公路隧道施工中动态设计

　【摘要】在隧道工程设计中，由于地质条件的不确定性，仅仅依靠施工前的地质勘探成果
是不能完全反映的，应该根据施工过程中的超前地质预报、施工监控量测，进行有针对性的
动态设计。
　　【关键词】隧道；地质；动态设计
　　在依据新奥法原理建设的现代隧道中，按照设计规范规定，依据施工之前的地质调查、
钻探及物探等资料，采取工程类比及结构受力进行设计。由于地质条件的复杂性和不可预见
性，仅仅依据施工前的地质勘探成果，不足以真正指导隧道的施工。应根据实际地质情况，
进行有针对性的动态设计。
　　

1.超前地质预报

　　目前超前地质预报分为长距离和短距离超前地质预报两类。长距离超前地质预报的预测
范围一般为

100～300m，预报方法有：TSP、超前钻探法、断层参数预测法等。短距离超前地

质预报范围一般可达掌子面前方

15～30m，预报方法有：掌子面地质素描法、地质雷达法等。

　　

1.1 TSP 超前预报法

　　

TSP 超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来判定并预

报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况，有效预报距离为掌子面前方

100m，最高分辨

率为大于等于

1m 地质体。TSP 超前地质预报具有适用范围广、预报距离长、对隧道施工干扰

小、提交资料及时的特点。
　　

1.2 超前钻探法

　　超前钻探法即通过在掌子面布置若干地质钻孔并取芯，记录钻孔施工各种信息并在室
内完成相关力学试验，获得地层岩性、节理裂隙、岩石各项力学参数、溶洞空间分布、溶洞填
充物、构造带发育特征等各项地质内容，同时还可以通过地质钻孔观察预测掌子面前方可能
涌水情况，以此判断前方围岩级别及各种地质病害类型、具体部位及规模。
　　

1.3 断层参数预测法

　　断层参数预测法是一种利用断层影响带内的特殊节理和其集中带有规律分布的特点和
经过大量断层影响带系统编录得出的经验公式超前预报隧洞断层破碎带的位置、规模的新技
术。隧道中大多数不良地质与断层破碎带有密切的关系，所以预报了断层破碎带，依据地质
学原理，就可推断其它不良地质体（如溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等）的位置和规模。
　　

1.4 掌子面地质素描法

　　掌子面地质素描法又称编录预测法。主要通过对掌子面已揭露地质体（岩层、不良地质
体等）进行观测与编录，对掌子面出露地质体向掌子面前方延伸情况进行有依据的推断。
　　

1.5 地质雷达法

　　地质雷达法是采用甚高频

—超高频电磁波检测地下介质的地质特征，不同岩性分布和

对不可见目标或地下界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁波技术。地质雷达
能发现隧道施工开挖面前方

20～30m 地层的变化。由于电磁波对水敏感，所以，对于断裂

带特别是含水带、破碎带地层，地质雷达是很好的预报手段。
　　

2.施工监控量测

　　由于岩体的生成条件和地质作用的复杂性，在隧道施工中，开挖方法、支护方法、支护
结构刚度等对围岩稳定性都有影响，所以寻求能正确反映岩体状态的物理力学模型非常困
难。因此现场监控量测是验证设计、施工是否正确的关键步骤，是监视围岩是否安全、稳定的
最直接手段。经过监控量测数据的分析处理，进行预测和反馈，提供动态设计的基础数据。
　　

2.1 量测数据采集

　　隧道施工的监控量测旨在收集可反映施工过程中围岩动态的信息，据以判定隧道围岩