前水平鉆孔是超前地質預報中最常用的方法之一。該方法通過在掌子面前方鉆取水平鉆孔，直觀地了解前方巖體的分布、性質及異常體等。

鉆孔的數量和布置應根據隧道斷面形式、施工方法及地質條件等因素綜合考慮。一般來說，全斷面開挖時，水平超前鉆孔的數量不少于5個；分步開挖時，則不得小于3個。鉆孔的布置應覆蓋掌子面前方的關鍵區

域，以確保預報的全面性。

鉆孔完成后，應對鉆孔內的地質情況進行詳細記錄，包括巖體的性質、分布、裂隙發育情況、地下水情況等。應利用鉆孔進行水壓、水質等參數的測試，為后續的施工決策提供依據[4]。應用超前水平鉆孔技術，可以直觀地了解掌子面前方的地質情況，為隧道施工提供有力的技術支持和安全保障。

2.3 探測孔與加深炮孔

探測孔與加深炮孔是在超前水平鉆孔的基礎上，對特定區域進行更深入的探測。

探測孔主要用于對超前水平鉆孔揭示的異常區域進行進一步探測。通過增加鉆孔的深度和數量，可以更加詳細地了解異常體的性質、規模和分布等。合理應用探測孔，可以進一步提高預報的準確性，為施工決策提供更為可靠的依據。

在分步開挖過程中，利用炮孔進行短距離探測。通過加深炮孔，可以了解掌子面前方一定范圍內的地質情況，為后續的開挖作業提供指導。合理應用加深炮孔，可以實現對掌子面前方地質情況的實時監測和調整，確保施工的安全和順利進行。

2.4三維超前地質預報

三維超前地質預報是利用三維地質建模技術，對掌子面前方及洞身周邊的地質情況進行立體預測。通過收集和分析地質調查、物探、鉆探等多種手段獲取的數據，建立三維地質模型。該模型可以直觀地展示地質體的空間分布及與隧道的空間關系。

可利用三維地質模型，對掌子面前方及洞身周邊的地質情況進行立體預測。通過模擬和分析，可以了解地質體的發育趨勢、潛在的地質災害等。三維模型還可以為施工決策提供更直觀地展示和解釋，幫助施工人員更好地理解地質情況并采取相應的應對措施。

三維超前地質預報的結果可以為施工決策提供重要的支持。通過了解掌子面前方及洞身周邊的地質情況，施工單位可以制定合理的開挖方案、支護措施和應急預案等，確保施工的安全和順利進行。

合理應用三維超前地質預報，可以實現對地質情況的立體預測和展示，為隧道施工提供更加全面和準確的地質信息支持。

3勘查與預報的實施與管理

地質勘查與超前預報的實施與管理在富水公路隧道建設中扮演著至關重要的角色，它們直接關系到隧道施工的安全與質量。

3.1勘查與預報方案的制定

在富水公路隧道項目中，勘查與預報方案的制定需緊密結合市區域水文地質的實際情況。方案應明確勘查與預報的目的、任務，采用的方法需具備高精度和強探測能力，如綜合三維技術等新技術、新設備和新方法。方案還需詳細列出技術要求以及具體的實施步驟，以確保后續工作的有序開展。考慮到富水隧道的特殊性，方案還應強調對隧道涌水、突泥等不良地質的專項探測識別，以提升地質風險排查的準確度。

3.2勘查與預報數據的收集與分析

數據的收集與分析是勘查與預報工作的核心環節。在富水隧道項目中，應廣泛收集地質調繪、物探、鉆探、測試、室內試驗、現場測試以及水文觀測等多方面的數據。這些數據需經過系統的整理、分析，以揭示隧道所在區域的地質條件、水文環境以及可能存在的異常地質體。需通過對比分析等手段，驗證勘查與預報結果的準確性和可靠性。考慮到隧道施工對地下水環境的影響，還需加強對地下水動態變化的監測和分析。

3.3勘查與預報工作的動態調整

隨著隧道施工的深入，地質條件和水文環境可能會發生變化，因此勘查與預報工作應根據實際情況進行動態調整。在富水隧道項目中，應密切關注施工過程中的地質現象和水文變化，如遇到新的不良地質體或水文異常情況，需及時調整勘查方法和預報模型。還需根據隧道涌水量、靜水壓力等參數的實時監測數據，動態調整施工方案和防水、排水措施。

3.4勘查與預報工作的監督管理

為確保勘查與預報工作的質量和效果，應建立有效的監督管理機制。在富水隧道項目中，應明確各參建單位的職責分工，加強協作配合。建設單位應加強對勘查與預報工作的監督和管理，確保各項工作的有序開展。需制定嚴格的質量控制標準，對勘查與預報結果進行嚴格的審核和評估。考慮到富水隧道的特殊性，還需加強對超前地質預報工作的工序驗收，確保預報結果的準確性和可靠性。

3.5勘查與預報工作的技術支持與保障

在富水公路隧道項目中，勘查與預報工作的技術支持與保障同樣重要。應建立健全重大水文地質病害專家咨詢機制，及時將相關技術成果及合理建議報送參建各方。需加強對新技術、新設備和新方法的研究和應用，提升勘查與預報工作的技術水平和效率。還需加強對施工人員的培訓和教育，增強他們的安全意識和操作技能，確保勘查與預報工作的順利進行。

地質勘查與超前預報的實施與管理在富水公路隧道建設中具有舉足輕重的地位。通過制定科學合理的勘查與預報方案、加強數據的收集與分析、實現工作的動態調整、建立有效的監督管理機制以及提供充足的技術支持與保障，可以確保隧道施工的安全與質量，為隧道的長期穩定運行奠定堅實基礎。

4結束語

富水公路隧道的建設面臨諸多地質與水文方面的挑戰，地質勘查與超前預報作為隧道施工的前置環節，對于確保隧道建設的安全與質量具有不可替代的作用[5]。

在地質勘查階段，通過綜合運用地質調繪、物探、鉆探、測試及水文地質觀測等多種方法，可以對隧道所在區域的地質條件、水文環境等進行全面、深入的探測與分析。這些方法相互印證、綜合分析，能夠為提供準確、可靠的地質信息，為隧道的設計、施工及后期養護提供科學依據。超前預報則是地質勘查的延伸與深化，它利用綜合預報方法、超前水平鉆孔、探測孔與加深炮孔及三維超前地質預報等手段，對掌子面前方及洞身周邊的地質情況進行有效預測。通過超前預報，可以及時發現潛在的地質災害隱患，如涌水、突泥等，為施工單位提供預警信息，從而采取有針對性的預防措施，避免事故的發生。

在實施與管理過程中，應注重勘查與預報方案的制定，明確勘查與預報的目的、任務、采用的方法、技術要求以及具體的實施步驟。應加強數據的收集與分析工作，及時將勘察與預報成果應用于隧道的設計與施工中。還應制定應急預案，對可能發生的地質災害進行預演與防范，確保隧道施工的安全與順利進行。地質勘查與超前預報是富水公路隧道建設中不可或缺的重要環節，它們為隧道的安全與質量提供了有力保障。

參考文獻

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