水利水电工程隧洞施工超前地质预报技术规程

3.1 按预报的作用划分

⑴ 常规预报:是勘测设计阶段地质工作的继续，也是隧洞施工的一个作业过程。其目的是结合施工进程，收集地质资料，判断围岩类别，了解掌子面前方短距离内的工程地质条件，为正确选择断面大小、衬砌类型、施工方法和支护设计或修改施工设计等提供依据，其成果可作为隧洞竣工后维修养护参考。该预报是短距离预报的主要任务，目前已有比较成熟的经验。多以地质素描为主，配合简单的物探测试了解掌子面前方地质条件。常规预报应以施工单位为主，作定量预报、并结合施工进行，预报时尽量不占或少占施工作业时间。

⑵ 成灾预报:隧洞施工中的地质灾害，是指隧洞施工过程中因前方地质条件的突然变化，导致施工失去控制的非常事件。该事件可引起人员伤亡、机械设备失效并严重破坏、甚至被迫长时间停工，致使工程部门蒙受重大的经济损失。隧洞地质灾害主要有大规模塌方、涌水、涌泥、涌石、岩爆、瓦斯等。成灾预报是对可能的灾害性地质条件进行预报，以指导隧洞施工中的防灾和减灾工作。该预报是中、长距离预报的主要任务，是为隧洞施工战略决策服务的。对可能成灾的地质条件，应从设计和施工方法上考虑特殊对策，否则可按常规预报进行。成灾预报应由设计、科研、施工单位组成专家小组，采用地质、物探综合分析法进行定性和定量预报，并视工作需要占用部分施工作业时间。

⑶ 专门预报:对特殊地质问题进行预报，如膨胀岩、侵蚀性地下水、高地温、岩溶等。这些特殊地质条件，常常使施工陷入困境或破坏隧洞衬砌，如果处理不及时或处理失当，甚至可能酿成大的地质灾害。可见，专门预报也是隧洞施工预报的重要内容之一。该预报应由设计、科研和施工部门组成专门小组，采用综合手段作定性和定量预报。

3.2 按距掌子面的距离划分

隧洞施工超前预报距离与隧洞施工速度和工程实际需要密切相关。结合我国隧洞开挖技术水平和快速施工要求，按掌子面前方距离可分为三类:

⑴ 短距离预报:0~15m。就我国目前快速施工的水平，一般采用钻爆与TBM相结合的方法。一个循环进尺约2~3m，二个循环是4~6m，三个循环是6~9m。实践表明，预报三个循环的前方地质条件，即能满足安全施工要求。根据我国目前的探测技术，要预报掌子面前方15m范围内的地质条件并不困难，且测试基本可与施工同步进行。对成灾预报而言，短距离预报相当于临灾预报或防灾处理阶段。

⑵ 中距离预报:15~50m。对于防灾预报来说，只有15m范围内的临灾预报是不够的。发现有可能成灾的地质条件，马上要准备处理，显然太紧张。比较理想至少应有30m的距离。因此，进行范围超过15m的中距离预报是隧洞施工所必须的。另外，从目前已有的预报实践来看，用物探方法在开挖面上进行20~40m的超前探测已十分有效。说明物探方法在中、长距离预报中是有潜力的。

⑶ 长距离预报:50m以上为长距离预报。

3.3 按采用的手段划分

⑴ 经验预报:在以往工程经验的基础上，凭感觉就能进行的预报。它对临灾预报有特殊意义，如凿孔过程中发现有岩粉异常喷出，可能遇到了瓦斯或有害气体;听到岩石劈裂声且随后出现岩块弹射现象可能是岩爆;凿孔异常喷水可能是大量涌水的先兆;隧洞塌方也有先兆等等。直接预报法或地质分析法的预报效果与从事预报人员的经验丰富程度密切相关。

⑵ 采用仪器预报:预报目的不同，方法各异，所用仪器也是多种多样的。如地质分析法只需罗盘、地质锤、放大镜、稀盐酸和皮尺等;水平钻孔法需用大型水平钻机;物探方法需各种物探仪器等。

⑶ 综合预报:地质体是复杂的综合体。企图用单一方法查明隧洞的全部地质条件是不可能的，因此应采用综合预报方法。根据地质条件的差异和不同精度要求，适时选用若干种方法相互补充和印证，才能获得良好效果。

3.4 按精度划分

⑴ 定量预报:"定量"是对前方地质体具体位置、规模、设计参数变化等给出量的概念;对灾害性地质条件，除明确灾害性质外，还应明确可能成灾的位置、规模和影响范围等。当然对量的精度要求也是相对的，如短距离预报精度要求最高;中距离预报精度要求次之;长距离预报则以定性为主，强调战略上的指导作用。

⑵ 定性预报:定性是对定量而言。定性一定要准，具体位置的精度可不作严格规定。

隧洞施工超前预报的内容一般包括:

①不良地质预报及灾害地质预报:预报掌子面前方一定范围内有无突水、突泥、岩爆及有害气体等，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施或建议;

②水文地质预报:预报洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响;

③断层及其破碎带的预报:预报断层的位置、宽度、产状、性质、填充物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策;

④围岩类别及其稳定性预报:预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等;

⑤预测隧洞内有害气体含量、成分及动态变化;

以上较为详细的介绍了当前我国隧洞施工超前预报的现状及其探测技术。笔者认为:实施超前预报应首先收集和熟悉已有资料，提出预报探测的计划和重点;然后配合施工进程，开展地表补充调查和洞内地质素描，以施工地质调查资料为依据，演绎隧洞内需要超前探测段的地质理想模型;接着选择一种以上对施工干扰少、探测时间短的有望达到预报目标的物探技术，开展室内和现场实测;最后组成地质、物探及相关工程专业人员的分析组，对地质和物探资料进行系统处理和综合分析，提出预报意见。

为提高超前预报精度，有必要对现有技术方法进行改进，尤其是观测方法应全方位进行，以获得三维空间围岩性态，提高定位精度。资料处理应建立不同地质界面的特征识别模式，提高判别准确性。

目前国内正在进行大规模的水利水电、铁路和公路工程建设，需要修建大量的隧洞和洞室，而投入合理的超前预报技术将在减少和消除地下工程的灾害发挥巨大作用。

由于隧洞工程超前预报工作目前尚有许多不成熟之处，因此需在实践过程中不断总结和提高。