探究高风险铁路隧道超前地质预报对隧道建造成本的影响

赵越

本次研究主要目的是为了分析超前地质预报对于高风险铁路隧道建设成本所产生的影响，促使在进行高风险铁路隧道建设的过程中其成本估算更加合理，本次研究将会针对高风险铁路隧道的超前地质预报放入工序管理当中所增长的隧道建设成本进行定量分析。经过研究发现在进行建设高风险铁路隧道的时候进行超前地质预报对其成本有着较大的影响，研究结果表明可以将高风险铁路隧道的超前地质预报费从安全专项费用当中剥离出来，并且还需要将超前地质预报所增加的费用引入到人工造价的标准化管理体系当中。

长久以来铁路隧道建筑施工都属于高危行业，在建设高风险铁路隧道的过程当中因为其中所处地方的不可见性和水文地质的复杂性，由此可见进行高风险铁路隧道施工的安全尤为重要。为了保证高风险铁路隧道的施工能够安全的进行，相关管理部门以及勘察设计部门和相应的施工单位都对超前地质预报的方式及手段进行了很多研究。本文根据重庆市綦江区境内的XX铁路的实际情况，就超前地质预报对于高风险铁路隧道施工成本的影响进行深入的研究。

一、铁路隧道超前地质预报的方式

（一）地质调查法

在高风险铁路隧道施工之前都会对隧道地质进行勘察，这样就已经有了很多相关调查资料如隧道内地质素描、勘察资料以及地表补充地质调查资料等，所谓的地质调查法就是借助这些现有资料对施工路段的地层层序进行对比，对隧道底层分界线以及构造线的地下和地表进行相关性分析，对隧道当中所存在的不良地质体进行前兆分析，对其中的断层要素和隧道当中的几何参数进行相关性分析，并且将地质理论和地质作图以及趋势分析等利用起来，进行预测施工时前方可能会出现的地质情况。

（二）超前地质钻探

顾名思义超前地质钻探主要是利用钻探工具，在隧道施工前方对沿线进行钻探从而取得施工前方地质信息的一种超前地质预报方式。这种方式能够适用于各种地质情况下的隧道超前地质预报，并且在一些地质情况比较复杂的地段必须要采用这种调查方式，如煤层瓦斯发育区或者富水软弱断层破碎带等等。钻探所采用的工具主要是冲击钻以及回转取芯钻，这两种工具往往是需要进行合理搭配使用的，这样才能够提高预报的准确度以及钻探速度，尽量的减少施工工作面的时间。

（三）加深炮孔探测

这种方式主要是在隧道施工的过程当中利用风钻以及凿岩台车等相关钻孔设备在铁路隧道施工的工作面进行钻孔获取地质信息情况。同样这种获取方式也可以适用于各种地质情况下的超前地质预测，特别是在岩溶发育区，在进行钻孔的时候其深度一般保持在4米到8米之间，钻孔的数量一般需要根据施工断面的大小和地质的复杂情况来确定。

（四） TSP地震波反射法

这种方式主要是采用TSP203仪器超前地质预报系统在铁路隧道施工段有一定距离的两侧沿墙上面与设定震源让其产生多道地震波，当地震波遇到不同地质的时候就会产生不同的信号反射，由专业的软件进行处理，来对施工前方的地质水文情况进行综合判断。在一般情况下软弱破碎区的底层以及岩溶发育区每一次进行预报的距离可在100米左右。XX铁路隧道超前地质预报就采用这一方法。

（五）地质雷达探测

地质雷达探测这种方式是一种利用电磁波反射获取地质情况的方式，在一般情况下都是采用变频天线地质雷达和相应的配套软件，通过无线电波对地下的地质分布以及不可见的目标体进行地下界面扫描，确定施工前方的结构形态或者地质位置。这种方式主要用于隧道施工的前方和周边的岩溶探测，当然也可以使用在断层破碎地带。

（六）红外探测

这种探测方式主要是为了探测在隧道施工前方有没有水体或者探测水体的方位，但是无法对水量的大小进行确定，一般情况下其有效的探测范围是在掌子面的前方或者岩壁外围的30米之内，在进行探测的时候需要用到红外探测仪和相应的分析软件，还需要在现场设置一定数量的探测点和探测线，由此来判断在铁路隧道施工的前方有无隐蔽性的灾害。

二、超前地质预报费用分析

高风险铁路隧道的超前地质预报费用计算应当按照实物工作量进行定额计费，对于费用的具体确定可以参考《工程勘察设计收费标准》，还需要充分的考虑到对于超前地质预报的设计以及工作量的大小，并结合当前隧道项目的实际情况采用招投标的方式来进行确定。

表1-1 超前地质预报项目价格表

根据上表所描述的价格来看，假设在10KM的高风险单线铁路隧道施工为例，对高风险铁路隧道施工的超前地质预报费用预估，采用地质调查法中的地质素描次数为4000次，需要做TSP地质预报要90次、做地质雷达预报120次、红外探测120次、加深炮孔探测2800次，每次钻孔6个长度为7m，加深炮孔探测80次每次钻孔3眼，深度为30m，综合以上数据所得预估本次超前地质预报费用为740万元。建设10KM的单线铁路隧道预估建安费用为38000万元，那么本次超前地质预报费用就会占据铁路隧道施工安裝费用的1.95%。因为每一种勘探方式所针对的都是不同地质情况，而在施工之前有必要采用多种方式对施工路线上的地质情况进行全面勘察，以保证施工安全。

三、超前地质预报影响施工进度和建造成本分析

（一）超前地质预报每月占用循环时间分析

按照IV级别的围岩标准来看，此条单线铁路隧道的每月正常施工进度为78m，总共有65个施工循环。遵照上述参数来计算，每月对隧道进行地质素描占用的循环时间为0小时，进行加深炮孔钻探所使用的循环时间为13个小时，进行TSP预报所使用循环时间为2个小时，进行地质雷达勘探所使用的循环时间为3.1小时，进行红外探测所使用的循环时间为0.9小时，进行深空钻探所使用的时间为74.9个小时;综合上面几项所使用的循环时间总共为93.9小时，因为还有一些外部因素的影响将采用交叉作业折减系数，在修正之后每个月所占用的循环时间为89.2个小时。

（二）影响建造费用分析

根据所设定的条件每11个小时便可掘进一个循环，那么每个月将减少8.1个掘进循环，相应的进度也会缩短9.7米。所以因为超前地质预报的影响高风险铁路隧道的施工效率降低了12.5%。因为效率降低就会产生人工费用、设别折旧费用的增长，分别各增长875万元、750万元，再加上原本的建安费用38000万元，初始预估人工费用7000万元、机械设备初始预估这就费用6000万元。那么因为超前地质预报所引起的施工效率降低所增加的成本就占据到了此条隧道建安费用的4.28%。

四、结语

经过探究发现高风险铁路隧道超前地质预报的进行导致了隧道建安费用成本增加，主要原因是因为相关的建设主管单位所设计的指导性施工组织与当前超前地质预报工作的要求出现了脱节从而导致的，所以这就要求相关部门制定出超前地质预报中的单项费用，对其进行定额并纳入到预算定额管理当中。还可以由相关的管理部门进行研究搭建起索赔的规则，或者在定额当中对超前地质预算报告所引起的降低效率系数进行明确，通过所得出的系数来对定额进行调整，让高风险铁路隧道的施工费用更加的符合实际。（作者单位：中铁十八局集团公司经济管理部）