下渡隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)與監(jiān)控量測技術(shù)
摘要：隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)與監(jiān)控量測是確保隧道順利施工的有效措施，通過綜合超前預(yù)報(bào)的實(shí)踐，證明超前預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測在隧道施工的中的重要性。
關(guān)鍵詞：隧道，地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，監(jiān)控量測，技術(shù)
1.工程概況
福建泉三高速公路下渡隧道左、右線全長3515米，隧道區(qū)上覆蓋薄層殘坡積粘性土，下部巖層以二疊系童子巖組煤系地層為主，巖性主要為泥碳質(zhì)膠結(jié)的粉砂巖、砂巖，局部夾薄層狀煤線、煤層；進(jìn)口段為侏羅系長林組粉砂巖，受區(qū)域構(gòu)造影響，巖層完整性較差；隧道發(fā)育三條構(gòu)造帶F03、F04、F05，隧道巖層富水性強(qiáng)，級(jí)別多為Ⅳ、Ⅴ級(jí)，穩(wěn)定性差，由于圍巖破碎復(fù)雜，隧道施工期間采用了地質(zhì)超前預(yù)報(bào)與監(jiān)控量測技術(shù)，使該隧道安全快速地建成通車。
2.工作方法和原理
2.1洞內(nèi)圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)觀察
(1) 了解在未支護(hù)時(shí)開挖面圍巖的穩(wěn)定性；
(2) 了解巖層、斷層、節(jié)理、褶皺、地下水、裂隙發(fā)育情況；
(3) 了解支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、開裂情況；
(4) 核準(zhǔn)圍巖類別；
(5) 了解洞口、淺埋段的地表變形、建筑開裂，判別松動(dòng)區(qū)范圍。
2.2凈空變位及拱頂下沉
根據(jù)變形量、變形速度、變形收斂情況用以：（1）非確定性動(dòng)態(tài)反分析（判別圍巖與支護(hù)穩(wěn)定，及塑性區(qū)分布）；（2）確定初期支護(hù)和施工方法的合理性；（3）確定模筑二次襯砌時(shí)間。
2.3地表沉降
判別洞口、淺埋段松動(dòng)區(qū)范圍，推測作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載大小。
2.4地質(zhì)超前預(yù)報(bào)
目的：（1）進(jìn)一步確認(rèn)和詳細(xì)劃分圍巖級(jí)別；（2）預(yù)報(bào)不良地質(zhì)，如：巖層、斷層、褶皺、裂隙發(fā)育情況；（3）預(yù)報(bào)圍巖富水段的分布情況；（4）使支護(hù)與投資更加合理。
3.監(jiān)控量測技術(shù)方案
根據(jù)下渡隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況，為滿足下渡隧道施工安全和可能有的設(shè)計(jì)變更，找出適合于下渡隧道不同圍巖類別與支護(hù)類型的3種量測斷面，分別為A型、B型和C型。A型量測斷面適用下渡隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類圍巖段，包括以下工作：（1）在未支護(hù)時(shí)開挖面圍巖穩(wěn)定性；（2）巖層、斷層、褶皺、裂隙發(fā)育情況；（3）拍照記錄；（4）根據(jù)實(shí)際情況初步判斷圍巖級(jí)別；（5）提交簡要地質(zhì)分析報(bào)告。B型量測斷面為隧道監(jiān)控量測的必測項(xiàng)目，適用下渡隧道各類圍巖段。具體量測項(xiàng)目包括：洞內(nèi)地質(zhì)狀態(tài)與支護(hù)結(jié)構(gòu)安全性觀察，凈空變位及拱頂下沉。C型量測斷面為地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，適用下渡隧道各類圍巖段。設(shè)置該量測斷面的目的是：進(jìn)一步確認(rèn)和詳細(xì)劃分圍巖級(jí)別；預(yù)報(bào)不良地質(zhì)，如：巖層、斷層、褶皺、裂隙發(fā)育情況；預(yù)報(bào)圍巖富水段的分布情況；使支護(hù)與投資更加合理。邊位移量測測點(diǎn)和洞口及淺埋地段地表沉降測點(diǎn)布置見圖4.3.1�！�
4.地質(zhì)超前預(yù)報(bào)
地質(zhì)預(yù)報(bào)方法包括傳統(tǒng)的地質(zhì)分析法、地球物理探測法、鉆探法及其有機(jī)結(jié)合的綜合法，隧道施工地質(zhì)工作包括跟蹤地質(zhì)調(diào)查和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，施工地質(zhì)工作的目的是為了做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)包括熟悉研究地勘資料、跟蹤地質(zhì)調(diào)查（掌子面觀測）及使用有效探測手段等三方面的有機(jī)結(jié)合。（1）地質(zhì)分析法，包括掌子面及地質(zhì)素描，地層分界線、構(gòu)造線及地下地表相關(guān)條件分析判斷與計(jì)算，地質(zhì)作圖等。（2）地球物理方法總稱之為波動(dòng)學(xué)方法，地球物理探測儀器包括地質(zhì)雷達(dá)、TSP（隧道地震探測儀）或TGP（隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)儀）、陸地聲納儀、面波儀、瑞利波儀、瞬變電磁法或激發(fā)極化、紅外探測儀等，本次使用從加拿大進(jìn)口的EKKO-100型地質(zhì)雷達(dá)儀來完成，探測范圍一般為30～40m。（3）鉆探法，鉆孔的位置、方位、傾斜角度、深度、數(shù)量等可根據(jù)探測對(duì)象和目的確定，由于隧道開挖炮眼數(shù)量較多，且風(fēng)鉆或掘巖臺(tái)車打眼比較方便，對(duì)其中的幾個(gè)炮眼加深至5～8m作為預(yù)報(bào)探測孔，實(shí)踐證明會(huì)收到較好的效果。
5.量測頻率及儀器設(shè)備
每一量測斷面，隧道毛洞開挖后立即埋設(shè)傳感器并測量初值，量測頻率：1～7天：每天1～2次；8～15天：每天1次；16～30天：每兩天1次；1～3個(gè)月：每周1～2次；大于3個(gè)月：每月1～3次。監(jiān)控量測儀器及主要傳感器見表5.1。
表5.1：監(jiān)控量測儀器及主要傳感器
6.圍巖實(shí)際情況和預(yù)報(bào)圍巖的對(duì)比情況
圍巖級(jí)別提前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率：基本符合實(shí)際，準(zhǔn)確率90％。斷層、破碎帶預(yù)報(bào)的樁號(hào)和長度超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率：基本符合實(shí)際，準(zhǔn)確率達(dá)90％。詳細(xì)預(yù)報(bào)結(jié)果見表一
表一下渡隧道右洞預(yù)報(bào)圍巖類別與實(shí)際圍巖類別對(duì)比表
7.存在的問題和建議
�。�1）目前隧道施工中對(duì)監(jiān)控量測的重要性認(rèn)識(shí)不夠，沒有認(rèn)識(shí)到監(jiān)控量測是新奧法施工的靈魂，通過地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，對(duì)隧道安全施工非常重要。
�。�2）公路隧道對(duì)于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的認(rèn)識(shí)不高，沒有規(guī)范要求，使得隧道施工中超前地質(zhì)預(yù)報(bào)這樣重要的工作可有可無。
�。�3）鑒于某些地質(zhì)情況的復(fù)雜性，現(xiàn)場工作條件、工作密度和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的局限性，一種預(yù)報(bào)方法還不一定能夠解決所有的地質(zhì)問題，仍需不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，根據(jù)不同情況多方法結(jié)合，提高預(yù)報(bào)水平。
�。�4）各種預(yù)報(bào)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，需要相互補(bǔ)充，相互印證，這樣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率會(huì)更高。
參考文獻(xiàn)
[1]中華人民共和國鐵道部.鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)指南（鐵建設(shè)[2008]105號(hào)）.中國鐵道出版社2008.
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[3]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊隧道（上）（第一版）.人民交通出版社.1999.
