地質雷達在鐵路隧道超前地質預報中的應用實踐研究

王更峰 高軍 林曉 游國平 李俊 王輝麟 焦全福 孫冠華 劉俊 楊君華 羅輝 高峰 劉福春 王曉康 楊超 劉素云 張遠征 紀常永

摘要：鐵路隧道工程建設是一項對技術要求很高的工作，而且在實際施工期間經常會遇到不良地質，這加大了鐵路隧道工程施工難度。在鐵路隧道工程建設中，要做好超前地質預報作業，這對于后續施工作業開展會產生直接影響，而地質雷達在應用時具有對施工干擾小、探測效率高等優點，因此得到了廣泛應用。下面，針對地質雷達在鐵路隧道超前地質預報中的應用進行分析，希望文中內容對相關工作人員可以有所幫助。

關鍵詞：地質雷達;鐵路隧道;工程質量;地質預報

鐵路隧道開挖作業前，特別是在地質環境較為復雜區域開展施工，要提前對地質情況進行預測，依據預測結果，制定相應的施工方案，避免發生淤泥、突水等事故，影響工期，造成經濟損失以及人員傷亡。可見，鐵路隧道施工期間，最做好超前地質預報分析意義重大。

1 地質雷達

地質雷達應用在鐵路隧道超前地質預報中就是通過對超高頻磁波進行應用，對地下地質分布情況進行探測，其在具體應用時的原理：發射機利用發射天線發中心頻率為12.5M-1200M、脈沖寬度為0.1 ns的脈沖電磁波訊號，訊號在傳輸期間若遇到的探測目標，會形成反射訊號，最終通過接收天線傳輸給接收機，最終通過示波器顯示。在具體作業開展期間，通過觀察示波器上是否存在反射訊號，對是否存在被測目標進行精準判斷;而依據發射訊號達到時間，目標物體平均反射速度，完成對探測幕目標距離的計算[1]。目前，地質雷達探測技術在許多行業中都得到了廣泛應用，而且從具體應用情況來看，取得了不錯應用效果，尤其是在鐵路隧道超前地質預報中發揮著重要作用[2]。

2 鐵道隧道地質超前預報的目的

隧道超前預報就是工作人員通過對一系列方法進行應用，查清鐵道隧道工程所在區域水文與地質情況，特別是在實際作業開展期間，若施工人員沒有做好相應探明作業，則會導致后期施工開展出現各種問題容易，導致工程建設中出現問題，造成人員傷亡，工程無法按期竣工。地質雷達是隨著科技快速發展而出現的一種新型預報方法，其可以用鐵路隧道超全預報作業，該方法在應用過程中具有無損、快捷等特點，不會對鐵路隧道開挖作業開展造成不良影響，優勢顯著。從實際情況來看，地質超前預報起到作用如表1所示。

3地質雷達在鐵路隧道超前預報中的應用實踐

3.1 工程施工現場地質情況

鐵路隧道工程所在區域是低山地貌，隧道段地勢起伏大，而且還存在洼地、溝壑，探測區域圍巖節理裂隙，存在局部破碎層，掌子面頂部發生了掉塊問題，而且存在水滴。

3.2 布設地質雷達測線

依據作業現場具體情況，作業人員在掌子面下距底部約1.0m處，布設了一條高約為1.1m的橫測線（橫側線1），其長度約為16.5m，側線有掌子面有左幫相右幫進行布置。沿橫側線1的的2.2m、8.5m、14.2m位置處，分別布設了與底板高度約為2.2m的綜側線1、2、3，布設的所有探測線都與垂直掌子面保持垂直，對鐵道隧道正前面地質情況進行探測，側線布置情況如圖1所示。

3.3 分析地質雷達探測結果

通過對地質雷達探測獲取到的數據進行整理，在探測范圍內，地質雷達探測鐵道隧道地質情況，地質雷達反射波振幅能量局部會快速衰減，進而推到該探測區域圍圍巖整體節理裂隙較發育，而且在該區可能會存在含水裂隙[3]。在側線左起4.5-6.8m前方的5.2-13.5m，以及測線左起12.0-16.2m前方額4.5-10.5m處，局部雷達在地質探測過程中的反射波振幅能量分布不均勻，而且同軸連續性差，探測能量發生了較大的波動，探測區域內存在異常，依據探測結果，推測探測位置處圍巖節理裂隙發育、破碎，而且還可能會存在破碎夾層或破碎裂隙等不良因現象，這都會對后續施工作業開展造成一定影響[4]。因此，必須提前依據探測結果，制定相應的施工策略。依據地質雷達探測結果，與鐵路隧道工程現場情況進行全面結合，通過合理推斷，最終能夠獲取道下列結論：

掌子面前約28.5m范圍內，圍巖整體節理裂隙發育，并且在該范圍內，可能存在含水裂隙。

在側線左起4.5-6.8m前方的5.2-13.5m，以及測線左起12.0-16.2m前方額4.5-10.5m處可能存在破碎夾層或破碎裂隙[5]。

從施工現場具體情況來看，開挖段圍巖整體性一般，而掌子面局部存在破碎夾層和破碎裂隙，頂部整體破碎情況十分嚴重，整體完整性差，并且掌子面發生了掉塊現象。可見，在實際施工作業開展期間，進行掘進時，要加以注意，完成開挖作業后，工作人員必須第一時間將頂部破碎帶清除干凈，避免發生垮落和掉塊等事故，同時，施工開展時，要及時做好錨噴封閉和支護作業，避免發生事故。此外，還要對掌子面水量的具體變化情況進行觀察，一旦發現滲水出現異常，必須第一時間上報，而且要采取合理措施對問題進行處理，確保施工作業順利進行，以免發生安全事故。

針對探地雷達地段地質情況，施工設計的各項要求，相應技術規范開展施工，開挖后要嚴格依據設計要求進行鋼拱架支護，通過噴錨方式封閉，保證施工作業安全進行。

4 結語：

將地質雷達應用管道鐵路隧道地質超前預報中，能夠精準、快速推斷掌子面其前方具體情況，提前分析，合理預警，從而為施工作業順利開展提供支持，確保能工程施工安全。

參考文獻：

[1]王志軍.TSP和地質雷達在隧道超前地質預報中的綜合應用[J].福建交通科技，2020（06）：93-95.

[2]董昌帥，葛顏慧，劉友博.地質雷達在平頂山隧道超前地質預報中的應用[J].山西建筑，2019，45（02）：165-167.

[3]蘇濤，侯俊敏，車立剛.探地雷達在巖溶區隧道超前地質預報中的應用研究[J].公路工程，2018，43（04）：53-56.

[4]范佳俊.地質雷達在地鐵隧道超前地質預報中的應用研究[J].山西建筑，2017，43（02）：191-193.

[5]郭彪.Zond-12地質雷達在巖溶區隧道超前地質預報中的應用[J].黑龍江科技信息，2016（23）：63.