復雜地質條件隧洞超前地質預報技術

3.1 按預報的作用劃分

⑴ 常規(guī)預報:是勘測設計階段地質工作的繼續(xù)，也是隧洞施工的一個作業(yè)過程。其目的是結合施工進程，收集地質資料，判斷圍巖類別，了解掌子面前方短距離內的工程地質條件，為正確選擇斷面大小、襯砌類型、施工方法和支護設計或修改施工設計等提供依據(jù)，其成果可作為隧洞竣工后維修養(yǎng)護參考。該預報是短距離預報的主要任務，目前已有比較成熟的經驗。多以地質素描為主，配合簡單的物探測試了解掌子面前方地質條件。常規(guī)預報應以施工單位為主，作定量預報、并結合施工進行，預報時盡量不占或少占施工作業(yè)時間。

⑵ 成災預報:隧洞施工中的地質災害，是指隧洞施工過程中因前方地質條件的突然變化，導致施工失去控制的非常事件。該事件可引起人員傷亡、機械設備失效并嚴重破壞、甚至被迫長時間停工，致使工程部門蒙受重大的經濟損失。隧洞地質災害主要有大規(guī)模塌方、涌水、涌泥、涌石、巖爆、瓦斯等。成災預報是對可能的災害性地質條件進行預報，以指導隧洞施工中的防災和減災工作。該預報是中、長距離預報的主要任務，是為隧洞施工戰(zhàn)略決策服務的。對可能成災的地質條件，應從設計和施工方法上考慮特殊對策，否則可按常規(guī)預報進行。成災預報應由設計、科研、施工單位組成專家小組，采用地質、物探綜合分析法進行定性和定量預報，并視工作需要占用部分施工作業(yè)時間。

⑶ 專門預報:對特殊地質問題進行預報，如膨脹巖、侵蝕性地下水、高地溫、巖溶等。這些特殊地質條件，常常使施工陷入困境或破壞隧洞襯砌，如果處理不及時或處理失當，甚至可能釀成大的地質災害?？梢?，專門預報也是隧洞施工預報的重要內容之一。該預報應由設計、科研和施工部門組成專門小組，采用綜合手段作定性和定量預報。

3.2 按距掌子面的距離劃分

隧洞施工超前預報距離與隧洞施工速度和工程實際需要密切相關。結合我國隧洞開挖技術水平和快速施工要求，按掌子面前方距離可分為三類:

⑴ 短距離預報:0~15m。就我國目前快速施工的水平，一般采用鉆爆與TBM相結合的方法。一個循環(huán)進尺約2~3m，二個循環(huán)是4~6m，三個循環(huán)是6~9m。實踐表明，預報三個循環(huán)的前方地質條件，即能滿足安全施工要求。根據(jù)我國目前的探測技術，要預報掌子面前方15m范圍內的地質條件并不困難，且測試基本可與施工同步進行。對成災預報而言，短距離預報相當于臨災預報或防災處理階段。

⑵ 中距離預報:15~50m。對于防災預報來說，只有15m范圍內的臨災預報是不夠的。發(fā)現(xiàn)有可能成災的地質條件，馬上要準備處理，顯然太緊張。比較理想至少應有30m的距離。因此，進行范圍超過15m的中距離預報是隧洞施工所必須的。另外，從目前已有的預報實踐來看，用物探方法在開挖面上進行20~40m的超前探測已十分有效。說明物探方法在中、長距離預報中是有潛力的。

⑶ 長距離預報:50m以上為長距離預報。

3.3 按采用的手段劃分

⑴ 經驗預報:在以往工程經驗的基礎上，憑感覺就能進行的預報。它對臨災預報有特殊意義，如鑿孔過程中發(fā)現(xiàn)有巖粉異常噴出，可能遇到了瓦斯或有害氣體;聽到巖石劈裂聲且隨后出現(xiàn)巖塊彈射現(xiàn)象可能是巖爆;鑿孔異常噴水可能是大量涌水的先兆;隧洞塌方也有先兆等等。直接預報法或地質分析法的預報效果與從事預報人員的經驗豐富程度密切相關。

⑵ 采用儀器預報:預報目的不同，方法各異，所用儀器也是多種多樣的。如地質分析法只需羅盤、地質錘、放大鏡、稀鹽酸和皮尺等;水平鉆孔法需用大型水平鉆機;物探方法需各種物探儀器等。

⑶ 綜合預報:地質體是復雜的綜合體。企圖用單一方法查明隧洞的全部地質條件是不可能的，因此應采用綜合預報方法。根據(jù)地質條件的差異和不同精度要求，適時選用若干種方法相互補充和印證，才能獲得良好效果。

3.4 按精度劃分

⑴ 定量預報:"定量"是對前方地質體具體位置、規(guī)模、設計參數(shù)變化等給出量的概念;對災害性地質條件，除明確災害性質外，還應明確可能成災的位置、規(guī)模和影響范圍等。當然對量的精度要求也是相對的，如短距離預報精度要求最高;中距離預報精度要求次之;長距離預報則以定性為主，強調戰(zhàn)略上的指導作用。

⑵ 定性預報:定性是對定量而言。定性一定要準，具體位置的精度可不作嚴格規(guī)定。

開挖前對地質情況的了解，對于隧洞建設有著十分重要的作用。通過超前預報，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，預報掌子面前方不良地質體的位置、產狀及其圍巖結構的完整性與含水的可能性，為正確選擇開挖斷面、支護設計參數(shù)和優(yōu)化施工方案提供依據(jù)，并為預防隧洞涌水、突泥、突氣等可能形成的災害性事故及時提供信息，使工程單位提前做好施工準備，保證施工安全，同時還可節(jié)約大量資金。所以隧洞超前預報對于安全科學施工、提高施工效率、縮短施工周期、避免事故損失、節(jié)約投資等具有重大的社會效益和經濟效益。超前地質預報應達到下列目的:

1、進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質和水文地質條件，指導工程施工的順利進行。

2、降低地質災害發(fā)生的幾率和危害程度。

3、為優(yōu)化工程設計提供地質依據(jù)。

4、為編制竣工文件提供地質資料。