隧道施工地质超前预报

　　摘要：隧道隧道中，超前预报相当重要。地质法，水文法是重点，也要结合其它的物探等方法综合预报。它是施工安全的保障，施工质量的前提，施工进度的关键。
　　关键词：围岩级别，涌水，构造带，围岩稳定性，地质超前预报
　　1地质超前预报内容
　　1.1不良地质预报及灾害地质预报:预报掌子面前方15～100m范围内有无突水、突泥、坍塌、有害气体等地质灾害，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施意见。
　　1.2水文地质预报:预报洞内涌水量大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响。
　　1.3断层及其破碎带的预报:主要预报断层的位置、宽度、产状、性质、充填物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定性程度，提出施工对策。
　　1.4围岩级别及其稳定性的预报:预报开挖面前方的围岩级别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提出修正设计，调整支护类型，确定二次衬砌时间的意见，报专家组审批。
　　1.5查明并预测隧道内有害气体含量、成分及动态变化。
　　1.6查明并预测膨胀岩的膨胀力、膨胀量及主要矿物成分，为工程防治提供可靠依据。
　　2预报的措施
　　2.1地面地质调查法
　　通过对隧道范围内进行大规模详细的地质调绘，确定各岩组的地层层序、厚度、标志层位置，结合沉积韵律，建立标准地层剖面。对地质构造进行追踪调查后，根据施工进展情况，展开有针对性的地质调绘，详尽地核对细化的勘测设计资料。在不同位置实测构造面产状，获取构造的性质、规模、范围等第一手资料，经过施工单位联测将构造位置在图上定位，利用地质作图法，把构造投影到洞身位置。在作图过程中考虑构造面的变化规律进行修正、具体作法如下:根据构造线产状将其放到洞顶，将真倾角换算成视倾角，通过计算，获取在洞身出露里程。
　　采用公式:
　　一构造线在隧道方向视倾角；
　　一构造线洞顶地面位置点下隧道的埋深；
　　一预测的距离。
　　2.2地质素描法
　　地质素描是对已开挖掌子面的地质状况在现场作实地调查，并进行详细编录，采集必要的数据。具体包括对掌子面地层岩性、节理发育程度、受构造影响的程度、围岩稳定状态等进行详细编录，实测岩层产状、节理产状及间距、微构造产状、断层产状及规模等，分段测绘统计分析岩体各种参数，进行掌子面的工程地质评价，作出掌子面断面图，再据其作出常规预报展示图和分段预报通知书。根据隧道岩层的倾角，结合标准地层剖面确定岩层层位，采用公式计算和CAD作图法，预测预报某一软弱岩层在洞身的位置，并根据其稳定性提出施工措施建议。该措施对掌子面前方的地层岩性空间具体位置预测是十分准确的。断层及微构造在掌子面出现，实测产状后分析断层、微构造的产出规律，据其在掌子面部位、构造走向与隧道轴向的关系作出地质预报图。
　　2.3钻速测试法
　　运用钻孔台车打眼时钻进速度的变化及岩粉的鉴定和泥浆的颜色变化来预测打眼深度范围内的地质情况。首先长期记录钻孔台车在不同围岩内打眼的情况，进行积累统计，每种岩石的钻速有一定的范围值。而后根据其范围值及泥浆颜色变化和岩粉鉴定，通过对比分析，推测前方打眼深度范围内的地质情况。接近断层时宜采用该措施，也可以探测前方地下水情况。建立不同岩质的钻速、岩粉、泥浆颜色、地下水情况积累统计对照表。
　　2.4综合物探测试法
　　2.4.1采用SE1243PEN型综合工程探测仪进行负视速度法测试。该措施的原理是根据声波在不同介质中传播速度及能量的变化来预测前方的地质情况，该措施是利用8～12个检波器在不同位置同时接收同一个震动源(放炮)在介质中传来的声波，并且把接收到的声波变化记录到计算机内，通过计算机的处理及后期判释工作来预测的，同时也可将前方围岩的纵波波速测出，根据纵波波速给出围岩级别。
　　2.4.2采用RAMAC-Ⅱ型地质雷达法，浮点动测仪地震法及WDJD-1电法等进行测试。
　　2.5水文地质条件的预测
　　2.5.1洞外井、泉量测的措施。根据隧道范围内村庄居民、民用的水井及泉点分布情况，确定井、泉是否直接影响居民的用水和牲畜饮水问题。对这些井、泉的水量动态变化进行长期系统的动态量测，建立规范的记录挡案。对民井采用长期的量测水位，对泉采用长期量测水量。一般采用容量法、三角堰法、流速法等，每月量测2～4次，据施工进展和季节变化加密观测，绘制水位及流量的动态变化曲线，分析隧道洞内涌水的补给来源、影响范围，确定洞内涌水与地表井泉是否存在水力联系，对井、泉水位异常分析研究其原因，及时提出工程处理措施，从而保证隧道影响范围内居民的生活用水及生态环境。
　　2.5.2洞内水文地质预报的措施
　　洞内涌水量的预测在熟悉既有勘测设计资料、岩组层序及地质构造特点的基础上，通过对洞内单掌子面涌水量动态变化的长期观测记录，掌握地下水初期涌水量、衰减涌水量和稳定涌水量的变化规律，综合分析地层、断层构造等特点。结合基岩裂隙水的特点，查明地下水的补给、运移及排泄途径，对未开挖段开展水文预报工作。
　　采用容量法、三角堰法、梯形堰法、规则断面流速法、水泵抽水量法等获取掌子面附近涌水量的实际数据，分析地质素描资料，对岩层组合的含水性、节理裂隙的张开程度及充填情况等特点，得出地下水的局部补给来源、涌水条件及影响范围，从而预报施工前方常规地段的水文地质条件。
　　根据隧道范围内断层性质，断层破碎带规模及成分、结构特征及胶结程度，以及断层两侧一定范围断层影响带内节理裂隙情况及贯通性等特征，对地下水水量及赋存条件和连通关系进行综合分析，从而对断层破碎带及断层影响带内地下水水量进行预报。
　　通过分析既有的水文地质资料、气象资料及一些钻孔的抽提水试验资料，根据施工前方的地层岩性、地质构造、节理裂隙情况，再结合洞内长期实测水量的综合分析对比，对掌子面前方每延米涌水量进行预测。在隧道的开挖过程中对洞内涌水量进行连续实测工作，根据其地层岩性、地质构造、岩石的节理、裂隙的发育程度及充填情况等特征，对掌子面前方涌水量进行定性定量的预测，并与开挖实际涌水量对比分析，洞内涌水量的大小与施工部位、措施、速度等关系密切，涌水量遵循由大变小的变化规律。
　　2.6超前导坑法和水平钻机超前探测法
　　超前导坑法比较直观，精确度高，在上导坑采用地质素描、地质作图等手段，在图解分析基础上对小掌子面及全断面前方的地层、岩性、地质构造、水文地质情况进行地质超前预测，根据上导坑出露的地质情况，正确预报大断面的地质情况，使施工单位可在主隧道开挖断面达到不良地段之前采取相应的支护措施。水平钻机超前探测法是通过水平钻机在掌子面进行钻探、采取岩芯等工作，了解前方地质条件，用于探测前方严重的突水突泥段。
　　2.7有害气体的分析预测
　　采用沼气一氧气两用报警仪，长期跟踪量测，采取数据，分析预测预报。在坑道开挖时，工作面上瓦斯量超过1.0%，就不准放炮；超过0.2%，人员就要全部撤出工作面。一般主风流处瓦斯含量不得超过0.5%，总回风风流处不得超过0.75%。
　　2.8利用节理裂隙统计分析进行预测
　　隧道通过区地层受构造运动的影响，形成了较多的节理、裂隙及断层。而节理、裂隙与断层的发展变化是有一定规律的。通过长期量测、分析、统计其节理产状、间距、贯通性等情况，得出节理、裂隙、断层的发展渐变规律，预报预测掌子面前方是否发育断层及微构造。
　　3预报的形式
　　3.1长期预报单
　　在分析既有的设计资料后，进行详细地质调绘核对补充设计资料，综合分析判释物探测试等工作，综合分析得出结论，向施工单位提交掌子面前方50～100m左右的地质、地下水、围岩级别情况及施工措施建议，以书面形式提出长期预报单。
　　3.2常规预报单
　　通过掌子面地质素描、有害气体的量测，针对地面调绘等工作，再结合长期预报单的情况，进行地质作图，预测掌子面前方15～30m的工程地质条件、水文地质条件、围岩级别、有害气体的情况等，并提出相应施工措施建议，以书面形式连续向施工单位提交预报通知单。
　　3.3简单说明及口头通知
　　根据掌子面的地质情况及前方不良地质情况，以口头或作草图的形式向施工单位主管技术领导汇报解释，并重点说明施工中最应注意的问题，作为施工组织安排的参考依据。
　　4预报流程安排
　　地质超前预报是隧道在整个施工过程中的一个重要环节，直接影响到施工的组织和安排.该项工作作业流程主要安排如图1。
　　
　　                    
　　　　　
　                                        　图1地质超前预报工作作业流程图
　　
　　参考文献：
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　　[3]胡海波，李婕.岩溶地区隧道超前地质预测预报技术[J].铁道勘察，2008(4):67-70.