重庆巨能建设集团路桥工程有限公司 重庆 400799
摘要：新时期发展下我国隧道工程建设水平不断提高，隧道工程为我国交通运输、产业发展等方面奠定了稳定基础。文章通过对综合超前地质预报进行分析，探讨综合超前地质预报在隧道工程中的应用和实际效果，希望通过文章论述能够为相关工作提供一些帮助。
关键词：综合预报；超前预报；超前地质；隧道工程
引言
近些年我国西部高速公路建设飞速发展，其中隧道工程数量众多。重庆地处四川盆地边缘，以山地丘陵为主，地质条件复杂，且地质灾害频发，严重影响隧道施工安全。通过超前地质预报，查清隧道开挖掌子面前方一定范围内围岩的地质条件，进而预测掌子面前方不良地质的位置、规模，降低地质灾害发生的几率和危害程度。对初期支护后的隧道进行监控量测，能对围岩的稳定性进行数据化分析。将两者相结合，相互印证，科学系统地指导施工，确保隧道施工顺利进行。
1综合超前地质预测相关概述
我国幅员辽阔，地形、地貌复杂，隧道工程建设已成为铁路、公路、市政、水利等基础设施建设中的核心工程。其中越来越多的深埋长大隧道正在建设中或已经建成，在这些隧道施工过程中往往会遇到各种复杂的地质情况，如穿越断层破碎带、软弱地层、节理裂隙发育带、岩溶发育段落等不良地质，可能导致塌方、突泥突水等地质灾害，突发重大安全事故，造成经济损失和工期延长。由于地质勘察手段有限，在隧道勘察设计阶段不能完全探明深埋隧道的地质情况，多数隐伏断层和溶洞都是在隧道开挖后得以揭露。因此在隧道施工过程中开展超前地质预报工作显得尤为重要，通过超前地质预报，提前较准确地判定地质构造、不良地质体、富水区的位置和规模，以指导施工单位进一步采取措施，确保施工安全。隧道超前地质预报成果还是隧道动态设计施工的重要依据，根据超前预报结论并结合开挖地质情况，及时调整隧道围岩级别和支护参数，对优化工程设计，节约工程投资有重要意义。常用的隧道超前地质预报方法主要分为地质方法和物探方法，其中物探方法是根据隧道掌子面前方岩体的物性差异而开展的数据信息化采集、处理和分析的物理探测方法。地震波反射法是常用的超前地质预报物探方法之一，通过激发地震波并接受地震反射波的方法来推演反射界面的位置、地层波速等参数，进而起到探测隧道掌子面前方围岩地质情况的作用，具有分辨率高、探测深度大、对构造反应灵敏的特点。TGP(TunnelGeologicalPrediction)超前地质预报系统作为地震波反射法的一种方法，具有检波器灵敏度高、触发误差小、检波器与围岩耦合效果好的特点，广泛应用于超前地质预报工作中。但目前TGP预报结果的分析解译主要以波速分析为主，少见地质构造界面展布的分析，而地质构造界面展布对判断地质体规模、预测施工风险段落和部位等具有重要意义。
2综合超前地质预报在隧道工程中的应用分析
2.1测区地质地球物理条件
隧道位于中厚层-厚层白云质灰岩地段，隧道埋深较大，洞身穿越中风化与微风化灰岩，此段落地勘资料显示为Ⅲ级围岩，岩体较完整，岩溶规模不明。此段落地层产状较均一，局部位于沟谷段岩层产状变化明显，岩层局部产状不规则，多有挤压揉皱现象。较完整白云质灰岩与较破碎白云质灰岩、充填性岩溶洞穴、节理裂隙密集发育部位其介电常数和电导率有明显差异;岩体的电磁波波速﹑电磁波瞬时频率﹑瞬时相位及瞬时振幅均有差异，地球物理条件良好，具备电磁波反射探测条件。根据雷达探测结果和地质异常归类识别关键技术，能较准确地识别异常位置及异常类型。
2.2地质雷达
地质雷达(GPR)是一种高效率、高精度的无损检测技术，探测时发射天线以宽频短脉冲形式将雷达波传入介质，电磁波遇目标体(如溶洞、裂隙)将发生反射，继而被接收天线所捕获。GPR用于隧道超前预报多采用点测模式，测量前可在隧道底面上方约1.5m处，用红漆从左至右均匀标记测点，测点间距以0.1～0.2m为宜，当隧洞断面较大或掌子面地质情况较复杂时，可适当增加平行测线数量，测线也可呈井字型或网格型布置。将采集的数据经增益、滤波处理后便可呈现掌子面前方地质反射情况。
2.3超前水平钻探
超前钻探法是利用钻机对掌子面前方进行冲击和回转钻探的超前探测方法,适用于各种地质情况下的超前地质预报。比如：工程中使用意大利C6钻机进行超前水平钻孔施工,C6钻机扭力大、取芯完整,对施工影响小,适用于各种地层的快速钻进。现场施工时,结合TSP地震波探测结果,有针对性设计钻孔的位置和钻孔角度,施工过程中全程跟踪作业,通过冲洗液的变化、钻进的速率、出水量的大小判断地质情况。超前水平钻孔的资料显示,冲洗液呈灰黑色,流量均匀,无卡钻与突进现场,钻孔段落岩性主要为石英砂岩,岩质硬,节理裂隙发育。
2.4掌子面地质观测
依据现场地质观测，当前掌子面岩性主要为强风化灰岩，泥质-铁锰质氧化，晶质结构不易辨认，岩层水平层状，锤敲击声哑，岩质较软，岩体局部较破碎，岩面泥质充填较多，沿结构面有泥质侵染。当前掌子面整体湿润，岩体较稳定，偶有掉块。地质分析得出此段隧道位于沟谷地段，地表负地形明显，当岩层产状变化剧烈，岩体破碎程度加大时，应考虑存在局部构造的可能。对于性质不明的构造应在异常区进行水文地质探测，排除在破碎带及逆断层上盘处产生大涌水的可能。由于此段岩体长期位于沟谷中间，岩体多受水流侵蚀，导致岩面裂隙结构面处多有泥质和铁锰质侵染。这对于预测岩溶侵蚀区有重要的征兆意义。
2.5监控量测
以某工程为例，隧道开挖ZK152+043时发现该段以泥岩为主，岩体破碎，掌子面掉块严重。并在ZK152+072处出现掌子面渗水，存在严重的安全隐患。经监理、业主、设计单位研究决定：项目部对该段围岩工字钢支护加密，并对ZK152+072断面围岩经行注浆处理。为确保隧道后续施工的安全，了解注浆加固是否对该段破碎围岩行之有效，项目部对ZK152+072断面段隧道进行了拱顶下沉、周边收敛监测。第43d：累计沉降量为11.72mm，且最后8d平均速率为0.01875mm/d；周边收敛累计收敛值为6.45mm，且最后8d平均速率为0.00875mm/d；远低于围岩稳定判断值0.2mm/d。综合拱顶下沉曲线图、周边收敛曲线图可以判断围岩已趋于稳定，对该段破碎围岩注浆加固效果较好，可进行二次衬砌施工。
3应用效果分析
利用TGP超前地质预报系统实测的二维和三维探测结果，从地层波速和地质构造界面2方面精细预报了某隧道掌子面前方围岩地质情况及围岩级别，得到以下几点认识:第一，TGP超前地质预报系统为目前较为先进的地震反射波超前地质预报技术，在实际工作中，应严格按照TGP数据采集要求得到高质量的原始资料，才能做进一步数据处理和解译。第二，TGP数据二维解译成果和三维解译成果大体一致，但所反映细节存在差异，实际工作中应比对二、三维解译成果，研究其相似性和差异性，综合得出预报结果。第三，在地质构造界面解译时，TGP三维成果较二维成果可视化程度高，可直观反映地质构造界面的走向和倾向、明确构造界面与隧道开挖轮廓的关系。第四，在TGP探测成果中，地质构造界面解译对预测隧道重点施工风险段落和部位具有重要意义，综合地层波速和地质构造界面解译成果可为隧道动态设计施工提供重要依据。
结语
综上所述，综合超前地质预报施工是一道重要的施工工序,通过综合超前地质预报分析,同时对现场实际开挖的情况进行评估,提高了预报的准确性。通过科学方法对超前地质预报信息进行综合分析、相互验证,进一步保证了隧道施工的安全。
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