因TBM本身金属机具、强电磁施工环境和炸药管控的影响，地质素描、地质雷达、炸药震源地震法等常用超前预报方法在TBM施工隧道中水土不服。基于TBM施工特性、预报精度和成本的综合考量后，确定采用TST地震法和CFC电磁波法的预报方法。并针对地质编录揭示的不良地质条件，校验超前地质预报结果。本文以某TBM施工隧道为工程背景，提出了可控震源激振的TST地震波和CFC电磁波法为主，以地质编录进行校验的综合超前地质预报方法。研究结果表明，TST与CFC方法符合TBM施工特点，能有效预警前方的不良地质体，可为工程应对指施提供依据，减轻、消除不良地质对施工的干扰。
工程概况
某TBM施工段设计总长12090.158m,目前实际开挖完成1350.42m。施工段隧道内地质条件比较复杂，次生小断层及节理、裂隙特别发育，地下水丰富，开挖洞段最大涌水量将近2000m³。经过多次堵水施工后，隧道内最大排水量达1350m³/h。对该段地质条件及地下水进行探测，科学指导施工，保证人员及设备的安全。
3.2 断层影响带超前地质预报分析
从图3中可以看出，地质编录反映该段的地质结构特点是受断层控制，靠近掌子面的f43,f44断层和85m处的f48断层节理裂隙发育，且同时发育有交叉节理裂隙，中间位置的f45,f46,f47断层则节理裂隙欠发育。地下水主要出现在断层面及裂隙面，水量从前向后呈增高趋势。
TST超前预报成果中的波速结构和偏移图像，基本反映整体地质构造特点。首先第一段因为有f43,f44断层导致波速低于后面，且存在较多的红蓝条纹，第二段在f43,f44断层与后面的交叉节理裂隙发育区之间，属于完整岩石，所以波速结构升高，且红蓝条纹减少。第三段区域波速降低，同时存在较多的红蓝条纹，与实际揭露有3组断层相符。但成果解释将整段解释为一个断层，且位置有偏差。第四段在f47与f48断层之间，波速高，且条纹少，预报结果与揭露一致。最后一段预报成果和地质解释均明确指出为断层。
CFC预报成果显示地下水量靠近掌子面和最后一段较大，与实际揭露基本相符，但中间一段与实际有出入。CFC计算结果中的介电常数较大，说明整段围岩含水较多，与实际基本一致。
TST通过波速结构和偏移图像相结合，基本反映整段地质结构特点。但对具体结构面的定位存在误差，地质解释人员对结构面的性质判断还显经验不足。CFC通过介电常数判断出整体水量较大，与实际一致。通过偏移图判断的出水位置，前后两端基本准确，但中间一段存在误差。对于上述预报成果，在实际使用中应重视其对地质结构的定性预判，对具体结构面及出水点的位置则谨慎使用。
图3 断层影响带超前预报成果与地质编录对比
3.3 富水带超前地质预报分析
图4 富水带超前预报成果与地质编录对比
从地质编录可以看出，本段围岩节理裂隙发育严重，只有前端靠近掌子面处围岩结构紧密，其余区域岩体结构破碎，地下水水量前面多，中间略少，后面最多。CFC偏移图所反映的地下水量的趋势和实际基本一致，两端多中间稍少。地质解释中指出的前方18m处的含水裂隙，实际揭露为断层,具体解译如表2所述。
CFC偏移图所反映的地下水量的趋势和实际基本一致。通过偏移图判断的出水位置，前面第一段和实际基本一致，最后一段位置有误差。
涌水裂隙情况具体如表3所述。
表2 开挖前预报成果解译
表3 开挖后现场地质编录
1、TBM法洞施工对不良地质条件的适声性较差，由于前期的地质勘察无法完全查明地质条件，因此超前地质预报是其施工地质的重要工作，通过超前地质预报，可发现掌子面前方不良地质体的结构、构造、位置、规模，并对可能发生的地质灾害进行预警，从而做好施工预案及解决措施，降低不良地质造成的影响，保证TBM正常施工。
2、TBM隧道施工时，可选择基隧道沿线地面分析、施工地质观察、岩渣及掘进参数分析的地质分析，及TST地震波法、CFC电磁波法的物方法的综合超前地质预报方法。地质分析法易实施，但预报精度稍差；TST法预报距离长，对断层破碎等构造预报效果好，但其对地下水不敏感；CFC电磁法对围岩含水性预报效果好，但只能预报含水构造。具体实施时，应根据预报精度要求、预报成本及是否占用掘进时间综合权衡后确定。
3、物探法超前地质预报具有多解性的特点，应针对不同的地质条件，以地质分析为基础，结合开挖实际揭露的地质条件，进行对比分析，探究物探成果与不同地质构造的对应关系，从而改善物探成果的解译，提高超前地质预报的精度。
4、国内TBM施工隧道中，大部分施工单位虽然也采用了超前预报措施，但由于地质条件的复杂性以及物探方法的多解性，往往难以给出定性与定量的结论。在这种情况下，施工单位很少会对不确定或可能的地质灾害采取超前处理措施，如注浆加固围岩、超前排水等，导致施工中地质灾害事故时有发生。因而，调高超前地质预报的精准性，任重道远。
5、目前，常规的超前地质预报方法尚不能满足TBM施工隧道，主要体现在占用TBM施工时间、TBM快速施工导致的解译滞后等。国内已有TBM搭载式超前预报系统，可在TBM施工掘进中自动、实时进行预报，并取得了一定成果，这在未来将是TBM施工隧道超前地质预报发展的趋势。
