超前地质综合预报技术在基岩裂隙水隧道中的应用

③DK790 + 382 ～ DK790 + 370 段。应做好中短距 离的预报工作，以规避安全风险。
为有 效 规 避 安 全 生 产 风 险，对 DK790 + 520 ～ DK790 + 450 段及 DK790 + 385 ～ DK790 + 370 段采用 加长炮孔进行突水突泥情况超前探测，对 DK790 + 455 ～ DK790 + 382 段采用超前水平钻探进行集中减排水 以保证正常施工。
从现场工作面及边墙出水情况来看，在 DK790 + 518 处地下水主要以漫流或散流的形式沿基岩裂隙涌 出，局部地段地下水体呈线状（ 未见股状水体） 。从洞 身所处的水文地质条件来看，隧道穿越含水地层以震 旦系串岭沟组砂岩基岩裂隙水含水层为主，裂隙的张 开度及连通性一般，隧道涌水主要来源于含水层中的 静储量。结合 TSP 与红外探水探测结果可以判断，隧 道涌水可能会随着工作面的掘进而发生增大现象，这 种增大现象在 DK790 + 450 ～ DK790 + 382 段的表现可 能最为明显，而后到了 DK790 + 382 ～ DK790 + 370 段 可能又会恢复正常。作出综合预报结论如下：
①DK790 + 518 ～ DK790 + 450 段。应严格按照施 工图进行开挖施工，及时做好相应支护，注意防排水， 并做好中短距离的预报工作，以规避安全风险。
②DK790 + 450 ～ DK790 + 382 段。应采取超前水
平钻进行减排水，加密地质素描，做好防排水预案，及 时有效采取措施，以规避安全风险，特别是大的涌水。
表 3 为 DK790 + 455 ～ DK790 + 382 段超前水平钻 探施做情况，钻探设备采用无锡市双帆（ 金帆） 钻凿设 备有限公司产品 YG-50 系工程钻机。
里程分段
表 3 DK790 + 455 ～ DK790 + 382 段超前水平钻探揭露地质情况
长度 /m
地质情况描述
DK790 + 455 ～ DK790 + 416
39
震旦系紫红色砂岩为主，岩石完整性一般，孔隙度较高，裂隙率较大。地下水较发育，普遍渗水、滴水，线 状出水，终孔水量约 19 m3 / h，水压 0. 12 MPa
DK790 + 416 ～ DK790 + 382
34
震旦系紫红色砂岩为主，岩石完整性 较 差，孔 隙 度 高，裂 隙 率 大。 地 下 水 发 育，普 遍 渗 水、滴 水，线 状 出 水，局部呈股状，终孔水量约 28 m3 / h，水压 0. 15 MPa
收稿日期： 2012-04-09 作者简介： 王 俊（ 1986—） ，男，助理工程师。
成为指导隧道安全施工不可或缺的一项工作。一般情 况下，隧道超前地质预报工作的主体内容包括以下四 个方面［3］：
①地层岩性预测预报，特别是对软弱夹层、破碎地 层的预测预报。
② 地 质 构 造 预 测 预 报，特 别 是 对 断 层、节 理 密 集 带、褶皱轴等影响岩体完整性构造发育情况的 预 测 预报。
自铁建设〔2010〕120 号文件要求将高风险软弱围 岩及不良地质隧道超前地质预报责任主体划归为设计 单位后，隧道超前地质预报工作已引起各设计院的高 度重视。
1 超前地质预报工作简介及综合预报技术
1. 1 超前地质预报工作内容
隧道深埋地下，工程地质和水文地质条件复杂、多 变，期望在勘测设计阶段完全查明隧道工程的岩体构 造、状态、特性，特别是不良地质体的确切位置、规模等 是十分困 难 的［2］。 隧 道 超 前 地 质 预 报 正 是 因 为 其 能 对开挖工作面前方的地质情况作出判断与预测，从而
关键词 隧道 超前地质预报 综合预报
中图分类号： U455
文献标识码： B
随着我国铁路建设事业的发展，隧道施工安全问 题越来越受到社会各界的关注。隧道施工过程中经常 出现的突水、突泥、坍塌、瓦斯燃烧等事故不仅可能直 接或间接导致人员伤亡，还会给现场作业带来极大麻 烦与挑战。据不完全统计，因水文、地质问题而造成的 现场停工时间约占施工总工期的 1 /3 ～ 1 /4［1］。为有 效规避施工安全风险和最大程度的减轻地质灾害损 失，超前地质预报研究工作具有十分重要的现实意义。
上述即为综合预报技术应用于基岩裂隙水情况隧 道超前地质预报的一个实例。值得注意的是，在工作 面里程逼近 DK790 + 450 时，应根据现场涌水观测情 况考虑是否再次布置红外探水探测工作，并依此修改 和完善预报结论，将物探预报与地质预报紧密结合，环 环相扣。同样，在工作面里程逼近 DK790 + 382 时也 是如此。
由此可见，为了提高预报准确性，有必要展开综合 预报技术研究，本文结合某高风险隧道超前地质预报 工作实例，提 出 一 种“长 距 离 预 报 与 中 短 距 离 预 报 相 结合、物探 预 报 与 地 质 预 报 相 结 合、微 观 与 宏 观 相 结 合”的综合预报方法。
2 综合预报技术的应用实例及其效果检验
③不良地质预测预报，特别是对岩溶、人为坑洞、 瓦斯等发育情况的预测预报。
④地下水预测预报，特别是对岩溶管道水及富水 断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的 预测预报。
1. 2 超前地质预报工作进展
纵观我国隧道超前地质预报工作的进展，主要历 经下面几个阶段： ①起步阶段。20 世纪 50 年代至 80 年代，主要采用超前地质导坑、水平超前钻探等简单实 用的方法进行预测预报，此类方法预报距离短且大量 占用施工时间。②摸索阶段。20 世纪 80 年代至 90 年代，国内超前地质预报工作除在超前钻探现场作业 方面做过大量改进研究外，还将物探技术成功 应 用 （ 设备依靠国外引进与自主研发） ，并逐步建立和完善 物探预报理论体系。③应用成熟阶段。进入 21 世纪
中国某重载铁路隧道位于震旦系下统串岭沟组 （ Z1 ch） 砂岩、石英砂岩地层中，基岩裂隙水较为发育。 该隧道在开挖过程中，地下水沿基岩裂隙向坑洞内渗 出，局部水体呈线状或股状，隧道涌水给现场施工带来 极大麻烦。为确保隧道施工的安全和质量，超前地质 预报工作在采用 TSP（ Tunnel Seismic prediction） 反射 地震预报方法进行长距离预报的同时，选择 HW － 304 红外探测仪对工作面前方 30 m 范围内可能存在的隐 伏含水体实施方位探测，并结合宏观水文地质条件总 结与微观现场工作面及边墙出水情况观测，最终根据 上述多方面分析结果，针对工作面前方掘进施工做出 合理化结论与规范化建议。
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弱风化石英砂岩夹薄层泥岩，节理裂隙发育，岩体破碎，地下水较发育，渗滴水，局部股状出水。围岩稳定 性较差，易塌方。建议进行加深炮孔法超前地质预报，及时支护、注意防排水
DK790 + 382 ～ DK790 + 370
12
弱风化石英砂岩夹薄层泥岩，节理裂隙较发育，岩体较破碎，渗滴水，局部易塌方。建议严格按设计施工， 及时支护、注意防排水
图 2 红外探水在 DK790 + 518 工作面的探测结果
图 1 TSP 在 DK790 + 518 工作面的探测结果
红外探水探测结果见图 2 与图 3。红外探水结论
图 3 红外探水在隧道走向上的探测结果
见表 2。
里程分段
表 2 红外探水结论
长度 /m
推断结果
DK790 + 518 ～ DK790 + 488
30
围 岩 中 地 下 水 水 量 逐 渐 增 加，局 部 地 下 水 沿着构造裂隙流出，且具有一定的承压性
DK790 + 518 工作面地质素描情况： 震旦系串岭
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铁道勘察
2012 年第 3 期
沟组紫红色砂岩、石英砂岩，中厚层状，层厚 20 ～ 30 cm，局 部 夹 薄 层 泥 岩，岩 体 较 完 整； 砂 岩 岩 层 产 状： 265°∠4°，主要发育两组节理，节理面产状分别为 160° ∠85°和 60°∠69°，节理间距分别为 1. 5 ～ 2. 5 m 和 1 ～ 1. 5 m，均为密闭型，延伸长度 0. 5 ～ 1 m。
在隧道涌水的预测方面是可行的； （ 2） 物探成果须与 现场地质 情 况 紧 密 结 合，二 者 相 辅 相 成，互 为 佐 证； （ 3） 发挥物探作业优势，在宏观总结隧址地质、水文地 质条件与微观现场地质情况确认的基础上开展超前地 质预报工作，会成为今后的发展方向。
参考文献
［1］ 王梦恕． 对岩溶地区隧道施工水文地质超前预报的意见［J］． 铁道 勘察，2004（ 1） ： 7-9
［2］ 李术才，李树忱，张庆松，等． 岩溶裂隙水与不良地质情况超前预 报研究［J］． 岩石力学与工程学报，2007，26（ 2） ： 217-225
［3］ 齐传生，周振 国，杨 世武，等． 铁路隧 道超前 地质预 报技术指南 ［M］． 北京： 中国铁道出版社，2008
［4］ 肖书安，吴世林． 复杂地质条件下的隧道地质超前探测技术［J］． 工程物理学报，2004，1（ 2） ： 159-165
WANG Jun
摘 要 超前地质预报是高风险隧道施工过程中不可或缺的一项工作，对确保施工生产安全起着
至关重要的指导作用。在总结前人工作的基础上，提出一种综合预报技术方法，并以中国某重载铁路基
岩裂隙水隧道为实例，详细阐述了该方法在隧道涌水预测方面的应用，初步探讨综合预报技术的可行性
及今后隧道超前地质预报工作的发展方向。
44 文章编号： 1672-7479（ 2012） 03-0044-03
铁道勘察
2012 年第 3 期
超前地质综合预报技术在基岩裂隙水隧道中的应用
王俊
（ 中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055）