GPR在重庆礼让隧道中的应用

兰昀正

【摘 要】本文以重庆礼让隧道进口左洞ZK12+178-ZK12+228段为工程实例，采用探地雷达GPR方法对该施工段进行超前地质预报并对探测结果进行分析。发现在在ZK12+200至ZK12+228段除了围岩比较破碎，稳定性较低外还出现了比较多的裂隙水。ZK12+178至ZK12+228段两者预报结果与实际施工情况基本相符。

【关键词】安全监测；超前预报；探地雷达；隧道

Research on Application of Ground Penetrating Radar and TGP206 in Chong Qing Li Rang Tunnel

LAN Yun-zheng

（University of Science and Technology Beijing， Beijing 100083， China）

【Abstract】For advance geological forecast during tunnel construction， we take ZK12+178-ZK12+228 section of the left hole in tunnel as an engineering example. We used ground penetrating radar（GPR） during the period of construction. Finally we got the data and then made analysis for the results.

【Key words】Safety monitoring； Advance forecast； GPR； TGP206； Tunnel

0 引言

近年来，随着一带一路政策的推广和落实，重庆的高速公路建设得到了飞速发展。由于重庆多山的地形特点，在修建公路时不可避免的要考虑是否修建隧道。一般情况下，穿山而过的公路隧道，要比开辟盘山铁路或者公路要简捷得多。因此重庆近年来长、特长隧道、隧道群大量地出现在各条高速公路中，而与此同时伴随而来的问题也逐渐增多，地质条件的复杂性和施工难度也不断增加。为了更准确的预测掌子面前方的复杂情况，超前地质预报开始被探索并被应用于隧道施工。超前地质预报方法历经历数十年的发展，已经由单一的地质分析预报阶段发展到地质分析结合地球物理探测的综合预报阶段，并取得了许多成功的工程案例，如李天斌[1]主持参与地质预报的鹧鸪山隧道，齐传生等参与的圆梁山隧道[2]、李沧松[3]等参与的武隆隧道等。预报的方法很多，根据施工方法可分为超前探孔和物探方法。很多研究者将物探方法在各类公路隧道施工中的应用进行了实践探索[4-8]。本文在分析GPR超前地质预报系统的探测原理的基础上，将该物探方法应用于重庆礼让隧道含软弱岩层和破碎围岩较多的ZK12+178-ZK12+328段，并对该段超前预报的效果进行讨论。

1 工程概况

重庆礼让隧道位于梁平县七星镇、礼让镇境内。隧道进口位于七星镇金柱村蒋家沟；出口位于礼让镇河川村流长沟。隧道设计全长5519.15m（折算为左右洞平均值），为特长隧道，双向四车道。礼让隧道为左右线分离式隧道，隧道从进口和出口两侧相向施工，隧道左洞起讫桩号为ZK11+450.4～ZK16+968，隧道右洞起讫桩号为K11+450～ K16+970.7。施工方在施工过程中实施了超前预报、监控量测、质量检测、水文长测、瓦斯监测、微地震监测系统等监控措施以确保施工安全。地质勘察报告中ZK12+178-ZK12+328段岩性为侏罗系下统珍珠冲组地层，为灰黄、灰色、杂色粉砂质页岩、粉砂质泥岩、石英砂岩互层；为块状结构，中厚层状构造，页岩页理构造发育；岩体受地质构造影响较重，构造裂隙发育，岩体较完整，层间结合一般。

2 GPR在礼让隧道中的应用

图1 礼让隧道掌子面测线布置图

在礼让隧道里程桩号为ZK12+178-ZK12+208，ZK12+203-ZK12+228段分别进行了探测，因施工影响，超前地质预报作业条件恶劣，结合现场条件以及探测要求，礼让隧道进口左线掌子面雷达探测布线如图1所示：在开挖地面上方1m处，从左边墙向右边墙方向测一次，再从右边墙向左边墙方向复测一次。探测结果可预测掌子面前0～30m进深范围内的不良地质、水文地质、断层及其破碎带、围岩类别及其稳定性状况。

对探测结果进行分析，通过对地质雷达探测得到的原始雷达波进行时间静校正、去直流漂移、增益、背景去除、巴特沃斯带通一维滤波及滑动平均等二维滤波处理，压制和剔除干扰波，突出有效波，处理后的ZK12+178-ZK12+208雷达波如图2所示。

图2 ZK12+178-ZK12+208段地质雷达wiggle图

结合地质雷达图像分析结果和进行超前预报探测时掌子面围岩地质情况进行综合分析，初步推断：礼让隧道进口左线ZK12+178-ZK12+208段时间深度0-200ns（探测深度0-10m）范围内围岩完整性一般，节理发育，岩面潮湿；时间深度200-400ns（探测深度10-20m）范围内左右两侧信号振幅偏大，初步推测有数条很发育的构造裂隙，左右前方探测深度10-18m范围内可能有裂隙水存在。时间深度400-520ns（探测深度20-26m）范围内局部岩体局部破碎，岩体整体完整性较差。时间深度520-600ns（探测深度26-30m）范围内岩体中部较破碎，其余部分围岩完整性一般，层理发育，岩面潮湿。

图3 ZK12+203-ZK12+228段地质雷达wiggle图

ZK12+203-ZK12+228 段结合地质雷达图像分析结果和进行超前预报探测时掌子面围岩地质情况进行综合分析，初步推断：礼让隧道进口左线ZK12+203～ZK12+228段，掌子面前方探测深度0～9m和右前方17～25m范围内推测此局部岩体围岩完整性一般，围岩层理发育，岩面潮湿。掌子面中，右前方9～16m推断前方该深度范围内局部岩体较破碎，岩体完整性较差；掌子面前方，探测深度13～25m范围推测有几条很发育的构造裂隙，可能有裂隙水。

3 总结

本文以重庆礼让隧道ZK12+178-ZK12+228为研究对象，采用探地雷达物探方法对掌子面前方进行探测，在预报后的施工过程中，对比了两种预报结果的准确程度，发现在ZK12+178至ZK12+200段两者预报结果与实际施工情况基本相符。在ZK12+200至ZK12+225段除了围岩比较破碎，稳定性较低外还出现了比较多的裂隙水。

总而言之，超前地质预报能够及时并较为准确的提供隧道掌子面前方的地质信息。在实际施工中建议灵活利用各个物探方法的特点，并将超前地质预报与地质分析与支护观察相结合，不断提升超前预报的准确性，为保障我国隧道施工安全做出贡献。

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[责任编辑：汤静]