趙偉剛

摘要：隨著國內(nèi)交通設(shè)施建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，隧道建設(shè)也得到了迅猛發(fā)展，隧道與其他工程相比較具有隱蔽性、復(fù)雜性強(qiáng)，地質(zhì)條件及周圍環(huán)境不確定性突出等特點(diǎn)，往往在隧道掘進(jìn)過程中才能發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)情況，因此常導(dǎo)致塌方、涌水、巖爆等各種地質(zhì)災(zāi)害，不僅會(huì)影響工程進(jìn)度，增加工程造價(jià)，甚至?xí)?dǎo)致事故發(fā)生。本文以下靜游鐵路隧道的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作為研究實(shí)例，闡述了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的目的，并論述了地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)觀測素描、TSP203超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)、和超前水平鉆探方法。并指出了目前地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)存在的一些問題， 并提出了相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：超前地質(zhì)預(yù)報(bào);TSP203超前預(yù)報(bào)系統(tǒng);超前水平鉆探

前 ?言

隧道工程也是地質(zhì)工程，探明掌子面前方的地質(zhì)情況已成為隧道施工安全的重要控制性因素之一。因此對隧道地質(zhì)情況進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)是保證施工安全、減輕突水、突泥等災(zāi)害的有效途徑。然而由于地質(zhì)的復(fù)雜性增大了超前預(yù)報(bào)的難度，所以如何采用單一或綜合的方法對地質(zhì)情況進(jìn)行超前探測并保證成果的準(zhǔn)確性對隧道施工具有非?，F(xiàn)實(shí)的重要意義。

一、地質(zhì)預(yù)報(bào)的目的與計(jì)劃

1.地質(zhì)預(yù)報(bào)目的

為了更準(zhǔn)確探明隧道地質(zhì)情況，杜絕不良地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，本工程配備一套TSP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，通過地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，預(yù)報(bào)掌子面前方不良地質(zhì)體的位置、產(chǎn)狀、含水量情況及圍巖結(jié)構(gòu)的完整性，從而為優(yōu)化施工隧道方案提供依據(jù)，為預(yù)防隧道突水、突泥等可能形成的災(zāi)害性事故及時(shí)提供信息。保證隧道施工安全， 減少由于淺埋隧道揭露發(fā)育不規(guī)律軟弱圍巖產(chǎn)生大坍塌和地表塌陷而帶來的損失。為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供必要的地質(zhì)參數(shù)。搞好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)可以節(jié)約大量資金。

2.地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法

根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)和隧道施工“早預(yù)報(bào)、早預(yù)防”的原則，本工程采用地質(zhì)調(diào)查、物探法、電磁波反射法、超前水平鉆探、開挖面及其附近的地質(zhì)觀測素描等相結(jié)合的綜合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法，預(yù)測不良地質(zhì)的位置、性質(zhì)、規(guī)模和對施工的影響程度，計(jì)劃每100～150m范圍內(nèi)預(yù)報(bào)一次，根據(jù)施工過程中實(shí)際圍巖情況，進(jìn)行合理調(diào)整。

具體預(yù)測預(yù)報(bào)分類見表2-1

表2-1地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)分類預(yù)測表

[地層情況＼&預(yù)測方法＼&備注＼&地質(zhì)較簡單的地段＼&洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查，地質(zhì)觀測素描＼&根據(jù)對洞內(nèi)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體節(jié)理裂隙的發(fā)育情況、地下水的發(fā)育情況等，分析圍巖的穩(wěn)定情況，并據(jù)此預(yù)報(bào)掌子面前方圍巖的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件。＼&地層分界線、角度不整合接觸帶、富水段＼&TSP-203地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)，超前水平鉆探＼&預(yù)報(bào)破碎帶的位置、寬度、富水情況及巖體的完整性等。

地下水發(fā)育的突涌水段：要預(yù)報(bào)掌子面前方巖體的完整情況、節(jié)理裂隙發(fā)育情況、富水情況，并分析發(fā)生突涌的可能性等。＼&]

2.1 地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)觀測素描。地質(zhì)素描隨隧道開挖及時(shí)進(jìn)行，地層巖性變化處、構(gòu)造發(fā)育部位等復(fù)雜、重點(diǎn)地段每開挖循環(huán)進(jìn)行一次;一般地段每10～20m進(jìn)行一次。

2.2 TSP203超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)。施工中根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況使用TSP-203隧道地震波地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)。TSP-203預(yù)報(bào)系統(tǒng)每次探測可準(zhǔn)確探測前方100m～150m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，因此施工中根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果指導(dǎo)施工。

二、超前水平鉆探

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，對富水軟弱破碎圍巖段，即斷層及影響帶區(qū)域內(nèi)，采用超前地質(zhì)鉆孔。在擠壓性大變形地質(zhì)段，堅(jiān)持地質(zhì)鉆孔并取芯，分析巖樣的實(shí)際物理力學(xué)性質(zhì)。鉆孔長度30～50m，驗(yàn)證綜合超前物探成果，斷面每循環(huán)超前鉆孔3個(gè)，并至少有一個(gè)孔取芯;探孔孔徑一般不小于Φ75mm，并考慮5m長搭接，探孔終孔應(yīng)超出開挖輪廓線1.5m。超前鉆探施工前，噴混凝土封閉開挖面，確保作業(yè)安全。測設(shè)鉆孔位置與方位，然后搭設(shè)作業(yè)臺架，鉆機(jī)就位固定，安裝鉆桿試鉆。在確定鉆孔位置、方位準(zhǔn)確后，開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中注意鉆孔出水量、鉆碴及鉆桿進(jìn)尺，詳細(xì)記錄鉆孔過程中各種資料和數(shù)據(jù)。根據(jù)超前鉆孔資料分析前方圍巖節(jié)理發(fā)育情況和可能涌水量及地下水發(fā)育連通情況，根據(jù)不同情況采取不同施工技術(shù)措施。如臨近漏水地段3～5m前，在開挖鉆孔時(shí)，安排2～4孔超鉆5～8m，準(zhǔn)確了解前方水文地質(zhì)情況，提高措施針對性。

三、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)存在問題及建議

在下靜游隧道施工中， 特別是地質(zhì)情況復(fù)雜的隧道， 實(shí)施地質(zhì)超前預(yù)報(bào)預(yù)測非常必要， 它可以為施工地質(zhì)變更和施工安全提供必要依據(jù)和保障， 指導(dǎo)施工的順利進(jìn)行。

1.地質(zhì)超前預(yù)報(bào)存在問題

目前， 地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作中存在以下問題需待改善：

1.1 應(yīng)用不是很廣泛。

1.2 地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)有待進(jìn)一步提高， 實(shí)踐中遇到比較復(fù)雜的地質(zhì)問題時(shí)效果不佳， 特別是涉及巖溶、巖溶水、巖性變化分界問題時(shí)， 預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性降低。

2.地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作建議

2.1 采用地質(zhì)水平鉆探的綜合預(yù)報(bào)方法在地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)實(shí)際操作中， 地質(zhì)分析、物探、水平鉆探三類方法中任何一種方法的應(yīng)用都有一定的效果， 但又都有一定的局限性， 但是三者配合應(yīng)用， 發(fā)揮各自的長處， 綜合得出地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)結(jié)果，準(zhǔn)確性和實(shí)用性將大大提高。

2.2 物探超前預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)不斷發(fā)展在地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中， 地質(zhì)分析和超前水平鉆技術(shù)相對較成熟， 而物探技術(shù)屬于高新技術(shù)， 具有很大開創(chuàng)性和探索性， 針對下靜游隧道復(fù)雜的地質(zhì)情況和要求， 物探地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)還有待加強(qiáng)。

2.3 地質(zhì)超前預(yù)報(bào)應(yīng)由專業(yè)化隊(duì)伍負(fù)責(zé)隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)， 無論是地質(zhì)分析、物探、水平鉆探， 都是技術(shù)性很強(qiáng)的工作， 需要高素質(zhì)的技術(shù)人員掌握和實(shí)施， 另外， 艱苦的工作條件也需要有強(qiáng)烈的責(zé)任心和敬業(yè)精神， 這些都要求超前預(yù)報(bào)工作應(yīng)由專業(yè)化施工隊(duì)伍來完成。

四、結(jié)束語

實(shí)踐表明， 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是隧道施工中必不可少的一項(xiàng)工作， 有效的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是施工安全和施工順利進(jìn)行的必要而有力的保證。隨著隧道施工中物探水平逐步提高，施工地質(zhì)預(yù)報(bào)的技術(shù)方法也越來越多，且探測的精度也隨之增高，但實(shí)際應(yīng)用中單一的方法往往不能滿足工程需要，因此應(yīng)避免盲目選用單一的施工預(yù)報(bào)方法，而應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況確定相適應(yīng)的地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，力求在預(yù)報(bào)中做到準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、高效。

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