综合地质超前预报在复杂岩溶隧道的应用

器隧道与地下工程　Ｔｕｎｎｅｌ＆　聃　瞎ｒ　鼢　ｌ　嵇　

综合地质超前预报在复杂岩溶隧道的应用　李波　（广州市市政集团有限公司，广东广州　５１００６０）　

摘　要：针对岩溶地区隧道施工的地质特点，在介绍常用地质超前预报的基础上，提出了综合地质超前预报体系，并结合　贵广高铁超前地质预报第６标段胡山隧道施工实例，探讨了该体系的使用效果。实践证明，该方法能全面、及时、准确地　预报隧道掌子面前方的地质情况。　关键词：岩溶隧道；施工；综合地质超前预报；使用　中图分类号：Ｕ４５６．３３　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００９—７７６７（２０１３）０４—００８４—０４　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｋａｒｓｔ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　

Ｌｉ　Ｂｏ　

在我国境内，岩溶地貌已见于２３个省区，其中大部　分分布于桂、粤、湘、黔、赣、川、鄂等省区，碳酸岩分布总　面积达到３４６万ｋｍ　，约占我国国土总面积的ｌ，３　随着　我国交通事业的不断发展，在岩溶地区修建隧道的情况　不断增加。进行隧道超前地质预报是极其重要的。目前　隧道地质预报已经成为隧道施Ｔ过程中的一道必要工　序…，ＴＳＰ、地质雷达、红外探测仪、瞬变电磁，陆地声纳等　方法在隧道地质预报方面日趋成熟且各有特长，但预报　方法比较单一。实践证明，仅靠单一的某种预报方法很　难满足快速隧道安全施Ｔ的需要，必须采用多种手段相　互结合的综合超前预报方法＿２＿　，提高预报准确率，及时　发现溶洞、断层、破碎带和含水情况以及准确判定地质构　造及围岩性质类别，对确保工程的顺利进行，无疑具有　重要的意义　。笔者结合贵广高速铁路工程隧道施工实　例，介绍了综合地质超前预报在复杂岩溶隧道的应用。　１综合地质超前预报体系　１．１预报方法　综合地质超前预报是根据隧道施工现场的条件．　合理选用多种预报手段，采取扬长避短、相互结合、相　互印证，多参数、多方位对隧道掌子面前方的地质情　况进行预报的方法　综合地质超前预报应遵守“洞内外结合．以洞内　为主；长短结合，以短为主；地质与物探结合，不同物　探方法结合”的原则。根据隧道的风险分级。采用相对　应的综合预报方案和预报流程＿５１　１．２复杂岩溶地区综合地质预报体系　每一种超前预报方法都有其特定的适用条件和　优缺点『６＿　，针对要重点预报的不良地质情况，应采取　合理的搭配方案，才能取得最好的预报效果。各种预　报重点适用的预报手段如表１所示。　

表１　超前地质预报方法及其适用范围　

８４，；｝荭故木２０１３　Ｎｏ．４（Ｊｕ１．）Ｖｏ１．３１　复杂岩溶隧道综合超前地质预报实施程序：　１）实施宏观超前地质预报，即通过区域地质资料　和深入的地质调查．用地质分析方法，进行风险评价和　分级，预测全洞段的岩溶位置及规模。　２）采用ＴＳＰ和陆地声呐进行长期超前地质预报，　即采用多种方法的综合勘探技术手段，定性和定量地　预报距掌子面前方５０￣２００　ｍ范围内的不良地质体。　３）采用地质雷达进行短期超前地质预报，即预报　距掌子面前方５０　１３１范围内的不良地质情况。　综合超前地质预报的实施流程见图１。　复杂岩溶地区隧道施工综合地质超前预报　已存勘察成果ｈ厂＿————　—一　卜［　———厂　ＴＳＰ　地质雷达　红外探水　区域构造体系　岩溶发育规律　岩溶水系特征　长期超前预报ｌ＋—　分析综合预报方案　继续掘进　执行处理方案　图１　复杂岩溶隧道综合超前地质预报流程　２综合地质超前预报在复杂岩溶隧道的应用实例　２．１工程概况　贵广高铁是中国一条建设中的连接贵州省贵阳　市与广东省广州市的客运专线，正线长度８５７．Ｏ１　ｋｍ，　其中贵州省境内３００．９１　ｋｍ，广西自治区境内３４８．５６　ｋｍ，　广东省境内２０７．５３　ｋｍ。　隧道与地下工程昌昌　Ｔｕｎｎｅ　ｇ授Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　新建贵阳至广州铁路桂林一贺州段为隧道地质超　前预报第６标段，其中胡山隧道为高风险隧道，该隧　道里程为：ＤＫ４３０＋４９５－－ＤＫ４３４＋６０８，全长４　１　１３　ｍ。胡　山隧道属溶蚀中低山地貌，隧区地表水以沟水、溪水为　主，测区降雨量丰富，隧道地表溶蚀洼地，溶沟、溶槽及　漏斗等溶蚀现象很发育；隧区地下水以岩溶管道水、岩　溶裂隙水为主。根据调查和区测资料分析，由于地质　构造的活动，断裂及构造节理裂隙为地下水的富集提　供了良好的空间，在节理密集地带或断裂破碎带附近　岩溶地下水丰富，并沿顺层发育的岩溶裂隙流入暗河　中，综合各种特征表明，该隧道洞身围岩溶化程度已　很高，存在大小不等的溶洞或溶隙通道且具较好的连　通性，洞身基本处于岩溶水平循环带范围。　隧道施工过程中。隧道遭遇突水的可能性较大。施　工至进口ＤＫ４３０＋７８３一ＤＫ４３０＋８８３段尤为危险，故采　用综合地质超前预报的方法对掌子面前方岩体和隧　道地板地质情况进行预报。　２．２综合地质超前预报实施　１）ＴＳＰ超前预报　采用ＴＳＰ　２０３系统对ＤＫ４３０＋７８３一ＤＫ４３０＋８８３段　进行地质预报。预报过程中激发２４炮，数据接收采用　

—ｙ—ｚ三分量同时接收，采样间隔为６２．５　ｓ，记录长　度为４５１．１２５　ｍｓ（７２１８个采样点）。采集的数据经过滤　波、初至拾取、炮能量均衡、Ｑ评估以及波场分离（包括　反射波提取、纵横波分离）、速度分析后得到相关波　（Ｐ、ＳＨ、ＳＶ）的深度偏移剖面及其反射界面，用ＴＳＰ　２０３　探测系统相应的专门处理软件计算，显示出二维结果。　其中ＤＫ４３０＋７８３一ＤＫ４３０＋８２５和ＤＫ４３０＋８６０＿　Ｋ４３０＋　８８３段纵横波速度明显降低，纵横波速之比增加，泊松　比团增大，密度减小，动态杨氏模量也减小，且横波反　射明显较纵波反射强．表明该范围内围岩的强度降低。　岩体质量和稳定性变差，溶洞发育且可能存在岩溶裂　隙水。该次ＴＳＰ系统预报结果见表２。　

表２　ＴＳＰ超前地质预报推测结果一览表　

２０１３－￣ｇ　４期（７一）第３１卷，；｝荭投）ｌ：８５　方案阶段，应该去现场踏勘隧道起终点的地形与地质　情况．以确定最适宜的消防水源（选择顺序建议为市　政用水、常年性溪流、地下水、湖泊水和隧道涌水）或进　行双水源供水。水源的选取及取水的设计需同时满足　设计规范８．３．６中第１条（当利用天然水源时，应确保　枯水期最低水位时的消防用水且应设可靠的取水设　施）和ＧＢ　５００１６—２００６《建筑设计防火规范》８．１．２条　（利用天然水源时．其保证率不应小于９７％。且应设置　可靠的取水设施　）的要求。　２．２隧道的运营与管理　隧道相关责任和运营单位应成立消防突发事件　紧急领导小组及工作组，并注意加强火灾事故的演练　培训，以使相关人员在发生消防事故时能快速、正确地　使用消防器材，包括灭火器、消火栓和水成膜泡沫灭火　装置等。正式运营阶段，隧道监控所的值班人员应通　过各类传感器，对整个消防系统进行综合监控。同时，　为尽可能地把火灾控制在最小范围内，隧道一旦发　生火灾，需组织人员使用有效灭火设备和设施进行　隧道与地下工程器　Ｔ￣ｎｎｅｌ黥Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　灭火。　２．３　隧道消防设计规范与手册中需完善的地方　高速公路隧道消防设计时，主要参考交通部部标　《公路隧道交通工程设计规范》，而城市交通隧道则主　要参考《建筑设计防火规范》，同时两者均需参考ＧＢ　５００１　５－２００３４建筑给水排水设计规范》等规范。为此，笔　者建议国家相关部委能尽快编制出台针对隧道（包括　高速公路隧道和城市隧道等）消防的设计规范及手册．　并统一各类隧道消防中的设计参数，使隧道消防从工　程设计源头即加以规范。　一　

参考文献：　［１］重庆交通科研设计院．ＪＴＧ／Ｔ　Ｄ７１—２００４公路隧道交通工程　设计规范［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００４．　【２］公安部天津消防科学研究所．ＧＢ　５００１６—２００６建筑设计防火　规范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００６．　

收稿日期：２０１３—０３—０１　作者简介：陈锋，男，工程师，硕士，主要从事市政工程的环保设计工作。　

（上接第８６页）　２）任何单一的预报手段都有其适用性与局限性，　忽略任何一方都将使预报效果大打折扣。结合各种物　探方法对岩溶隧道不良地质进行超前预报，将地质调　查法、地质雷达、ＴＳＰ、水平钻孔地质预报等技术有机　地选用或结合，并且根据地质设计资料和掌子面实际　情况，推断出掌子面前方的地质情况，以便改变目前　隧道工程在复杂地质条件下施工危险、进度缓慢的局　面，使施工变得更加安全。０００　

参考文献：　【１】王梦恕．对岩溶地区隧道施工水文地质超前预报的意见［Ｊ］．　铁道勘查，２００４（１）：７－１０．　［２］曲海峰，刘志刚，朱合华．隧道信息化施＿Ｔ中综合地质预报技　术【Ｊ］＿岩石力学与工程学报，２００６，２５（６）：１２４６—１２５１．　

［３］刘志刚．概论岩溶或地质复杂隧道隧洞地质灾害超前预报　技术『Ｊ］．铁道建筑技术，２００３（２）：１—５．　［４］李术才，李树忱，张庆松，等．岩溶裂隙水与不良地质情况超　前预报研究ＩＪ１．岩石力学与工程学报，２００７，２６（２）：２１７—２２５．　［５］张庆松，李术才，孙克国，等．公路隧道超前地质预报应用现　状与技术分析［Ｊ】．地下空间与工程学报，２００８，４（４）：７６６—７７１．　【６］薛翊国，李术才，张庆松，等．ＴＳＰ２０３超前预报系统探测岩溶　隧道的应用研究Ⅲ．地下空间与工程学报，２００７，３（７）：ｌ１８７—　１１９１．　［７］钟世航，孙宏志，王荣，等．隧道掌子面前方地质预报的现状　及发展之路［Ｊ］．工程地球物理学报，２００７，４（３）：１８０—１８５．　［８］何发亮，李苍松．隧道施Ｔ期地质超前预报技术的发展ｆＪ１．现　代隧道技术，２００１，３８（３）：１２—１４．　

收稿日期：２０１３一叭一１８　作者简介：李波，男，助理工程师，硕十，主要从事市政工程施ｌＴ管理　及设计咨询工作。　

江苏：试用桥梁伸缩缝修复新技术　近期，江苏省干线公路养护新技术应用推广在南通市举行，主要介绍桥梁伸缩缝快速修复方法。经在通州通如桥试验．该技术　修复桥梁伸缩缝仅需２　ｈ左右。　据介绍，伸缩缝修补的传统方法是将伸缩缝整体凿Ｈ｛，安装新的伸缩缝后，浇筑混凝土养护，养护周期在２０　ｄ左右：而该项新　技术只需将伸缩缝的锚固混凝土凿出，浇上超早强混凝土，养护２　ｈ即可开放交通。但该技术目前并不适合大面积伸缩缝混凝土修　补和橡胶损坏的伸缩缝修补，且成本较高。　下一步，南通公路部门将深入调查评估该技术是否适合大规模推广，同将对其进行技术改良。　

ｚｏ１３．￣４期（７一）第３１卷，｛｝荭故　８９