国道217线玉希莫勒盖隧道施工超前地质预报技术研究

总结，提出了“中、长物探和水平地质钻探验证为主，短距离地质素描分析和红外探水为辅，超长炮孔加密确认为主要内容的“多阶段、多层次、多方法”的“综合立体式超前地质预测预报技术”。

1.2.1 超前探测

（1）综合超前物探：主要针对断层破碎带及其影响带、层间滑动带、构造及裂隙发育带、岩层突变地带的超前探测。远距离超前物探：采用TSP203地质探测仪（探测距离150 m）。近距離超前物探：首选方法为地质雷达（探测距离4～30 m），对比方法为数码成像，跨孔声波CT成像法（表1）。

（2）水平钻超前探测：采用钻孔超前探测，钻孔主要布置在开挖面及其附近，既可在超前导洞内布置钻孔，也可以在主洞工作面上进行钻探，钻孔长度30～50 m，由钻进速度的变化、钻孔取芯鉴定、钻孔冲洗液颜色、气味、岩粉、钻孔出水情况及遇到的其它情况来预报、推断隧洞前方的地质情况，并验证近距离超前物探结果。探水钻孔平面图及其探水作业流程图如（图2～图3）所示。

1.2.2 常规地质法

（1）正洞掌子面与侧壁的量测和地质素描。主要工作有：地层岩性特征、结构面性质与产状及发育程度、岩体破碎程度与充填情况、洞壁变形破坏特征、突泥与塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征。

（2）地质构造的地下与地表相关性分析。

（3）地质作图（几何作图、块体坐标作图，赤平投影作图、洞身地质展示图等）。在此基础上，对掌子面前方一定范围内（约5～20 m）的地质条件进行预测预报。

1.2.3 红外探水

红外探测可以实现对隧道全空间、全方位的探测，仪器操作简单，能预测到隧道外围空间及掘进前方30 m范围内是否存在隐伏水体或含水构造，而且可利用施工间歇期测试，基本不占用施工时间。现场测试有两种方法：一是在掌子面上，分上、中、下及左、中、右六条测线的交点测取9个数据，根据这9个数据之间的最大差值来判断是否有水；二是由掌子面向掘进后方（洞口）按左边墙、拱部、右边墙的顺序进行测试，按5 m或3 m测取一组数据，共测取50 m或30 m，并绘制相应的红外辐射曲线，根据曲线的趋势判断前方有无含水。掌子面上9个数据的最大差值大于10μw/cm2，就可以判定有水；红外辐射曲线上升或下降均可以判定有水，其它情况判定无水（图4）。

1.2.4 洞内涌突水的实时监测

涌突水点（掌子面炮眼涌突水）的实时监测。监测内容包括水的水温、水量、水压、水质与同位素化学，各涌突水点的位置（里程）、地层岩性、裂隙发育特征等。洞身涌（突）水动态监测。包括：涌（突）水点地质档案、涌（突）水点空间分布、单点涌（突）水量及其动态、涌（突）出机制、涌（突）水的化学与同位素化学动态特征。洞内气温与温度监测。

1.3 综合立体式超前地质预报技术及其应用

受技术发展水平的限制，目前还没有哪一种技术方法和手段能解决施工超前地质预报中的所有地质问题，因此施工阶段采用多种技术方法和手段进行“综合立体式”超前地质预报十分必要。若采用综合立体式地质预报方法，地质预报资料的综合判析就显得特别重要，它负责对所采用的各种预报手段获得的资料进行归纳、分析、对比，提出最终预报结论和工程措施建议，指导施工，并确定下一步预报的方案和各预报手段工作计划。在隧道穿越复杂地质条件的地质超前预报过程中，创造性地提出了以中长超前物探和超前水平地质钻探验证为主，辅以短距离地质素描超前分析和施工前超长炮孔加密确认的“多阶段、多手段、多层次”的“综合立体式超前预报技术”。采用综合立体式超前地质预报技术，长距离预测预报距离为30～120 m，以地质雷达、TSP等为手段结合地面地质工作综合预报，针对较大物探异常，辅以超前水平钻验证；短距离预测预报距离为5～30 m，在长距离预报基础上，以红外探水、5～8孔超长炮眼和30 m超前钻孔为手段，结合掌子面地质素描工作综合预报；以此形成隧道周围30 m范围和隧道前方100 m范围内有较高精度的超前地质探测。玉希莫勒盖隧道综合超前地质预报法的预测结果如表2所示。

2 结论

隧道地质灾害超前探测与预报，进行隧道信息化施工，对减小施工的盲目性、确保工程安全有着重要意义。当隧道施工时遇到断层、岩溶等不良地质情况时，超前地质预报显得尤为重要。选择合理的超前地质预报方法，将几种探测方法有效的结合起来，取长补短，相互印证和补充，能对隧道开挖过程中的不良地质情况进行准确预测。从而避免工程事故的发生，保障了施工安全性和进度，同时节省大量资金。在玉希莫勒盖隧道地质预测、预报工作中，通过不断的探索、实践和总结，逐渐形成了以中长超前物探和超前水平地质钻探验证为主，辅以短距离地质素描超前分析和施工前超长炮孔加密确认的“多阶段、多手段、多层次”的“综合立体式超前预报技术”。以此技术为依托对强岩溶区富水隧道施工进行超前地质预测、预报，成功地穿越了玉希莫勒盖隧道复杂地质条件洞段。玉希莫勒盖隧道2013年6月30日胜利贯通，实现了施工零伤亡的安全目标，该隧道的施工实践表明，对于复杂地质条件下的隧道，采用“综合立体式超前预测预报技术”，能够比较清楚、可信地了解隧道周边和掌子面前方100 m范围内岩层水文地质情况的变化，避免因地质条件不清楚盲目施工而导致发生隧道地质灾害，进而获得可观的经济、社会和环境效益。

参考文献

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