综合超前预报技术在隧道施工中的应用

摘要：本文从综合超前预报技术的基本原理出发，介绍了其在隧道施工中的应用方法，并在实践应用后对其实施后的效果进行评价。

关键词：隧道 综合超前预报

1 引言

隧道在施工中往往会遇到复杂的水文地质情况，在施工过程中常会遇到塌方，岩爆，涌水，等不良地质情况，这些问题严重制约了施工的正常进展，工程造价提高，施工的风险也明显增大，甚至造成重大施工事故，因此在隧道施工中对前方地质情况的提前预测显得尤为重要。

2 综合超前预报技术的基本原理

隧道超前地质预报法分为地质调查方法、地球物理方法和超前钻探三种预报形式。

地质调查预测法是由地质工程师根据区域地质知识和经验，通过对隧道地质勘查资料的综合分析判断，结合在隧道开挖时快速收集掌子面及掌子面附近洞顶、洞壁的地质信息，通过适当的方法弄清围岩构造型式，岩性及构造分布规律，获得不稳块体的大小、位置、分布规律等信息，进而进行施工预报，是超前预报技术的基础 [1]。

以地质钻探为主要手段的超前钻探预报技术，是最直接也是最有效的预报手段，分为取芯钻探和不取芯钻探，取芯钻探要耗费较大的人力和时间，操作复杂，容易出现卡钻的情况，不利于隧道的快速掘进；不取芯钻探耗时较少，可以相对较快的获得掌子面前方短距离内的地质情况，但对于岩溶及暗河的判别不够精确。

相对而言，物理探测法常用的设备有TGP探测仪器及地质雷达、瞬变电磁仪等，以其参数设置灵活，现场数据采集快捷，占用较少的人力和物力，图形的判别较为简单，同时预报精度较高，从而得到了广泛的使用。

3 综合超前预报技术方案及实施方法

综合测试方案：采用循环测试的方式进行预报，即TGP测试区间-瞬变电磁仪测试区间-地质雷达测试区间的测试顺序。在对掘进超过50m的隧道深埋段进行测试时，采用三种仪器综合使用，对三种物理探测手段进行如下测区划分，首先采用TGP超前预报仪进行长距离探测（一般预报距离为200m），以对隧道掌子面前方围岩进行大致的分段，及大致确定不良地质体的范围；然后根据TGP的探测成果，采用瞬变电磁仪进行有针对性的探测以进一步确定断层破碎带等不良地质体的位置和范围（预报距离一般为100m）；最后采用地质雷达进行短距离探测，以确定掌子面前方30m内不良地质体的准确位置及对其危害等级，从而确定围岩等级。而对于地质条件较为复杂难以做出准确判断的情况，应采用超前钻探法辅助预报，隧道的每个段落都经过了三种测试手段的分别测试，由于三种技术的互补性，可以满足预报精度要求。

4 实际工程应用后对比分析的结论

在实际公路隧道的超前地质预报工作中，对单独采用地震波反射法、瞬变电磁法、电磁波反射法测试的预报结果与实际开挖结果比对后，结果表明：

1）三种预报技术都存在着不足之处，单独使用一种手段进行预报不能满足高速公路隧道的超前地质预报要求。

2）地质雷达可以探测到有水存在，不能确定含水量和含水岩层的位置。

3）在单独采用地震波反射法进行长距离预报时，当掌子面前方整体性较好的围岩中出现破碎带时效果较好，地震波反射法对水的探测不敏感。

4）瞬变电磁仪对于含水量较大的不良地质体有较好的探测效果，而对于含水量小的高阻体的探测不敏感。

参考文献：

[1]曾知法. 隧道不良地质体地震与地质雷达正演偏移数值模拟及物理探测法信号处理研究 [D]. 成都理工大学学位论文，2011.