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摘要：文章重点介绍新碧鸡关隧道施工中所采用的几种超前地质预报方法对前方围岩进行预测，指导隧道施工。在隧道施工中结合几种不同探测方法所得出的结论，可以更可靠地了解前方围岩情况，指导隧道动态施工。
关键词：地质预报 隧道 施工 应用
中图分类号： U45 文献标识码： A
ABSTRACT：Article focuses on new Bijiguan Tunnel construction used in several method to predict the rock in front to guide the tunnel construction. Tunnel construction in several different detection methods with the conclusion, more reliable picture of the situation surrounding rock preamble, guiding tunnel dynamic construction.
Key word:Geological predictionTunnelConstructionApplication
1.工程概况
新建客线碧鸡关隧道全长2315m，进口里程为D2K1082+575，出口里程为D2K1084+890。隧址区为高原低中山剥蚀地貌，最大相对高差190m，地形起伏较大，局部地形陡峻。D2K1082+575--D2K1083+300段测区地表上覆第四系全新统人工填筑土（Q4ml）、冲洪湖积（Q4al+l）、冲洪积（Q4al+p）、坡残积（Q4al+el）粉质粘土、细圆砾土，下伏侏罗系中统禄丰群(J2)泥岩、砂岩夹泥灰岩及二迭系上统峨眉山玄武岩组（P2β）玄武岩、断层角砾（Fbr）。D2K1082+300--D2K1084+170段测区岩层节理裂隙发育，岩体破碎，产状紊乱，受区域构造的影响，在测区内次级构造发育，主要发育的次一级断层有下华哨正断层、西山弧形断层、碧鸡关逆断层。隧道地表水不发育，地下水以第四系土层孔隙水和基岩裂隙水为主，地下水中Cl-、SO42-及PH值对混凝土结构侵蚀性等级分别为L1、H1。最大用水量为2200m3/d。碧鸡关逆断层，发育于（P2β）玄武岩地层中，走向N5°E，倾向北西（NW），以30°与碧鸡关隧道相交于D2K1084+400左右,断层破碎带宽度30～50m。隧址区域内特殊岩土为膨胀岩、土，主要分布在出口端。
2.高密度视电法
高密度电法是一种阵列勘探方法，通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的分布与地下岩土介质的电阻率的分布密切相关，通过对地表不同部位人工电场的测量，了解地下介质视电阻率ρs的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断地下地质结构。
根据新碧鸡关隧道高密度电法视电阻率成像图，推断D2K1084+400~+600段浅层地表附近视电阻率较低，在50Ω.m以下，随深度增加而增加，视电阻率达到120Ω.m左右，在隧道底板下方出现一处孤立状低阻异常区。
分析该段岩体强～中风化，裂隙发育，岩体破碎，隧道底板下方发育富水区，地下水较集中。
3.GPRS地质雷达
地质雷达探测是基于电磁波遇到不同反射界面反射振幅、频率和相位会发生变化来推断前方传播介质的变化；围岩岩性、整体情况、风化程度及其含水量等的变化将影响其介电常数，由此，根据电磁波的反射特征推断掌子面前方的地质情况。
进入暗洞开挖后，我部实行每20m一循环对前方围岩进行超前地质雷达探测；了解前方围岩情况，掌握地下水分布特征，实时地调整开挖和支护参数，保证施工安全，实际施工进展情况表明，地质雷达探测结果与实际开挖的情况较为稳合，对隧道施工具有很好的指导意义。
结合前期长中距离地质预报结果，D2K1084+480~+450段岩体破碎施工安全风险较高，在D2K1084+485处运用地质雷达对前方围岩进行探测。根据地质雷达探测数据图像分析，从电磁波的反射振幅变化来看，掌子面前方0～20m（D2K1084+479～D2K1084+459）段，特别是前5m范围，电磁波振幅较大，同相轴不连续，反射紊乱。推测围岩破碎，含裂隙水，围岩完整性、稳定性差，易坍塌失稳。
4.超前水平钻
结合GPR地质雷达探测结果，在掌子面处每20m一循环对前方围岩进行探测。运用潜孔钻水平钻孔，孔径75mm，孔深25m（其中搭接5 m长度）。根据实际钻进速度、冲击器冲击岩体声响以及岩粉性状判断前方围岩的岩性、强度和完整情况，并且可以探明地下水发育情况，在富水地段可以通过钻孔引排地下水，减小突水、涌水的风险，有效地减少开挖时坍方危险。
本次钻探于D2K1084+485掌子面处架设潜孔钻机进行钻孔。前3m钻杆钻进速度0.38m/min、冲击器冲冲击声响巨大，岩屑及岩浆呈黑褐色，与掌子面岩一至，钻至4m时，钻杆突进， 冲击声锐减，岩浆颜色变淡，并有地下水从钻孔流出，加长钻杆至40m钻进至D2K1084+450以后钻进速度减缓，冲击声稍大，可判定该段内有软弱层发育。
5.掌子面地质调查
每循环爆破作业完成后，安排专人对掌子面进行检查，检查现场爆破效果以及火工品残留情况；清除危石，保证洞碴装运安全。开挖完成后，进行掌子面素描，分析岩体岩性、产状、地下水发育和不良地质体的发育状态，预测前方围岩的岩性、产状，预测不良地质层的发育情况，采取必要的措施预防塌方发生，控制超、欠挖。
新碧鸡关隧道上台阶开挖至D2K1084+483时，掌子面右侧岩体变差，风化严重，有地下水从裂隙渗出，右侧拱顶处出现明显全风化粉岩不整合接触面（产状N76°E∠NW32°）。随着开挖深入，可见全风化软弱夹层发育，岩体稳定性差，与地质雷达和超前水平钻孔揭示情况一致。通过观察记录，运用类几何运算计算出软弱层与线路交汇情况，预测前方软弱层发育位置。
表1 掌子面记录统计表
掌子面素描图
日期 10月30日 11月2日 11月4日 11月7日
里程 D2K1084+481 D2K1084+476 D2K1084+472 D2K1084+465
图例
`
上台阶：
下台阶：
计算得出全风化软弱夹层与隧道交汇长度约为20.5m，经开挖验证，该数据与实际情况相稳合。
5.结论
根据前述综合超前地质预报结果表明，该段内发育有软弱夹层段，按照实施性施工组织设计的要求，该段施工减小开挖循环进尺，并报建设、监理、设计方进行变更处理，根据实际情况调整支护参数。
综合超前地质预报方法在隧道施工中起到指导施工的作用，多种预报方法综合运用能有效地弥补目前常用预报方法自身存在的不足，更加准确地预报前方围岩分布情况，为隧道动态施工提供依据，保障施工安全。
6.参考文献
［1］张兴周，Bragg光纤光栅与光纤传感技术［J］，光学技术,1998
［2］唐炜等，Bragg光纤传感技术应用研究［A］，光学 精密工程，2002，（10）.
［3］小间距隧道施工技术浅析［B］中国港湾建设，2006，10，（6）.
［5］《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002) ［P］，北京，中国铁道出版社,2002.
［6］《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）［P］，北京，中国铁道出版社,2008.
［7］《鐵路工程施工安全技术规程》 (TB10401.1－2009) ［P］，北京，中国铁道出版社,2009.
关键词：地质预报 隧道 施工 应用
中图分类号： U45 文献标识码： A
ABSTRACT：Article focuses on new Bijiguan Tunnel construction used in several method to predict the rock in front to guide the tunnel construction. Tunnel construction in several different detection methods with the conclusion, more reliable picture of the situation surrounding rock preamble, guiding tunnel dynamic construction.
Key word:Geological predictionTunnelConstructionApplication
1.工程概况
新建客线碧鸡关隧道全长2315m，进口里程为D2K1082+575，出口里程为D2K1084+890。隧址区为高原低中山剥蚀地貌，最大相对高差190m，地形起伏较大，局部地形陡峻。D2K1082+575--D2K1083+300段测区地表上覆第四系全新统人工填筑土（Q4ml）、冲洪湖积（Q4al+l）、冲洪积（Q4al+p）、坡残积（Q4al+el）粉质粘土、细圆砾土，下伏侏罗系中统禄丰群(J2)泥岩、砂岩夹泥灰岩及二迭系上统峨眉山玄武岩组（P2β）玄武岩、断层角砾（Fbr）。D2K1082+300--D2K1084+170段测区岩层节理裂隙发育，岩体破碎，产状紊乱，受区域构造的影响，在测区内次级构造发育，主要发育的次一级断层有下华哨正断层、西山弧形断层、碧鸡关逆断层。隧道地表水不发育，地下水以第四系土层孔隙水和基岩裂隙水为主，地下水中Cl-、SO42-及PH值对混凝土结构侵蚀性等级分别为L1、H1。最大用水量为2200m3/d。碧鸡关逆断层，发育于（P2β）玄武岩地层中，走向N5°E，倾向北西（NW），以30°与碧鸡关隧道相交于D2K1084+400左右,断层破碎带宽度30～50m。隧址区域内特殊岩土为膨胀岩、土，主要分布在出口端。
2.高密度视电法
高密度电法是一种阵列勘探方法，通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的分布与地下岩土介质的电阻率的分布密切相关，通过对地表不同部位人工电场的测量，了解地下介质视电阻率ρs的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断地下地质结构。
根据新碧鸡关隧道高密度电法视电阻率成像图，推断D2K1084+400~+600段浅层地表附近视电阻率较低，在50Ω.m以下，随深度增加而增加，视电阻率达到120Ω.m左右，在隧道底板下方出现一处孤立状低阻异常区。
分析该段岩体强～中风化，裂隙发育，岩体破碎，隧道底板下方发育富水区，地下水较集中。
3.GPRS地质雷达
地质雷达探测是基于电磁波遇到不同反射界面反射振幅、频率和相位会发生变化来推断前方传播介质的变化；围岩岩性、整体情况、风化程度及其含水量等的变化将影响其介电常数，由此，根据电磁波的反射特征推断掌子面前方的地质情况。
进入暗洞开挖后，我部实行每20m一循环对前方围岩进行超前地质雷达探测；了解前方围岩情况，掌握地下水分布特征，实时地调整开挖和支护参数，保证施工安全，实际施工进展情况表明，地质雷达探测结果与实际开挖的情况较为稳合，对隧道施工具有很好的指导意义。
结合前期长中距离地质预报结果，D2K1084+480~+450段岩体破碎施工安全风险较高，在D2K1084+485处运用地质雷达对前方围岩进行探测。根据地质雷达探测数据图像分析，从电磁波的反射振幅变化来看，掌子面前方0～20m（D2K1084+479～D2K1084+459）段，特别是前5m范围，电磁波振幅较大，同相轴不连续，反射紊乱。推测围岩破碎，含裂隙水，围岩完整性、稳定性差，易坍塌失稳。
4.超前水平钻
结合GPR地质雷达探测结果，在掌子面处每20m一循环对前方围岩进行探测。运用潜孔钻水平钻孔，孔径75mm，孔深25m（其中搭接5 m长度）。根据实际钻进速度、冲击器冲击岩体声响以及岩粉性状判断前方围岩的岩性、强度和完整情况，并且可以探明地下水发育情况，在富水地段可以通过钻孔引排地下水，减小突水、涌水的风险，有效地减少开挖时坍方危险。
本次钻探于D2K1084+485掌子面处架设潜孔钻机进行钻孔。前3m钻杆钻进速度0.38m/min、冲击器冲冲击声响巨大，岩屑及岩浆呈黑褐色，与掌子面岩一至，钻至4m时，钻杆突进， 冲击声锐减，岩浆颜色变淡，并有地下水从钻孔流出，加长钻杆至40m钻进至D2K1084+450以后钻进速度减缓，冲击声稍大，可判定该段内有软弱层发育。
5.掌子面地质调查
每循环爆破作业完成后，安排专人对掌子面进行检查，检查现场爆破效果以及火工品残留情况；清除危石，保证洞碴装运安全。开挖完成后，进行掌子面素描，分析岩体岩性、产状、地下水发育和不良地质体的发育状态，预测前方围岩的岩性、产状，预测不良地质层的发育情况，采取必要的措施预防塌方发生，控制超、欠挖。
新碧鸡关隧道上台阶开挖至D2K1084+483时，掌子面右侧岩体变差，风化严重，有地下水从裂隙渗出，右侧拱顶处出现明显全风化粉岩不整合接触面（产状N76°E∠NW32°）。随着开挖深入，可见全风化软弱夹层发育，岩体稳定性差，与地质雷达和超前水平钻孔揭示情况一致。通过观察记录，运用类几何运算计算出软弱层与线路交汇情况，预测前方软弱层发育位置。
表1 掌子面记录统计表
掌子面素描图
日期 10月30日 11月2日 11月4日 11月7日
里程 D2K1084+481 D2K1084+476 D2K1084+472 D2K1084+465
图例
`
上台阶：
下台阶：
计算得出全风化软弱夹层与隧道交汇长度约为20.5m，经开挖验证，该数据与实际情况相稳合。
5.结论
根据前述综合超前地质预报结果表明，该段内发育有软弱夹层段，按照实施性施工组织设计的要求，该段施工减小开挖循环进尺，并报建设、监理、设计方进行变更处理，根据实际情况调整支护参数。
综合超前地质预报方法在隧道施工中起到指导施工的作用，多种预报方法综合运用能有效地弥补目前常用预报方法自身存在的不足，更加准确地预报前方围岩分布情况，为隧道动态施工提供依据，保障施工安全。
6.参考文献
［1］张兴周，Bragg光纤光栅与光纤传感技术［J］，光学技术,1998
［2］唐炜等，Bragg光纤传感技术应用研究［A］，光学 精密工程，2002，（10）.
［3］小间距隧道施工技术浅析［B］中国港湾建设，2006，10，（6）.
［5］《铁路隧道施工规范》(TB10204-2002) ［P］，北京，中国铁道出版社,2002.
［6］《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）［P］，北京，中国铁道出版社,2008.
［7］《鐵路工程施工安全技术规程》 (TB10401.1－2009) ［P］，北京，中国铁道出版社,2009.