隧道特殊地质超前预报

隧道特殊地质超前预报

阴周磊

中铁三局集团有限公司

摘要：隧道是一项具有隐秘性、复杂性和不可预测性的地下工程。隧道周围和掌子面前的工程地质和水文地质情况对隧道施工质量和安全具有重要意义。恶劣的地质条件极易造成隧道塌方、流泥，不仅给隧道的技术施工造成很大困难，而且经常因事故造成人身伤害、设备损失、施工延期等。隧道超前地质预报贯穿隧道施工全过程，为施工中的工程变更提供科学依据，为提高工程质量、降低工程成本、加快建设发展提供技术支持，并确保施工安全。介绍了隧道超前地质预报工作的主要内容，论述了超前地质预报实施中存在的重要问题和重难点的对策与对策。

关键词：隧道工程；地质条件；早期预测

一、超前地质预报工作的目的和主要内容

1.1超前地质预报的目的

超前地质预报工作主要实现以下三个目的：进一步调查隧道面前地质水文地质工程情况，指导工程建设的顺利进行；降低地质灾害的发生概率和破坏程度。

1.2超前地质预报工作的主要内容

根据设计文件及相关规范要求，隧道超前预报技术服务工作内容如下。

通过地质分析和高级诊断等先进技术，预测掌子面前不适宜的地质体。预测的主要内容包括：

①对比设计文件提供的地质资料，预测掌子面前围岩软硬变化对施工的影响。

②预测可能发生崩塌、引发滑坡、滑坡的区域的位置、类型、规模和发展方向。

③预测可能发生突发性溢水的区域、流水量、地下水泥砂含量及其对施工的影响。

④预测穿越不稳定岩石和较大断层的隧道。

⑤可以更准确地判断围岩类型，提供岩石工程参数。为确保隧道安全施工，确定隧道施工工艺，及时合理调整支护参数，提供可靠基础。用于早期支撑和加固前面的薄弱岩层。

通过对岩溶发育、地下水发育、碎岩断面、断层发育等洞体内（特别是洞前地表）不利地质情况的预测分析，为设计和施工工程提供地质工程资料。避免地质工程灾害，确保施工安全。

二、地质超前预报实施中存在的主要问题及应对措施

2.1隧道地质超前预报的关键问题

2.1.1沟槽坍塌预测

断裂带崩塌是最常见的滑坡类型，占滑坡的大部分。断层破碎带塌陷的判断与报警主要包括断层破碎带塌陷影响因素的准确分析、断层破碎带围岩等级的准确识别、前兆的早期探测等。

2.1.2影响断层破碎带坍塌的地质因素主要有：断层上下盘岩石的岩性和力学性质、断层的技术特征、复合与复合特征、断裂区厚度断层的构造、断层破碎区的物质结构和固结程度、断层破碎区的围岩结构、断层破碎区的产状断层及其与隧道的空间关系，以及地下水和地压的影响等。

2.1.3临滑坡前兆主要有

①屋顶岩石裂开，有岩粉顺着裂口喷出或无故飞入洞内的灰尘；

②支撑拱破损或发出响声

③受压岩石坍塌或裂缝慢慢扩大

④附近的尖石等突然流出的水。

2.1.4隧道施工进水预测

引起水侵入的最常见的不利地质是断层（断层水裂隙）、大型溶洞和地下河。

(1)下盘泥岩、页岩等抗水岩层明显湿润软化，水流及水流的其他作用是断层附近水源的前兆。

(2)溶蚀或充泥裂隙增多，小型溶洞出现频率增加，是大型溶洞附近水体形成的前兆。

(3)大量溶蚀裂隙或小型溶洞、大量含河砂的小型溶洞、粘土或小砾石入井水量大量增加是地下河逼近的前兆。

(4)煤壁或顶板渗水滴，煤层湿软，顶板或底板漏水，煤层出现暗红色鳞片或流水挂红，面有空气。洞口变冷或雾化，发出嘶嘶的水声，是老窖（旧穴）积水的前兆。

2.1.5隧道施工泥石流预测

造成泥石流的主要不利地质是岩溶区和岩溶发育区的淤泥。岩溶行为的预测方法和前兆在施工涌水预测中有描述。淤泥带的特征如下。

(1)从物质成分上看，以大量的黄泥和砾石为特征。

(2)剖面向下规模逐渐减小,到一定深度后消失,靠近地表的隧道多见,深埋隧道少见。

(3)粉砂带的物质成分也沿剖面发生变化。一般来说，地表或地表以下一定深度由黄泥和砾石组成，随着深度的增加，砾石含量减少，黄泥含量增加，然后逐渐向深处转变为黄泥，黄泥和地下水往往占主导地位。

(4)地下水位以上的泥质带干燥坚硬，而水位以下的土质带变成黄色可流动的泥质。

2.2针对重要因素和问题的对策和步骤

2.2.1安全控制措施及排水事故可能性措施

Ⅳ～Ⅴ类隧道洞口及洞身段、结构破坏区、断层破坏区或多裂隙区等可能发生滑坡事故的区段，进入隧道区内一切危岩、落石危及安全。隧道门的门必须全部拆除，打开，同时安装隔离栅等安全装置。施工开挖前应加强超前地质预报，预测地质条件变化及对施工的影响程度，以及地下水状况，预测局部软岩鼓包、破块区及影响程度。施工，预测可能发生的滑坡、位置、形式、规模和滑坡进展趋势，并提出治理措施。

对于可能发生较大塌方的部分，根据设计采用合适的开挖方式：洞口加固部分和偏压V级围岩部分采用双壁开挖。试坑法，施工支护采用喷浆钢筋网、钢架螺栓节点支护，采用小槽钢等高级支护。门深埋部分钢筋混凝土板及时施工。开挖前应在洞岩周围放置IV～V级超前支护开挖工作面后，爆破、通风、取顶板后，及时在岩面喷洒混凝土，对围岩进行洒水。尽快封堵，控制围岩初期变形，及时采用螺栓、钢筋网或架设钢架，最后重新喷筑混凝土，达到设计厚度。采用“轻爆、短炮、稳支、常测”的方法，根据不同地质条件，实施超前预报、早期支护，避免滑坡的发生。在隧道施工过程中加强施工过程控制，根据超前地质预报结果优化施工工艺，及时预警反馈，及时采取有效防护措施，避免滑坡事故的发生

，施工进度和其他不利影响。

2.2.2安全控制措施及隧道发生重大事故可能性的措施

针对隧道入口部分、部分断层构造带、部分软岩等可能发生的较大变形，应采取相应的工程措施，做好超前地质预报工作。并应考虑岩层的赋存及地下水的分布情况，分析其对隧道稳定性的影响，同时注意隧道表层的及时封堵和水岩的软化作用平整，有效防止大变形的发生。

2.2.3安全控制措施及防止水、泥进入隧道的措施

考虑到隧道水泥事故，在构造破碎区和岩溶发育部位应采取施工支护措施，根据涌水情况加强隧道排水措施，减少滑坡、水泥风险。同时，在施工过程中通过加强对隧道场地所在区域地质构造的超前地质预报，及时搜寻地下水发育情况、地质构造分布和水丰富度，加强地下水探测。施工过程。对于薄弱的水位，应加强灌浆和防水排水。

结束语

对于隧道施工过程中的地质预报，各种方法各有优缺点。特别是在地质条件复杂的隧道中，应深入运用各种预测方法，相互验证，取长补短，详尽讲解，才能取得更好的效果。

参考文献

[1]《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204—2008）；

[2]《时速120公里铁路单线隧道复合式衬砌》图号：和邢施隧参02；

[3]《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设【2008】105号；

[4]隧道超前地质预报管理办法（和邢铁路有限责任公司）；