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摘要：隧道是地下工程，具有隐蔽性、复杂性和不可预见性的特征。隧道周围及掌子面前方的工程地质和水文地质情况对隧道施工的质量和安全关系重大。不良的地质条件极易引起隧道坍方、突泥涌水，不仅在技术上给隧道施工带来极大的困难，也常常因突发事故导致人身伤亡、设备损失、工期延误，从而造成巨大的经济损失。隧道超前地质预报贯穿隧道施工的全过程，为施工中的工程变更提供科学依据，为提高工程质量、降低工程造价、加快施工进度、确保施工安全提供技术保障。本文介绍了隧道超前地质预报的主要工作内容，并探讨超前地质预报实施过程中的关键问题和应对重、难点的对策及措施。
关键词：隧道工程；地质条件；超前预报
1 超前地质预报的目的和主要工作内容
1.1超前地质预报目的
超前地质预报工作主要应达到以下三个方面目的：进一步查清掌子面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；降低地质灾害发生的几率和危害程度；为动态设计和施工提供地质依据。
1.2 超前地质预报的主要工作内容
根据设计文件及相关规范要求，隧道超前地质预报技术服务的工作内容如下：
通过地质分析、超前探测等综合方法，对隧道掌子面前方的不良地质体进行预报，主要预报内容有：
① 对照设计文件提供的地质资料，预报隧道掌子面前方围岩软硬变化对施工的影响程度。
②预报可能出现破碎带，引起塌方、滑动的部位、型式、规模及发展趋势。
③预报可能出现突然涌水的地点、涌水量大小、地下水泥砂含量及对施工的影响。
④对隧道穿过不稳定岩层、较大断层作出预报。
⑤能较准确地判定围岩类别并提供岩石力学参数，为确保隧道安全施工，确定隧道施工工艺，及时合理地调整支护参数，对前方软弱岩层予以提前支护加固提供可靠的依据。
通过对隧道洞身范围内（特别是掌子面前方）的岩溶发育、地下水发育或岩体破碎地段、断层发育等不良地质的预测和分析，为工程设计及施工提供工程地质资料。避免工程地质灾害，从而保证施工安全。
2 超前地质预报实施过程中的主要问题及对策
2.1隧道超前地质预报关键问题
（一）隧道施工塌方预报
断层破碎带塌方是最常见的塌方，占塌方的绝大部分。断层破碎带塌方的判定和警报主要包括断层断层破碎带塌方影响因素的正确分析、断层破碎带围岩级别的准确鉴定和塌方即将发生前兆的及早发现。
（1）影响断层破碎带塌方的地质因素主要有：断层上下盘岩性和岩石力学性质、断层的力学性质、断层复合与复合特征、断层破碎带厚度、断层破碎带物质组成和固结程度、断层破碎带的围岩结构、断层破碎带的产状及其与隧道的空间关系和地下水、地应力影响等方面。
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（2）塌方即将发生前兆主要有
①顶板岩石开裂，裂隙旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬；
②支撑拱架变形或产生声响
③拱顶岩石掉块或裂隙逐渐扩大
④干燥围岩突然涌水等
（二）隧道施工突水预报
造成突水最为常见的不良地质是断层（断层裂隙水）、大型溶洞和暗河等。
（1）下盘泥岩、页岩等隔水岩层明显湿化、软化，出现淋水现象及其它水流痕迹的出现是临近断层水源体的前兆。
（2）出现较多的铁锈染或夹泥的裂隙、小溶洞出现频率增加是临近大型溶洞水体的前兆。
（3）出现大量铁锈染裂隙或小溶洞、大量出现小溶洞含河沙、钻孔中涌水量剧增且夹有泥沙或小砾石是临近暗河的前兆。
（4）煤壁或顶板渗出水珠、出现煤层发潮松软、顶板淋水或底板涌水、煤层中出现暗红色水锈或渗水中挂红、掌子面空气变冷或发生雾化、出现嘶嘶的水声是临近老窖积水（老腔积水）的前兆。
（三）隧道施工突泥预报
造成突泥的主要不良地质为岩溶发育地区的岩溶和淤泥带。岩溶的预报方法与特征前兆在施工过程中突水预报中已说明。淤泥带的特征如下：
（1）在物质成分组成上，具有大量的黄泥和碎石的特征。
（2）规模在剖面上向下逐渐变小，到一定深度消失，所以距地表较近的隧道隧洞较多遇到，而埋深大的隧道隧洞较少见。
（3）淤泥带的物质成分在剖面上也有变化。一般地表或地表下一定深度由黄泥夹碎石组成，往深处碎石含量减少，黄泥含量增多，再往深处逐渐变为黄泥，最后又常以稀黄泥和地下水为主。
（4）地下水位以上的淤泥带多呈干固状态，而地表水位以下的淤泥带则变成能够流动的黄泥。
2.2基于重点、难点的对策及措施
2.2.1针对隧道可能出现的塌方事故的安全控制对策及措施
针对隧道洞口段及洞身以Ⅳ~Ⅴ级、构造破碎带、断层破碎带或裂隙密集带可能发生的塌方事故的区段，应将洞口区域内所有危及洞口安全的危石、落石等必须彻底清除，同时设置好隔离栅等安全设施。施工开挖前，应加强超前地质预报，预报地质条件变化情况及对施工的影响程度，以及地下水的情况，预报软岩内鼓、片帮掉块地段及对施工的影响程度，预报可能出现塌方、滑动的部位、形式、规模及发展趋势，提出处理措施。
对于塌方可能较高的区段，按照设计采用合理的开挖方法：洞口加强段和浅埋偏压Ⅴ级围岩段采用双侧壁导坑法开挖，施工支护采用喷射混凝土、钢筋网、钢架和锚杆联合支护，并辅以小导管等超前支护。洞口浅埋段钢筋砼衬砌应及时施作。洞身Ⅳ~Ⅴ级围岩超前支护开挖前应施作到位，施工中应坚持“随挖随支护”和“先喷后锚”的原则，即喷锚或钢架支护必须紧跟开挖工作面，应在爆破、通风和找顶后及时对岩面进行初喷砼，尽快封闭围岩，控制围岩的初期变形，然后再及时施作锚杆、挂钢筋网或架立钢架，最后复喷砼达到设计厚度。采用“弱爆破，短进尺、强支护、勤量测”手段，根据不同的地质情况，实施超前预报并进行超前预支护，避免塌方的发生。在隧道施工过程中加强对施工过程的控制，根据超前地质预报的结果，优化施工工序，及时预警、反馈，以便及时采取有效的防护措施，避免塌方产生的事故、工期等不良影响。
2.2.2针对隧道可能出现的大变形事故的安全控制对策及措施
针对隧道洞口段、断层构造带段、软岩段可能发生的大变形，应采取相应的有效工程措施，在具体施工中做好超前地质预报工作，密切关注岩层的产状及地下水的分布情况，分析对隧道稳定性的影响，同时注意掌子面的及时封闭和水对岩层的软化作用，有效遏制大变形的发生。
2.2.3针对隧道可能出现的突水涌泥的安全控制对策及措施
针对隧道突水涌泥事故，在构造破碎带地段及岩溶发育部位应做好施工辅助措施，根据涌水量加强隧道的排水措施，以减少发生突水涌泥风险的可能。同时，通过施工期加强对隧址区内地质构造的超前地质预报，及时查明地下水的发育情况、地质构造分布以及富水性，加强施工过程地下水探测。对软弱富水段应采取注浆堵水和加强排水工作。
论文作者:刘伟
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：隧道论文; 地质论文; 断层论文; 超前论文; 围岩论文; 裂隙论文; 前兆论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;