地质雷达在铁路隧道超前地质预报中的应用实践研究

王更峰 高军 林晓 游国平 李俊 王辉麟 焦全福 孙冠华 刘俊 杨君华 罗辉 高峰 刘福春 王晓康 杨超 刘素云 张远征 纪常永

摘要：铁路隧道工程建设是一项对技术要求很高的工作，而且在实际施工期间经常会遇到不良地质，这加大了铁路隧道工程施工难度。在铁路隧道工程建设中，要做好超前地质预报作业，这对于后续施工作业开展会产生直接影响，而地质雷达在应用时具有对施工干扰小、探测效率高等优点，因此得到了广泛应用。下面，针对地质雷达在铁路隧道超前地质预报中的应用进行分析，希望文中内容对相关工作人员可以有所帮助。

关键词：地质雷达;铁路隧道;工程质量;地质预报

铁路隧道开挖作业前，特别是在地质环境较为复杂区域开展施工，要提前对地质情况进行预测，依据预测结果，制定相应的施工方案，避免发生淤泥、突水等事故，影响工期，造成经济损失以及人员伤亡。可见，铁路隧道施工期间，最做好超前地质预报分析意义重大。

1 地质雷达

地质雷达应用在铁路隧道超前地质预报中就是通过对超高频磁波进行应用，对地下地质分布情况进行探测，其在具体应用时的原理：发射机利用发射天线发中心频率为12.5M-1200M、脉冲宽度为0.1 ns的脉冲电磁波讯号，讯号在传输期间若遇到的探测目标，会形成反射讯号，最终通过接收天线传输给接收机，最终通过示波器显示。在具体作业开展期间，通过观察示波器上是否存在反射讯号，对是否存在被测目标进行精准判断;而依据发射讯号达到时间，目标物体平均反射速度，完成对探测幕目标距离的计算[1]。目前，地质雷达探测技术在许多行业中都得到了广泛应用，而且从具体应用情况来看，取得了不错应用效果，尤其是在铁路隧道超前地质预报中发挥着重要作用[2]。

2 铁道隧道地质超前预报的目的

隧道超前预报就是工作人员通过对一系列方法进行应用，查清铁道隧道工程所在区域水文与地质情况，特别是在实际作业开展期间，若施工人员没有做好相应探明作业，则会导致后期施工开展出现各种问题容易，导致工程建设中出现问题，造成人员伤亡，工程无法按期竣工。地质雷达是随着科技快速发展而出现的一种新型预报方法，其可以用铁路隧道超全预报作业，该方法在应用过程中具有无损、快捷等特点，不会对铁路隧道开挖作业开展造成不良影响，优势显著。从实际情况来看，地质超前预报起到作用如表1所示。

3地质雷达在铁路隧道超前预报中的应用实践

3.1 工程施工现场地质情况

铁路隧道工程所在区域是低山地貌，隧道段地势起伏大，而且还存在洼地、沟壑，探测區域围岩节理裂隙，存在局部破碎层，掌子面顶部发生了掉块问题，而且存在水滴。

3.2 布设地质雷达测线

依据作业现场具体情况，作业人员在掌子面下距底部约1.0m处，布设了一条高约为1.1m的横测线（横侧线1），其长度约为16.5m，侧线有掌子面有左帮相右帮进行布置。沿横侧线1的的2.2m、8.5m、14.2m位置处，分别布设了与底板高度约为2.2m的综侧线1、2、3，布设的所有探测线都与垂直掌子面保持垂直，对铁道隧道正前面地质情况进行探测，侧线布置情况如图1所示。

3.3 分析地质雷达探测结果

通过对地质雷达探测获取到的数据进行整理，在探测范围内，地质雷达探测铁道隧道地质情况，地质雷达反射波振幅能量局部会快速衰减，进而推到该探测区域围围岩整体节理裂隙较发育，而且在该区可能会存在含水裂隙[3]。在侧线左起4.5-6.8m前方的5.2-13.5m，以及测线左起12.0-16.2m前方额4.5-10.5m处，局部雷达在地质探测过程中的反射波振幅能量分布不均匀，而且同轴连续性差，探测能量发生了较大的波动，探测区域内存在异常，依据探测结果，推测探测位置处围岩节理裂隙发育、破碎，而且还可能会存在破碎夹层或破碎裂隙等不良因现象，这都会对后续施工作业开展造成一定影响[4]。因此，必须提前依据探测结果，制定相应的施工策略。依据地质雷达探测结果，与铁路隧道工程现场情况进行全面结合，通过合理推断，最终能够获取道下列结论：

掌子面前约28.5m范围内，围岩整体节理裂隙发育，并且在该范围内，可能存在含水裂隙。

在侧线左起4.5-6.8m前方的5.2-13.5m，以及测线左起12.0-16.2m前方额4.5-10.5m处可能存在破碎夹层或破碎裂隙[5]。

从施工现场具体情况来看，开挖段围岩整体性一般，而掌子面局部存在破碎夹层和破碎裂隙，顶部整体破碎情况十分严重，整体完整性差，并且掌子面发生了掉块现象。可见，在实际施工作业开展期间，进行掘进时，要加以注意，完成开挖作业后，工作人员必须第一时间将顶部破碎带清除干净，避免发生垮落和掉块等事故，同时，施工开展时，要及时做好锚喷封闭和支护作业，避免发生事故。此外，还要对掌子面水量的具体变化情况进行观察，一旦发现渗水出现异常，必须第一时间上报，而且要采取合理措施对问题进行处理，确保施工作业顺利进行，以免发生安全事故。

针对探地雷达地段地质情况，施工设计的各项要求，相应技术规范开展施工，开挖后要严格依据设计要求进行钢拱架支护，通过喷锚方式封闭，保证施工作业安全进行。

4 结语：

将地质雷达应用管道铁路隧道地质超前预报中，能够精准、快速推断掌子面其前方具体情况，提前分析，合理预警，从而为施工作业顺利开展提供支持，确保能工程施工安全。

参考文献：

[1]王志军.TSP和地质雷达在隧道超前地质预报中的综合应用[J].福建交通科技，2020（06）：93-95.

[2]董昌帅，葛颜慧，刘友博.地质雷达在平顶山隧道超前地质预报中的应用[J].山西建筑，2019，45（02）：165-167.

[3]苏涛，侯俊敏，车立刚.探地雷达在岩溶区隧道超前地质预报中的应用研究[J].公路工程，2018，43（04）：53-56.

[4]范佳俊.地质雷达在地铁隧道超前地质预报中的应用研究[J].山西建筑，2017，43（02）：191-193.

[5]郭彪.Zond-12地质雷达在岩溶区隧道超前地质预报中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（23）：63.