翻髓圆圈１ 工程质量与管理 如何有效提高岩溶隧道超前地质预报准确性的应用研究 张乐乐陈万青 ７３００００ 兰州铁道设计院有限公司 摘要：岩溶隧道水文和工程地质条件复杂多变，极易发生突水、涌泥及塌方等安全事故，在施工前期对岩溶隧道超前地质预报的 准确性显得尤为重要。本文结合“新建铁路沪昆客专贵州段岩溶风险隧道超前地质预报项目”，对如何有效提高岩溶隧道超前地质 预报准确性，提出几点建议 关键词：高铁岩溶隧道超前地质预报系统准确性 １研究背景 新建铁路沪昆客专贵州段线路多穿越岩溶山岭地区，隧道占有比例 高，岩溶强烈发育，地质条件复杂，地质灾害频发，为确保隧道施工的质量和 安全…，在设计和施 １ 中要求安排超前预报程序。目前国内外隧道超前地质预 报技术的开发与应用尚处于正在发展的水平，尚没有形成一套完整可靠、适 用性较强的的方法系统Ｉ ，且多存在只注重预报技术，忽视预报系统管理的问 题，导致超前预报的准确性无法得到实质性的提高，预报效率较低，为ｌｒ有效 提高沪昆客专贵州段岩溶隧道超前地质预报的准确性，项目部专门成立了隧 道超前地质预报攻关小组，在实践中从技术、管理两方面结合，总结出一套系 统完善的预报方法系统，并在项目中得到应用，以有效提高超前地质预报准 确性，保证隧道施工安全。 ２研究意义圈 １）通过相关研究，一方面可以使预报准确率得到提高，有效避免不良地 质造成的塌方、突水、突泥等灾害事故，保证隧道施工安全；另一方面可以避 免预报盲目性，提高预报效率，降低预报成本，避免隧道因灾害事故发生导致 的停工、窝工现象，创造经济效益。 ２ １从技术与管理两方面相结合，建立一套完整的岩溶隧道超前地质预报 方法系统体系，为以后在其他隧道预报中推广应用提供借鉴和依据。 ３现状调查研究 １）目前国内外隧道超前地质预报还没有较统一严格的标准规范，相关的 技术还不成熟，方法种类繁多，尚没有形成一套完整可靠的方法系统。相关收 集汇总资料详见表１、表２ｔｌｌ’１４１５１。 ２）由于前期勘察设计阶段对于该地区岩溶复杂程度认识深度不够，相关岩 溶隧道并未安排有针对陛的预报方法和程序，方法手段单～，导致预报系统存 在缺陷，加之隧道超前地质预报工作需要纳入整个施工程序中去，施工单位需 要考虑时间和经济因素，如果采用全方位“扫描式”超前预报方法是不太现实的。 基于上述现状，如何既能确保预报结果的准确性，避免灾害事故的发生， 又能满足成本要求和对正常施工不造成太大影响，是需要重点研究的问题。 ４研究目标及可行性分析 １）设定目标：及时准确地预报隧道前方溶洞、断层破碎带、富水带等不良 地质灾害发育位置、规模及危险 ，确保准确率在８０％以上，较计划的传统预 报方法节约成本３０％以上，有效预防不良地质灾害发生对人民群众生命财产 造成伤 损失，不影响建设＿Ｔ期。 表１目前国内外隧道超前地质预报方法对比 预报方法 优点 缺点 地震波反射法 技术理论较成熟、适用范围广、预报 占用时间长、采集环境要求高、专业 （ＴＳＰ等） 距离Ｋ、结果准确度高 人员水平要求高、成本大、对不规则 体及水的预报准确性不是很高 地质雷达 对于溶洞能以图形方式直观反映、精 占用施工时间、采集数据环境要求高、 确度高 软硬岩反应上不易区分、预报距离短 红外 操作简单、资料处理简便快洁、对地 对其他不良地质探测不理想、不能确 下水体反应敏感 定储水构造的大小、水量及精确位置 地质基础法 不干扰施工、设备简单、出结果快、 容易漏报末开挖不良地质体、对技术 （素描等） 地质资料详细、费用低 人员水平要求高 电法 对地下水具有较好的敏感性、能确定 储水构造位髯规模 适用浅埋隧道、设置复杂、成本高 超前钻探法 直观反映、准确率高、内容全面 速度慢、占用时间长、高压涌水风险 大、软弱岩层不适用 ・１６ｏ・ 表２国内隧道超前地质预报实例效果 预报实例 预报＿方法 预撒内容 预报敞 沪蓉两高速齐 成功预报掌ｆ ｌｌｉｌｉ；ＪＪ：８０ｍ 人型济洞和掌， 岳Ｉｈ隧道 ＴＳＰ２Ｏ３ 溶洞、暗河 面前Ｉ方１３０ｍ暗河侧带，ｆＨ地晴河走向术能 确 预报，溶洲暗河富水情况预报小叫确 成功预报掌ｆ血前方１５ｍ范围断 破碎带及小 龙阁岭隧道 地质雷达 溶洞、断层破碎带 掣溶洲，ｆ｝Ｉ未能准确确定不良地质体甫水情 及存 ・的软弱夹 南广线北岭山 红外 地 水 成功预报掌ｒ 前矗存在禽水体，术能给出 隧道出口 确位置及出水量人小 渝怀线圆梁山 地质基础法 岩溶寓水带 隧道 楸挤 地质 沦分析，成功判划毛坝¨斜市水带 渝怀线圆粱山 溶裥、地 水、断 坝报效粜良好，成功预报深埋允琐 溶涧， 隧道 综合预报 层破碎带、软弱层 在贯通性岩溶水 该溶涮顺断 发育，井允填订软 状 ・１．，存 ２）．可行性分析 从不利因素和有利 素两个方向沧证了目标实现的可能性：有利【鞫＝素： ①可降低成本的方法占总成本比屯较大；②以沪昆客专隧道预报项口部为载 体，多单位协作参与，仪器设备、专业人员齐全，领导高度重视和大力支持；㈣ 小组成员皆为年青专业人员，有开拓创新精神，院内—々家定期亲自指导 利 因素：岩溶地区经验缺乏，前期计划的系统预报方法有缺陷。 ５影响因素研究分析 １）根据现状调查收集的资料和实践活动巾发现的问题，通过梳理、总结， 采用头脑风暴法和因果分析图，分别从人员、方法、环境、现场协调四个方面 确定了８条末端原因，详见图ｌ。 ２）通过深入分析论证，确定了如下主要原冈： ①预报方法系统缺陷 ②室内处理数据方法不完善 ③缺乏反馈机制 ⑧数据采集环境差，原始数据准确率低 隧 ＠ ＠ ｌ旦 、 臀 蒹 一★圜一 。 刖 地 ３ 一 质 坝 一 一／ … 报 ★匪！ ！ ／ ．一．★露 上厩 ， 产 —— ★ 匿三 ／ ７ 霍Ｌ 准 确 ， 性 ⑧ 低 图１因果分析系统图 ６对策措施研究分析 通过讨论分析，针对主要原因分别制定对策措施，并充分论证各对策措 施执行的可能性及效果，制定具体的对策实施计划，确保对策措施的有效实 施。详细的对策措施实施如下： １）主因一对策措施实施： ①充分研究隧道的前期勘察设计地质资料，由地质人员进行充分讨论， 进行相关补充调查，预估隧道可能存在的不良地质现象，确定预报的内容。 工程质量与管理１ （２）根据 爵 预报的内 ，确定预报思路，许根据各预报方法的原理和优 劣，选择适ＪｌＷ，Ｊ预报，Ｊ‘法 圉砸 ２）技术人员开始主动查找问题。主动解决问题，提高了预报的准确卒，建 立了各々，Ｉｋ￣ｌｉ各方法之间的循环处理流程 ３）确立了Ｊ 常流畅的反馈机制，既仪疗 大艟原始资料，义 ｛累ｒ很多 经验数据，为以后的预报提供了埘比依据，使预报的『伟确毕逐步提高．收到良 好效果，也比较及时的为施Ｔ＝提供可 指导信息，保 Ｆ施ｉ：安全 ４）通过｝：述Ｉ：作，保证了原始数据的准确性，为后续的数据处理分析Ｉ 作，打下・『Ｉ靠琏础，提高了预报的准确牢 ５）通过从预报技术 ｊ预报管理相结合采圾刘‘策措施，建 ｒ一套究整 的预报方法系统，在项Ｈ实践活动中得到了成功应川，准确地预报了肖家 ＩｌＪ隧道充填型溶洞、朱砂堡２＃岩溶隧道地下暗河、铜鼓２ 岩溶隧道溶槽及 ｆ：ｊ）根谢确定的预报思路和颅报方法，进行彳ｆ效组合，建 ：一套行之 效 的预报系统．制定预报ｌ 作程序和流 ２）主ｔＪ，ｌ Ｘ，ｔ策措施实施： ① 人一次处琦 流程，偶然误差火．为了避免此种情况，通过人员合理配 置，确定初次处理和复核处理．ＩＥ较两次处理 果，对存在的差异问题，进行 探讨解决， ：最终给… 可意见，双方签字确认．归档存 Ｅ，如【埘着分歧较大， 不能达成一敛．及时反馈给技术攻关／ｌ＇，ｌｆ－ｔ负责人，寻求０家指导帮助，并指定 负责人进行跟踪记录 ②在数据处理过 巾，备技术人员需要对符自々业发现的问题向栩哭々 业做｝｛｛说明日Ｊ解释．，ｆ：卡Ｈ ｑ 沟通．时处理的结果进行备擘业相 确认签字，建 立循环处理流 贯通性岩溶富水带，小高山隧道 溶突水涌泥等一系列／『 良地质灾 ，使 得整个项曰的超前地质预报的准确率达到８６％．预报成本节约 簪达３４％， 有效地预防ｒ地质灾霄的发乍对人受、财产造成的ｆｊｊｒ 损失，井保 Ｉ ｒ建 没］ 期一 ⑨ ｔｌ，￣ｌ・预测段采用的不 预报力‘法得｝｛ ｑ结果，由数据处理人进行相 互印证和反演分析，如发现问题，硷找原闪，继续衍 ：分析，商 相 之问结 果一致，并以幅面形式做｝ｌ｛分析过程说明，与原始资料一起存档 ３）主闪 对策措施实施： ①建 超前预报信息反馈表，分为现场实 情况反馈表和预报结果信息 反馈表两类。现场实际情况反馈表包括隧道内实际开挖地质情况说明和数据 采集影响 索记录；预报结果信息反馈表包插预报存存的不良地质内容、具 体里程段落、他川何种方法及预报实际效果等信息。 ②每次的顶报反馈信息都『｛｛专人负责，井签字确认，一并归档。 ４）主 四对策措施实施： ①根据调鹰资料及前铷预报实践经验，制定影响采集数据的不利ｌ 素排 列表，每次到达现场后，数据采集人员部要根据排列表确定现场作业环境是否 符合要求．存在哪些不利凶素，耍移！极想办法排除，否则不可进行数据采集。 ②现场数据采集要建立试验制度，针对 同仪器设备．制定相关的试验 指导建议书，现场需根据试验指导建议书验证仪器采集效果，确定是否存在 潜在小利环境影响 素，使采集的数据 符合要求，达 到预报效果。 ７对策效果研究分析 通过采取上述对策措施，Ｊ｛：在实践中实施，取得ｒ如下成果： １）确定了采用循序渐进的预报思路，有针对性和阶段性的选用各种预报方 法，制定了以地质法为 础、ＴＳＰ等物探方法及超前钻探为主要手段的综合超前 图３岩溶隧道超前地质预报效果实例 ８结论 Ｉ）隧道超前地质预报是一项系统的‘Ｉ＝＝作过程，不仅涉及超前预报的方 法技术，还与超前预报的系统管理密切相关，只有通过两 卡Ｈ瓦结合，建 立一套系统完簿的预报体系．并在实践巾得到针对性应用，才能切实提高 超前预报的准确宰．有救避免预报的斤目性，降低预报成本，提高预报的 效率。 地质预报系统＾‘案（见ｌ冬ｉ２），并被纳入到 常的施１ 程序中，得到了具体应用 ２）由于岩溶地区地质条件的复杂性、多样性、不确定性．决定丁岩溶隧道 超前地质预报ｆ 作是一项非常复杂、难度相当火的系统【：作，需要继续任实 践中不断总结经验，完善预报系统体系，提高预报水平 参考文献 …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Ｕ１ 岩石力学与工程学报，２【ｌ（１７（２）：２１７—２２５ 【２ｌ焦娟开展Ｑｃ小组活动以提高地质预报在施工中的；隹确性 西部探ｔｏ．ｘ＿ 程，２ｏ０９（２１：１８８—１９１． 【３１齐传生，王洪勇．圆梁山隧道综合超前地质预报技术Ｕｌｌ铁道勘察，２０ａ４（５）： ５２－５７ 【４】南亚林，韩晓雷，叶逢春，孔增奇，等地质雷达在公路隧道超前地质预报中 的应用Ｕ】．水利与建筑工程学报，２Ｏ０９，７（３）：１３２—１３３ 【５］王鹰，陈强，魏有仪，等．红外探测技术在圆梁山隧道突水预报中的应用ＵＩ． 岩石力学与工程学报，２ｎ０３，２２（５）：８５５—８５７． 图２隧道超前地质预报方法系统流程图 ・１６１・
