隧道施工超前地质预测预报综合技术方法探讨

张　凯（中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川省成都市610000）

隧道施工超前地质预测预报综合技术方法探讨

张凯（中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川省成都市610000）

随着城市现代化进程的加快，超前地质预测预报技术在隧道施工中的地位变得越来越重要。隧道施工拥有较高的技术性、复杂性与综合性，因此选择超前地质预测预报综合技术来保证隧道施工的质量是一种行之有效的方式。本文就以隧道施工为背景，对施工超前地质预测预报综合技术在隧道施工中的应用进行了详细的介绍，并通过该应用对预测预报结果进行了总结。

隧道施工；地质预测预报；方法探究；综合应用

隧道施工过程通常会受地质条件的影响而发生，并且也会出现与勘察结果不符的情况，在这时采用超前地质预测预报综合技术可以及时对前方围岩出现的不良地质情况进行预报，从而根据预报情况采取适当的措施进行解决，达到降低工程风险的目的。介于这一点，超前地质预测预报综合技术受到越来越多施工组织应用。

1　超前地质预测预报综合技术的重要性

随着交通运输业的不断发展与壮大，隧道工程也随着公路的建设蓬勃发展起来，并且成为一些在险峻地势中建造公路的最佳辅助方案。特别是我国领土幅员辽阔，地形地势多种多样，因此在建造公路的过程中不免会受到地理环境因素的影响，促使公路建设面临着严峻的挑战。在基础设施建设过程中，隧道工程占据相当大的比例，其发挥的效用也是不可比拟的。

由于地下工程围岩的稳定性偏差，所以采用地质预测预报技术能够有效的避免因地质变化造成的损害，这一些地质灾害会容易引发岩石塌方的问题。通常情况下，为了确保隧道施工的质量，在隧道施工前会实行一系列的勘察工作，以此避免在施工过程中出现问题。因此，在此前提下，应使用超前预测预报技术加强对隧道前方风险的控制，将风险缩小在合理的范围之内，同时预测出掌子面前方的地质情况，及时排查出存在的问题，并采取科学的措施予以解决，从而增强工程的安全性。

2　地质预测预报综合技术方法分类以及运用

2.1综合技术方法分类

综合性的超前预测预报技术据具体包括多种方面，对其进行分类概括时，可以结合距离因素进行划分。划分形式有以下两种形式，长距离与短距离的预测预报技术。

（1）长距离的预测技术是通过运用长距离超前的水平钻孔技术来提高对隧道施工质量的保障，并且也通过地震波预测出隧道周围地质状况，以便为隧道施工清除障碍。

（2）短距离的预测技术则是采用地质素描、红外探测等技术来加强对地质的探测。并且这些技术的具体使用也因自身的性质不同而有所差异，因此在施工过程中，应结合施工的不同情况选用不同的技术方案。TSP隧道地震波预报预测技术不能对掌子面附近的地下水活动的状况进行直接的探测，但是却能够反映出断层带、不良地质夹层等的变化过程，为隧道施工提供有力的信息［1］。反射波技术对隧道地质的预测预报来说是一种行之有效的方法，这种方法在TSP系统中得到了很好的运用，具体以地震波的形式反映出来，通过此方式可以较为精确的预测出隧道周围的地质状况。地震波的具体反射信号是通过爆破来得以实现的，并此声音会向周围进行扩散，在此基础上，地震波也会向隧道前方散去［2］。此项技术的具体执行过程是通过利用信号的反射方向以及时间来确定隧道施工的角度以及轴线的位置，并且也可以探测出隧洞上下方的岩石变化带的位置。

2.2超前钻孔技术

使用超前钻孔技术可以提高隧道施工预测预报的速度，并且在预测技术中占据重要的地位，是一种常用的、直接的方法。该项技术具有的优势可以对其它探测方式进行补充和验证，为施工的质量又增强了一定的保障。除此之外，超前钻孔技术也可以直接准确的反映出隧道掌子面前方的地理特征，精确的预测出隧道周围的地质情况［3］。在探测地质情况的过程中，采用此技术可以有效的改善地质的异常体结构以及含水状况，同时也为隧道的开挖以及后期的运营工作提供了保障。

超前钻孔技术的具体应用是通过借用水平钻机实现对水平地质的钻探，以此获取地质信息。超前钻孔法与物探方法相比，拥有更好的客观性以及直观性，但是具有高成本，时间长的弊端［4］。

2.3地质雷达物理方法

工程质量的勘察与控制必须依靠较高的分辨率，这种分辨率可以由地质雷达的物理方法来实现。运用此项技术可以及时的发现隧道前方地质的变化，也能对破碎带、含水带等地质状况进行勘测，也可以甄别出富水地层的位置，探测出溶洞地区。其工作过程是将高频的电磁波以脉冲的方式发射到地下，以此与雷达技术进行结合来接受相关的信息。因为地层系统的电磁特性与其他介电常数不同，所以电磁在与不同性质的材料结合时会发生反射或投射现象［5］。在地下的波速能够已知时，可以根据观测到的精确值进行定位和深埋，进而对观测点进行的速度实行探测，依据雷达反射出的额波形，可以对其进行数据处理，并且从中获得有利信息，进而构造出信息的剖面图像，以便掌握施工现场的平面分工状况。

2.4地质素描法

地质素描法是一种综合性较强的方法，此项方法中集合了洞体展示图、隧道横断面以及纵断面等方法。其中纵断面主要是依据前期的隧道轴线以及地质勘察质量进行制作的，使用此方法可以掌握隧道的构造、保证施工的质量。地质素描法也可以探测出隧道前方的水文与地质状况，为施工工作人员设置合理的解决方案提供了便利。除了优点之外，地质素描法也具有一定的局限性，其执行时间长延误了隧道施工的工期。

2.5红外探水仪技术

对地下水活动进行预测预报可以采用红外探测技术，这是一种应用比较普遍的探测技术。这种技术是应用在遥感技术基础之上，并且通过在隧道中发射电磁波来把地质信息释放出来，比如地质的能量、密度等信息。红外探测仪具体应用的过程中，会依据红外辐射对地下水活动做出不同的反映，之后依据不同的强度以及影响力来获得相关数据，根据这些测量出的信息会确定出地层的含水结构，以及隐伏水所在的空间位置。

3　综合应用

超前隧道工程预测预报方法有多种形式，针对不同的方法拥有不同的性质，也有不同的优点。因此针对不同条件的地质情况，选择预测预报技术时必须对各种预测技术的特征进行清晰地掌握，并且结合隧道周围的地质情况以及施工技术选择与之相适应的技术手段，以此提高对相关资料的可信程度，进而提高施工质量的可靠性。

在实际的探测过程中有时因为地质条件比较复杂，采取的方法很难满足探测的需要，因此这就需要一个精确的、综合的方法进行超前预报，并且可以根据各种手段和仪器来获得不同的信息。通过对信息的整理分析，最后选定最佳的地质预测预报方案，在对地质状况进行预测之前，可以综合以上方式进行评定，并且通过组合的方式形成一种综合的预测技术，以便各类方法之间进行过有力的补充。

4　结束语

超前地质预测预报技术对隧道施工产生着重要的影响，通过研究分析各种预测预报技术的差异可以了解与掌握各种技术的优点与缺陷，从而对综合技术的形成与应用提供了良好的前提条件。只有精确性得到了保障，隧道施工的安全性以及质量才会得到更有效的保障。

［1］陈建平，李睿哲，余 莉，张旺兴，郑维.隧道施工综合超前地质预报方法研究［J］.公路，2014（02）：202～205.

［2］李术才，刘 斌，孙怀凤，聂利超，钟世航，苏茂鑫，李 貅，许振浩.隧道施工超前地质预报研究现状及发展趋势［J］.岩石力学与工程学报，2014（06）：1090～1113.

［3］肖宽怀.隧道超前预报地球物理方法及应用研究［D］.成都理工大学，2012.

［4］段运启.软岩隧道施工超前地质预报技术研究［D］.西南交通大学，2013.

［5］王 宁.某高速公路隧道施工超前地质预报技术应用研究［D］.华南理工大学，2014.

U452.11

A

2095-2066（2016）21-0200-02

2016-7-10

张 凯（1973-），男，山东聊城人，工程师，本科，从事工程管理工作。