武敬成 龐寶明 梁蘇強

【摘要】伴隨深長山嶺隧道等高難度隧道工程施工建設的需要，給工程地質(zhì)勘察工作帶來了更高的要求。由于地表勘察技術手段有限以及地形地質(zhì)條件復雜等原因，在隧道施工前期，難以全面準確地掌握工程區(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)存在較強的隱蔽性，對隧道沿線不良地質(zhì)情況很難做到準確揭示。因此，對超前地質(zhì)預報在隧道施工中的應用展開相應研究具有極為重要的作用。

【關鍵詞】隧道工程；地質(zhì)勘察；超前地質(zhì)預報；研究

隧道施工，特別是復雜地質(zhì)條件下的施工面臨著很多地質(zhì)災害問題，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)條件有一個較好的了解，從而采取相應的防范措施。本文主要針對酉沿高速中的酉陽2號隧道施工所使用的超前地質(zhì)預報體系進行討論分析，常規(guī)的單一地質(zhì)探測方法已很難滿足當前隧道施工的高精度要求，只有根據(jù)隧道實際地質(zhì)情況來因地制宜，結(jié)合各種不同探測方法的優(yōu)缺點來組合形成一個超前地質(zhì)預報系統(tǒng)[1]，才是了解掌子面前方地質(zhì)條件最好保證，是提高預報精確度和效率最佳可行策略之一。

1國內(nèi)地質(zhì)預報相關技術研究與應用現(xiàn)狀

國內(nèi)目前在隧道超前地質(zhì)預報中常用方法有以下幾種：①超前地質(zhì)的鉆探與導坑法[2]。這種方式事實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)實際情況，要探測準確需要加大探孔密度，準確但費時費力②物探法。主要是從巖土體間不同物理性質(zhì)進行分析，借助不同探測方式與儀器，對水文地質(zhì)狀況進行判斷，屬于間接測試。因為物探法在掌子面的施工方面基本沒有影響，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)的預報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)查實際結(jié)果來實施超前的預報，直觀而粗略。

2巖溶隧道施工中超前地質(zhì)預報技術體系

2.1超前地質(zhì)預報技術

所謂超前地質(zhì)預報技術就是指合理結(jié)合不同的預報技術與方法，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，相互補充、相互驗證，從而達到預報隧道施工期間對前方地質(zhì)狀況變化的綜合技術。酉陽2#隧道所處位置主要以微風化、中風化白云質(zhì)灰?guī)r及灰?guī)r組成，從設計單位的地勘結(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超前鉆這種保守的探測手段，雖然在探測預報精度上可以有所保障，但是會增大費用支出，制約隧道掘進的施工進度。針對此類出現(xiàn)間斷性不利地質(zhì)的巖溶隧道施工，本項目采取了長短預報相結(jié)合，超前水平鉆探為輔的一個超前地質(zhì)預報系統(tǒng)。使得各種地質(zhì)預報技術的優(yōu)點予以了充分發(fā)揮，彌補了單一地質(zhì)預報技術存在的局限性與片面性，能夠?qū)λ淼朗┕ぐ踩L險予以更好地規(guī)避，并有效的節(jié)省了超前地質(zhì)預報的成本和隧道施工工期。

2.2超前地質(zhì)預報流程

超前地質(zhì)預報實施流程：整體預報→長距離預報→短距離預報→近距離預報。整體預報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，運用相應的地質(zhì)分析方法，對隧道地質(zhì)情況進行風險評價和分級，辨識并標記出高風險段落。長距離預報階段是指利用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)圍巖情況進行物理探測，國產(chǎn)的TGP206探測儀設備相比瑞士的TSP203探測儀設備，因為激發(fā)同步信號的方法不同使得TGP206在現(xiàn)場安裝使用過程更簡便、經(jīng)濟。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，對前方圍巖情況進行預判。結(jié)合整體預報階段得到的數(shù)據(jù)信息來判斷是否需要進行下一步的更為詳盡的探測。短距離預報階段是利用地質(zhì)雷達法與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)造進行探測，達到相互驗證目的，每次預報30m，前后兩次預報的疊加長度為5m。近距離預報階段就是靠人眼對已經(jīng)揭露出來的距離掌子進行掌子面地質(zhì)分析，結(jié)合前面幾個階段得出的結(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)預報方案

超前地質(zhì)預報方案就是指，依據(jù)風險評價，針對不同區(qū)段其不同風險等級制定不同的超前地質(zhì)預報方案。在實施超前地質(zhì)預報方案時需要注意以下幾點：①當使用了主要手段進行探測之后，應當對風險等級依據(jù)探測結(jié)果進行修正。②對需要防范的巖溶災害類型應當使用主要手段予以大概確定。③原則上應當用地質(zhì)雷達法來確認巖溶洞穴和近端水體，用全空間瞬變電磁法來確定較遠水體。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，關鍵就在于在施工期間能否對隧道里地質(zhì)情況予以準確預報。單種地質(zhì)預報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)預報理論及技術，不斷改進和更新相關儀器和設備，通過積極探索，采取多種預報手段，將洞外勘探和洞內(nèi)預報結(jié)合，物探方法和地質(zhì)方法結(jié)合等多種措施共同實施，通過彼此印證和相互補充，從而形成多手段多層次結(jié)合的超前地質(zhì)預報，使其更好地為隧道施工服務，促進我國地質(zhì)預報技術的發(fā)展與進步。

參考文獻

[1]李術才，劉斌，孫懷鳳，等.隧道施工超前地質(zhì)預報研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].巖石力學與工程學報，2014，（06）：1090-1113.

[2]吳回獲，侯小軍，曹小軍.提高TSP超前地質(zhì)預報準確性的研究與對策[J].地下空間與工程學報，2015，（02）：484-490.

[3]張?zhí)抻?超前地質(zhì)預報在地質(zhì)復雜隧道施工中的應用[J].企業(yè)技術開發(fā)，2015，（10）：4-7.