復(fù)雜地質(zhì)條件隧洞超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)

3.1 按預(yù)報的作用劃分

⑴ 常規(guī)預(yù)報:是勘測設(shè)計階段地質(zhì)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(jié)合施工進(jìn)程，收集地質(zhì)資料，判斷圍巖類別，了解掌子面前方短距離內(nèi)的工程地質(zhì)條件，為正確選擇斷面大小、襯砌類型、施工方法和支護(hù)設(shè)計或修改施工設(shè)計等提供依據(jù)，其成果可作為隧洞竣工后維修養(yǎng)護(hù)參考。該預(yù)報是短距離預(yù)報的主要任務(wù)，目前已有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。多以地質(zhì)素描為主，配合簡單的物探測試了解掌子面前方地質(zhì)條件。常規(guī)預(yù)報應(yīng)以施工單位為主，作定量預(yù)報、并結(jié)合施工進(jìn)行，預(yù)報時盡量不占或少占施工作業(yè)時間。

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

⑶ 專門預(yù)報:對特殊地質(zhì)問題進(jìn)行預(yù)報，如膨脹巖、侵蝕性地下水、高地溫、巖溶等。這些特殊地質(zhì)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(dāng)，甚至可能釀成大的地質(zhì)災(zāi)害。可見，專門預(yù)報也是隧洞施工預(yù)報的重要內(nèi)容之一。該預(yù)報應(yīng)由設(shè)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(yù)報。

3.2 按距掌子面的距離劃分

隧洞施工超前預(yù)報距離與隧洞施工速度和工程實(shí)際需要密切相關(guān)。結(jié)合我國隧洞開挖技術(shù)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(yù)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(jié)合的方法。一個循環(huán)進(jìn)尺約2~3m，二個循環(huán)是4~6m，三個循環(huán)是6~9m。實(shí)踐表明，預(yù)報三個循環(huán)的前方地質(zhì)條件，即能滿足安全施工要求。根據(jù)我國目前的探測技術(shù)，要預(yù)報掌子面前方15m范圍內(nèi)的地質(zhì)條件并不困難，且測試基本可與施工同步進(jìn)行。對成災(zāi)預(yù)報而言，短距離預(yù)報相當(dāng)于臨災(zāi)預(yù)報或防災(zāi)處理階段。

⑵ 中距離預(yù)報:15~50m。對于防災(zāi)預(yù)報來說，只有15m范圍內(nèi)的臨災(zāi)預(yù)報是不夠的。發(fā)現(xiàn)有可能成災(zāi)的地質(zhì)條件，馬上要準(zhǔn)備處理，顯然太緊張。比較理想至少應(yīng)有30m的距離。因此，進(jìn)行范圍超過15m的中距離預(yù)報是隧洞施工所必須的。另外，從目前已有的預(yù)報實(shí)踐來看，用物探方法在開挖面上進(jìn)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(yù)報中是有潛力的。

⑶ 長距離預(yù)報:50m以上為長距離預(yù)報。

3.3 按采用的手段劃分

⑴ 經(jīng)驗(yàn)預(yù)報:在以往工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，憑感覺就能進(jìn)行的預(yù)報。它對臨災(zāi)預(yù)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(yù)報法或地質(zhì)分析法的預(yù)報效果與從事預(yù)報人員的經(jīng)驗(yàn)豐富程度密切相關(guān)。

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

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

3.4 按精度劃分

⑴ 定量預(yù)報:"定量"是對前方地質(zhì)體具體位置、規(guī)模、設(shè)計參數(shù)變化等給出量的概念;對災(zāi)害性地質(zhì)條件，除明確災(zāi)害性質(zhì)外，還應(yīng)明確可能成災(zāi)的位置、規(guī)模和影響范圍等。當(dāng)然對量的精度要求也是相對的，如短距離預(yù)報精度要求最高;中距離預(yù)報精度要求次之;長距離預(yù)報則以定性為主，強(qiáng)調(diào)戰(zhàn)略上的指導(dǎo)作用。

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

開挖前對地質(zhì)情況的了解，對于隧洞建設(shè)有著十分重要的作用。通過超前預(yù)報，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，預(yù)報掌子面前方不良地質(zhì)體的位置、產(chǎn)狀及其圍巖結(jié)構(gòu)的完整性與含水的可能性，為正確選擇開挖斷面、支護(hù)設(shè)計參數(shù)和優(yōu)化施工方案提供依據(jù)，并為預(yù)防隧洞涌水、突泥、突氣等可能形成的災(zāi)害性事故及時提供信息，使工程單位提前做好施工準(zhǔn)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(yù)報對于安全科學(xué)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(jīng)濟(jì)效益。超前地質(zhì)預(yù)報應(yīng)達(dá)到下列目的:

1、進(jìn)一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，指導(dǎo)工程施工的順利進(jìn)行。

2、降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的幾率和危害程度。

3、為優(yōu)化工程設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)。

4、為編制竣工文件提供地質(zhì)資料。