超前地质预报与监控量测在隧道中的综合应用

超前地质预报与监控量测在隧道中的综合应用

秦武军   

广东交科检测有限公司

摘要：隧道工程在基础设施建设中占据重要地位，面临复杂多变的地质条件和潜在风险。为了确保隧道施工的安全与质量，超前地质预报与监控量测技术得到了广泛应用。超前地质预报能够在施工前通过多种手段掌握前方地质状况，提前制定应对措施。与此同时，监控量测技术通过实时监测施工过程中围岩和支护结构的变化，提供有效的安全保障。这两项技术的综合应用为隧道施工提供了全方位的风险防控体系，有助于提升施工效率和保障工程安全。

关键词：超前地质预报；监控量测；综合应用

引言

隧道工程是现代交通和基础设施建设中的重要组成部分，然而其施工过程常常受到复杂地质条件的制约，面临着诸如塌方、涌水等风险。因此，如何有效预防和应对这些地质风险成为隧道施工中的关键问题。超前地质预报与监控量测技术作为隧道工程中的两项核心技术，能够在施工前期和过程中分别发挥重要作用，保障隧道施工的安全性与稳定性。本文将探讨这两项技术在隧道施工中的综合应用与优势。

一、超前地质预报技术在隧道中的应用

（一）超前地质预报的基本概念与作用

超前地质预报是一项通过提前掌握隧道前方地质情况，以预防不良地质条件影响施工进度和安全的技术手段[1]。其主要目的旨在通过对隧道开挖前缘地质构造、地下水分布及其他可能影响的安全因素进行精确分析，以保障工程建设的顺利进行。在软弱围岩、断层带以及地下水丰富等复杂地质环境中，这项技术对隧道工程的建设有着特别重要的作用。施工前，通过地质预测技术，能够预先制定防范措施，规避如山体滑坡、地下水涌出等地质灾害，有效降低工程停滞和人员伤亡的可能性。

（二）超前地质预报的技术手段

超前的地质预测技术，主要依赖于地质雷达、超声波探测、钻探作业以及地震波的反射技术等方法。借助这些技术方法，可以精确侦测隧道前几百米区域内地质情况。例如：地质雷达通过发射电磁波探测地下岩层的密度和结构变化，能够快速、无损地获得地质信息；利用钻探技术，通过物理取样手段，对隧道前方的地质进行直接物理检测，以获取可靠的岩性和地质参数。通过整合这些技术方法，不仅极大地增强了地质预测的精确度，而且为工程建设提供了全方位、详细的地质数据。

隧道不同工况的超前地质预报方法

（三）超前地质预报对施工进度的影响

超前地质预报，既确保了施工过程的安全，又显著提高了工程进度。施工前了解地质状况，使得施工方能够适宜地调整施工技术和机械，从而降低由意外事件引发的停工时长。比如：当预报显示前方地质条件较为复杂时，可以提前加强支护，选择适当的掘进方法或调整施工计划，这样能够避免地质条件恶化带来的影响。超前地质预报技术能够协助施工单位在资源配置上实现优化，从而使得人力资源、设备以及材料的分配变得更加合理，有效提高施工的效率和经济收益。

二、监控量测技术在隧道中的应用

（一）监控量测的基本概念与重要性

在隧道工程的建设过程中，对施工情况的实时跟踪与评估，对于维护结构安全和稳定运行至关重要。隧道开挖过程中，地质环境的变化会导致围岩与支护结构出现形变，而监控量测技术能够实时监测这些形变，并确保施工过程中及时进行必要的加强处理。在长距离隧道、地质复杂或跨度大的隧道环境中，运用此技术对保障隧道安全至关重要，能显著减少安全隐患。

（二）监控量测的技术手段

监控量测技术包括地表沉降监测、围岩位移监测、内力监测和地下水位监测等多种手段。借助于高精度传感器和监测设备，这些监测手段能够实时捕获并分析隧道施工过程中产生的各类数据[2]。在隧道工程中，通过位移计这类传感器对隧道结构的位移变化进行实时跟踪，以便及时了解和支持结构的稳定性状态；内力监测是通过应力计进行的，用以测量支护结构所承受的内力，并据此判断其是否处于安全范围内。通过这些技术手段的联合运用，监控量测能够全面而精确地揭示隧道施工过程中的各种变化。

（三）监控量测对施工安全的保障

监控量测技术的应用不仅能够及时发现施工中的隐患，还能为施工安全提供有力的保障。在施工过程中，若检测到关键指标逾越安全阈值，负责的建设团队便能立刻启动应急预案，例如加强支持系统、重新设定开挖速率等，以防止可能发生的施工灾害。监控和量测数据逐步累积及后续深入分析，为隧道工程建造环节提供了关键性的参考资料，进而有助于构建科学的建设规范以及安全框架。监控量测技术的妥善运用，能让施工单位在确保工程安全的基础上，优化施工流程速度，同时提升工程品质。

三、超前地质预报与监控量测的综合应用

（一）综合应用的必要性与优势

超前地质预报与监控量测技术各自发挥着独特的作用，但将两者结合起来进行综合应用，则能够形成更加完备的施工安全保障体系。在建筑施工的前期阶段，通过超前的地质预测，能够对前方的地质状况进行预知，进而协助施工队伍制定出恰当的施工计划；监控量测技术能够实时跟踪隧道在施工过程中的变化，保障施工的安全性。将超前地质预报与监控量测两种技术相结合，为隧道工程作业安全提供了全面的支持，有效降低了施工过程中由地质条件不确定性引发的潜在风险。

（二）综合应用中的技术协同

在综合应用中，超前地质预报与监控量测技术的协同作用至关重要。采用前沿地质预测技术，对隧道推进前方的地质状况进行预判，旨在对可能出现的风险因素提供警示；监控量测技术能够对隧道掘进过程中的实时情况进行反馈。在监控数据和预报结果不一致，且存在异常的情况下，施工单位能够立即对施工计划进行调整，以防止潜在的危险事件发生。当地质预报显示前方可能存在断层带时，监控量测技术可以通过加强位移和应力监测，及时捕捉隧道围岩的变形情况，确保支护系统的安全稳定。

（三）综合应用对工程效益的提升

超前地质预报与监控量测的综合应用不仅能够保障施工安全，还能大幅提升工程的经济效益[3]。施工前通过地质预测技术，能够更精确地安排资源分配方案，有效降低因地质条件不确定性而产生的资源损耗；实施监控量测能够有效降低安全事故的发生几率，同时避免由于停工或维修带来的不必要额外成本。科学施工与精准监控的集成运用，能显著增加隧道结构的耐用性，并保障其在运作过程中的安全稳定性。这不仅提高了施工单位的经济效益，也为后期隧道的维护管理提供了可靠的数据支持。

案例分析：

在广东省肇庆市的广佛肇高速公路二期工程中，怀集隧道是一个典型的应用超前地质预报与监控量测技术的案例。该隧道全长约3.2公里，地质复杂，存在断层带及软弱围岩等不稳定因素。为确保施工安全，项目采用了超前地质预报和监控量测的综合技术。通过超前地质预报，预测到隧道前方约1.5公里处存在断层破碎带，并及时调整了施工方案，加强了该区域的支护和掘进技术。与此同时，监控量测设备对隧道围岩的变形和应力情况进行实时监测，记录显示在断层带区域支护结构出现了位移变化，施工团队立即采取了加强支护和减缓掘进速度的措施，避免了潜在的坍塌风险。该技术组合应用确保了隧道工程安全推进，减少了停工时间，节约了约15%的施工成本。

结束语

综上所述，超前地质预报与监控量测技术在隧道施工中的综合应用已经成为隧道工程中不可或缺的部分。通过两者的协同作用，施工单位能够有效降低施工风险，提升施工效率和经济效益。随着技术的不断发展，超前地质预报与监控量测技术将继续在隧道施工中发挥重要作用，为工程建设和运营提供更加坚实的安全保障。

参考文献：

[1]王波等. "超前地质预报与监控量测在隧道中的综合应用." 建筑安全 35.2(2020):3.

[2]韩国防.隧道工程监控量测和超前地质预报技术应用探析[J].模型世界, 2020(22):145-147.

[3]杨金华.超前地质预报,监控量测在隧道不良地质段施工中的应用[J].  2021.