隧道地質超前預報專項檢測施工方案研究

(西安工業大學 陜西 西安 710021)

一、隧道檢測工作基本原則

通過地質預報探測手段，預測開挖掌子面前方幾米至幾十米，甚至百來米的圍巖工程地質和水文地質條件，結合掘進中地質條件的變化，記錄掌子面地質情況，及時提出預報，以便有準備地做好各項預防和施工措施，保證隧道工程的順利進行。預報的內容：①依據設計圖紙提供的地質資料、現場地質調查資料以及洞內圍巖觀測資料，預報掌子面前方圍巖情況及可能出現塌方、滑動的部位、形式、規模及發展趨勢；②預報圍巖裂隙發育狀態，可能出現突然涌水的地點、涌水量大小及對施工的影響；③淺埋隧道地表出現下沉或裂縫時，預報對隧道穩定和施工的影響程度；④對隧道將要穿過不穩定巖層或較大的斷層破碎帶作出預報，以便提早改變施工方法，做好應急預案。

隧道監控量測的設計應看成是整個工程設計中的一個重要組成部分。監測設計不僅僅是儀器的選擇和布置，而是一項綜合的工程技術，應從監測目的、原則到監測資料的整理與應用等整個過程全面系統地考慮，它從確定目標開始，到進行操作和根據資料進行分析提出評價為止。其設計原則主要有以下幾點：①隧道監測設計應在圍巖條件和工程性狀預測的基礎上進行，設計應以施工期監測為重點，特別是圍巖穩定性和支護結構工作狀態的監測。②觀測項目和測點的布置應滿足預測模型的要求，監測系統應能全面監控隧道工程的工作性狀，統一考慮各種內外因素所引起的相互作用。③觀測儀器布置要合理，注意時空關系，控制工程的關鍵部位。④在條件許可時，盡量采取預埋監測的方式；不具備預埋條件時，應緊跟掌子面及時埋設。⑤安全監測設計要納入正常設計工作范圍內，出現新問題時要及時補充或修改監測設計。⑥儀器監測點布設的斷面要有典型性和代表性，應以儀器監測為主，人工巡視調查為輔。

隧道質量檢測涉及面廣，技術難度大，對于一般的結構工程，在業主的統一協調下，充分發揮監理作用，按正常施工規范和規程進行就能保證結構的施工安全和質量，而對于地下工程在施工過程中力學性狀是復雜多變的，因此必須進行嚴格的檢測和施工管理，才能保證施工安全和質量。質量檢測工作只有與設計、監理、施工有機地結合在一起，才能充分發揮作用，有效地對施工進程和狀態進行控制和預測，保證隧道施工的質量和安全。

二、隧道超前地質預報的方案及措施

(一)隧道超前地質預報的主要內容

針對全隧道工程地質情況采用不同的儀器設備探測同類不良地質類型，通過相互印證和判斷，增加對不良地質類型預報的準確性，以達到隧道開挖和支護工程的優化配置的目的。超前地質預報工作內容主要包括：①提供開挖掌子面前方的圍巖工程類別預報；②預報掌子面前方可能出現的地質斷層及巖石破碎帶等地質情況；③提供開挖段周邊水文情況和開挖掌子面前方的水文資料和可能的涌水預報；④提供隧道開挖掌子面前方及周邊溶洞尺寸和位置預報。

(二)隧道超前地質預報的主要方法

超前地質預報工作采用“長短結合、貫穿全程、因地制宜”的工作原則。長距離預報和短距離預報兼而有之、搭配進行。不論長距離預報還是短距離預報，都要經過2種以上方法進行綜合預報，以便相互補充、驗證，提高準確率。

隧道施工采取長距離宏觀預報與短距離準確預報相結合、隧道內探測與洞外地面調查相結合、地質與物探方法相結合，開展多層次、多手段的綜合超前地質預報，并貫穿施工全過程，先探后掘，通過超前預報判斷有無異常及危險；根據不同的地質復雜程度，針對不同類型的地質問題，選擇不同的方法和手段開展超前地質預報。

根據本工程隧道檢測的招標要求，超前地質預報主要使用以下3種方法：地質法、TSP地震波探測、地質雷達。

地質法(相關關系法、趨勢外推法、斷層參數法)隧道地質超前預報主要根據隧道洞內外地質調查結果和隧道施工期掌子面地質條件調查結果(如巖體結構面摻裝及發育狀況、巖體破碎程度、巖石的變質程度等的變化特征)，通過地質作圖及構造相關性分析，由地面構造產狀推測其在地下隧道穿越深度位置的出露位置(相關關系法)，由掌子面巖體結構面產狀及發育狀況、巖體破碎程度、巖石的變質程度等變化特征推測掌子面前方可能出現的構造及其性質(趨勢外推法)，進行超前預報。

(三)地質雷達法超前地質預報

目前多采用地質雷達法進行隧道施工開挖前的預報。地質雷達法是目前分辨率較高的工程地球物理方法，在工程質量檢測、場地勘察中被廣泛采用，近年也被廣泛應用于隧道超前預報工作。地質雷達法是以介質的導電性、導磁性為基礎，研究不同頻率的電磁波經介質透射、反射、吸收后的能量衰減、頻散作用和時間等參數的變化規律，用于探測地質異常體的形態和空間位置。

隧道地質超前預報工作要求：(1)提供掌子面前方及開挖段20～30m范圍內的地質情況；(2)提供開挖段前方及周邊的水文地質預報；(3)提供開挖段前方及周邊溶洞的規模及位置的預報；(4)測試后24小時提交地質預報成果報告給監理或施工單位；(5)預報成果報告應包括掌子面前方地質情況的剖面圖和簡明的文字說明，通過對圍巖完整性的判定得出的圍巖類別劃分，并對開挖過程中圍巖穩定性的評價。

三、結束語

隧道施工中超前預報相當重要，在施工過程中，嚴格按規程辦事，遇到超限時要認真檢查，不合規范要求時返工；測量組人員團結配合，保持測量人員的相對穩定；加強儀器的維修和保養工作，保持其良好狀態，按時送檢；加強儀器的維修和保養工作，保持其良好狀態，按時送檢；定期組織測量人員進行洞內外控制點聯測，保證控制點的準確性；認真審核用于測量的圖紙資料，復核后方可使用。