（保利长大工程有限公司第三分公司 511413）
摘要：本文以超前钻探技术在某岩溶发育隧道的应用为例，分析超前钻探技术在隧道开挖预测前方地质体的优缺点及其在隧道超前地质预报中的作用。
关键词：超前钻探技术；岩溶发育；隧道超前地质预报；施工安全
一、概述
公路隧道工程数量和建设规模越来越大，遇到的的施工地质条件也愈加复杂，为保障隧道施工安全、为动态设计施工提供可靠的决策参考依据，因此隧道超前地质预报渐渐得到各参建方的认识和高度重视。目前隧道地质超前预报方法主要有：超前钻探技术、物理勘探法、水力联系观测等技术。超前钻探技术作为隧道超前地质预报的一部分，因其能在隧道地质条件复杂区域、艰险围岩地段较直观探测前方地质不良体及其空间分布，往往作为物理勘探法的验证应用。本文结合意大利C6XP多功能钻机阐述超前钻探技术隧道超前地质预报中的优缺点及其应用。
二、超前钻探技术的特点
超前地质钻探技术是利用钻机在隧道开挖掌子面前方进行钻探获取相关地质信息的一种超前地质方法，钻机钻探通过不同地层（软硬、破碎、完整、空洞、裂隙、涌水涌泥等不良地段）时反应在钻机仪器上的参数不同来判断前方地层的岩性状况，通常根据钻机的钻进速度、扭矩、推进力、旋转速度等主要参数结合掌子面外露岩层、钻进排出渣样、回水颜色、地勘资料等对钻进里程岩层做出判断。理论上该方法适用于任何地质条件的隧道，是最直接、最简单的预报方法。
超前钻探技术在隧道开挖阶段进行超前钻探查明掘进方向的地质条件，不但能直接探明开挖掌子面前方断层破碎带、软岩、岩溶等不良地质体的性质、位置和规模，还能准确预测煤层产状三要素、瓦斯赋存参数和岩溶、裂隙、水含水参数，并且对于瓦斯地段、岩溶、裂隙、水具有预排放作用，释放围岩体内的压力，保障开挖过程的安全[1]。
但由于钻探技术、特别是水平钻探技术本身的局限性：
1.在破碎岩体和软岩（特别是潮湿泥岩夹孤石地段）中会卡钻，钻进困难，速度慢，钻探距离短，对钻机及钻具损耗严重；
2.钻进时间长，占用作业时间多，耽误隧道施工，钻进费用高；
3.钻探获取的相关地质信息仅代表该孔及附近有限范围的地质状况，难以形成面的概念[2]。在恶劣地质环境下需要多孔布置，一般以3-7孔居多。
三、工程实例
3.1 掌子面状况
某隧道采用洞口小净隧道方案。隧道右线长度1326m，最大埋深约254m；隧道左线长度1340m，最大埋深约253m；某里程桩号掌子面围岩主要为中风化灰岩组成，溶洞发育（已打开），洞体部分被粘性土、泥沙等填充，节理裂隙发育，自稳能力差，存在渗水现象。
现场亟需超前钻探探测溶洞发育状况、位置、规模大小，为后续处理溶洞方案提供依据。
3.2设备及钻孔布置
1、本次C6XP多功能钻机1台，技术人员4人，配合工人3人以及钻机钻探配套设备。
2、钻孔布置
本次超前钻探施钻掌子面采用Φ54mm，2m钻杆、65mm 直径钻头。基于围岩实际情况，采用液动锤冲击破碎、高压水冲碴作业方式，共钻探8孔。根据钻机的实际作业高度及钻探工作面实际情况，1#孔布置于左边墙距掌子面2.5m上侧（与掌子面夹角为500），钻进深度为34.38m；2#孔布置于掌子面左上侧（与掌子面夹角为900），钻进深度为74.17m；，3#孔布置于右边墙距掌子面6m中上侧（与掌子面夹角为450），钻进深度为30.77m；，4#孔布置于隧底右侧距掌子面3m（与隧底平面夹角为450），钻进深度为13.81m；，5#孔布置于右边墙距掌子面1.5m中上侧（与掌子面夹角为400），钻进深度为13.01m；，6#孔布置于掌子面右侧中侧（与掌子面夹角为900），钻进深度为7.49m；，7#孔布置于隧底左侧距掌子面1.5m（与掌子面夹角为450），钻进深度为17.37m；，8#孔布置于左边墙距掌子面0.1m中上侧（与掌子面夹角为300），钻进深度为25.49m。
3、具体钻进里程地质状况
1#孔：距离掌子面0米～8.37米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬，8.37～13.18米段围岩为溶洞，软弱泥岩填充，溶洞钻探距离为4.81米，换算垂直于左边墙为3.1米，13.18～34.38米围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬。
2#孔：距离掌子面0.4米～5.3米段围岩为为溶洞，软弱泥岩填充，溶洞钻探距离为4.9米，5.3～74.17米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬，局部微小裂隙发育。
3#孔：距离掌子面0米～30.77米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬，局部微小裂隙发育。
4#孔：距离地面0米～13.81米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬，局部微小裂隙发育。
5#孔：距离掌子面0米～13.01米段围岩米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬，局部微小裂隙发育。
6#孔：距离掌子面0米～1.7米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬，1.7～6.5米段围岩为溶洞，软弱泥岩填充，6.5～7.49米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬。
7#孔：距离掌子面0米～17.37米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬。
8#孔：距离掌子面0米～6.38米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬，6.38～13米段围岩为溶洞，软弱泥岩填充，溶洞钻探距离为6.62米，换算垂直于左边墙为5.73米，13米～25.49米段围岩为中风化灰岩，渣样灰白灰岩，回水灰白色，岩体较完整，岩质较硬。
由于篇幅所限仅附1号孔少量代表性钻机记录图
图1.代表性钻机记录图
3.3 钻探结论
此次钻探里程74.17米，设计穿越围岩为中风化灰岩，岩性较硬，节理裂隙发育，岩体较完整；围岩设计等级Ⅲ 级。
根据钻探综合得出：0～5.3m段围岩主要为溶洞，长5.3米，软弱泥岩填充，有少量渗水，距左边墙6.5米位置及上方存在溶腔发育，大小为3.3～5.7米，右边墙位置探测未发现有空洞，但裂隙发育；雨季地下水易沿溶洞及上方位置渗流、滴水。建议围岩级别为Ⅴ级；5.3～74.17m段围岩主要为中风化灰岩，岩体较完整，局部裂隙发育，岩质较硬，渣样灰白灰岩，回水灰白色；钻进过程中没发现新的溶洞，围岩自稳性较好，雨季地下水易沿裂隙面渗流、滴水。建议围岩级别为Ⅲ级。
四、结语
随着隧道工程施工的逐步深入，采用有效准确的预报方法探测预测隧道掌子面前方地质体及其状态，为施工方开挖提出相应的建议，保障隧道施工安全，保护生命财产安全成为参建各方的重中之重。超前钻探技术作为隧道超前地质预报方法中必不可少的一部分，在隧道施工中能直接、准确探测前方围岩状况，特别是在设计地勘资料与现场实际环境严重不符且围岩呈变差趋势、其他预报手段预测出不良地质体又难以确定位置和规模、岩溶发育区、瓦斯发育地段、需释放水压力和水量的富水裂隙带和断层、需释放地应力的高地应力段等都发挥有不可替代的作用。但超前钻探技术因钻探距离短、占用施工时间长、费用高等缺点大都充当其他预报手段的辅助验证应用。
随着钻机和机具的不断更新发展，超前钻探技术在预报工作中的不断实践和总结，钻探技术将在隧道和预报方法中发挥更加积极地作用。
参考文献：
[1]何成，江登洪，陈欣梅.特殊不良地质隧道的超前钻探法预报技术探讨[B].西南公路，2010，（4），
[2]刘东恒，李日喜，杨勇.超前水平钻探技术在隧道地质勘探中的应用[A].中国高新技术企业，2011，（11）
论文作者:刘佳忠
论文发表刊物:《云南电业》2019年3期
论文发表时间:2019/9/26
标签：围岩论文; 超前论文; 隧道论文; 回水论文; 地质论文; 裂隙论文; 白灰论文; 《云南电业》2019年3期论文;