郑极新

（福州大学土木工程学院 福州 350108）

TGP超前地质预报在桦林隧道中的应用

郑极新

（福州大学土木工程学院 福州 350108）

根据福建省宁德沈海复线高速公路柘荣至福安段桦林隧道超前地质预报采用的地震波发射法探测和开挖掌子面的素描情况，结合采集到的数据及图像的分析，取得良好可靠的预报结果，为隧道施工安全提供了指导性的依据。

隧道 超前地质预报 TGP

1. 桦林隧道工程概况及地质条件

桦林隧道是福建省宁德沈海复线高速公路柘荣至福安段中的重要性工程之一，位于福安市潭头镇。隧道线路总体呈北东走向，最大埋深约310m。设计为双向四车道分离式布置，左线起讫桩号为ZK61+089～ZK62+655，全长1566m；右线起讫桩号为YK61+065～YK62+682，全长1617m。隧址区的勘察结果表明场区有一条断层带（F08A）通过，带内岩体破碎，节理裂隙极发育，与隧道洞身相交。洞周主要岩性为花岗岩和凝灰熔岩，为较硬～坚硬岩，洞身岩性接触带及节理裂隙影响洞身围岩级别以III～IV级为主，局部IV～V级；进、出口段内围岩级别为IV～V级。隧址区地下水主要为进、出口段坡积土层、风化岩层的孔隙裂隙水及洞身构造带和岩性接触带的基岩裂隙水，水量较丰富。

2. 隧道超前地质预报的目的及意义

超前地质预报是工程勘察工作的延续，也是隧道施工安全和维护的重要环节。在隧道的开挖掘进过程中，如果能提前准确掌握前方掌子面岩体结构的变化情况，不良地质体及可能引发的地质灾害的性质、分布位置和规模，就可合理地安排施工开挖进度，及时修正施工参数和方案，采取有效的防护措施，避免事故的发生。因此，有必要采取适当的技术手段，对隧道开挖前方的地质构造等进行准确探测。

3. 地震波反射法探测的原理

地震波预报反射法采用TGP206型隧道地质超前预报系统，其原理是地震波在岩体传播过程中，在声阻抗界面会产生地震反射波，利用仪器设备采集隧道岩体中地震波传播的信息，通过专业处理系统提取回波的界面位置、空间分布、回波极性和回波能量等信息，并结合隧道地质勘察资料综合分析，实现对隧道前方地质条件的推断，达到地质超前预报的目的。

4. 数据的采集和处理

地震波震源采用小药量炸药在隧道边墙的风钻孔中爆炸产生，激发孔在洞壁一侧沿直线布置，采用24个炮孔。地震波接收采用三分量采集的模式，接收探头安置在与炮孔等高的洞壁钻孔中，并与钻孔岩体良好耦合，在同桩号的左右壁钻孔中各布置一个，如图1所示。

4.1 桦林隧道出口左洞掌子面桩号ZK62+534的数据采集

桦林隧道出口左洞桩号ZK62+534的掌子面利用地震波反射法探测中，采集参数中的空间位置参数按现场实际位置输入，各激发孔编号及间距如表1所示，接收孔桩号为ZK62+596；仪器的采样率为0.05毫秒，采样点数4096点。

表1 桦林隧道出口左洞桩号ZK62+534的TGP现场激发孔间距数据记录表（单位:m）

图1 地震波激发孔和接收孔的布置

4.2 桦林隧道出口左洞掌子面桩号ZK62+534的数据分析

TGP206型隧道超前地质预报系统的数据处理采用TGPWIN2.0软件进行处理。依据隧道地震波反射原理，反射波和绕射波相结合，得到桦林隧道出口左洞掌子面桩号ZK62+534的三个分量的地震回波提取、偏移归位成图、地震波传递特性参数提取及成图以及综合计算与构造面产状成果图绘制，再将所得到的成果图比对分析（如图2，图3所示），形成预报报告，指导现场开挖掘进，保证隧道开挖安全。

结合施工现场通过对桦林隧道出口左洞掌子面桩号ZK62+534的掘进地质情况形成素描记录（如表2所示），对相应里程段的围岩状况与地质超前预报报告内容进行现场核对，并进行偏差分析形成纪要，为更好的完成超前预报工作积累数据及经验。

表2 桦林隧道出口左洞掌子面桩号ZK62+534的地质素描记录表

图2 三分量同侧波形记录图

图3 综合地质预报成果图

5 结论与建议

TGP地质预报系统探测的有效距离为150米，预报距离长，时间短，且对施工的干扰较小。系统以预报速度作为定性参数，与实际测量的速度做比较，并结合地质界面的产状综合分析，对隧道进行分段地质评价，推断出前方的断层、岩石破碎带、构造岩溶发育带和涌水涌泥等不良地质体的位置、规模、产状和岩石动力参数，具有可靠性。

通过对桦林隧道出口左洞掌子面桩号ZK62+534的TGP超前地质预报成果分析，划分掌子面前方150米范围的隧道围岩为3个地质单元，各地质单元的分析推断如下：

（1）ZK62+534～ZK62+515段，该段围岩为凝灰熔岩，预报岩体速度与测量段岩体速度相当，围岩以微风化为主，节理、裂隙不发育，岩体较完整，综合判断为II级围岩；

（2）ZK62+515～ZK62+505段，该段围岩为凝灰熔岩，预报岩体速度与测量段岩体速度有所下降，围岩以弱风化为主，节理、裂隙较发育，岩体较破碎，可能存在若干组较明显节理、裂隙面，综合判断为Ⅲ级围岩；

（3）ZK62+505～ZK62+384段，该段围岩为凝灰熔岩，预报岩体速度与测量段岩体速度略有提高，推测此段岩体强度可能有所增大，围岩以微风化为主，节理、裂隙不发育，岩体较完整，综合判断为Ⅱ级围岩。

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1007-6344（2015）12-0116-01

郑极新(1982.03)男，福建连江人，硕士研究生，讲师，研究方向：围岩稳定性分析