第二十章 施工監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)第二十章 施工監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)第一節(jié) 概述一、隧道施工監(jiān)控量測(cè)的目的對(duì)于隧道工程施工，雖然目前很難用一種有效的本構(gòu)模型對(duì)承載結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面準(zhǔn)確的力學(xué)計(jì)算，但是承載結(jié)構(gòu)變化最直觀的就是產(chǎn)生位移，可以利用不同的量測(cè)方法和量測(cè)儀器得到承載結(jié)構(gòu)位移及內(nèi)力的變化。通過以往獲得大量的承載結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力量測(cè)結(jié)果，可以得出承載結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力變化與承載結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之間的規(guī)律。結(jié)合已有的工程量測(cè)資料，利用類比法可以確定現(xiàn)有承載結(jié)構(gòu)受力變化是否安全。隧道監(jiān)控量測(cè)的實(shí)施運(yùn)用，便是通過種種量測(cè)方法得到準(zhǔn)確的承載結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，通過類比可以得出一定的結(jié)論。目前，隧道的設(shè)計(jì)工作是在其理論基礎(chǔ)的指導(dǎo)下，參考已建工程的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行初選設(shè)計(jì)后，再通過施工過程對(duì)圍巖的量測(cè)分析來完善設(shè)計(jì)。因此，量測(cè)工作是監(jiān)視設(shè)計(jì)、施工是否正確的眼睛，是監(jiān)視圍巖是否安全穩(wěn)定的手段，它始終伴隨著施工的全過程，是新奧法構(gòu)筑隧道非常重要的一環(huán)。實(shí)踐證明，利用工程類比法和量測(cè)手段獲得有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)是可以收到滿意的效果的。隧道施工量測(cè)工作的作用或目的：（1）掌握圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，利用量測(cè)結(jié)果修改設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。（2）預(yù)見事故和險(xiǎn)情，以便及時(shí)采取措施，防患于未然。（3）積累資料，為以后的隧道設(shè)計(jì)提供類比依據(jù)。（4）為確定隧道安全提供可靠的信息。（5）量測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)分析處理與必要的計(jì)算和判斷后，進(jìn)行預(yù)測(cè)和反饋，以保證施工安全和隧道穩(wěn)定。二、隧道現(xiàn)場量測(cè)計(jì)劃制定（一） 隧道監(jiān)控、量測(cè)計(jì)劃隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測(cè)計(jì)劃，即測(cè)試方案和實(shí)施計(jì)劃，應(yīng)根據(jù)隧道的工程地質(zhì)，水文地質(zhì)、地形條件、支護(hù)類型和參數(shù)、施工方法及其他有關(guān)條件進(jìn)行制定。（二） 隧道現(xiàn)場量測(cè)計(jì)劃的主要內(nèi)容1現(xiàn)場量測(cè)的主要手段、量測(cè)儀表和工具及其選用、量測(cè)項(xiàng)目及方法的確定；2施測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)量人員組織；3測(cè)試方案和實(shí)施計(jì)劃的測(cè)定；4量測(cè)數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用、量測(cè)管理等。三、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則施工監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，監(jiān)測(cè)工作的成敗與選用監(jiān)測(cè)方法的選取及測(cè)點(diǎn)的布置直接相關(guān)。根據(jù)以前監(jiān)測(cè)工作的經(jīng)驗(yàn)，歸納以下幾條原則。（一）可靠性原則：可靠性原則是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所考慮的最重要的原則。為了確保其可靠性，必須做到：第一，系統(tǒng)需要采用可靠的儀器。第二，應(yīng)在監(jiān)測(cè)期間保護(hù)好測(cè)點(diǎn)。(二）多層次監(jiān)測(cè)原則：多層次監(jiān)測(cè)原則的具體含義有四點(diǎn)：1 在監(jiān)測(cè)對(duì)象上以位移為主，兼顧其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。2 在監(jiān)測(cè)方法上以儀器監(jiān)測(cè)為主，并輔以巡檢的方法。3 在監(jiān)測(cè)儀器選擇上以機(jī)測(cè)儀器為主，輔以電測(cè)儀器。4考慮分別在地表、及臨近建筑物與地下管線上布點(diǎn)以形成具有一定測(cè)點(diǎn)覆蓋率的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。（三）方便實(shí)用原則：為減少監(jiān)測(cè)與施工之間的干擾，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝和測(cè)量應(yīng)盡量做到方便實(shí)用。（四）濟(jì)合理原則：系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮實(shí)用的儀器，不必過分追求儀器的先進(jìn)性，以降低監(jiān)測(cè)費(fèi)用。四、監(jiān)測(cè)作業(yè)流程圖20-1-1 工作流程圖第二節(jié) 大斷面隧道監(jiān)控量測(cè)重點(diǎn)及方法一、 高速鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容和特點(diǎn)高速鐵路隧道施工的監(jiān)測(cè)旨在收集可反映施工過程中圍巖動(dòng)態(tài)的信息，據(jù)以判定隧道圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，以及所定支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)和施工的合理性。因此量測(cè)項(xiàng)目可分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目兩大類。 （一） 必測(cè)項(xiàng)目A 必測(cè)項(xiàng)目是必須進(jìn)行的常規(guī)量測(cè)項(xiàng)目，是為了在設(shè)計(jì)施工中確保圍巖穩(wěn)定、判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)、指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工的經(jīng)常性量測(cè)。這類量測(cè)通常測(cè)試方法簡單、費(fèi)用少、可靠性高，但對(duì)監(jiān)視圍巖穩(wěn)定，指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工卻有巨大的作用。必測(cè)項(xiàng)目是新奧法量測(cè)的重點(diǎn)，主要包括： 1.隧道內(nèi)目測(cè)觀察 2.隧道內(nèi)空變位量測(cè) 3.拱頂下沉量測(cè) （二） 選測(cè)項(xiàng)目B選測(cè)項(xiàng)目是對(duì)一些有特殊意義和具有代表性的區(qū)段進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)試，以求更深入地了解圍巖的松動(dòng)范圍和穩(wěn)定狀態(tài)以及噴錨支護(hù)的效果，為未開挖區(qū)段的設(shè)計(jì)與施工積累現(xiàn)場資料。這類量測(cè)項(xiàng)目測(cè)試比較麻煩，量測(cè)項(xiàng)目較多，費(fèi)用較高。因此，除了有特殊量測(cè)任務(wù)的地段外，一般根據(jù)需要選擇其中一些必要的項(xiàng)目進(jìn)行量測(cè)。各級(jí)圍巖量測(cè)項(xiàng)目 表20-2-1 類別 項(xiàng)目圍巖條件AB洞內(nèi)觀察凈空變位拱頂下沉地表下沉圍巖位移襯砌應(yīng)力圍巖條件洞內(nèi)彈性波硬巖（）軟巖（）軟巖（）土 砂注：必須進(jìn)行項(xiàng)目；應(yīng)進(jìn)行項(xiàng)目；必要時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目。二、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與方法監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表 表20-2-2序號(hào)量測(cè)項(xiàng)目類別量測(cè)目的量測(cè)斷面間距量測(cè)頻率控制標(biāo)準(zhǔn)量測(cè)儀器1地質(zhì)及支護(hù)觀察A了解開挖面自穩(wěn)及支護(hù)變形開裂情況1次/天地質(zhì)羅盤2凈空變形A掌握變形值及變形速度，用以判斷:圍巖的穩(wěn)定性及初期支護(hù)設(shè)計(jì)和施工方法的合理性,模筑二次襯砌時(shí)間。H2B時(shí)510mH2B時(shí)1020m距開挖面距離（01）B時(shí)12次/天（12）B時(shí)1次/天（25）B時(shí)1次/2天5B時(shí)1次/7天水平允許相對(duì)位移值0.20.8收斂計(jì)3拱頂下沉A監(jiān)測(cè)拱頂下沉值，了解斷面變化情況，判斷拱頂?shù)姆€(wěn)定性H2B時(shí)510mH2B時(shí)1020m同上2030mm精密水準(zhǔn)儀，鋼卷尺4地表沉降A(chǔ)判斷開挖對(duì)地表產(chǎn)生的影響，及防止沉陷措的效果。同上同上2030mm精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺5地下水位A了解降水引起地下水位的變化以及對(duì)周圍地表沉降的影響。2030mm精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺測(cè)繩6超前地質(zhì)預(yù)報(bào)B判斷前方地質(zhì)情況作好相應(yīng)施工準(zhǔn)備超前地質(zhì)預(yù)報(bào)儀7地層分層沉降B推測(cè)作用在隧道上的荷載范圍選有代表性的35個(gè)斷面距開挖面距離（02）B時(shí)1次/天（25）B時(shí)1次/2天5B時(shí)1次/7天地層分層沉降儀8圍巖內(nèi)部變形B了解隧道周邊圍巖松馳區(qū)范圍，判斷錨桿設(shè)計(jì)參數(shù)和施工的合理性選有代表性的35個(gè)斷面同上位移計(jì)9圍巖壓力和兩層襯砌間壓力B了解圍巖變形壓力和襯砌間接觸壓力的大小和分布規(guī)率檢驗(yàn)支護(hù)襯砌受力情況選有代表性的35個(gè)斷面距開挖面距離（02）B時(shí)1次/天（25）B時(shí)1次/2天5B時(shí)1次/7天設(shè)計(jì)值壓力盒10二砌鋼筋及初支鋼支撐應(yīng)力B設(shè)計(jì)參數(shù)是否合理推求圍巖壓力選有代表性的35個(gè)斷面同上設(shè)計(jì)值鋼筋應(yīng)力計(jì)11爆破震動(dòng)B每次起爆頻率接收儀三、非接觸三維觀測(cè)傳統(tǒng)的隧道變形監(jiān)測(cè)，一般采用鋼尺式收斂計(jì)和掛鋼尺抄平等接觸方式進(jìn)行。該方法具有成本低、操作簡單和適應(yīng)惡劣施工環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。但這種接觸法一般無法進(jìn)行三維觀測(cè)。當(dāng)要了解隧道周邊點(diǎn)的三維變化時(shí)，上述傳統(tǒng)方法顯得無能為力。隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，高速鐵路蓬勃發(fā)展，我國將有越來越多的大跨度隧道的修建。跨度的不斷增加使傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法具有明顯的局限性，如掛尺困難，測(cè)量精度下降等問題。于是就提出了隧道變形監(jiān)測(cè)新技術(shù)非接觸三維觀測(cè)(無尺量測(cè))。無尺量測(cè)技術(shù)在日本、瑞士等國已經(jīng)應(yīng)用于地下工程的凈空位移量測(cè)中。實(shí)現(xiàn)的方法大致有三種：一是以多臺(tái)電子經(jīng)緯儀為主要設(shè)備的三維解析測(cè)量；二是全站儀為主要設(shè)備的三維變形量測(cè)；三是以近景攝影機(jī)為主要設(shè)備的近景變形量測(cè)。目前，利用全站儀作為主要設(shè)備的隧道凈空三維觀測(cè)方法是主要發(fā)展方向。（一） 系統(tǒng)簡介無尺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是在國際流行的極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合隧道局科研所與Leica成都公司聯(lián)合開發(fā)的機(jī)載軟件和數(shù)據(jù)分析(該軟件能對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精度評(píng)價(jià)、抗差、平差處理)基礎(chǔ)上，對(duì)隧道凈空變形進(jìn)行有效、快速監(jiān)測(cè)的測(cè)量系統(tǒng)。（二）全站儀選型及其配套設(shè)備為了滿足隧道變形監(jiān)測(cè)的需要，全站儀的精度應(yīng)達(dá)到，分辨力達(dá)到，而測(cè)距精度為1+1ppm，分辨力選到O.1mm。這樣對(duì)于幾十米長的隧道范圍內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)，其定位精度用12測(cè)回可選10-1mm級(jí)。也可采用測(cè)角精度為，測(cè)距精度為2+2ppm的全站儀，但要達(dá)到1mm的定位精度，須增加測(cè)回?cái)?shù)。經(jīng)過廣泛的資料查詢和調(diào)研工作，適用于隧道變形監(jiān)測(cè)的全站儀主要有以下幾種，如表20-2-3。表20-2-3 高精度全站儀技術(shù)參數(shù)表類型TC2003TC1800 TCA1800NET2100測(cè)距精度1+1ppm1+2ppm1+1ppm測(cè)角精度機(jī)帶電池工作時(shí)間7600次7600次2小時(shí)抗環(huán)境干擾能力七級(jí)密封、防水、防塵七級(jí)密封、防水、防塵二級(jí)密封、防水、防塵操作方便性方便方便方便控制及應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境機(jī)載開發(fā)語言，提供用戶指令機(jī)載開發(fā)語言，提供用戶指令無行業(yè)評(píng)價(jià)精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格高精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格較高精度高、穩(wěn)定性好、價(jià)格較高目前應(yīng)用領(lǐng)域隧道變形監(jiān)測(cè)和大壩變形監(jiān)測(cè)等隧道變形監(jiān)測(cè)和大壩變形監(jiān)測(cè)等大壩變形監(jiān)測(cè)基本配置價(jià)格（參考價(jià)）448，000元195，000元228950元與徠卡全站儀配合使用的徠卡反射片，是一種具有回復(fù)反射性能的反射膜片，反射膜片由丙烯酸脂制成，背部為不干膠，厚度為0.28mm，呈銀灰色，大小可根據(jù)測(cè)距選擇。測(cè)量中常使用的反射片的技術(shù)參數(shù)見表20-2-4。表20-2-4 反射片技術(shù)參數(shù)表反射片大小（mm）測(cè)量范圍（m）精度20202403mm4040201003mm6060601803mm四、遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)20世紀(jì)90年代開始，世界科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得傳統(tǒng)巖土工程監(jiān)測(cè)技術(shù)的水平也迅速得到提升。主要發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為它的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化和快速化水平的提高。國外自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最早出現(xiàn)在大壩安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，從20世紀(jì)60年代開始從事觀測(cè)自動(dòng)化的研制開發(fā)，20世紀(jì)70年代進(jìn)入實(shí)用階段。從法國、意大利、美國、西班牙、日本和瑞士等工業(yè)發(fā)達(dá)國家實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的情況看，有的起于資料管理自動(dòng)化，有的則首先實(shí)現(xiàn)采集自動(dòng)化。國內(nèi)在自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究方面最近幾年發(fā)展迅速，在隧道工程、泥石流預(yù)警以及邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)都有成功運(yùn)用的實(shí)例。如中鐵西南科學(xué)研究院開發(fā)研制的EMMTF80自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（圖20-2-1）是80路隧道溫度、應(yīng)變自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，它是針對(duì)青藏鐵路建設(shè)和運(yùn)營研發(fā)的工程與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電阻溫度數(shù)據(jù)和鋼弦頻率數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)及傳送按照預(yù)定的順序自動(dòng)完成，可以由單臺(tái)也可多臺(tái)儀器組成，數(shù)據(jù)可以用有線或無線方式轉(zhuǎn)送。該儀器與計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)即時(shí)的全自動(dòng)數(shù)采網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，針對(duì)高原多年凍土鐵路隧道圍巖凍融圈受氣溫變化影響，通過埋設(shè)大量溫度傳感器以及氣象要素的測(cè)試，開展隧道洞內(nèi)外氣溫規(guī)律的研究、隧道洞內(nèi)地溫規(guī)律的研究以及氣溫變化對(duì)圍巖地溫的影響研究。在海拔4700m的昆侖山隧道和4900m的風(fēng)火山隧道建立了現(xiàn)場工作站，共埋設(shè)各類溫度傳感器件近2500只，建成一座9要素自動(dòng)氣象站。目前取得隧道溫度測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)十萬個(gè)、氣象觀測(cè)資料上萬組。見圖20-2-2。下面主要介紹新建鐵路穿越既有結(jié)構(gòu)時(shí)對(duì)既有結(jié)構(gòu)采用的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法。 圖20-2-1 EMMTF180自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 圖20-2-2 昆侖山隧道氣象站（一） 遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的目的新建鐵路的施工必然會(huì)引起既有結(jié)構(gòu)的變位，為保證既有結(jié)構(gòu)的安全，在新建鐵路施工期間，必須對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在高密度的行車區(qū)間內(nèi)無法實(shí)施，且不能滿足對(duì)大量數(shù)據(jù)采集、分析以及及時(shí)準(zhǔn)確的反饋，特別是在一些惡劣環(huán)境下，因此必須采用遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)既有結(jié)構(gòu)和軌道變形進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控量測(cè)。(二) 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及方案1 監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則監(jiān)測(cè)范圍根據(jù)理論計(jì)算及實(shí)際情況，本著突出重點(diǎn)，兼顧全局，正確指導(dǎo)施工的原則。結(jié)構(gòu)變形縫為重要監(jiān)測(cè)對(duì)象，該區(qū)域需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，在變形縫兩側(cè)布置靜力水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)變形縫兩側(cè)沉降變形，在變形縫兩側(cè)沿水平方向布置測(cè)縫計(jì)，監(jiān)測(cè)變形縫張開度。軌道結(jié)構(gòu)變形為重要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，該項(xiàng)加密測(cè)點(diǎn)布設(shè)。2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目（1）結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)：包括結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)和結(jié)構(gòu)縫變形監(jiān)測(cè)。結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)采用采用靜力水準(zhǔn)儀，在結(jié)構(gòu)沉降測(cè)點(diǎn)上采用明顯標(biāo)識(shí)，提醒管理人員注意保護(hù)，通信線路采用特殊連接與連通管路共同采用管路保護(hù)，監(jiān)測(cè)人員定期巡視，保證儀器正常運(yùn)行。結(jié)構(gòu)縫變形監(jiān)測(cè)采用靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)，沉降縫之間的脹縮測(cè)縫計(jì)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)注意加強(qiáng)保護(hù)。（2）軌道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)：包括走行軌結(jié)構(gòu)縱向變形監(jiān)測(cè)、走行軌結(jié)構(gòu)左右水平高低變化監(jiān)測(cè)和走行軌水平距離的偏差監(jiān)測(cè)，其中走行軌結(jié)構(gòu)縱向變形監(jiān)測(cè)為監(jiān)測(cè)重點(diǎn)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目詳見表20-2-5。表20-2-5 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目匯總表序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)目的1既有結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測(cè)靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)施工關(guān)鍵期：1次/ 20分鐘一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)掌握施工期間既有結(jié)構(gòu)變形情況2既有結(jié)構(gòu)變形縫沉降監(jiān)測(cè)靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)施工關(guān)鍵期：1次/ 20分鐘一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)掌握施工期間既有結(jié)構(gòu)縫沉降變形情況3既有結(jié)構(gòu)縫脹縮監(jiān)測(cè)測(cè)縫計(jì)施工關(guān)鍵期：1次/ 20分鐘一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)掌握施工期間既有結(jié)構(gòu)縫水平變形情況4走行軌結(jié)構(gòu)縱向變形監(jiān)測(cè)靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)施工關(guān)鍵期：1次/ 20分鐘一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)掌握施工期間既有軌道結(jié)構(gòu)縱向變形情況5走行軌結(jié)構(gòu)左右水平變形監(jiān)測(cè)梁式傾斜儀施工關(guān)鍵期：1次/ 20分鐘一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)掌握施工期間既有軌道結(jié)構(gòu)左右水平變形情況6走行軌水平距離變形監(jiān)測(cè)變位計(jì)施工關(guān)鍵期：1次/ 20分鐘一般施工狀態(tài)：1次/2小時(shí)掌握施工期間既有軌道水平距離變形情況注：可根據(jù)施工情況和沉降情況調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，隨時(shí)將監(jiān)測(cè)信息通報(bào)監(jiān)測(cè)領(lǐng)導(dǎo)小組。（三） 監(jiān)測(cè)儀器1靜力水準(zhǔn)儀（1） 靜力水準(zhǔn)儀原理該方法及所選用的儀器依據(jù)連通管原理的方法，用電容傳感器，測(cè)量每個(gè)測(cè)點(diǎn)容器內(nèi)液面的相對(duì)變化，再通過計(jì)算求得各點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)的相對(duì)沉陷量。圖20-2-3 測(cè)量原理示意圖（2）RJ型電容式靜力水準(zhǔn)儀由圖20-2-4所示，儀器由主體容器、連通管、電容傳感器等部分組成。當(dāng)儀器主體安裝墩發(fā)生高程變化時(shí)，主體容體相對(duì)于位置產(chǎn)生液面變化，引起裝有中間極的浮子與固定在容器頂?shù)囊唤M電容極板間的相對(duì)位置發(fā)生變化，通過測(cè)量裝置測(cè)出電容比的變化即可計(jì)算得測(cè)點(diǎn)的相對(duì)沉陷。1）主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)量范圍：25mm50mm最小分辨率：0.01mm測(cè)點(diǎn)誤差：0. 5FS使用環(huán)境條溫度：-2070C2）儀器安裝調(diào)試儀器的安裝尺寸如圖20-2-5所示，按要求在測(cè)點(diǎn)預(yù)埋180三個(gè)均布的M840（伸出長度）螺桿。檢查各測(cè)墩頂面水平及高程是否符合設(shè)計(jì)要。檢查測(cè)墩預(yù)埋鋼板及三根安裝儀器螺桿是否符合設(shè)計(jì)要求。預(yù)先用水和蒸餾水沖洗儀器主體容器及塑料連通管。 將儀器主體安裝在測(cè)墩鋼板上，用水準(zhǔn)器在主體頂蓋表面垂直交替放置，調(diào)節(jié)螺桿螺絲使儀器表面水平及高程滿足要求。將儀器及連通管系統(tǒng)聯(lián)接好，從未端儀器徐徐注入S G溶液，排除管中所有氣泡，連通管需有槽架保護(hù)。將浮子放于主體容器內(nèi)。將裝有電容傳感器的頂蓋板裝在主體容器上。儀器及靜力水準(zhǔn)管路安裝完畢后，用專用的3芯屏蔽電纜與電容傳感器焊接，并進(jìn)行絕緣處理。3芯屏蔽電纜的紅芯接測(cè)量模塊的信號(hào)接線端口，白、黃芯接激勵(lì)（橋壓）接線端口。當(dāng)容器液位上升時(shí)，電容比測(cè)值應(yīng)變小，否則將白、黃芯接線位置互換。 圖20-2-4 RJ型電容式靜力水準(zhǔn)儀 圖20-2-5 靜力水準(zhǔn)儀安裝示意圖2RW型電容式位移計(jì)走行軌水平距離的偏差及結(jié)構(gòu)縫的脹縮監(jiān)測(cè)適應(yīng)此位移測(cè)量的傳感器種類很多，有線電位計(jì)式、角電位計(jì)式、振弦式、差動(dòng)變壓器及電容感應(yīng)式等，與其它類型相比，RW型電容感應(yīng)式變位計(jì)有結(jié)構(gòu)簡單，長期穩(wěn)定性好，溫度影響小，測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。（1）主要技術(shù)指標(biāo)1）測(cè)量范圍：10mm2）最小分辨率：0.01mm3）測(cè)點(diǎn)誤差：0. 5FS4）使用環(huán)境條溫度：-2070C（2）儀器安裝調(diào)試走行軌水平距離的偏差及結(jié)構(gòu)縫的脹縮監(jiān)測(cè)在兩軌之間安裝測(cè)距儀即可。結(jié)構(gòu)縫的脹縮監(jiān)測(cè)，在縫的兩測(cè)用膨脹螺絲固定測(cè)縫計(jì)的安裝夾具，將測(cè)縫計(jì)固定在夾具上，如圖20-2-6。安裝完畢后按設(shè)置的通道接入DAU2000數(shù)據(jù)采集單元中即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。圖20-2-6 結(jié)構(gòu)縫的脹縮監(jiān)測(cè)3梁式傾斜儀梁式傾斜國內(nèi)外主要采用了振弦式和電解液式兩種方式，振弦式測(cè)斜儀不適應(yīng)震動(dòng)環(huán)境，電解液式固定式測(cè)斜儀其原理是通過測(cè)量測(cè)斜儀中位于兩球形面間電解液的導(dǎo)電電阻測(cè)出傾角變化，屬交流采樣，美國、加拿大、德國均有生產(chǎn)。圖20-2-7所示為美國AG公司生產(chǎn)的電解液式梁式傾斜儀。圖20-2-7 美國AG公司生產(chǎn)的電解液式梁式傾斜儀走行軌結(jié)構(gòu)左右水平高低變化監(jiān)測(cè)在相鄰兩傳鐵軌用膨脹螺絲固定測(cè)斜梁，調(diào)節(jié)初始位置，將電解液式梁式傾斜儀安裝遞梁上即可。基本步驟如下：檢驗(yàn)儀器是否完好、測(cè)量是否準(zhǔn)確；按儀器安裝要求做好安裝底梁，并使安裝底座基本保持水平；按照儀器說明書進(jìn)行安裝和接線調(diào)試。安裝完畢后按設(shè)置的通道接入DAU2000數(shù)據(jù)采集單元中即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量。4數(shù)據(jù)采集單元（1）主要功能和特點(diǎn)1）實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理：本模塊自帶實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)測(cè)量，自動(dòng)存儲(chǔ)，起始測(cè)量時(shí)間及定時(shí)測(cè)量周期可自由設(shè)置。2）參數(shù)及數(shù)據(jù)掉電保護(hù)：所有設(shè)置參數(shù)及自動(dòng)定時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)于專用的存儲(chǔ)器內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)掉電后的可靠保存。3）電源備用系統(tǒng)：無論何時(shí)發(fā)生停電時(shí)，本模塊自動(dòng)切換至備用電池供電，一節(jié)6V、4AH/4AH可充電的免維護(hù)蓄電池可連續(xù)工作7天以上。4）自診斷功能：本模塊具有自診斷功能，可對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、中央處理器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、供電狀況、電池電壓、測(cè)量電路以及電容傳感器線路進(jìn)行自檢查，實(shí)現(xiàn)故障自診斷。5）抗電功能：本模塊電源線、通信線、傳感器引線的入口均采取了抗電擊的措施。6）選測(cè)功能：根據(jù)需要通過對(duì)傳感器測(cè)點(diǎn)的選擇設(shè)置，完成一次測(cè)量并可輸出這些測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。7）單測(cè)功能：通過選擇某一傳感器測(cè)點(diǎn)的選擇，可實(shí)現(xiàn)對(duì)此測(cè)點(diǎn)的連續(xù)多次測(cè)量，測(cè)量次數(shù)可設(shè)定。2）儀器安裝調(diào)試現(xiàn)場安裝前對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行拷機(jī)及相關(guān)試驗(yàn),對(duì)模塊進(jìn)行篩選,確保其達(dá)到規(guī)定技術(shù)指標(biāo)。數(shù)據(jù)采集單元DAU2000的安裝位置要考慮儀器接入，DAU維護(hù)方便，一般在觀測(cè)站中高度不宜超過1.6米，用4個(gè)地腳螺栓連接，安裝后機(jī)箱平整，儀器進(jìn)線整齊、標(biāo)識(shí)明確，信號(hào)線、通訊線、電源線與DAU接線端子的接頭均用鍍銀冷壓接頭，以保證可靠性。將機(jī)箱的接地端子連接到觀測(cè)站地線上。DAU2000安裝如圖20-2-8所示。圖20-2-8 DAU2000安裝圖第三節(jié) 量測(cè)信息的分析與反饋一、量測(cè)信息分析為了檢驗(yàn)量測(cè)結(jié)果的可靠性，了解圍巖應(yīng)力狀態(tài)、變形規(guī)律和穩(wěn)定型程度，應(yīng)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。（一）洞內(nèi)拱頂下沉由于拱頂下沉的量測(cè)是在結(jié)構(gòu)開挖后才進(jìn)行的，所以有部分變形無法直接得到，故須對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，求出曲線方程，推算出前期已發(fā)生的變形量，估算最大拱頂變形值。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，擬采用的回歸方程為： U=A1-e-Bx X0U-變形值X測(cè)點(diǎn)距掌子面距離A拱頂最大變形值B回歸系數(shù)（二） 洞內(nèi)凈空水平收斂 洞內(nèi)凈空水平收斂與洞內(nèi)拱頂下沉的監(jiān)測(cè)結(jié)果綜合分析，回歸方程的形式與洞內(nèi)拱頂下沉回歸方程一致，只是最大變形值與回歸系數(shù)不同。（三） 地中垂直位移監(jiān)測(cè)為描繪地中垂直沉降分布規(guī)律，采用日本島田隆夫模型經(jīng)驗(yàn)公式： Ua/Ub=Ae-B(H/D)Ua地表隧道中線處沉降值Ub-地表H深度處沉降值A(chǔ)、B與施工方法、地層條件有關(guān)的系數(shù)（四） 地中水平位移監(jiān)測(cè)與地中垂直位移配合進(jìn)行分析，繪制地層在垂直軸向的剖面上位移隨深度增加的發(fā)展變化趨勢(shì)。監(jiān)測(cè)結(jié)果位移是否超級(jí)管理位移是否超級(jí)管理位移是否超級(jí)管理繼續(xù)施工綜合判斷暫停施工采取特殊措施是不安全否否否是是安全二、具體監(jiān)測(cè)資料的反饋程序見下圖圖20-3-1 監(jiān)測(cè)資料反饋管理程序框圖施工采取技術(shù)措施施工監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)變形量反分析與基準(zhǔn)值比較調(diào)整施工參數(shù)是否安全是否圖20-3-2 監(jiān)控信息反饋流程圖第四節(jié) 圍巖與襯砌變形控制基準(zhǔn)由于觀察和監(jiān)控量測(cè)是與施工并行實(shí)施的，為了使觀察和監(jiān)控量測(cè)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行反饋，必須迅速地對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果做出評(píng)價(jià)，提出并實(shí)施相應(yīng)的對(duì)策。為此，要求預(yù)先確定評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)結(jié)果的安全判別基準(zhǔn)及與之相應(yīng)的對(duì)策。就安全基準(zhǔn)而言，一般以針對(duì)必測(cè)項(xiàng)目中的周邊位移監(jiān)控量測(cè)和拱頂下沉量測(cè)而確定的居多。作為安全基準(zhǔn)所用的指標(biāo)，可以使位移量，也可以是位移速率，安全基準(zhǔn)通常用容許位移值表示。但該值的確定受許多因素影響，所以從滿足工程實(shí)際出發(fā)，目前多采用位移速率進(jìn)行安全控制。片面強(qiáng)調(diào)下沉的絕對(duì)值是不科學(xué)的，工程實(shí)踐證明，制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是不妥的，應(yīng)按不同地區(qū)，不同建筑類別區(qū)別對(duì)待，以確定經(jīng)濟(jì)、合理的控制基準(zhǔn)。一、 制定安全基準(zhǔn)的原則 制定安全控制基準(zhǔn)一般應(yīng)參照以下原則：（一）安全基準(zhǔn)值必須在監(jiān)控量測(cè)工作實(shí)施前，由建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、市政、監(jiān)控量測(cè)等有關(guān)部門，根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)共同商定，列入監(jiān)控量測(cè)方案。（二）有關(guān)結(jié)構(gòu)安全基準(zhǔn)值應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中對(duì)強(qiáng)度和剛度的要求，一般應(yīng)小于或等于設(shè)計(jì)值。（三）有關(guān)環(huán)境保護(hù)的安全基準(zhǔn)值，應(yīng)考慮保護(hù)對(duì)象，由主管部門實(shí)事求是地研究提出確保其安全和正常使用的要求值，即科學(xué)、可行的安全值。（四）安全基準(zhǔn)值應(yīng)具有工程施工可行性，在滿足安全的前提下，應(yīng)考慮提高施工速度和減小施工費(fèi)用。（五）安全基準(zhǔn)值應(yīng)有利于補(bǔ)充和完善現(xiàn)行的相關(guān)設(shè)計(jì)、施工法規(guī)、規(guī)范和規(guī)程。（六）對(duì)一些目前尚未明確規(guī)定控制值的監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目，可參照國內(nèi)外相似工程的監(jiān)控量測(cè)資料確定其控制值。在監(jiān)測(cè)實(shí)施過程中，當(dāng)某一監(jiān)控量測(cè)值超越基準(zhǔn)值時(shí)，除了及時(shí)報(bào)警外，還應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際、變位速率等因素，與有關(guān)部門共同研究分析，必要時(shí)可對(duì)控制值進(jìn)行調(diào)整。二、管理標(biāo)準(zhǔn)值的設(shè)定在量測(cè)中最重要的是要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，以便評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、施工是否妥當(dāng)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工管理。管理標(biāo)準(zhǔn)值中有根據(jù)構(gòu)件強(qiáng)度測(cè)定錨桿軸力的，也有評(píng)價(jià)隧道周邊圍巖穩(wěn)定性，基于解析、經(jīng)驗(yàn)，并在施工中不斷修正的。因此，應(yīng)根據(jù)不同的量測(cè)項(xiàng)目，規(guī)定合適的標(biāo)準(zhǔn)值。管理標(biāo)準(zhǔn)值多數(shù)是按有量測(cè)可能的凈空位移值、位移速度、巖石變形等加以規(guī)定，以確保圍巖穩(wěn)定，不能使圍巖強(qiáng)度和支護(hù)功能急劇喪失(考慮初期支護(hù)的承載力富裕)，能夠確保襯砌厚度線在位移內(nèi)收斂等為前提條件設(shè)定的。在埋深小和膨脹性圍巖的條件下，對(duì)地表面下沉和地中位移、錨桿軸力等也要設(shè)定管理標(biāo)準(zhǔn)值。應(yīng)該指出，在不連續(xù)性圍巖中，量測(cè)結(jié)果不一定能夠完全反映圍巖的動(dòng)態(tài)，應(yīng)結(jié)合洞內(nèi)觀察的結(jié)果設(shè)定管理標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)定管理標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，基本上考慮對(duì)隧道周邊圍巖不要產(chǎn)生有害的松弛為前提，但明確地推定發(fā)生有害松弛的位移值是很困難的，要進(jìn)行多方面的研究才行。標(biāo)準(zhǔn)值的設(shè)定可以采用以下方法。(一) 參考類似工程實(shí)例設(shè)定參考過去的工程實(shí)例，并考慮圍巖條件、斷面大小、施工方法、支護(hù)構(gòu)件的數(shù)量等確定標(biāo)準(zhǔn)值。表20-4-1是日本鐵路隧道的凈空位移管理標(biāo)準(zhǔn)值，可供參考。凈空位移值的管理標(biāo)準(zhǔn) 表20-4-1 凈空位移值圍巖級(jí)別單線雙線、新干線S 或特S大于75mm大于150N2575mm50150mmN N小于25mm小于50mm注：Is、特S、h、IIvVH日本圍巖分級(jí)。(二) 根據(jù)解析方法設(shè)定采用FEM解析等方法，求出位移值作為管理標(biāo)準(zhǔn)。(三) 根據(jù)極限應(yīng)變?cè)O(shè)定調(diào)查試件的極限應(yīng)變，作為開挖中的隧道達(dá)到該應(yīng)變時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值。表20-42是拱頂下沉的管理標(biāo)準(zhǔn)值。 拱頂下沉的管理基準(zhǔn)值(單位：cm) 表20-4-2 圍巖級(jí)別管理等級(jí)硬巖中硬巖軟巖0.30.50.51.01.03.01.01.51.54.04.09.03.04.04.011.011.027.0注：位移標(biāo)準(zhǔn)值是開挖引起的總位移，量測(cè)拖后時(shí)應(yīng)注意； 本標(biāo)準(zhǔn)是指埋深大的情況，埋深小時(shí)，要采用比表列更小的數(shù)值； 巖塊硬、裂隙影響顯著的圍巖，采用時(shí)要加以注意。(四) 根據(jù)支護(hù)構(gòu)件的變異設(shè)定噴混凝土、錨桿的變異可以反映當(dāng)時(shí)的荷載、位移情況，因此可以將噴混凝土的破壞應(yīng)變和錨桿破壞的位移作為大致標(biāo)準(zhǔn)。(五) 采用上述各種方法組合的綜合方法。三、監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)（一）鐵路隧道施工規(guī)范（TB 10204-2002）變形控制標(biāo)準(zhǔn)表20-4-3 雙線隧道初期支護(hù)極限相對(duì)位移（）圍巖級(jí)別埋深（m）5050300300500拱腳水平相對(duì)變化值0.200.500.402.001803.000.100.300.200.800.701.200.030.100.080.400.300.600.010.030.010.08拱頂相對(duì)下沉0.080.160.141.100.801.400.060.100.080.400.300.800.030.060.040.150.120.300.030.060.050.12注：1 硬巖取下限，軟巖取上限； 2 拱腳水平相對(duì)凈空變化指兩側(cè)點(diǎn)間凈空水平變化值與其距離之比；拱頂相對(duì)下沉指拱頂下沉值減去隧道下沉值后與原拱頂至隧底高度之比。 3 墻腰水平相對(duì)凈空變化極限值可按拱腳水平相對(duì)凈空變化值乘以1.21.3后采用。（二） 管理基準(zhǔn)在信息化施工中，監(jiān)測(cè)后應(yīng)及時(shí)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，判斷其穩(wěn)定性，并及時(shí)反饋到施工中去指導(dǎo)施工。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)以鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則的級(jí)管理制度作為監(jiān)測(cè)管理方式。 監(jiān)測(cè)管理表管理等級(jí)管理位移施工狀態(tài)可正常施工應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)應(yīng)采取特殊措施表中：U0 實(shí)測(cè)位移值；Un 允許位移值。Un的取值，也就是監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)。控制基準(zhǔn)根據(jù)以往類似工程經(jīng)驗(yàn)、有關(guān)規(guī)范規(guī)定確定。根據(jù)上述監(jiān)測(cè)管理基準(zhǔn)，可選擇監(jiān)測(cè)頻率：一般在級(jí)管理階段監(jiān)測(cè)頻率可適當(dāng)放大一些；在級(jí)管理階段則應(yīng)注意加密監(jiān)測(cè)次數(shù)；在級(jí)管理階則應(yīng)密切關(guān)注，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率可達(dá)到12次/天或更多。監(jiān)控量測(cè)管理基準(zhǔn)值根據(jù)有關(guān)規(guī)范、規(guī)程、計(jì)算資料及類似工程經(jīng)驗(yàn)制定。監(jiān)控量測(cè)必須建立及時(shí)的信息管理系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須及時(shí)反映給設(shè)計(jì)代表、監(jiān)理、施工總工等，及時(shí)分析，確保施工安全。第五節(jié) 施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)在勘察設(shè)計(jì)階段，依靠區(qū)域地質(zhì)資料、衛(wèi)星遙感手段、大面積調(diào)繪、鉆探以及物探方法等綜合勘察手段，可查明重要的地質(zhì)問題，確定影響較大的地質(zhì)構(gòu)造和主要不良地質(zhì)體，對(duì)高速鐵路隧道設(shè)計(jì)施工起到宏觀指導(dǎo)作用。但是由于高速鐵路隧道地質(zhì)條件的復(fù)雜性、多變性，在勘察階段要準(zhǔn)確無誤地確定工程巖體的狀態(tài)、特征，并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)隧道施工中可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的位置、規(guī)模及性質(zhì)是十分困難的。我國自上世紀(jì)八十年代以來，在大秦線軍都山隧道、朔黃線長梁山隧道、西康線秦嶺隧道、渝懷線圓梁山隧道、新原高速公路雁門關(guān)隧道等施工中陸續(xù)開展了地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，并貫穿于隧道施工的全過程，取得了較好的效果。在高速鐵路隧道施工階段，重視和加強(qiáng)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，最大限度地利用地質(zhì)理論和先進(jìn)的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)，預(yù)測(cè)施工掌子面前方的地質(zhì)情況，對(duì)于安全施工、提高工效、縮短施工周期、避免事故損失具有重大意義。一、 地質(zhì)超前預(yù)報(bào)內(nèi)容地質(zhì)超前預(yù)報(bào)包括隧道所在地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀預(yù)報(bào)、隧道洞身不良地質(zhì)體及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報(bào)。（一）地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報(bào)主要是預(yù)報(bào)開挖面前方的圍巖級(jí)別、穩(wěn)定性，隨時(shí)提出修改設(shè)計(jì)，調(diào)整支護(hù)類型；預(yù)報(bào)洞內(nèi)涌水量大小和變化規(guī)律以及對(duì)環(huán)境地質(zhì)與工程的影響。（二）不良地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報(bào)主要是預(yù)報(bào)掌子面前方巖性變化和不良地質(zhì)體的范圍、規(guī)模、性質(zhì)，以及突水、突泥、坍塌、巖爆、有害氣體等災(zāi)害地質(zhì)的發(fā)生概率，提出施工預(yù)防措施。預(yù)報(bào)斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、破碎帶物質(zhì)狀態(tài)、充水情況、穩(wěn)定程度等，提出施工對(duì)策。（三）重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報(bào)針對(duì)掌子面前方有可能引發(fā)的大規(guī)模突水、突泥、坍塌、冒落、變形、瓦斯爆炸等重大地質(zhì)災(zāi)害建立臨警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，主要預(yù)報(bào)隧道洞身所通過的深大富水?dāng)嗔选⒏凰蛐钡暮瞬俊⒏凰皩印④浲痢O軟巖、煤系地層等，評(píng)判其危害程度，提出施工方案對(duì)策。二、 地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法高速鐵路隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法主要有以下幾種：傳統(tǒng)地質(zhì)分析法、超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法、超前水平鉆孔法、物探法以及特殊災(zāi)害地質(zhì)所采用的相關(guān)預(yù)測(cè)方法。施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，需納入施工工序。（一） 地質(zhì)分析法地質(zhì)調(diào)查與推斷是隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)最基本的方法，可以隨時(shí)進(jìn)行，不干擾施工，其他預(yù)報(bào)方法的解釋應(yīng)用，都是在地質(zhì)資料分析判斷基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過收集分析地質(zhì)資料，地表詳細(xì)調(diào)查，隧道內(nèi)地質(zhì)編錄、素描、數(shù)碼照相、超前風(fēng)鉆、涌水量預(yù)測(cè)等方法，了解隧道所處地段的地質(zhì)條件，運(yùn)用地質(zhì)學(xué)理論，對(duì)比、論證、推斷，預(yù)報(bào)高速鐵路隧道施工前方的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況。通過對(duì)洞內(nèi)掌子面涌水量動(dòng)態(tài)變化的長期觀測(cè)記錄，掌握地下水初期涌水量、衰減涌水量和穩(wěn)定涌水量的變化規(guī)律，綜合分析地層、斷層等構(gòu)造以及基巖裂隙水的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，查明地下水的補(bǔ)給、徑流及排泄途徑，預(yù)報(bào)未開挖段水文地質(zhì)情況。對(duì)隧道開挖前涌水量的定量預(yù)測(cè)，往往與隧道開挖實(shí)際涌水量有一定的差距，應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高預(yù)報(bào)水平。施工中按照鐵路隧道施工規(guī)范（TB 10204-2002）附錄G“施工階段圍巖級(jí)別判定卡”填寫相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行分析。（二）超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法在隧道上導(dǎo)坑或隧道的附近開挖一平行的小斷面導(dǎo)坑，對(duì)導(dǎo)坑出露的地質(zhì)情況進(jìn)行地質(zhì)編錄、素描、做圖，綜合分析其地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)情況，根據(jù)地質(zhì)理論預(yù)測(cè)相應(yīng)段隧道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，以及可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置、性質(zhì)、規(guī)模，并提出防治措施意見。超前平行導(dǎo)坑法最為直觀，精確度很高，通過直觀的地質(zhì)情況，施工單位可提前了解主隧道開挖斷面的地質(zhì)情況，以便采取相應(yīng)的工程防護(hù)措施。缺點(diǎn)是成本高，對(duì)施工影響大。在超前平行導(dǎo)坑中輔助以室內(nèi)物理力學(xué)測(cè)試、現(xiàn)場點(diǎn)荷載測(cè)試、地應(yīng)力測(cè)試、物探地震反射等方法，可以完善地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容。（三）超前水平鉆孔法用鉆探設(shè)備向掌子面前方鉆探，直接揭示隧道掌子面前方幾十米的地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料，還可通過巖芯試驗(yàn)獲得巖石強(qiáng)度等定量指標(biāo)，適用于已經(jīng)基本認(rèn)定的主要不良地質(zhì)區(qū)段。超前水平鉆孔的方向控制和鉆探工藝有一定的技術(shù)難度，對(duì)施工干擾大。（四）物理探測(cè)法物理探測(cè)法是利用物體物性差異進(jìn)行地質(zhì)判斷的間接方法，采用物探技術(shù)進(jìn)行超前預(yù)報(bào)的優(yōu)點(diǎn)是快速、超前探測(cè)距離大、對(duì)施工干擾相對(duì)小、可以多種技術(shù)組合應(yīng)用。物探方法的應(yīng)用受環(huán)境及經(jīng)驗(yàn)的影響，準(zhǔn)確解釋物探資料具有一定的技術(shù)難度。物探技術(shù)存在一定局限性，在地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合地質(zhì)理論，提高物探成果解譯水平。1. TSP超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)TSP202、TSP203超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)由瑞士安伯格量測(cè)技術(shù)公司開發(fā)生產(chǎn)，具有適用范圍廣、預(yù)報(bào)距離長、時(shí)間短、對(duì)施工干擾小、費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。其基本原理是:首先在洞內(nèi)指定的震源點(diǎn)用小量炸藥激發(fā)，產(chǎn)生的地震波在巖石中以球面波的形式向前傳播，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石物性界面(即波阻抗界面，如斷層、巖石破碎帶、巖性突變等)時(shí)，一部分地震信號(hào)反射回來，一部分地震信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)，反射的地震信號(hào)將被兩個(gè)三維高靈敏度的地震檢波器接收。通過對(duì)接收信號(hào)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析，可推斷斷層和巖石破碎