一、主要应用领域和技术原理
2、技术原理
2.1超前预报
弹性波法超前预报原理是利用地震反射波和绕射波原理，对隧道掌子面前方的地质条件进行探测。由震源产生的地震波向隧道前方传播的过程中，遇到岩体中相对大的声阻抗界面会产生反射波，遇到相对小的声阻抗界面会产生绕射波，统称为地震回波。利用设备采集隧道围岩中界面的地震回波，通过专业处理系统提取回波的界面位置、空间分布、回波极性和回波能量等信息，并结合隧道地质勘察资料综合分析，实现隧道地质超前预报目的。
现场需要采用三分量检波器实现空间地震回波的矢量检测和纵横波采集，保证处理系统利用多波多分量进行全波震相分析和极化波计算，获得2维和3维空间的偏移归位图、断面扫描图，获得界面回波位置和界面空间分布，以及界面间岩体性质等预报资料。
2.2钢管混凝土支护技术
在薄壁钢管中填充高性能混凝土，作为暗挖隧道的支护形式，在受力过程中钢管和混凝土的相互作用，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善。同时由于混凝土的存在可以避免或延缓薄壁钢管发生局部屈曲，从而保证材料性能的充分发挥。
二、主要技术性能指标
2.1超前预报
针对掌子面前方断层、破碎带、岩溶等，研究隧道地震数据高信噪比采集与去噪技术，高灵敏度压电式加速度传感器采集巷道地震弱信号采集，隧道地震数据高分辨率采集与三维偏移成像技术，隧道地震数据高保真度信号传感技术。传感器灵敏度不小于2.8V/G；频谱宽度不低于1-5000Hz；实现传感器与巷道直接硬耦合，安装每个传感器时间不大于1min（目前常规按照方法为约30min）。实现隧道地震数据高分辨率数据处理功能；实现地震逆时偏移及三维成像功能。隧道超前方向探测距离150-200m，探测异常体准确率达到80%以上。
2.2钢管混凝土支护技术
钢管混凝土支护施工技术主要涉及薄壁钢管、钢板、C40微膨胀混凝土、微膨胀水泥和橡胶垫几种材料。薄壁钢管采用20号优质低碳钢冷加工制成，封头钢板、连接角板以及柱脚底板均采用Q235B钢材。
水泥采用42.5#普通硅酸盐水泥，且水泥用量不小于300kg/m3混凝土。细骨料选用优质河砂，粗骨料选用5～10mm粒径连续级配的洁净碎石。
掺加剂为UEA低碱膨胀剂，萘系高效减水剂，掺量为0.2%～0.5%。选用水灰比为0.41，膨胀剂掺量11%，减水剂掺量0.5%，水泥：砂子：石子=1:1.51:2.45的试验室配比。
橡胶垫选用桥梁上使用的GYZ板式橡胶支座，薄壁钢管混凝土加工好后用SK-138环氧树脂胶将其固定在设计位置。
一、推广应用前景
我国在隧道工程及城市地下空间领域取得了前所未有的发展，目前已成为世界上隧道和地下工程最多、发展速度最快、地质及结构形式最复杂的国家。铁路、公路、地铁作为我国隧道及地下工程应用的三大主要领域,截至2020年底，累计运营里程分别达到19630、21999.3、6280.8km。近五年,我国铁路、公路、地铁隧道新增运营里程分别达到6592、9315.4、3622.8km，同比增长约9%、23%、184%。除此之外，我国水工隧道、综合管廊、地下洞库等方面也都完成了大批工程建设并投入运营。除了数量的显著提升，质量方面也取得了骄人的成就。如先后建设完成了世界最长、埋入海底最深(50m)、单个沉管体量最大的公路沉管隧道-港珠澳大桥沉管隧道，世界最大直径水下铁路盾构隧道-佛莞城际狮子洋隧道，国内首座位于8度地震烈度区的海底盾构隧道-汕头海湾隧道，国内规模最大、组成最复杂的地下空间工程-武汉光谷广场地下综合体等一批里程碑式隧道及地下工程；与此同时,新开工建设的世界最长高速公路隧道-乌尉高速天山胜利隧道，国内在建最长双线铁路隧道-川藏铁路色季拉山隧道，世界上首例集超宽超长海底沉管隧道、超大跨海中桥梁、深水人工岛、水下互通“四位”一体的集群工程-深中通道工程，亚洲第二大综合交通枢纽-深圳前海综合交通枢纽工程等在顺利推进。
近年来，我国隧道工程及城市地下空间呈现出建设标准高、速度快、长度长、断面大、地质复杂、工期短等显著特点,并且高海拔、大埋深、高岩温、强富水、挤压性围岩和有害气体等复杂地质隧道逐渐增多,城市区复杂环境隧道和跨越江海的水下隧道也呈快速增长之势。同时，国家“十四五”规划提出“加快建设交通强国，实施川藏铁路、西部陆海新通道、国家水网等重大工程，推进一批强基础、增功能、利长远的重大项目建设”。未来，我国隧道及城市地下空间将获得更大的发展。而随着“一带一路”战略的兴起，铁路、公路和水电等基建项目的建设也在为全球经济复苏贡献力量，这势必为隧道及地下工程的发展提供更广阔的发展平台。
总之，隧道工程领域的高速发展为隧道工程超前预报及钢管混凝土支护技术提供了良好的发展前景。
二、推广应用措施
一是设立技术推广组织机构。成立专职领导小组和推广人员，建设完备的奖惩制度，确保主要工作人员全职参与到推广工作。
二是加强示范功能推广工作。对川藏铁路、西部陆海新通道、国家水网等重大工程加强对方力度，由大项目推广到普遍一般项目。
三是加强重点单位推广力度。对于行业内有影响力的单位如中铁四院、中国铁设、长江水利委等重点单位，加大推广力度，建立龙头单位向其他单位辐射的推广方式。
四是加强本单位系统内部的应用推广，济南城建集团有限公司、山东省物化探勘查院以及山东高速建筑设计有限公司每年业务量都涉及大量的隧道及城市地下空间相关项目，用好本项目设计的技术方法，建立精品工程和品牌工程。
五是利用多元市场化商业推广手段。利用好互联网、行业会议等机会精准推广本项目。
