水利水電工程隧洞施工超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)規(guī)程內(nèi)容范圍

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。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、機械設(shè)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(jīng)濟損失。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?？梢?，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(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，馬上要準備處理，顯然太緊張。比較理想至少應(yīng)有30m的距離。因此，進行范圍超過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(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)驗預(yù)報:在以往工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，憑感覺就能進行的預(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;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，具體位置的精度可不作嚴格規(guī)定。

隧洞施工超前預(yù)報的內(nèi)容一般包括:

①不良地質(zhì)預(yù)報及災(zāi)害地質(zhì)預(yù)報:預(yù)報掌子面前方一定范圍內(nèi)有無突水、突泥、巖爆及有害氣體等，并查明其范圍、規(guī)模、性質(zhì)，提出施工措施或建議;

②水文地質(zhì)預(yù)報:預(yù)報洞內(nèi)突涌水量的大小及其變化規(guī)律，并評價其對環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)的影響;

③斷層及其破碎帶的預(yù)報:預(yù)報斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、填充物的狀態(tài)，是否為充水?dāng)鄬樱⑴袛嗥浞€(wěn)定程度，提出施工對策;

④圍巖類別及其穩(wěn)定性預(yù)報:預(yù)報掌子面前方的圍巖類別與設(shè)計是否吻合，并判斷其穩(wěn)定性，隨時提供修改設(shè)計、調(diào)整支護類型、確定二次襯砌時間的建議等;

⑤預(yù)測隧洞內(nèi)有害氣體含量、成分及動態(tài)變化;

以上較為詳細的介紹了當(dāng)前我國隧洞施工超前預(yù)報的現(xiàn)狀及其探測技術(shù)。筆者認為:實施超前預(yù)報應(yīng)首先收集和熟悉已有資料，提出預(yù)報探測的計劃和重點;然后配合施工進程，開展地表補充調(diào)查和洞內(nèi)地質(zhì)素描，以施工地質(zhì)調(diào)查資料為依據(jù)，演繹隧洞內(nèi)需要超前探測段的地質(zhì)理想模型;接著選擇一種以上對施工干擾少、探測時間短的有望達到預(yù)報目標的物探技術(shù)，開展室內(nèi)和現(xiàn)場實測;最后組成地質(zhì)、物探及相關(guān)工程專業(yè)人員的分析組，對地質(zhì)和物探資料進行系統(tǒng)處理和綜合分析，提出預(yù)報意見。

為提高超前預(yù)報精度，有必要對現(xiàn)有技術(shù)方法進行改進，尤其是觀測方法應(yīng)全方位進行，以獲得三維空間圍巖性態(tài)，提高定位精度。資料處理應(yīng)建立不同地質(zhì)界面的特征識別模式，提高判別準確性。

目前國內(nèi)正在進行大規(guī)模的水利水電、鐵路和公路工程建設(shè)，需要修建大量的隧洞和洞室，而投入合理的超前預(yù)報技術(shù)將在減少和消除地下工程的災(zāi)害發(fā)揮巨大作用。

由于隧洞工程超前預(yù)報工作目前尚有許多不成熟之處，因此需在實踐過程中不斷總結(jié)和提高。