综合多源数据的隧道工程施工安全防控技术研究

李兴桦 李超 张钟远

1.云南大都建设工程有限公司 云南 昆明 650000

2.云南航天工程物探检测股份有限公司 云南 昆明 650217

1 工程概况

天生桥隧道左幅起止里程：ZK11+090～ZK16+290，全长5200m，最大埋深约296m（ZK12+927附近）；右幅起止里程：YK11+073～YK16+365，全长5292m，最大埋深约302m（YK12+910附近）。隧道主要穿越地层及岩性为元古界（Pt）变质岩，主要包括变粒岩、花岗质片麻岩、片岩、石英岩残留体及三叠纪侵入花岗岩（γ51）。隧址区工程地质条件复杂，区域构造应力强烈、岩体风化破碎程度高，节理裂隙发育，尤其是隧道进、出口地段,岩石松散破碎，围岩自稳能力差，给施工带来极大困难。

2 大功率电测深法超前地质预报

利用大功率电测深成像法结合综合地质调查手段对天生桥隧道进行观测，得出对施工最不利的地质段左右幅各有三段，探测成图结果如图1所示，预报分析结果如表1所示。

表1 最不利地质段分析结果表

图1 隧道不良地质探测结果图

3 地质雷达（GPR）法超前地质预报

利用地质雷达结合综合地质调查手段，从前述左、右幅最不利地质段中分别选出最具代表性的30m长度范围进行探测，所选地质段为ZK15+410～ZK15+380和YK15+190～YK15+160，其探测结果见图2，预报分析结果见表2。可以看出，地质雷达法与大功率电测深成像法所得预报分析结果基本一致，两种方法相互对比佐证，预报效果良好。

表2 分析结果表

图2 ZK15+410～ZK15+380雷达波形图

4 监控量测

对测量所得数据进行整理及回归分析，可以得到拱顶下沉和周边收敛位移—时间曲线图（见图3）。可以看出，拱顶下沉和周边收敛位移—时间曲线很好地拟合于多项式方程，相关系数分别为R2=0.9981和R2=0.9983。在前7d中，每日的下沉及收敛位移量较大，位移趋势线斜率较大，说明位移速率较大，日平均位移速率分别为7.8mm/d和8.3mm/d。第7d至第12d，位移速率下降，日平均位移速率分别降为4.6mm/d和6.2mmd，但仍相对较大。第12d至第15d，日平均位移速率分别为2mm/d和1.7mm/d，位移速率有明显下降。最后2d，位移速率基本将为0，远低于围岩稳定判断值0.2mm/d。综合拱顶下沉曲线图、周边收敛曲线图可以判断围岩已趋于稳定，对该段破碎围岩注浆加固效果较好，可进行二次衬砌施工。

图3 YK15+204拱顶下沉位移—时间曲线

5 结束语

通过利用大功率电测深成像技术和地质雷达（GPR），结合综合地质调查的方法分别对天生桥隧道进行超前地质预报分析，并对代表性地段进行了监控量测，得出以下结论：

（1）两种超前地质预报方法所得预报结果基本一致，隧道围岩以中～强风化花岗岩为主，节理裂隙及局部基岩裂隙水发育，主要可能地质危害为突泥突水、坍塌、冒顶，围岩级别均为Ⅴ级。两种方法相互对比佐证，预报效果良好。

（2）监控量测结果表明对破碎围岩注浆加固效果较好，对二次衬砌合理的施工时间给出了指导。

通过地表大功率电测深技术，地质雷达超前预报技术对隧道地质隐患进行预测，应用监控量测技术对隧道围岩变形进行预警，综合多源数据，可对隧道施工安全进行全方位综合预测预警，提供更充分的数据依据，防止安全事故发生。