江西铁建工程检测有限公司-江西省南昌市330001
摘要：隧道超前地质预报工作做为确保隧道工程施工安全的一道防线，已经变得日趋重要。本文详细介绍了地质雷达法在隧道超前地质预报中的应用，以武九铁路客运专线瑞九段南阳隧道超前地质预报为例，通过地质雷达探测法进行超前地质预报工作，结合地质分析解决隧道施工中所遇到的问题，取得了较好的预报效果，确保了施工安全。
关键词：隧道；超前地质预报；地质雷达法；岩溶探测
1引言
在隧道工程设计阶段的地质勘察工作，虽然在一定程度上对隧道的地质状况进行了描述预测，但由于地质岩体的复杂性，在施工过程中经常发现地勘资料与实际情况有较大出入。正由于地勘资料无法完全准确反映施工段的地质情况，因此为保证隧道施工安全，隧道超前地质预报工作必不可少。目前隧道掌子面施工中的超前地质预报工作都已经非常成熟，且方法众多，但是在某些隧道施工过程中，人们往往忽略了隧道底部的地质预报工作，从而出现沉降、坍塌、喷水等事故，从而对隧道施工的安全、质量、进度、投资等产生很大影响，甚至造成人员伤亡。因此，隧道施工隧道底部地质超前预报也成为了施工过程中必不可少的环节。
2隧底地质探测工作的目的及任务
2.1目的
就当前隧道施工地质超前预报成果的应用范围看，施工隧道隧底地质探测目的主要有三方面：
（1）保证工程稳定与施工安全；
（2）对大多数建成通车隧道隧底翻浆冒泥，提供有效的整治数据；
（3）用于地质科学研究。用途各不相同，采用的方法与内容也有所差异。因此，施工地质超前预报工作在内容和方法上应具有相辅性、针对性、层次性。
2.2任务
探测围岩详细地质条件，包括①隧道隧底地质变化情况（地质断层及溶蚀破碎带的发育情况）；②隧底软岩地段的位置和长度；③隧底地下水条件（是否含水和涌水情况）；④隧底岩溶发育程度及溶洞的位置等。
3地质雷达探测基本原理
地质雷达是一种宽频带高频电磁波探测介质分布的非破坏性探测仪器。它是通过对天线的连续拖动的方式获得断面的扫描图像，由发射天线T向介质中发射一定频率的高频电磁脉冲波，接收天线R则接收来自介质界面的反射波。电磁波在介质中传播时，不同介质引起电磁波的反射会造成电磁波发生衰减和相位等特征的变化。因此，根据接收到反射波的时间、幅度与波形等可以判断介质的内部结构，从而对地质情况进行分析。
4地质雷达法在南阳隧道隧底超前地质预报中的应用
4.1南阳隧道地质概况
隧道穿越碳酸盐岩地区，线路穿越大块地-瑞昌背斜，地表岩溶强烈发育，地下水丰富。测绘发现有多处岩溶洼地分布在隧道顶端，DK170+050～+250地表附近、DK171+520～+740左侧30m，DK173+450～+575线路左侧86发育溶蚀洼地，后两处已成水塘；DK171+920左侧134m为一天然落水洞，洞口宽1.5～2m，无水声。隧道在掘进至向斜轴部、不同岩性接触带，可能发生突水及突泥。
4.2南阳隧道进口隧底超前地质预报
南阳隧道进口隧底DK169+890～DK169+850段，地下水较丰富，出现突水突泥现象，现场出水量较严重，经现场地质推理及各方研究，拟采用地质雷达对现场隧底及周边位置进行探测。现场探测采用GSSI美国地球物理探测仪器有限公司生产的SIR-30E型地质雷达进行探测，测线布置方式为纵向5条测线，呈平行布置。测线面积要尽量覆盖隧底仰拱表面探测完成后形成的地质雷达图像，通过地质解释，结合相关的已知地质、钻探、岩土设计等资料，应用地质雷达法进行探测，综合分析，完成最终的探测任务。
4.3隧底预报结论及现场验证
图1.DK169+867~DK169+859段岩溶发育及异常区
图1初步分析DK169+863~860，深度4-8m范围内，DK169+865~859，深度11-15m范围内，雷达信号反射波以高频为主，反射波突变异常，初步判断该范围内围岩局部有较为明显的变化，节理裂隙较为发育，岩体较破碎，且含有一定地下水，溶蚀发育较为强烈，局部存在异常区。
图2.DK169+882~DK169+868段岩溶发育及异常区
图2初步分析，DK169+882~871位置，深度1-4.5m范围，DK169+871~867位置，深度3-8m范围，雷达信号反射波明显加强，初步判断该范围内围岩岩体特征发生较大变化，节理裂隙较发育，岩体较破碎，存在夹层，且含有一定地下水，溶蚀发育较为强烈，溶洞可能性较大。DK169+874~871位置，深度6.5-9.5m范围，雷达反射信号以高频为主，初步判断该范围内围岩岩体较破碎，局部可能存在一定地下水，溶蚀发育强烈，局部可能存在溶洞。
现场验证：通过施工现场验证及已知的地质、水文、钻探等地质情况，发现一特大型容洞，溶洞下方存在一条宽约5-6m的地下暗河，距仰拱表面约4-6m，且水流量较大。如图3所示：
图3.现场表面溶洞情况
探测情况基本与现场开挖情况吻合。
5结语
1、在隧道工程施工过程中，超前地质预报工作是很重要也是很必要的，它在很大程度上消除了施工的盲目性，在确保施工安全的基础上，也为今后的开通运营消除安全隐患。因此在隧道施工过程中，应把超前地质预报工作当作一个必需环节纳入施工工序，同时应结合隧道的实际地质条件，采取适当的地质预报方法。
2、在日常的检测工作中，我们要不断积累经验，不断的将理论知识和现场情况相结合，利用地质雷达的探测图像分析，不断的进行验证开挖的地质信息，将二者有机的结合起来，才能不断的提高探测的准确性。并且充分的利用已有的地质、水文等勘探资料，合理的制定探测方案，以达到我们探测的效果。
参考文献
[1]刘志刚，赵勇.隧道隧洞施工地质技术[M]，中国铁道出版社，2001
[2]何发亮，李苍松，陈成宗.隧道地质超前预报[M]，西南交通大学出版社，2006
[3]吕乔森，罗学东，任浩.综合超前地质预报技术在穿河隧道中的应用[J]，隧道建设，2009，29（2）：189-193
[4]李华，朱自强，李键.TSP203系统在岩体分析中的应用研究[J]，地球物理学进展，2005，2（6）：449-453
[5]刘新荣，祝云华，陈金华等.高压富水区隧道超前地质预报研究应用[J]，地球物理学进展，2008，23（4）：1304-1309
作者简介：
熊大华（1990年5月）、男、初级职称、大专、2012年毕业于江西交通职业技术学院道路与桥梁工程专业