麦积山隧道

高速公路隧道——麦积山隧道调研报告班级：12级土木十八班姓名：吴乾飞学号：麦积山特长隧道麦积山隧道为连接陕西宝鸡和甘肃天水的宝天高速公路的头号控制性工程，麦积山隧道位于甘肃天水市麦积区境内，隧道全长12.29千米，在国内高速公路中仅次于秦岭终南山隧道，也是亚洲第二长双线公路隧道。

该工程于2005年12月开工，2009年6月3日全线贯通。

麦积山隧道是一座上下行分离式四车道高速公路特长隧道，设计时速80公里，是宝天高速公路主要控制性工程，过去被认为是甘肃东部最难突破的天堑。

工程从2005年12月开工，经过全体参建员工近4年时间的艰苦鏖战，使这座国内独头掘进最长的高速公路隧道建成通车。

麦积山隧道的建成通车，使宝鸡到天水由原来的5个多小时减少到1个半小时。

麦积山特长隧道东端洞口位于麦积区东岔镇境内，西端洞口位于麦积区利桥乡，分左、右线两条隧道，其中左线隧道长12.286公里，右线长12.29公里，是迄今为止甘肃省省最长、全国第二长的双线公路隧道。

为了保护周边生态环境，麦积山隧道在建设过程中采用了独头掘进的开掘方式，即东西两个端口相向开掘，因此，其施工难度较大。

承担隧道施工的中铁十六局、二十局的1000多名建设者夜以继日，全力拼博，于今年4月14日顺利打通了右线隧道。

而此次左线隧道的打通，为宝天高速公路甘肃段全线建成通车清除了最后的“拦路虎”。

同时，由中铁二十局集团五公司完成的6330米的单洞掘进也创下了亚洲公路隧道单洞独头掘进最长纪录。

麦积山隧道位于秦岭山脉，地形险峻，围岩复杂，最大掘进长度近6.4公里，属长距离独头掘进施工，为国内少有，通风排烟、排水极为困难。

据了解，这一隧道埋层深，穿越了各种破碎带、软弱岩层地段等不良地质。

在艰巨的任务面前，中国铁建中铁十六局集团四公司的将士们迎难而上，他们克服了工期紧、任务重、物价上涨以及冰雪影响等诸多困难，被甘肃省交通运输厅授予“连霍国道主干线宝（鸡）天（水）高速公路项目建设先进单位”，为企业赢得了荣誉。

建成意义麦积山隧道的建成通车，使长期以来制约西北沿线经济发展的交通瓶颈已被彻底打破。

对于推动西北地区经济振兴，深入持续推进西部大开发，具有重大的现实作用和深远的历史意义。

特别是对加快实施《关中--天水经济区发展规划》，实现“关中--天水”经济一体化，有着非常重要的战略意义。

麦积山公路隧道施工灾害的预测技术1 概述隧道工程以其自身具有的改善线形、缩短里程和行车时间、提高运营效益等方面的优势，已经越来越多地为道路建设者和设计者所公认而被大量采纳。

在隧道设计施工中，地质问题是首先要克服的问题。

隧道属线性结构物，穿越山体地质多有变化，岩性、构造、地下水分布都会发生变化。

由于经济技术等原因，在勘察设计阶段往往是难以全面掌握这些地质情况及其变化。

这就需要在施工阶段开展有效的超前地质预报。

目前国内外所采用的主要预报方法从探测位置上可分为地面预报与掌子面预报。

从预报的性质上可分为物探方法、地质方法、化探方法。

从预报的距离分为长距离预报( ＞100m) 、中距离预报( 30 ～100m) 和短距离预报( ＜30m) 。

地面预报方法主要包括: 地面地质调查法、高密度电阻率法、电磁法、重力勘探遥感信息技术、放射性测量等方法。

地面地质灾害探测方法主要用于埋深较浅的隧道，预报精度有限。

《铁路工程物理勘探规程》中规定: 物探应充分利用被探测对象的物性条件合理使用，积极开展综合物探，并与其他勘探方法相配合，对所测得的物探资料进行综合分析。

2 隧道地质超前预报方法及适用性近来年国内外隧道超前地质预报技术和设备都有了很大的发展，目前常用地质超前预报技术有: 钻探技术、电磁技术、反射技术和数码成像技术等，相应的预报方法有超前钻探法、地质雷达法、瞬变电磁法、地震反射负视速度法、红外线探测法、TRT 层析成像法，声波CT 法等，其中地震反射负视速度法等都是应用了波的反射技术而开发的，但各自激发波的方式和信号处理方法都有独到之处。

纵观国内外隧道地质超前预报采用的方法，当前较为常见的有地质法、超前水平钻孔法、波反射法。

2. 1 地质法地质法是隧道地质超前预报所采用的一种最基本的方法，也是最早使用且一直延用至今的一种方法，在隧道可行性研究阶段、勘察设计阶段均可采用地质法。

在隧道施工阶段主要是根据隧道掌子面地质条件，如岩体结构面产状及其发育状况、岩体破碎程度、岩石的变质程度等的变化特征，结合地表地质调查结果，采用相关分析，预报隧道掌子面前方存在的断层、不同岩类间的接触界面特别是火成岩与沉积岩间的接触界面、隧道前方围岩的稳定性及失稳破坏形式等。

地质法隧道施工期地质超前预报在国内外都是最早开展的，也是任何其他隧道施工期地质超前预报方法的基础。

该方法目前在隧道掌子面地质超前预报中应用范围比较广，该方法主要有以下几方面的特点:该方法适用于隧道设计施工的各个阶段，应用范围广; 根据隧址的岩层地质的走向等情况，利用该方法对于大的断层构造等的位置的推断相对比较准确，但是对于一些小规模的地质不良体判定相对较难; 预报的准确度主要依靠的是预报者的工程地质经验。

2. 2 超前水平钻孔法掌子面超前钻探是直接获取地下地质信息最常用的勘探技，共有两类钻探: 钻探和取芯钻探。

钻探一般费时较多，费用昂贵。

所以，只有在需要进行详细调查等几种特殊情况下才进行钻探。

依据超前水平钻孔法预报流程，该方法具有以下特点:( 1) 超前水平钻孔法是隧道施工期地质预报方法中最直接的方法。

( 2) 可通过钻孔钻进的速度和采取的钻孔岩芯获取掌子面前方岩土体的强度、可钻性、完整程度指标和地层岩性资料及地下水状况等的直接资料。

( 3) 能直接了解几米到几十米甚至上百米范围内围岩的工程地质情况，基本可反映前方岩体的大概情况，比较直观。

( 4) 该法不足之处在于: 其一是钻孔探测结果以点代面，有片面性，复杂地质条件下的预报效果差，很难预报到掌子面前面的小断层、溶洞，特别是与隧道轴线平行的结构面，且几个钻孔间的地质情况均无法反映。

( 5) 探测速度慢，一次探测距离短，投入费用高，影响隧道正常施工。

2. 3 声波反射法波的反射法的基本理论是建立在弹性波理论的基础上，传播过程遵循惠更斯—菲涅尔原理和费马原理。

利用声波、超声波、地震波等在介质中传播、反射，通过信号采集系统接收其反射信号，对反射信号进行解译，由此判定掌子面前方反射界面情况和距离来进行隧道施工期地质超前预报。

此法是一种间接、无损的测试手段，备受亲睐; 从理论上说，凡是能进行隧道掌子面勘探的所有地球物理方法均可用来进行隧道开挖前方的不良地质预报。

TSP 超前地质预报方法是一种快速、有效、无损的反射地震探测技术，它是专为隧道地质超前预报而设计的。

在众多的隧道超前预报方法里面，TSP 方法具有以下特点:( 1) 预报范围大，最大可达200m。

( 2) 作业时间段，完成全部外业仅需2 ～3h 左右，可现场处理资料提交成果，也仅需3 ～6h。

( 3) 成本较低，同时对隧道施工基本无影响，可对全隧道开展。

( 4) 无须面对掌子面，面对掌子面状况无要求。

( 5) 可提供岩石动力参数，划分围岩类别。

( 6) 可确定地质空间体位置。

2. 4 红外探测法红外线探测技术是通过红外分析进行地质超前预报的一种方法。

基于隧道围岩能辐射红外波段的电磁波形成红外辐射场，可通过仪器接红外号，从而获取岩层内部的密度、能量等信息。

基于红外探测法的原理，红外探测法具有以下特点:( 1) 红外探水是根据围岩红外辐射场强度的变化来确定被测体内隐伏的含水情况。

( 2) 该法测试速度快，资料分析快，但只能得出定性的结论。

2. 5 电磁波法电磁波法是通过电磁波的反射进行地质超前预报的一种方法。

利用电磁波法开发的仪器有地质雷达。

地质雷达是一种用于探测地下介质分布的广谱电磁技术，采用天线面向掌子面发射电磁波信号，遇到电性差异目标体便发生反射，反射波由接收天线接收并由主机记录，通过对反射信号的处理和分析，可推断被测体工程地质情况。

地质雷达被认为是目前分辨率最高的地球物理方法，有了较好的发展，目前有美国GSSI 的SIR 系列、瑞典SGAB 的RAMAC / GPR 系列、加拿大SSI 的Pulse EKKO 系列和日本OYO 的GEO-RADAR 系列等较为成熟的产品。

地质雷达试可根据测试要求选择不同频率的天线，其频率越高，测试有效深度越小，精度越高。

GRP ( 探地雷达) 超前地质探测方法是一种用于确定地下介质分布的电磁波法，是一种高分辨率探测方法。

根据电磁波在岩体中传播的时间，反射波的振幅，频率特征等可以推断地质体的性质，主要有溶洞的位置与规模，断层破碎带、含水带，结构面等都与周围岩石存在较大的电性差异，用GRP 方法进行超前地质预报正是基于这一点。

基于GPR 方法的基本原理，该方法主要以下特点: 频率高，衰减快，探测距离短，一般为20 ～30m 为宜; 分辨率高，可探测围岩内部的软弱结构面; 对富水带探测效果好; 施工方便，成本低廉，对随到施工无影响。

2. 6 层析成像法层析成像法又分声波层析成像法和地震波层析成像法。

声波层析成像法移植于混凝土声波CT 层析成像( Computer Tomography) ，借助于医药学X 射线断层扫描的基本手段，结合其物理力学性质的相关分析，采用射线走时和振幅来重构被测体内部声速值及衰减系数的场分布，通过色素、相素及立体网络综合展示，以达到直观图像的结果。

该法的特点是: 地震波传播速度变化和衰减率分别有速度层析成像法和衰减层析成像法之说。

TRT 法即是一项利用此法而成的在国外较为知名的预报方法; 因岩体并非各向同性，波的传播路径并非单纯直线，所以速度分布会不可避免的存在畸变。

3 麦积山隧道地质预报内容及预报方法组合3. 1 主要内容( 1) 对照设计文件提供的资料，预报隧道掌子面前方围岩软硬变化对施工的影响程度。

( 2) 预报可能出现的破碎带，引起的塌方、滑动的部位，形式、规模及发展趋势。

( 3) 预报可能出现的突然涌水点，涌水量大小，地下水泥沙含量及其对施工的影响。

( 4) 对隧道穿越不稳定岩层，较大断层做出预报。

( 5) 较准确地判断围岩类别并提供岩石力学参数，为确保隧道安全施工，确定隧道施工工艺，及时合理地调整支护参数，对前方软弱岩层予以提前支护加固提供可靠的依据。

3. 2 预报方法组合《公路工程物探规程》( JGT/T C22 －2009) 规定被测地质体与周围岩土体的尺度应具有相应的施工与观测条件，被测地质体与与周围的岩土体应具有足够的物性差异，干扰背景不应影响有效信号的解读与判定，不利的地形与地物不应影响正常的推断与解释。

当采用单一的地质超前预报方法不能有效达到预测的目的时，可采用综合的工程物探方法开展工作。