1公路、铁路隧道超前地质预报重庆安国工程咨询有限公司 韦重义1 基本概念11 隧道（洞）工程分类隧道（洞）工程按水陸环境分：水下隧道（洞）和山岭隧道（洞）两类，本文只探讨山岭隧道（洞） 。山岭隧道（洞）工程按作用分，主要有：公路隧道、铁路隧道、油气管道隧道、引水隧洞等四类。这四类隧道（洞） ，均根据拟建隧道（洞）建成后的运营等级与要求，而设计和施工不同规格断面的隧道（洞） ，断面规格越大，围岩的稳定难度越大。本文只探讨公路隧道、铁路隧道。12 隧道（洞）超前地质预报的含义隧道超前地质预报，是在建设项目经过可行性论证、初勘、详勘、设计之后才开始的工作。隧道（洞）超前地质预报含义是：通过地质测绘或调查，配合物探或钻探或导坑等手段获取的资料，对整个隧道（洞）或隧道（洞）的某个段落或隧道（洞）的某个部位及其前方一定范围的工程地质情况进行预测的报告。特别值得指出的是：要正确认识地质调查在超前地质预报工作中的作用，无论采用哪一种方法，都必须强调地质与物探的结合，物探是地质从地表往（地下）深部看的“眼睛” ，地质是物探2认识测试信息资料和解释的“前提和基础” ，自始至终都必须重视和加强地质调查，将地质解释的含义纳入到超前地质预报之中。没有地质解释内容的超前预报，就不能称其为 “超前地质预报” ， 它对施工队伍起不到直接的指导作用， 充其量只能称“高密度电法超前预报” 、 “TSP 法超前预报” 、 “地质雷达（GPR）法超前预报” 。为什么要求自始至终都必须有地质配合？因为环境地质条件是千变万化的，要达到提交高水平高质量的超前地质预报成果的目的，就要求物探人员，不仅对物探探测数据处理、影像成图及其转化成果的识别、判读和解释具有丰富的经验，而且还要求解释人员能将物探解译与地质调查资料紧密结合的丰富的地质工作经验，它所预报的成果、结论和建议，不仅仅是提交物探数据和图像，更重要、更实质的是物探与地质结合，综合解释的工程地质成果、结论，并对下步施工提出有科学依据的、合理的建议。这只有高素质物探人员与高素质地质人员宻切结合进行的综合解释，才能取得高水平高质量的超前地质预报成果。13 隧道（洞）超前地质预报方法、程序及分类131 预报方法超前地质预报的方法比较多，如高密度电法、TSP 法、地质雷达法、瞬变电磁法、声波反射法、红外线探测法、超前水平钻探法、地质分析法等等。在具体实践中，须从实际出发选择组合式的配套方法，即：由粗到细（精）结合、长（期或矩离）中（期或矩离）短（期或矩离）结合、洞外洞内（地质调查）结合，一环扣一环，一环比一环更深入、更具体、更准确。3按预报所采用的物探设备、仪器分，目前应用广泛而有效的预报方法主要有： 宏观地质分析，区域地质分析，地质资料核对，重点预报段的划分；其他方法如：高宻度电法：原则上是在隧道（洞）正式施工之前，对整个隧道（洞）进行一次性预报；主要解决的是隧道区域的岩性完整、水文分布等有重要的宏观指导作用； TSP（TGP、TRT、陆地声纳法）法：在施工过程中，对掌子面前方约 100m 范围内预报； 地质雷达（GPR ）法：在施工过程中，对掌子面前方约20m 范围内预报。（4） 超前地质钻、现场炮孔风钻；（5） 掌子面及侧壁围岩观察，地质推测；132 预报程序及分类对隧道进行超前地质预报的正常程序应该是：“由整体到局部，由表及里，先粗后细” ，并按隧道（洞）超前地质预报的时间跨度分为三类： 长期超前地质预报(也称：单项工程整体超前地质预报)在隧道准备开挖而尚未开挖之前，进行地质资料复核（由于现在很多隧道地质详细勘查资料并没有进行详细的地质调查，甚至连钻孔资料也失真） ，对整个隧道的地质段大体上进行分类，确定重点预报段（以 V、VI 级围岩、断裂破碎带、溶蚀发育期、富水带等可能4引发地质灾害的地段、或可能严重影响隧道支护质量的地段） 。根据经验，首先在地表对整个单项工程采用高宻度电法进行一次性的超前地质预报，有利于把握隧道整个区域的地质情况和水文分布情况； 中期超前地质预报 当隧道开挖深度迖 50m 左右时，对掌子面前方约 100m 左右范围内，采用 TSP（或其他中长期预报方法）法进行超前地质预报； 短期超前地质预报（也称跟踪预报）在隧道（洞）口边坡修整完毕，尚待开挖而未开挖前，采用地质雷达GPR 法沿隧道轴线方向的前方约 20m 范围内，进行第一次超前地质预报，随后每掘进 20m 预报一次；（4）地质超前钻、或炮眼钻孔观察；（5）掌子面、侧壁地质描述与分析，地质推断；14 隧道（洞）超前地质预报的目的和任务1.4.1 设计、预报、施工三者的工作关系隧道超前地质预报工作，是隧道工程从可行性研究、初勘、详勘、设计、施工、验收等全过程系统工程的一小部分，大体上可以说：设计是预报的上游，施工是预报的下游，由于地质环境条件变化的多样性与复杂性，其预报成果对施工的指导作用则是不可或缺的。14.2 隧道超前地质预报的目的和任务5有计划、有步骤地做好长、中、短三环超前地质预报，是科学地指导施工，防止重大安全和地质灾害事故，加快工程进度，提高工程质量和经济效益的有效措施。各类隧道超前地质预报的目的和任务，其实质是相同的，都是通过一定的手段（主要是物探、地质，必要时还须钻探、导坑等） ，预报拟施工隧道整体或一定地段或部位的围岩主要工程地质条件（主要工程地质特征、结构特征和完整状态、地下水） 、围岩开挖后的稳定状态等情况，并从工程地质特征、可能遇到的工程地质问题、不良地质及隐伏的重大地质问题等方面作出结论，提出建议，为隧道施工提供可靠依据，降低地质灾害发生的风险。62 隧道（洞）超前地质预报2.1 高宻度电法超前地质预报物探勘察与地质调查比较理想的配合形式是：地表地质调查与物探勘察同时开展野外工作。这样，地质点位置与物探测（电极）点位置一致，有利于地质与物探综合解释时资料的互补和认识的统一，有利于提高预报质量。2.1.1 地表地质调查地表地质调查，因涉及内容比较宽，篇幅过大，详见公路、铁路隧道高宻度电法超前地质预报地表地质调查 ，这里只作筒要说明。 隧道（洞）地表地质调查目的与任务在设计单位提交给施工单位的隧道（洞）设计说明书、隧道平面图、隧道（洞）纵断面图的基础上，隧道（洞）高宻度电法超前地质预报人员，应通过地表地质调查，复查和核实上述资料，并通过地表地质界面和地质体投射，对上述两种设计图纸做进一步的修改、补充和完善。调查与复查、核实的主要对象有：a) 地形地貌及水文b) 地层岩性方面岩层层位、层序、各层位的岩性及岩层组合、特殊岩层、岩浆岩及其接触界面等；c) 地质构造方面断层及其破碎带、节理、背斜与向斜褶皱7等；d) 水文地质e) 特殊地质及不良地质现象f) 人类活动及植被 地表野外地质调查观察记录内容及记录格式（表 21）地质点的观察记录内容按地质情况的不同而有差异，但在定点时表中的每个项目都需考虑：有则记，无则不记；关键的、主要的详记，次要的简记。8表 2-1 野 外 地 质 调 查 表编 号 性 质 备 注位 置地形、地貌水文地层、岩性地质构造（断层、节理）水文地质植被及人类活动特殊地质及不良地质现象9调查者：_ 日期： 年 月 日 其 它10212 高宻度电法超前地质预报成果报告书 外、内封面样式（举例）：外封面：云 南 省 蒙 自 屏 边 二 级 公 路大丫口隧道 K22+123K22+540，隧道全长 417 米高密度电法超前地质预报成果报告书报告编号：大丫口高宻度 2010（01 期）重庆安国工程咨询有限公司二一 0 年一月一日11内封面：云 南 省 蒙 自 屏 边 二 级 公 路大丫口隧道 K22+123K22+540，隧道全长 417 米高密度电法超前地质预报成果报告书总 经 理：总工程师:项目负责：报告编写：参加人员：审 定：审 核：重庆安国工程咨询有限公司二一 0 年一月一日12 高密度电法超前地质预报成果报告书目录样式：目 录1 工程概况2 工程地质与水文地质条件21 地形地貌、水文22 地层岩性23 地质构造及地震24 水文地质特征3 工作目的与任务4 工作方法、原理、执行的技术标准41 工作方法及原理42 技术标准5 工作布置及完成工作量51 工作布置52 完成工作量6 勘察成果（按工程地质特征分段描述、解释，段落划分与附图相应、一致）7 结论与建议71 结论72 建议附图：隧道高宻度电法视电阻率及地质纵断面图132.2 TSP 法隧道超前地质预报这是隧道己施工，掘进约 50m 左右才开始采用的超前地质预报方法。221 TSP 法隧道超前地质预报地质调查配合 TSP 法做超前地质预报的地质调查，应做三方面的工作： 对掌子面进行观察，由于施工队伍时间紧，不可能给予我们更多的时间。因此，调查时最好采用“隧道掌子面地质调查表” ，把重要的工程地质现象：照像；速画示意图，把该要的地层、断层、节理的位置、产状标在示意图上；其他项目则根据观察结果在表内打“”即可； 向施工人员了解掌子面之前，已施工的邻近地段工程地质情况； 查对“上游资料”即设计部门和高宻度电法提供的相应地段的资料。如果此次探测和调查结果与“上游资料”基本一致，则照本次探测和调查结果出报告；若与“上游资料”出入大，则需深入分析原因，特别是与设计部门在围岩级别的认识上出入过大时，要尽快与其沟通。14隧道掌子面地质调查表工程名称： 施工单位：名称：左幅 进口端 出口端 中导 进口端 出口端 隧道名称及部位右幅 进口端 出口端 掘进方向掌子面里程围岩名称 掌子面素描图风化程度 未风化 微风化 中等风化 强风化 全风化 残积土 硬质岩石： 极硬岩 硬质岩 岩石坚硬程度等级 软质岩石： 软质岩 极软岩 围岩产状 层理产状 st： 片麻理产状 pt： 岩脉产状 mt：层间结合 良好一般差 良好 一般 差 良好 一般 差J1 条m 延长 m 延深 m 压性 张性 扭性J2 条m 延长 m 延深 m 压性 张性 扭性J3 条m 延长 m 延深 m 压性 张性 扭性J4 条m 延长 m 延深 m 压性 张性 扭性主要节理组产状、规模、力学性质J5 条m 延长 m 延深 m 压性 张性 扭性Rt1 可见长度 m 厚度 m软弱面（或夹层） Rt2 可见长度 m 厚度 m无水： 干燥 稍湿 潮湿 不丰富： 渗水 滴水 较丰富： 雨淋状 小股状涌水 地下水丰富： 大股状涌水 突水 突水突泥 围岩结构状态和完整性15围岩稳定状态备注调查者： 年 月 日222 TSP 法物探探测及超前地质预报成果报告书 内、外封面举例外封面云 南 省 楚 雄 州 元 谋 双 柏 二 级 公 路戌街隧道（进口端） K22+516K22+616 段T