下渡隧道地质超前预报与监控量测技术
摘要：隧道地质超前预报与监控量测是确保隧道顺利施工的有效措施，通过综合超前预报的实践，证明超前预报和监控量测在隧道施工的中的重要性。
关键词：隧道，地质超前预报，监控量测，技术
1.工程概况
福建泉三高速公路下渡隧道左、右线全长3515米，隧道区上覆盖薄层残坡积粘性土，下部岩层以二叠系童子岩组煤系地层为主，岩性主要为泥碳质胶结的粉砂岩、砂岩，局部夹薄层状煤线、煤层；进口段为侏罗系长林组粉砂岩，受区域构造影响，岩层完整性较差；隧道发育三条构造带F03、F04、F05，隧道岩层富水性强，级别多为Ⅳ、Ⅴ级，稳定性差，由于围岩破碎复杂，隧道施工期间采用了地质超前预报与监控量测技术，使该隧道安全快速地建成通车。
2.工作方法和原理
2.1洞内围岩与支护结构观察
(1) 了解在未支护时开挖面围岩的稳定性；
(2) 了解岩层、断层、节理、褶皱、地下水、裂隙发育情况；
(3) 了解支护结构变形、开裂情况；
(4) 核准围岩类别；
(5) 了解洞口、浅埋段的地表变形、建筑开裂，判别松动区范围。
2.2净空变位及拱顶下沉
根据变形量、变形速度、变形收敛情况用以：（1）非确定性动态反分析（判别围岩与支护稳定，及塑性区分布）；（2）确定初期支护和施工方法的合理性；（3）确定模筑二次衬砌时间。
2.3地表沉降
判别洞口、浅埋段松动区范围，推测作用于支护结构的荷载大小。
2.4地质超前预报
目的：（1）进一步确认和详细划分围岩级别；（2）预报不良地质，如：岩层、断层、褶皱、裂隙发育情况；（3）预报围岩富水段的分布情况；（4）使支护与投资更加合理。
3.监控量测技术方案
根据下渡隧道围岩与支护结构的设计情况，为满足下渡隧道施工安全和可能有的设计变更，找出适合于下渡隧道不同围岩类别与支护类型的3种量测断面，分别为A型、B型和C型。A型量测断面适用下渡隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ类围岩段，包括以下工作：（1）在未支护时开挖面围岩稳定性；（2）岩层、断层、褶皱、裂隙发育情况；（3）拍照记录；（4）根据实际情况初步判断围岩级别；（5）提交简要地质分析报告。B型量测断面为隧道监控量测的必测项目，适用下渡隧道各类围岩段。具体量测项目包括：洞内地质状态与支护结构安全性观察，净空变位及拱顶下沉。C型量测断面为地质超前预报，适用下渡隧道各类围岩段。设置该量测断面的目的是：进一步确认和详细划分围岩级别；预报不良地质，如：岩层、断层、褶皱、裂隙发育情况；预报围岩富水段的分布情况；使支护与投资更加合理。边位移量测测点和洞口及浅埋地段地表沉降测点布置见图4.3.1。
4.地质超前预报
地质预报方法包括传统的地质分析法、地球物理探测法、钻探法及其有机结合的综合法，隧道施工地质工作包括跟踪地质调查和超前地质预报，施工地质工作的目的是为了做好超前地质预报工作，超前地质预报包括熟悉研究地勘资料、跟踪地质调查（掌子面观测）及使用有效探测手段等三方面的有机结合。（1）地质分析法，包括掌子面及地质素描，地层分界线、构造线及地下地表相关条件分析判断与计算，地质作图等。（2）地球物理方法总称之为波动学方法，地球物理探测仪器包括地质雷达、TSP（隧道地震探测仪）或TGP（隧道地质预报仪）、陆地声纳仪、面波仪、瑞利波仪、瞬变电磁法或激发极化、红外探测仪等，本次使用从加拿大进口的EKKO-100型地质雷达仪来完成，探测范围一般为30～40m。（3）钻探法，钻孔的位置、方位、倾斜角度、深度、数量等可根据探测对象和目的确定，由于隧道开挖炮眼数量较多，且风钻或掘岩台车打眼比较方便，对其中的几个炮眼加深至5～8m作为预报探测孔，实践证明会收到较好的效果。
5.量测频率及仪器设备
每一量测断面，隧道毛洞开挖后立即埋设传感器并测量初值，量测频率：1～7天：每天1～2次；8～15天：每天1次；16～30天：每两天1次；1～3个月：每周1～2次；大于3个月：每月1～3次。监控量测仪器及主要传感器见表5.1。
表5.1：监控量测仪器及主要传感器
6.围岩实际情况和预报围岩的对比情况
围岩级别提前预报的准确率：基本符合实际，准确率90％。断层、破碎带预报的桩号和长度超前预报的准确率：基本符合实际，准确率达90％。详细预报结果见表一
表一下渡隧道右洞预报围岩类别与实际围岩类别对比表
7.存在的问题和建议
（1）目前隧道施工中对监控量测的重要性认识不够，没有认识到监控量测是新奥法施工的灵魂，通过地质超前预报，及时采取应对措施，对隧道安全施工非常重要。
（2）公路隧道对于超前地质预报的认识不高，没有规范要求，使得隧道施工中超前地质预报这样重要的工作可有可无。
（3）鉴于某些地质情况的复杂性，现场工作条件、工作密度和超前地质预报技术的局限性，一种预报方法还不一定能够解决所有的地质问题，仍需不断总结经验教训，根据不同情况多方法结合，提高预报水平。
（4）各种预报方法各有其优缺点，需要相互补充，相互印证，这样预报准确率会更高。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部.铁路隧道超前地质预报技术指南（铁建设[2008]105号）.中国铁道出版社2008.
[2]中华人民共和国交通部.公路隧道施工技术规范（JTJ042-94）.人民交通出版社.1994.
[3]交通部第一公路工程总公司.公路施工手册隧道（上）（第一版）.人民交通出版社.1999.