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超前地质预报在隧道施工中的应用：曹哲明57

超前地质预报在隧道施工中的应用

曹哲明
(铁道第四勘察设计院，湖北武汉430063)

ApplicationofLeadGeologicalPredictioninConstructionofTunnels

CaoZheming
。

摘要超前地质预报作为隧道工程施工过程中规避施工风险的一项重要保证手段，已被广泛运
用。结合宜万铁路复杂隧道的超前地质预报工作实施情况，讨论了超前预报重点、方法选择、预报效果
及应注意的问题。

关键词隧道超前地质预报

超前地质预报主要解决三个方面的施工地质问要用于长距离预报断层、岩性接触界面、较大型的溶腔
题：①根据隧道围岩的变化情况，修正地面勘察资料，等不良地质体的位置和规模。图1是别岩槽隧道的一
提供设计变更资料。②探查施工工作面前方不良地质个富水溶腔异常，异常宽度约为20m，实际揭露溶腔
体所在里程，提前采取预案，规避施工风险，保证施工的纵向宽度为13m。揭露后发生突水，水量达3．2万
安全。③在遭遇大型不良地质体后，查明该地质体的m。当预报断层等岩性界面时，为便于反射波的接
空间位置，为隧道通过方案提供依据。收，预报装置应布置在隧道轴向与断层夹角较小的一
侧；而溶洞等不规则地质体预报装置，以布置在人为干
1超前地质预报
扰较小的一侧为宜。

1．1超前地质预报方法的选择54052050048046O44O4204O0380360340
预报方法的选择应依据预报对象的复杂程度和具
体工程地质问题，遵循既要准确评价前方施工地质条
件，又要尽量少占用工作面开挖时间的原则。例如，对
于碎屑岩或侵入岩地层，有可能造成地质灾害的是断

层或岩性接触带，采用单一的地震反射方法或水平钻溶腔异常
探都可达到预报目的。而对于复杂的岩溶隧道，则应
采用物探与钻探相结合、长距离探测与短距离探测相

结合、施工地质资料与地面勘察资料相结合的综合预图1别岩槽隧道富水溶腔的TSP异常
报手段。
地震反射波法适用于隧底及周边隐伏岩溶的探
1．2物探
查。应采用单点反射装置，选用高频激震方式。岩溶
宜万线大量采用的物探方法是以TSP为代表的
是同一岩层中的不均匀地质体，只在岩溶发育部位才
地震反射方法和地质雷达。
有反射波产生，并形成强振幅的低频响应异常。图2
TSP采用炸药震源，预报距离可达100～150m，是
为DK140+205一+235处地震反射时间剖面示意。
一种长距离的预报方法，其分辨率一般可达到3m左
地质雷达具有较高的发射频率，当采用50MHz天
右。它只对开挖前方的不良地质体起到预报作用，主
线工作时，其分辨率可达到0．3In左右，但由于地层对
收稿日期：2007—04—13
作者简介：曹哲明(1954一)，男，1982年毕业于中南大学工程物探专高频能量的强吸收作用，其探测距离一般在20In以
业，高级工程师。内。适用于工作面前方的短距离预报和隧底及周边岩

58铁道勘察2007年第3期

里程／m
2052102l5220225230235240
0

10

20

30

g40

50

6o

70

80

90

图2DK140+205一+235处地震反射时间剖面
图4云雾山隧道溶腔绕行平面
溶探查。隧道的施工场地存在诸多干扰因素，用于超
前预报的地质雷达应采用屏蔽天线。1．4长距离探测与短距离探测相结合
1．3钻探对于岩溶隧道，特别是位于地下水水平循环带中
水平钻探可以直观地揭露工作面前方不良地质体部或下部的岩溶隧道，小的岩溶管道或刚好侵入到隧
的位置、空间规模和围岩变化情况。但钻探占用工作道边墙的导水裂隙和溶腔，远距离探测或单一钻探都
面的时间过长，大量使用将影响工程进度。因此，钻探难以发现，除了采用物探与钻探结合进行综合探测外，
主要用于探明碎屑岩中的层间裂隙水，验证物探异常，长距离探测与短距离探测结合进行超前预报，是规避
以及确定绕行方案。施工风险的一项重要措施。短距离探测可以密集型使
对于碎屑岩中的层间裂隙水，可采用水平钻探查用，对于小的导水裂隙和刚好侵入洞身的溶腔有不可
明其赋存位置、水量和水压。替代的发现能力。宜万线50％以上的突水预警都是
对于较为重大的物探异常，为了查明异常的性质，由短距离探测实现的。短距离探测的主要手段是地质
评判可能引起地质灾害的程度，需要钻探进行验证。雷达和超长炮孔。地质雷达往往受到工作面渗水等场
特别是较大型的岩溶异常，需要多孔钻探，查明溶腔的地条件限制，超长炮孔是大量采用的主要方法。一般
位置、规模、水量、水压和充填物特征。图3是马麓箐超长炮孔的孔深要达到5ITI以上，环隧道开挖面的周
隧道特大型突水溶腔在物探异常上的一个验证剖面，壁布置，部分应有一定的外插角，以保证开挖一个