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橋梁定期檢測（cè）報告有效期（qī）
更新時間：2021-04-10 17:51
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1、引（yǐn）言
隨著我國經濟的快速發展（zhǎn）以及西部大開發戰略的（de）進（jìn）展，公路、鐵路隧（suì）道的大量修建是形勢發展的需要，且隧道逐漸向深埋（mái）、長大（dà）方向發展。較之以前的（de）淺埋短隧道，深埋長隧道可（kě）能遇（yù）到的工程地質問題及地質災害會更多、更嚴重。在施工過程中經常會因遇到斷層、暗河、破碎帶、等不良地質體（tǐ）而導致塌方、泥石流、湧水、岩爆等地質災害。這（zhè）些災害（hài）的出現,往往會影響施工進度,造成（chéng）人員傷亡,給施工單位（wèi）、國家和人民（mín）帶來嚴重的經濟損失。
超前地質預報是隧道地質工（gōng）作調（diào）查的一個重要部分。隧道（dào）地（dì）質調查（chá）工作（尤其（qí）是長大山嶺隧道與水（shuǐ）下（xià）隧（suì）道）與其他工程的（de）地質工作有一個很大的不同之點（diǎn），就是其他工程（例如路基橋基等工程）絕（jué）大部分地質工作都是在勘（kān）測階段完成，在施工過程中隻進行少量的補充修正（zhèng）。而隧道工程的地質工作，在勘測階段往往隻能完（wán）成（chéng）一部分（fèn），隻能起到定性的或局部定量的評價，還有很大一部分地質工作，必須在隧道施工過程中，在隧道坑（kēng）道進行（háng）勘探及量測，以便修正（zhèng）補充精密調查與施工中地質情況不符的（de）地方，據此變更設（shè）計、改變（biàn）施工方法及施工管理等。由（yóu）此可見,超前預報工作在隧道工程中的地（dì）位和作用都是（shì）十分重要的。
2、隧道超前地質預報現狀
隧道超前地質預報的內容主要包括地下水、地層岩性、斷層、破碎帶、節理、岩體類別等（děng）。重點是（shì）預報（bào）破碎帶、地下水（shuǐ）狀況及斷層的位置及其可能對施工造成的影響。目前超前（qián）地質預報（bào）使用到的方法技術主要包括以下幾種：TSP法、探地雷達法（fǎ）、工程地質調查與推斷、水平鑽探等，另外還有一些不常用到的方法技術（shù）如：水平聲（shēng）波剖麵法（fǎ）、紅外探水法及陸地聲納法等。
TSP法作為一種長距離超前地（dì）質預報方法已發展成為國內外最先進的預報（bào）方法。它主要是采用回聲（shēng）測量原理（lǐ），具有其他方法不（bú）可比擬（nǐ）的優點：適用範圍廣、預報（bào）距離長、與TBM施工幹擾（rǎo）少,能加（jiā）快施工進度，能（néng）給出斷層帶和含水（shuǐ）層的（de）三維（wéi）空間位置，TSP技術配備有功能強大的後處理功能,能快速的分析前方（fāng）圍岩情況、及時提交資料，對於連續探測而言,TSP綜合費用（yòng）最低（dī）。同時通過TSPwin軟（ruǎn）件處理可以獲得:P波、SH波、SV波（bō）的時間剖麵、提取的反射層、深度偏移剖麵（miàn）、各反射層能量大小、岩石物理力（lì）學參數以及反射在探（tàn）測範圍內的2D或（huò）3D空間（jiān）分布等成果。通過分析這些信息能夠對隧道工作麵前方圍岩工程地質情況的性（xìng）質、位置和規模進行比較準（zhǔn）確（què）的探測（cè）和預報,包括:（1）含水情況；（2）軟弱岩（yán）層的分布；（3）節理、裂隙發育情況；（4）斷層及影響帶；（5）溶洞、暗河、煤層等。當然，TSP法在實際工作中也（yě）存在（zài）許多問題，其中最主要的問題是不良地質條件的判讀缺乏明確的指標，更多依賴於物探技術人員和地質（zhì）專家的經驗。另外對於與隧（suì）道走向近乎平行的斷裂帶、飽（bǎo）水帶，以及幾何形狀為圓錐體或圓柱（zhù）體的溶洞（dòng）等等，尚無法識別或是識別效果（guǒ）很差。
探地雷達法屬於短期（qī）預報方（fāng）法，它的（de）探測速度較快,但是其探測距離與（yǔ）分辨率的矛盾無法克服、多次波及其他雜波幹擾嚴（yán）重,原（yuán）始記錄的信雜比低,有效（xiào）波（bō）的識別及其成果解譯十（shí）分困難（nán），而且所獲得的被探測對象的空間信息量太少,其資料成果的（de）解釋往往存在多（duō）解性。
水平聲波（bō）剖麵（miàn）法實際上也是地震波反射法（fǎ）的一種,因而TSP法所存在的部分技術問題水平聲波（bō）剖麵法同樣存在，而其卻不具（jù）備TSP法（fǎ）的優點。在地質條件（jiàn）不太複雜的情況下,該（gāi）方法對掌（zhǎng）子麵前方50ｍ內的地質狀況的預報比較準確。
紅外探水法對預報（bào）掌子麵前方有無潛伏的含水體是有效的,但對（duì）含水（shuǐ）層的（de）位置、賦水形態、出水量都（dōu）無法（fǎ）知曉,對無水情況下的地質災害則難以預報。
陸地聲納法目前還很不成熟,存在著許（xǔ）多問題。
3、方法原理（lǐ）簡介
從上述的超前地（dì）質預報（bào）技術（shù）現狀可以看出，TSP法無疑是目前國內外最先進的超前地質預（yù）報方法，但是它還（hái）是存在著（zhe）不少缺點，特別是對於（yú）地質（zhì）條（tiáo）件複雜的地區，TSP法的資料解釋存（cún）在著很嚴（yán）重的多解（jiě）性，所以多種預報方法相結合，利用綜合物探（tàn）的方法進行超前（qián）地（dì）質（zhì）預報就顯得很有必要（yào）。通過對比（bǐ）各種預報方法的優缺（quē）點，筆者認為以長距離預報（bào）見長的TSP法和短距離預報快（kuài）速的探地雷達（dá）法的有效結合，基本上可以滿（mǎn）足大（dà）部分情況的隧道預報。對於其他特殊情況再考慮綜（zōng）合其他（tā）預報方法。
3.1 TSP法
TSP(Tunnel Seismic Prediction)法是一（yī）種新穎（yǐng）、快速（sù）、有效、無損的反射地震技術（shù）。它是（shì）為隧道（dào）超前地質預報而專門設計的,可以在隧（suì）道施（shī）工、地下礦藏、洞穴和（hé）地下暮穴開挖前提供幫助,其目（mù）的在於迅（xùn）速超前地提供在開挖周圍及前方的三維空間的工程地（dì）質預報（bào）。TSP和其它反射（shè）地震波方法一樣,采用了（le）回聲測量原理(圖1)。地震波在（zài）指定的（de）震源點(通常在隧道（dào）的左邊牆或（huò）右邊牆,大約24個炮點布成一（yī）條（tiáo）直線)用小藥量激發產生（shēng）。地震波在岩石
圖1  TSP203係統隧道預報原理
Fig.1  The principle of TSP203 system
中以球麵波形式（shì）傳播。當地震波遇到岩石物性界麵(即波阻抗差異界麵,例如斷層、岩石破碎帶和岩性變化等)時,一部分地震信號反射回來（lái）,一部分信號透（tòu）射進入（rù）前方（fāng）介（jiè）質。反射的地震信號將被高靈敏度的地震檢波器接（jiē）收.反射信號（hào）的旅行時間和反射界（jiè）麵的距離成正比,故而能提供一種直接的測量。
3.2 探地雷達（dá）法
探地（dì）雷達(ground penetrating radar)是基於（yú）不同介質的電性差異，利用高頻電磁波，探測隱蔽介質分布和（hé）目（mù）標體的一種高新地球物理方法。當（dāng）發射天線T以寬頻帶、短脈（mò）衝方式向（xiàng）地下發（fā）射電（diàn）磁波時，遇到具有不同介電特性的介質時(如空洞、分界麵)，就會有部分電磁波能量反射(回波)，接收天線接收反（fǎn）射（shè）回波（bō）並記錄反射（shè）時間，與此同時接收天（tiān）線還接收到了雷達（dá）波在空氣中以及沿介質體（tǐ）表層傳播的（de）直達波（bō）(如（rú）圖2)。
對於反射波我們可以（yǐ）用下麵的反射波旅行時間計算公式：
……………………(1)
式中，－反射波走時（shí），單位為ns；（1ns＝10-9秒（miǎo））
      －電磁波在介（jiè）電常數為的目標層中（zhōng）的傳播速度，單位為m/ns；
      S、d分別為發射天線（xiàn）和（hé）接收天線距（jù）離與反射界麵的埋深。

圖2  雷達記錄示意圖
Fig.2  Schematic diagram of GPR record
由上所述，雷達反射波的旅行時（shí），會隨被測介質的厚度而變化。於是，把（bǎ）發射與接收天（tiān）線在被測介質（zhì）表麵同步移動，便可將（jiāng）反射界麵的反射波依次排列成二維圖象。根據二維圖象我們可以判讀出探測（cè）目標體的狀況。
4、應用實例分析
 
   
筆者參與了湖南常（德）—吉（首）、邵(陽)－懷(化（huà）)高速（sù）公路建設過（guò）程中的部分隧道超前地（dì）質預報工作，主要采取了以TSP203係統長距離預報為主，同時與（yǔ）探地雷達相結合的（de）方案。其中對於圍（wéi）岩較好的區域采用TSP法（fǎ）就（jiù）可以得到很好的（de）預報效果，對於某些圍岩較差的地（dì）段，根據TSP法的預（yù）測（cè）結果，再用地質雷達加（jiā）以確認，這種長短預報方（fāng）法的有效結（jié）合取得了良好的效果，對施工起到了很好的指導（dǎo）作用,基本達到了預期的探測目的。下麵（miàn）通過在大（dà）灣（wān）隧道右線YK78＋761－YK78＋861區段的一次預（yù）報結果加以說明（míng）。大灣（wān）隧道為一（yī）座上、下行（háng）分離的四車道高速公路隧道，其右線（xiàn）YK78＋761－YK78＋861段地形（xíng）相對平緩，隧道埋深淺（屬淺埋段）。地層岩性為（wéi）：誌留係周家（jiā）溪群，黃褐色強風化－弱風化砂質板岩夾泥質板（bǎn）岩、矽質板岩和炭質板岩（yán），區（qū）段內受區域構造（zào）影響，擠壓褶曲明顯，局部柔褶現象極為發育，並伴有擠壓片理等跡象。為了探明掌子麵前（qián）方的地質情況，我們首先采用了TSP203係統進行長（zhǎng）距離預報，其探測結果（guǒ）如圖3所示，根據探（tàn）測結果可以推（tuī）斷出掌子麵前方的地質情況如表1所示。
從推斷結果看，前方的（de）地質（zhì）情（qíng）況比較（jiào）複雜，且掌子麵前方50米內（YK78＋793處）就有一個比較明顯的弱反射（推斷為破碎帶（dài））。為了確保有效指導施工，當施工至（zhì）YK78＋767時，我們采用探地雷達做了進一步的探測，其結果如圖（tú）4所示。從圖中（zhōng）可以看出距離掌子麵差（chà）不多26米（YK78＋793）處，有一（yī）明顯反射界麵，與（yǔ）TSP203的探測結果（guǒ）相當吻合，故確定為破碎帶。隨後的開（kāi）挖結果（guǒ）證明了預報結果的準確性（見圖5）。
 

 圖3  深度偏移剖麵圖
Fig.3  The section of depth excursion 
 
表 1  TSP203的探測結（jié）果
序號 裏 程 長度（m） 推（tuī）  斷  結  果
1 YK78+761～773 12 強風化岩層，節理裂隙（xì）較發育。
2 YK78+773～797 24 弱（ruò）風化岩層， YK78+793處節理發（fā）育，
含水豐富（fù），推斷為破碎帶。
3 YK78+797～803 6 強風化岩層，節理裂隙發育。
4 YK78+803～817 14 弱風化岩層，局部節理發育。
5 YK78+817～830 13 弱風化岩層，節（jiē）理裂隙較發育。
6 YK78+830～835 5 弱風化岩層，局部夾軟（ruǎn）弱岩層、節理發育。
7 YK78+835～861 26 弱風化岩層（céng），局部節理發（fā）育。
Table 1  The detected result of TSP203
 

圖4  地質雷達探測結果                       圖5 YK78＋793開挖結果（guǒ）
Fig.4 The detected result of GPR          Fig.5 The excavated result of YK78＋793
5、結論及建議
通過大量的工程實踐，筆者對於隧道的（de）超前地質預報工作和隧（suì）道施工也有了較深刻的認識，提出（chū）幾點結論：（1）隧（suì）道施工需要特別重視地質勘察工作，除了業（yè）主提供的詳勘地質報告以外，施工單位仍需做細致（zhì）的超前地質預報工作，準確掌握和判明隧道開挖掌（zhǎng）子麵（miàn）前方的地質情況，以確保施工安全有效地順利進行。（2）對於絕大（dà）部分隧道的地（dì）質預報工作，TSP法和探（tàn）地雷（léi）達的有效（xiào）結合基本可以滿足需要，特別是某些圍（wéi）岩較好（hǎo）的區段TSP法（fǎ）就可以得到滿意的預報結果；但對於某些複（fù）雜地質情況，應針對其特有（yǒu）的不良工程特性（xìng），采用相應的、行之有效的綜合物探手段，有（yǒu）必要時還可（kě）以適當選擇水平鑽探。（3）對於超（chāo）前預報方法所推測出來的某些特複雜、可能會發生嚴重工程事故（gù）的不良地段，建（jiàn）議按照其最不利因素組合的情況來施（shī）工。（4）TSP法的智能化（huà）和解（jiě）釋精度還有待進一步的提高。
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