1 前言（yán）
　　向莆鐵路淘金山（shān）隧道位於福建省沙縣（xiàn）境內，設（shè）計為單洞雙線，隧道全長8093m，洞身最大埋（mái）深252.77m，最大開挖斷麵145m2。該隧道為我指揮部（bù）地質條件較複雜的（de）隧道（dào），為（wéi）了有效防（fáng）範並降低施工風險，做到隧道開挖支護為動態施工，通過采用綜（zōng）合超前地質預報手（shǒu）段，即地（dì）質素描法、超前（qián）水平鑽（zuàn）孔法、TSP203法，以獲取開挖麵前方不良地質信息，便於及時調整隧道施工方案，指導隧道安全施（shī）工，避免發（fā）生地質災害。經現場施工應用，預報工作取得了較好效果，基本滿足了（le）施工現場（chǎng）安全的要求。
　　
　　2 工程地質概況
　　
　　根據地質資料顯示，隧道通過地段為（wéi）低（dī）山（shān）丘陵地貌，屬構造剝蝕山（shān）地。隧址區係武夷山脈的中部南側（cè），區域（yù）構（gòu）造上處於閩（mǐn）西南坳陷帶的（de）東（dōng）北（běi）部，近鄰閩西（xī）北隆起帶。區域性政和～大埔北東向斷裂在測區的南東部通過。本測區構造以北東（dōng）向為主體，主要表現為走向NE～SW擠壓斷裂帶和裂隙帶。隧道區分布的地（dì）層較複雜，由（yóu）老至新有元古代（dài）黃潭組、侏羅係下統梨（lí）山組、白堊係下統石帽山群黃（huáng）坑組上下段、寨下組、均口組、次石英斑岩。此外零星分布有第四（sì）係坡（pō）殘（cán）積層和衝洪積層。隧（suì）道穿越的圍岩主要有：雲母片岩、凝灰岩、潛石英正長斑岩等。隧道區（qū）發現斷層9條，走向以北東向為主，個別走向北西（xī），斷層規模一般（bān）8～20m，以壓性、壓扭性為主，個別張扭性，其中與隧道中線相交的有7條，斷層圍岩穩定性差（chà），斷層主要為碎（suì）裂岩、角礫岩、麋棱岩（yán）等，其中7個斷層（céng）（F2、F2-1、F3、F4、F6、F7、F9）均為（wéi）強富水帶。
　　
　　3 超前地質預報的原理及方（fāng）法
　　
　　3.1 地質素（sù）描
　　全隧道均采用全斷麵地質素描。地質（zhì）素（sù）描的主要內容包括地層岩性、構造發（fā）育情況（含斷層、貫穿性節理、夾層或岩脈）、地下水的出水狀（zhuàng）態、圍岩的穩定（dìng）性等。
　　開挖後利用地質錘（chuí）、放大鏡（jìng）等工具對開挖麵（miàn）圍岩類別、岩性、圍岩風化變質情況、節理（lǐ）裂隙、產狀、斷層分布和形態、地下水等（děng）情況進（jìn）行觀察（chá）和測定後，繪製地質素描（miáo）圖，通過對洞內圍岩地（dì）質特征變化分（fèn）析來（lái）推測開挖（wā）麵前方較短距離的地（dì）質（zhì）情況（kuàng），據以指導施工。
　　全斷麵地質素描應在每次開挖後立即進行（háng），並及時（shí）繪製（zhì）地質素描圖，填寫施工階段圍岩級別判定（dìng）卡。
　　3.2 超前地質水平鑽孔
　　隧道Ⅳ級、Ⅴ級圍岩地段除開挖後進行（háng）地質素描外，還結合采用（yòng）TSP203及超前水平鑽孔（孔徑φ50，每斷麵3孔，詳見圖1）探測前方地質情況。
　　
　　超前地質水平鑽孔是利用水平鑽機在隧道掌子麵（miàn）進行水平（píng）地質鑽探，從而獲取地質信息的一種方式。通過水（shuǐ）平鑽機在鑽進過（guò）程中的鑽速、衝洗液、岩屑和岩粉的變化（huà）來判斷開挖麵前方較短距離內的地質情況，為提高其預報的準確度，與地質素描配套使用。
　　根據淘金山隧道實際地質情況，采用（yòng）MKD-5S型全液壓水平鑽機。每30m一個循（xún）環，每循（xún）環搭接長度為5m。超前水（shuǐ）平鑽成孔（布孔見圖1）口（kǒu）徑需滿足取樣、測試和鑽進工藝的要求。施工現（xiàn）場做好施工記錄，如進尺速度、深度（dù）、湧水點及（jí）湧水（shuǐ）情況、岩性變化等。結合開挖麵地質素描，按鑽（zuàn）孔（kǒng）參數初步判斷（duàn）前方地質和（hé）湧水情況。
　　3.3 TSP203地質預報
　　TSP203地質預報，屬於多波多分量高分辨率地震波反射法，利用地震波的反射原理進行地質探測（cè）（圖2）。該設備和技術特別適（shì）用於高分辨率的折射微地震探測，以及對斷裂帶和岩體強度降低的軟弱破碎（suì）帶的探測，對於掌子麵前方（fāng）及其周（zhōu）圍的地質界麵情況的位置，均用數據處理後的圖象來（lái）直觀反映（yìng）。
　　
　　地震波在（zài）設計的震源點（根據地層或構（gòu）造的走向，通常在隧道的左或（huò）右邊牆，一般24個（gè）炮點，見圖3）用小量炸藥激發（fā）產生（shēng），激發地震波時，采用（yòng）無爆炸延遲時的瞬發電雷管，防水乳化炸藥，藥量（liàng）為67～100克。當地震波遇到岩石波阻抗差異界麵（如斷層、破碎帶和岩性變化等）時，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進入前（qián）方介質。反射的地震波信（xìn）號將被高靈敏度的加速度地震傳（chuán）感器接收並以數字形式記錄下來。
　　
　　采集數（shù）據通過（guò）TSPwin軟件處理,便可了解隧道工作麵前方地質體（tǐ）的性質（軟（ruǎn）弱岩帶、破碎（suì）帶、斷（duàn）層、含水岩層等)和位置及規模。軟件處（chù）理流（liú）程包括11個主（zhǔ）要步（bù）驟，即: 數據設（shè）置→帶通濾（lǜ）波→初至拾取→拾取處理→炮（pào）能量均衡→Q估計→反射波（bō）提取→P、S波分離→速度分析→深度偏移→提取（qǔ）反射（shè）層。處理的最終成果包括P波、SH波、SV波的時間剖麵、深度偏移剖麵、提取的反（fǎn）射層（céng）、岩石物理力學參（cān）數以及反射層在探測範圍（wéi）內的2D和3D空（kōng）間分布等。通過速度（dù）分析，可以將反（fǎn）射信號的傳播時間轉（zhuǎn）換為距離（lí）(深度)。數據處理結果（guǒ）,可以用與隧道軸的交角及隧道工作麵的（de）距離來確定反射層所對應的地質界麵的（de）空間位置，並根據反射（shè）波的組合（hé）特征及其動力學特征解釋地質體的性質（zhì）。對剪切橫波的數據分析能（néng）籍（jí）以提高（gāo）含水（shuǐ）斷（duàn）裂帶和地質（zhì）構造走向的辨識（shí）率。
　　根據淘金（jīn）山隧道超前地質預報具體要求，Ⅳ級、Ⅴ級圍岩地段（duàn）（包括F1、F2、F2-1、 F3、F4、F6、F7、F9斷層破碎帶（dài））均采用TSP203進行超前地質預報。全隧道共需TSP203探測10次，每次探測需在探測裏程前方10m位置（zhì）開始（shǐ）探（tàn）測，具體探（tàn）測位置為：DK340+077、DK340+235、DK340+710、DK341+090、DK341+360、DK342+980、DK343+095、DK343+330、DK344+380和DK345+170。
　　從預報的結果看，對不同岩體及斷層帶等界麵、富水地段的（de）預報效果較好，同時預報距離長，約（yuē）為掌（zhǎng）子麵前方120m。同（tóng）時，對施工幹（gàn）擾較少，每次爆破記錄時間僅需45min，整個量測循環（huán）可在2h內完成。
　　4 超（chāo）前地質（zhì）預（yù）報（bào）信（xìn）息處理
　　為實現超前地質預報的目的，貫徹數據信息化（huà）指導隧道（dào）施工，防止隧道坍塌和突、湧水等災害，施工（gōng）過程中要建立完善的信息化處理流程，以保證超前（qián）地質預報工作的正常運轉（zhuǎn），提（tí）供準確可靠的信息反饋資料，保（bǎo）證隧道（dào）施工安全。
　　此外，應配備掌握地質判譯技術、經驗豐富（fù）的地質工程師組建地質（zhì）預報組。依據綜合超前地（dì）質預報各（gè）階段的預報（bào）資料，及（jí）時進行前方地質分析，調整各（gè）類施工技術方（fāng）案，保（bǎo）證順利通過不良地質體。
　　通過三種方法收集開挖麵前方不同距離的地質信息，結合設計地質資料，進行綜（zōng）合分析、判斷，並將處理結果反饋（kuì）給施工，及時調整施（shī）工（gōng）方法和支護參數，確保隧道施工安全。
　　5 結語
　　通過以上綜合超（chāo）前（qián）地質預報手段的應（yīng）用，對隧道地質異常（cháng）的（de）預報準確度達到了預期效（xiào）果，使得隧道開挖（wā）已安全通過五個斷層帶，確保了隧（suì）道施工安全（quán），這些成果在後續鑽探和開挖施工中將繼續得到驗證和應用。
　　有效綜合應用全斷麵地質素描、超前水（shuǐ）平地質鑽孔、TSP203超前地質預（yù）報技術，三種手（shǒu）段相（xiàng）互（hù）驗（yàn）證，長短距離預（yù）報（bào）相結（jié）合，一定程度上為隧道施工實現（xiàn）安全、快速、高效施工提供（gòng）了技術保（bǎo）障。
　　目前，超前地質預報技術仍然是（shì）基於一定的物探方法，由於物探方法的間接性及多解性，以及各種預報（bào）方法都有一定的局限性，加之預報人員的地質判譯（yì）經驗、對隧（suì）道所在地區地質背景的掌（zhǎng）握程度等因素（sù），均有可能影響預報的準確度。因此需要預報人員大量的工程實踐，並在（zài）施工中（zhōng）不斷積累經驗，總結規律。
　　
　　參考文獻：
　　[1] 張景科,諶文（wén）武,雷啟雲（yún）. TSP203地質超前預報原理（lǐ）及精度提高的途徑[J].西部探（tàn）礦工程, 2005, (7):