【文章內容簡介】 時、合理地提前安排施工進度，修正施工方案，采取有效的對策和施工方法，極大地避免塌方、涌 (突 )水 (泥 )、巖爆等災害，確保施工安全，加快施工進度，保證工程質量，降低建設成本，提高經濟效益。 目前常用的超前地質預報方法依據預報的距離可分為長距離超前地質預報和短距離超前地質預報兩類。長距離超前地質預報方法主要有 TSP 隧道地震波預報技術、長距離超前水平鉆孔等，短距離超前地質預報方法主要有掌子面地質素描、地質測繪、地質雷達、紅外探測等。 隧道施工過程中常見的地質災害 一般認為影響隧道工程圍巖的穩(wěn)定性有八大主控因素：地層巖性，地質構造，原巖應力場，地下水，地質工程環(huán)境，地下工程設計結構，開挖工藝方法與支護體系等 。其中前五大因素為客觀地質因素，后三大因素為新建鐵路云桂線（云南段）隧道超前地質預測預報及監(jiān)控量測評估投標 文件技術部分 237 人為因素且受控于前五大因素。 （ 1）斷層破碎帶 在影響隧道工程地質條件的諸多地質因素中，構造碎裂斷層影響最大。斷層是隧道開挖過程中最常見的不良地質現象，斷層破碎帶分布區(qū)段是隧道圍巖最不穩(wěn)定的區(qū)段。斷層及其破碎帶又是巖溶發(fā)育地區(qū)溶洞水、地下暗河和淤泥帶的最主要儲存場所。封閉條件好的斷層及其破碎帶和小斷層，也是煤系地層中的高壓瓦斯的主要聚集空間。在隧道開挖后的地質環(huán)境中，這些地質因素會很快發(fā)生變化，所以斷層及其破碎帶是隧道發(fā)生施工地質災害的主要根源之一。在構造斷層帶， 碎裂作用與動力變質作用會極大地降低巖體強度。由于構造破壞、強烈的節(jié)理發(fā)育及整個透水性較高，導致斷層帶巖體的特征是變化大、風化強烈、完整性差。在這些地帶，地下坑道拱部與邊墻的穩(wěn)定性都大大降低，自然應力常常發(fā)展成重力的 2～ 3 倍。這種應力可能破壞隧道的支撐與永久襯砌，而且有的還發(fā)生巖石崩與巖爆。當隧道橫穿斷層時，常伴有大量的突然涌水現象，并伴有巖石塌方事故。 （ 2）溶洞 大型溶洞和暗河主要發(fā)育在易溶巖的斷層破碎帶，兩條或兩條以上的斷層交匯處，可溶巖和非可溶巖的接觸界面處，可溶巖形成的較大型背向斜褶皺的核部等。巖溶 發(fā)育地區(qū)施工的隧道，經常遇到由巖溶塌陷所形成的不良地質，如軟巖較多的地層中穿過的隧道，經常會遇到巖溶陷落柱。在構造應力和上覆巖層重力作用下，有些溶洞發(fā)生坍塌，上覆煤系地層隨之塌陷，從而形成大約成柱狀形態(tài)的巖溶陷落柱，這些陷落柱既可以出現在煤系地層中，也可以充填在灰?guī)r、白云巖的溶洞中，在灰?guī)r、白云巖之上的其它軟巖地層中也可以形成類似的陷落柱。巖溶陷落柱的地表特征主要是其形成的特殊地貌景觀，如完整的煤系地層中出現圓環(huán)狀的陷落洼地，新建鐵路云桂線（云南段）隧道超前地質預測預報及監(jiān)控量測評估投標 文件技術部分 238 周圍巖層產狀正常，洼地中的巖層形狀雜亂，亂石林立，填充著不同地層的巖石碎塊，周圍巖 層略顯向洼地內彎曲。再如在黃土覆蓋地區(qū)，由于雨水的下滲作用，常在地表形成陷坑或小盆地。 （ 3）巖性交界面 在隧道施工過程中經常會遇到圍巖巖性變化，不同巖性的交界面導致斷裂韌性變化，彈性性質變化，地應力變化，交界巖石斷裂性質對水力裂縫的延伸能力影響規(guī)律，往往也是富含地下水的地方。圍巖巖性交界面處隧道施工中可能造成重大工程災害，一方面巖層間會出現貫穿節(jié)理、角度接觸；另一方面不同巖性圍巖物理性質、力學性質差異很大。在巖性變化段施工，兩側巖石物理性質不同，整體性很差，巖體自身承載能力弱，也是隧道襯砌變形或不均勻變形 較大段。若巖性交界段在隧道洞口段，隧道洞口圍巖應力重分布后沒有穩(wěn)定，同時隧道洞口邊坡的變形也會受到很大的影響，這樣會給隧道穩(wěn)定性與安全性帶來更大的危害。隧道圍巖軟弱夾層 (如煤層等 )對隧道穩(wěn)定性也很不利，隧道施工到煤層發(fā)育段，會遇到圍巖中夾有煤層，隧道掌子面穩(wěn)定性大降低，出現落塊、坍塌等地質災害。 （ 4）富水帶 巖體富水帶主要是巖體中富含裂隙水、巖洞中填充物中富含地下水及斷層破碎帶中富含地下水等。富水帶一般與斷層破碎帶相伴而生，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，地表水易成為地下水的補充，當與溶洞及地下暗河相連同時，可能會發(fā)生 大的涌水和突泥。 （ 5）有毒有害氣體 隧道工程建設中有時不可避免的要穿越煤系地層和賦存瓦斯及其它毒害氣體的地層。當隧道穿過含瓦斯地層時，存在瓦斯燃燒或爆炸的危險；在煤質破碎及瓦斯壓力高的地層還存在著煤和瓦斯突出的可能。如果隧道新建鐵路云桂線（云南段）隧道超前地質預測預報及監(jiān)控量測評估投標 文件技術部分 239 穿過賦存毒害氣體如硫化氫（ H2S）、二氧化氮（ NO2）的地層，在掘進過程中會發(fā)生毒氣涌出，會對施工人員的生命安全造成威脅。另外，在隧道掘進爆破過程中也會產生大量的有害氣體，如硫化氫 (H2S)、二氧化硫 (SO2)、一氧化碳 (CO)、二氧化氮 (NO2)等，如果在爆破后不進行毒害氣體檢測，通風措施落實不到位，施工人員在含有大量毒害氣體的環(huán)境中工作，會嚴重威脅施工人員的身體健康。 賦存有毒有害氣體的地層一般為軟弱圍巖，尤其是含瓦斯地層中的軟弱夾層，用手可捻成粉碎狀，穩(wěn)定性差，支護施工要求高。因此加強有毒有害氣體的檢測也是隧道施工過程中重要的安全措施之一。 隧道超前地質預測預報的必要性和內容 隧道超前地質預測預報的必要性 隧道施工超前地質預測預報是在隧道設計的基礎上，為保證隧道施工安全、指導隧道工程施工、提高隧道工程施工質量而開展的隧道不良地質和施工地質災害超前預報工作。是隧道施工 不可或缺的一道重要施工工序，不論是礦山法施工還是新奧法施工，它都是重要的工作環(huán)節(jié)。因此，全面、完善、扎實的做好隧道施工超前地質預測預報工作既是設計單位及時進行動態(tài)設計的基本依據，又是指導隧道施工的正確決策，是保證隧道施工安全、提高工程設計和施工質量、減少和杜絕突發(fā)地質災害發(fā)生的有效和必要的隧道工程施工的基礎性工作。 長期超前地質預測預報能查明隧道掌子面前方隱伏的不良地質體的性質、種類、位置和規(guī)模，能半定量地確定掌子面前方的圍巖地質條件（如不良地質體的圍巖級別或富水性），以及對隧道施工的影響程度和有無發(fā)生施工 地質災害的可能。短期超前地質預測預報能根據地質體產狀（走向、傾向和傾角），定量預報隧道掌子面已揭露的斷層破碎帶、特殊軟巖（膨脹新建鐵路云桂線（云南段）隧道超前地質預測預報及監(jiān)控量測評估投標 文件技術部分 240 巖層）、煤層、富水巖層等形狀規(guī)則的不良地質體向掌子面前方延伸的情況、影響隧道的距離和尖滅點 。能根據各類不良地質的前兆，定性或半定量地確定掌子面前方較近距離內是否隱伏不良地質體 。能應用儀器，定量探測掌子面前方近距離內上述隱伏的不良地質體的位置和規(guī)模。臨近警報能通過一定監(jiān)測技術和手段，對塌方、片幫、掉塊、巖爆和突泥突水、煤與瓦斯突出等地質災害進行預報或警報。 超前地質預報對于隧道，特別是 地質條件復雜、工期緊的隧道快速、安全施工來說，其作用和意義尤為突出。所以，超前地質預報應當，也必然要成為隧道施工的必不可少、不可或缺的工序。 隧道超前地質預測預報的內容 （ 1）水文地質預報：預報洞內突、涌水量的大小及其變化規(guī)律，并評價其對環(huán)境地質、水文地質的影響； （ 2）溶洞、斷層及其破碎帶的預報：預報溶洞、斷層及其破碎帶的位置、寬度、產狀、性質、充填物的狀態(tài)，是否為充水斷層，并判斷其穩(wěn)定程度，提出施工措施和建議； （ 3）圍巖類別及其穩(wěn)定性預報：預報掌子面前方的圍巖類別與設計是否吻合，并判斷其穩(wěn)定 性，隨時提供修改設計、調整支護類型、確定二次襯砌時間的建議； （ 4）預測隧道內毒害氣體含量、成分及動態(tài)變化； （ 5）對灰?guī)r段隧道底下 10m 范圍內是否存在溶洞進行探測。 （ 6）其它不良地質預報：預報掌子面前方一定范圍內有無采空區(qū)、突水、突泥、巖爆及有害氣體等，并查明其范圍、規(guī)模、性質，提出施工措施或建議。 新建鐵路云桂線（云南段）隧道超前地質預測預報及監(jiān)控量測評估投標 文件技術部分 241 本工程超前地質預測預報執(zhí)行的技術規(guī)范 根據擬建工程的特點及對工程超前地質預測預報工作的技術要求，本工程超前地質預測預報中的各項工作均嚴格按照以下規(guī)范和規(guī)程 (目前適用，但不限于以下版本，如有后繼變更則以 最新版本或最新頒發(fā)者為準 )要求進行： 中華人民共和國行業(yè)標準 《鐵路工程物理勘探規(guī)程》 (TB100132020)； 《鐵路隧道超前地質預報技術指南》（ TZ 2042020）； 《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》（ TB101212020） ； 《鐵路隧道設計規(guī)范》（ TB10003— 2020 J449— 2020）； 《鐵路隧道施工規(guī)范》（ TBJ204— 86） ； 《 客運專線鐵路隧道工程 施工技術指南 》（ TZ2142020）； 《淺層地震勘查技術規(guī)范》（ DZ/T01701997）； 《鐵路工程地質勘察規(guī)范》（ TB100122020） ； 《鐵路工程不良地質勘察規(guī)范》（ TB100272020） ； 《鐵路橋涵地基和基礎設計規(guī)范》（ TB1000252020） ； 《鐵路隧道超前地質預測預報和監(jiān)控量測技術指南》（鐵建設〔 2020〕105 號） 中華人民共和國國家標準 《建筑抗震設計規(guī)范》 (GB500112020)； 《中國地震動參數區(qū)劃圖》（ GB183062020）； 《工程巖體 分級標準》（ GB5021894）； 《工程測量規(guī)范》（ GB500262020）； 《土的分類標準》（ GB14590）； 新建鐵路云桂線（云南段）隧道超前地質預測預報及監(jiān)控量測評估投標 文件技術部分 242 《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》 (GB50086－ 2020)； 《有害作業(yè)場所空氣采樣規(guī)范》（ GB 1373392）； 《地下工程防水技術規(guī)范》 (GB50108－ 2020)等； 《巖溶地質術語》（ GB/T1232990） ； 超前地質預測預報采取的技術方案 根據新建鐵路云桂線（云南段）隧道工程的具體情況，結合設計文件及設計要求，采用隧道地質調查地質分析與宏觀預報、隧道洞身不 良地質長期（長距離）超前地質預報、隧道不良地質短期（短距離）超前地質預報、和重大施工地質災害臨近警報，共四個完整的、缺一不可的、系統(tǒng)的超前地質預報方案。 隧道區(qū)域地質調查與宏觀預報 隧道不良地質宏觀預報是所有后續(xù)隧道洞身不良地質體超前預報、超前水平鉆探和重大施工地質災害臨近警報等地質預報的基礎，是不可缺少的重要一步。是在設計院提交隧道設計書的基礎上進行的更深入的、專門化的地質工作和宏觀超前地質預報方案。 隧道不良地質宏觀預報采用專門的地質調查方法、專門的地質分析技術，在隧道洞身開展具體超前地質預測 預報之前，專門用于研究和預報隧道的主要不良地質類型（特別是成因類型）、成因特征、地質災害和對隧道施工影響的一種專門超前地質預報方案，也是確定隧道洞身主要不良地質走向的惟一可采用的超前地質預測預報方案。 隧道的主要不良地質類型（特別是成因類型）、成因特征、地質災害和對隧道施工影響，以及隧道洞身主要不良地質走向的確定，對于后續(xù)的隧道洞身各種預報成果的解譯，特別是對各種物探成果的解譯十分重要；因為，每個預報區(qū)段內存在的主要不良地質的類型、走向及其與隧道空間關新建鐵路云桂線（云南段）隧道超前地質預測預報及監(jiān)控量測評估投標 文件技術部分 243 系、兩壁出露的具體位置、規(guī)模特征和對隧道施工的影響等，都 離不開前述分析得出的正確結論。 隧道洞身主要不良地質走向的確定，還對超前地質預測預報最重要手段的 TSP 超前地質預測預報來說是最重要 —— 探測壁的選擇技術也至關重要 —— 主要探測壁（布設炮眼的隧道壁）要選擇隧道主要不良地質走向盡量平行傳感器的隧道壁。特別是對于隧道設計的“盲區(qū)”，顯得更為重要。 只有在地質分析和宏觀預報的原則指導下，才能更準確、更有效地實施洞身不良體地質超前預報和施工地質災害監(jiān)測、判斷及臨近警報等后續(xù)預報工作。特別是對于隧道超前地質預報占有極其重要地位的 TSP(TGP)地震波探測來說，只有通過隧道 所在地區(qū)主要洞身不良地質分析和宏觀預報，才能正確選擇炮眼鉆孔布設邊墻，才能更準確地布設炮眼的位置，才能在TSP 解譯階段選擇正確的搜索角和調諧角。所以，它更是提高 TSP 預報精度的關鍵技術之一。 隧道不良地質宏觀預報是在隧道不良地質分析的基礎上進行的，主要包括：應用超前地質預測預報的地質理論進行隧址所在地區(qū)的區(qū)域地質分析，應用超前地質預報理論進行隧道的洞身不良地質分析，應用地貌地質學知識進行隧道的洞身不良地質的地貌分析。 隧址所在地區(qū)的區(qū)域地質分析 （ 1）研究的資料 研究的資料主要為隧道設計文件和 隧址所在區(qū)域 1： 10000 地形圖、地質圖、地質構造圖，對隧址所在區(qū)域的地形、地貌有比較詳細的了解。 （ 2）分析的目標 分析的目的是應用超前地質預報的地質理論，初步分析并宏觀預報隧道所在地區(qū)的主要構造方位、力學性質和構造多期活動特征及其不同方位新建鐵路云桂線（云南段）隧