湖北工业大学 湖北武汉 430068
摘要：隧道超前地质预报是一个对复杂岩体构造的综合分析判断，紧靠一种手段的预报方法是不准确的。在进行超前地质预报时，要选择综合的超前预报方式，多种方法相互结合验证，坚持以地质为基础，以物探为手段的综合预报方法。
关键词：综合超前地质预报；施工；应用
1超前地质预报相关方法
1.1地质分析法
地质分析法主要包括地表地质调查、地质钻探、断层参数预测、工程地质分析与推断以及掌子面素描等。地质分析法最主要的特点是根据地表及钻探的调查研究来推断地面以下地质体的分布规律、发育情况[1]。任何地质体的生成都是一个复杂化的大地构造运动产生的，脱离开地质谈预报是毫无意义的，因此摸清工程区域内的地质构造是非常必要的，对我们的分析判断有非常重要的指导意义，同时提高我们预报的准确性与施工建议。
1.2地质雷达法
地质雷达法是根据导电率、介电常数、磁导率的差异，采用地质雷达高频电磁波方法进行探测，获取掌子面前方材料的介电常数差异信息。常见的地质雷达系统有美国GSSI公司的SIＲ系列地质雷达系统、加拿大Sensor＆Software公司的EKKO系列地质雷达系统、瑞典Mala公司的地质雷达系统等等。地质雷达工作原理为：高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接受天线所接收，具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。检测时采用剖面法，即发射天线（T）和接收天线（Ｒ）以固定间距沿测线同步移动的测量方式，高频电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，结合施工单位提供的设计资料，可确定隧道衬砌厚度以及有无空洞等缺陷[2]。
2TSP技术在隧道工程中的应用
2.1工程概况
某高速公路的隧道埋深达到了80m以上，最深处为145m，并且整个施工的过程中总计出现了8次突泥涌水的情况，根据工程的实际情况选择使用地质钻探、TSP法进行检测，从而可以更加准确地获取施工数据信息。经过发现，该区域属于剥蚀分化地貌，地质环境也比较复杂，地形条件变化较大。
2.2TSP探测
工程开始之前，应该先运用TSP超前地质预报技术对D2K194＋690～D2K194＋810位置实施探测，并且在D2K194＋633位置处设置检波器来获取最终的信息。为了全面提升预测结果的准确性，可以选择使用灵敏度更高的三分量（x-y-z分量）来接收信息数据[3]。通过系统进行数据处理之后就可以在计算机中显示出深度偏移图、反射提取图以及结果的2D图。隧道围岩分级中，需要充分考虑到具体岩石特性以及物理性质，还要了解地下水的分部情况。在工程实践中，往往因为缺乏定量的统计数据材料，根据以往工程的实践经验通常需要将围岩含水、浅埋等情况升一级处理，保证数据比较贴合实际情况[4]。
2.3超前钻探法
应用TSP超前地质预报系统之后，可以发现D2K194＋775～＋790位置处的围岩存在明显的不同，因此，需要在对该位置进行施工的过程中，应该再次使用钻探法进行具体的地质勘测，从而可以更加准确的了解地质情况。为了充分地保证整个施工过程更具安全性，应该采用超前水平钻探以及加深炮孔钻探两种方式。
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2.3.1超前水平钻探
应用XY—1A型钻机在D2K194+745位置处持续向内部方向进行超前地质钻探施工，根据要求钻一个孔，钻长35m，立角88.5°，水平角1.3°，钻探速度1000r/min。分析资料之后可以发现，本次施工所在位置的岩性即为三叠上统侏倭组以砂岩为主，整个钻孔的过程中，发现所使用的冲洗液已经变成灰黑色，并且该过程并无明显的差异现象，岩石特性基本稳定[5]。
2.3.2加深炮孔探测
加深炮孔从而保证水平钻探更加合理进行，同时还要充分考虑到周边岩石特性，并且在D2K194＋745位置设置3个加深炮孔，开挖3m都要设置一个[6]。在隧道断面中放样同时设置参考点，标高为0，也就是说空口位置即为参考距离处。
2.4结果分析
运用TSP技术进行地质预报之后，可以更加准确地了解到在施工前进方向的120m范围内存在软弱破碎带和富水带。从开挖实际情况来看，该处位置的围岩特性并未满足要求且局部出现了夹层，并且存在严重涌水现象。通过数据分析之后可以发现，在要求桩号与规模桩号的检测结构基本相同，并且近距离的预报后可以更加准确地了解远距离方向的地质状态。
3地震波异常信号的产生与避免
3.1炸药及炮孔
TSP在实施探测的过程中，在炮孔位置处爆炸从而发射地震波信号，正是以为爆炸所产生的能量而使得地震波信号可以影响更广的范围。因此，在应用超前地质预报技术进行探测之前，应该进行多次试验从而确定正常使用的炸药量，以确保实施过程更加顺利。
炮孔的质量将会直接影响地震波信号的传播距离以及质量，所在在实践中应该进行有效的试验。炮眼深度最好为1.5m，并且炮孔的垂直度需要达到要求，还要保证炸药放置到指定的位置上，埋设到围岩内，从而可以避免其他声波所带来的干扰。炮眼的角度应该为向下10°～15°，并且将炮孔的表面进行密封处理。
3.2接收器及其套管的埋设
TSP接收器主要的作用就是将振动信号转变为电信号，所以信号的获取直接与接收器存在关联。为了更好的提升信号质量，应该确保接收器可以正常工作，也可以在外侧加套管，以获取高质量的数据信息。
3.3雷管与触发器
TSP探测的过程中，主要是利用的是雷管爆炸所产生的瞬间能量，进而可以产生所需要的地震信号[7]。在实施的过程中，系统可以更加准确地记录爆炸所引起的地震波数据信息，进而可以更加准确地了解爆炸实际情况，为后续工作提高依据。
爆破的过程中，往往无法申请到所使用的瞬间发电雷管，也可以选择使用延期雷管。如果使用这种型式的雷管来进行触发，往往触发器会直接记录地震信号，但是雷管并未引爆，也就是说此时并未出现地震信号，接收设备也就会出现信号接收延迟，导致了信息数据无法准确的确定波速。
轨道交通施工中，如果无法使用瞬发雷管来实施TSP探测，还可以应用断路触发器来代替，从而可以更好地解决信号记录延迟方面所存在的问题。这种触发方式可以更好地避免了因为延期雷管所造成的信息传输延误的情况，并且可以大大提升数据的精确度。
4隧道TSP超前地质预报施工环保措施
4.1噪声污染控制
根据施工要求来确定爆炸次数与点位；严禁在施工区域内燃烧废弃物；有效降低机械设备的噪音，避免造成数据记录不准确的情况存在；合理安排机械设备的工作时间，做好调度工作；施工位置距离居民区比较近，应该注意夜间不能施工，避免对居民生活造成影响。
4.2水环境保护
施工过程中不可避免的会产生废水以及废弃物，首先应该进行基础的沉淀与过滤处理，不能直接排入到市政排水系统中；施工人员的生活污水需要采用措施进行净化，待所有指标达到要求之后才能进行排放；对于施工中的各种易燃易爆物品，需要隔离处理，并且做好明显的标识，避免造成严重的人员伤亡。
4.3大气、环境保护
施工的过程中，为了避免扬尘给人身体以及设备造成伤害，可以适当洒水降尘，同时也要选择污染性较小的设备，确保整个施工环境更加环保。
结束语
社会的发展与进步，基础建设工程数量持续增加，隧道工程因此也被大量的建设，并且逐渐向埋深大、长度长的方向发展。隧道工程中，因为受到了地质条件、施工因素等多个方面的影响，导致了在施工的过程中容易与设计方案存在一些偏差，导致了很多隧道工程中都不可避免地存在涌水、涌泥的情况，对整个工程安全造成极为严重的影响。在工程实践中，需要优先考虑到可能存在的灾害问题，并且及时的进行分析研究，以将风险降到最低。
参考文献
[1]王定宝，阚世飞.壁板坡隧道复杂地质条件下施工风险管理[J].公路隧道，2017（04）：41-45.
[2]冯义.综合超前地质预报在岩溶隧道中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2017，34（12）：121-126.
[3]张晓波.综合超前地质预报技术在麻窝隧道中的应用[J].低碳世界，2017（28）：224-226.
[4]王少光.隧道综合地质超前预报在某高风险隧道中的应用[J].铁道勘察，2016，42（06）：42-46.
[5]陈美艳.浅谈超前地质预报基本做法及在不良地质隧道中的应用[J].低碳世界，2016（33）：177-178.
[6]杨新民.隧道超前地质预报方法针对性选定及组合应用研究[J].铁道建筑技术，2016（09）：5-8.
[7]杨嘉明，刘凯，韩飞，郭奇.综合物探方法在地质超前预报中的应用[J].东北水利水电，2016，34（09）：43-45.
论文作者:陈睿1,万勇2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第29期
论文发表时间:2019/1/2
标签：地质论文; 超前论文; 隧道论文; 雷管论文; 信号论文; 过程中论文; 位置论文; 《建筑学研究前沿》2018年第29期论文;