新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程超前地质预报专项施工方案

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1、 新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程 CLZQ-9标 超前地质预报专项 施工方案 中铁隧道集团有限公司成兰铁路工程指挥部 二〇一三年七月  新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程 CLZQ-9标 超前地质预报专项 施工方案 编 制： 年 月 日 复 核： 年 月 日 审 核： 年 月 日 中铁隧道集团有限公司成兰铁路工程指挥部 二〇一三年七月  目 录

2、 第一章 编制依据 - 1 - 1.1 编制依据 - 1 - 第二章 工程概况 - 1 - 2.1 地理位置及工程范围 - 1 - 2.2 工程地质及水文地质 - 2 - 2.2.1 地形地貌 - 2 - 2.2.2 地层岩性 - 2 - 第三章 施工超前地质预报实施方案 - 4 - 3.1 施工超前预报工作执行的规程、规范和指南 - 4 - 3.2 施工超前预报的目的 - 5 - 3.3 施工超前预报方法及其内容 - 5 - 3.3.1 长距离预报 - 5 - 3.3.2 中长距离预报 - 5 - 3.3.3 短距离预报 - 5 - 3.4 施工超前预报

3、工作流程 - 6 - 3.5 隧道施工超前地质预报关键技术问题的对策 - 8 - 第四章 施工超前地质预报方法 - 10 - 4.1 施工段落与对应的地质预测预报方法 - 10 - 4.2 地面调查 - 18 - 4.3 地质素描 - 19 - 4.3.1素描内容 - 19 - 4.3.2 围岩稳定性评价和预报 - 20 - 4.3.3 资料提交 - 20 - 4.4 物探法 - 20 - 4.4.1 TSP超前地质预报（地震波反射法） - 20 - 4.4.2 高分辨直流电法 - 26 - 4.4.3 地质雷达探测法 - 32 - 4.4.4 红外探测法 -

4、34 - 4.5 超前钻探法 - 37 - 4.5.1 超前地质钻孔 - 37 - 4.5.2加深炮眼 - 38 - 4.6 综合地质预报 - 38 - 4.7 成果资料 - 40 - 4.7.1 即时报告 - 40 - 4.7.2 日常报告 - 40 - 4.7.3 最终成果报告 - 40 - 第五章 隧道地质复杂程度分级 - 41 - 第六章 施工超前地质预报工程数量 - 44 - 第七章 施工超前地质预报组织结构及职责分工 - 45 - 7.1超前地质预报组织机构 - 45 - 7.2超前地质预报职责分工 - 45 - 第八章 质量管理体系及质量、安全

5、、进度、环保保证措施 - 45 - 8.1 建立超前地质预报质量管理体系 - 45 - 8.2 思想保证措施 - 46 - 8.3 制度保证措施 - 46 - 8.3.1建立质量责任制度 - 46 - 8.3.2 建立质量检查考核制度 - 46 - 8.4 超前地质预报的质量保证措施 - 46 - 8.5 超前地质预报的安全保证措施 - 47 - 8.5.1 安全保证体系 - 47 - 8.5.2 安全工作制度 - 49 - 8.6 超前地质预报的进度保证措施 - 52 - 8.7 超前地质预报的环保保护措施 - 52 - 8.7.1 噪声污染控制 - 52 - 8.

6、7.2 水环境保护 - 52 - 8.7.3 大气、环境保护 - 53 - 新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-9标 超前地质预报专项施工方案 第一章 编制依据 1.1 编制依据 ⑴《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号； ⑵《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）； ⑶《铁路隧道施工地质超前预报技术指南》（铁建设【2008】105号）； ⑷《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009） ⑸《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设【

7、2010】120号） ⑹ CLZQ-9标设计文件、CLZQ-9标承包合同文件、《新建铁路成都至兰州线成都至川主寺段站前工程CLZQ-9标段实施性施工组织设计》； ⑺ 成兰铁路CLZQ-9标设计文件及图纸。 第二章 工程概况 2.1 地理位置及工程范围 本标段起讫里程左线D8K149+550～D8K170+850，右线YD8K148+753～YD8K170+935，主要包括榴桐寨隧道出口段、龙塘站四线大桥、平安隧道进口段。榴桐寨隧道出口段设2#横洞一座，平安隧道进口段设1#、2#、5#、6#横洞和3#斜井。标段工程位置示意如图2-1-1。 图2-1-1 标段工程位置示意图 2.2

8、 工程地质及水文地质 2.2.1 地形地貌 榴桐寨隧道地形沟谷纵横，地形起伏大，地面高程1600~3255m，出口位于龙塘沟，与龙塘大桥相连，自然横坡25～60，局部为陡壁，植被较差，属越岭隧道。 平安隧道位于茂县桃花寨沟与平安沟之间，最低高程1690m，最高高程4200m，相对高差2510m，自然坡度30～75，局部为陡壁，植被茂盛。山高谷深，岭谷相间，隧道横穿龙塘沟，石大关等多条间溪流，大致沿岷江上行，为傍山隧道。 2.2.2 地层岩性 2.2.2.1 榴桐寨隧道 主要穿越泥盆系危关群下组（Dwg(1)）炭质千枚岩、千枚岩夹石英岩、灰岩；志留系茂县群第五组（Smx(5)）千枚岩

9、夹灰岩、砂岩；第四组（Smx(4)）千枚岩夹泥质灰岩；第三组（Smx(3)）千枚岩与炭质千枚岩、灰岩、砂岩、石英岩互层；第二组（Smx(2)）千枚岩、炭质千枚岩夹砂岩、灰岩；隧区发育3条断层，2条向斜，1条背斜，受构造影响，附近岩体节理裂隙发育，完整性差，富水性好。 2.2.2.1平安隧道 主要穿越泥盆系危关群上组（Dwg(2)）炭质千枚岩、砂质千枚岩、石英岩；泥盆系危关群下组（Dwg(1)）含炭质千枚岩、绢云石英千枚岩夹石英岩、灰岩；石炭系、二叠系灰岩夹炭质千枚岩、炭质页岩（C+P），三叠系下统菠茨沟组石英砂岩、炭质千枚岩夹灰岩（T[1]b）以及三叠系中统杂谷脑组千枚岩、砂岩、灰岩（T[

10、2]z）； 本段隧道通过桃花寨向斜、石大关断层、水沟子弧形同斜倒转背斜、平安1#倒转向斜、小关子逆冲断层、平安1#断层、平桥沟推断逆冲断层、洗澡塘弧形同斜倒转向斜、观音崖倒转背斜等。围岩稳定性差，节理较发育。 榴桐寨隧道、平安隧道、横洞及斜井具体围岩等级见表2-2-1、2-2-2。 表2-2-1 榴桐寨隧道、平安隧道具体围岩等级表 序号 名称 里程 长度 围岩分级计算长度(m) (m) II Ⅲ Ⅳ Ⅴ 1 榴桐寨隧道 左线D8K149+550～D8K151+598 2048 0 0 480 1568 右线YD8K148+753～YD8K1

11、51+573.5（含明洞10m） 2820.5 0 0 807 2003.5 2 平安隧道 左线D8K151+760～D8K170+850 19090 200 3565 8808 6537 右线YD8K151+735.5～YD8K170+935 19199.5 200 3446 8850 6703.5 合计 43158 400 7011 18945 16812 占总隧长比例(%) 0.9% 16.2% 43.9% 39.0% 榴桐寨隧道、平安隧道大变形段长度总计11280m，占隧道总长的27.5%。 表2-2-2 横洞及斜井

12、具体围岩情况 隧道名称 序号 辅助坑道名称 总长度 围岩分级长度（m） （m） Ⅲ Ⅳ Ⅴ 榴桐寨隧道 1 2#横洞 263 　 263 平安隧道 2 1#横洞 365 　 365 3 2#横洞 754 　 754 4 5#横洞 2699 850 1547 302 5 6#横洞 2852 450 1752 650 6 3#斜井 1893 700 1193 合计(m) 8826 1300 3999 3527 占总长比例(%) 　 14.73 45.31 39.96 2.

13、2.2.3地质构造 本标段隧道受区域构造影响，断层、褶皱发育。平安隧道以石大关断层为界，分为2大构造带：石大关弧形构造带、较场山字形构造带。 2.2.2.4 地震动参数 根据2011年8月中国地震局对成兰铁路地震安评报告的审查和批复，本标段沿线地震参数如表2-2-3所示。 表2-2-3 地震动参数 序号 里程 长度（km） 地震动峰值加速度 1 D8K149+550～D8K170+850 21.3 0.3g 2.2.2.5 水文地质 本标段地表水主要为江溪水、沟水，岷江水。沿线地表和地下水丰富，山间溪流一般长年有。总体上地表水集中在沟谷，径流快、静藏量小。 2.

14、2.2.6 不良地质与特殊岩土地段 ⑴不良地质体：本标段地质构造复杂，岩体破碎，不良地质发育，主要有滑坡、泥石流、岩堆、危岩落石、岩溶、地震区、人为坑洞、断层破碎带等。 ⑵特殊岩土：主要为软土、松软土、膨胀土、膨胀岩、人工填土、湿陷性黄土、板岩、炭质板岩、灰岩等。 第三章 施工超前地质预报实施方案 3.1 施工超前预报工作执行的规程、规范和指南 ⑴ 《铁路隧道施工地质超前预报技术指南》铁建设[2008]105号； ⑵ 《铁路工程地质勘察规范》 TB10012-2007 J124-2007； ⑶ 《铁路工程不良地质勘察规程》TB10027-2001 J125-2001； ⑷

15、 《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB10038-2001 J126-2001； ⑸ 《铁路工程水文地质勘察规程》TB10049-2004 J339-2004； ⑹ 《铁路工程物理勘探规程》 TB10013-2004； ⑻ 《铁路工程抗震设计规范》 GB50111-2006； ⑼ 《岩土工程勘察规范》 BG5002-2001； ⑽ 《中国地震动参数区划图》 GB 18306-2001； ⑾ 《铁路隧道设计规范》 JB10003-2005； 3.2 施工超前预报的目的 ⑴ 进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行； ⑵ 降低地质灾害发生的机率

16、和危害程度； ⑶ 为优化工程设计提供地质依据； ⑷ 为编制竣工文件提供地质资料。 3.3 施工超前预报方法及其内容 根据隧道地质条件、风险源及其风险等级，采取不同的超前探测方法，分别为地质调查法、物探法及超前钻探法。 3.3.1 长距离预报 长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，分析和把握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程等，从而制定预报预案，预报距离一般在掌子面前方100m

17、 以上，并根据揭示情况进行不断的修正。 3.3.2 中长距离预报 中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、高分辨电法、深孔水平钻探等对掌子面前方30～100m 范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。 3.3.3 短距离预报 短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m 范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。 本标段隧道施工超前预报主要采用地质

18、调查法、物探法、超前钻探法。施工地质预报是一项系统性的工作，需纳入施工工序。根据以上原则，制定具体预报方案如下： ⑴地面调查：对隧道范围内地形、地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件，不良地质作用等进行进一步的全面核查。 ⑵洞内地质素描：对隧道全段（包括正洞、辅助坑道），进行地质素描。 ⑶TSP超前探测：采用TSP超前探测，重点查明隧道岩体完整性，软弱结构面，断层破碎带，裂隙发育带规模、大小、发育位置，对隧道进行贯穿性探测。 ⑷红外探测法：采用红外线探测仪对隧道前方掌子面水文地质条件进行探测，宏观掌握掌子面前方短距离（大约30m）范围内的富水带位置及富水情况。 ⑸地质雷达探测：采用地

19、质雷达对可溶岩段、向斜核部、侵入接触带、软硬岩接触带、断层及其影响带或 TSP 超前探测发现的异常地带，进行短距离精确探测，精确查明岩溶裂隙发育位置、大小规模、形态、充填及富水状况以及断层破碎带、裂隙发育带位置、规模、接触带岩体完整性等工程地质及水文地质条件。 ⑹超前地质钻孔：对于隧道可溶岩岩溶弱发育段，采用一孔超前探孔贯通，对于岩溶中等～强烈发育及复杂地段（勘察期间发现的断层破碎带、褶皱地段、沟谷地段、可溶岩与非可溶岩接触带、裂隙发育带、岩脉出露带及其他预报手段探测到的异常地段）必要时采用多孔探测；重点复杂地段（其他预报手段探测到的重大异常地段）采用超前地质探孔进行超前验证探测。 ⑺掌子

20、面加深炮眼：利用在隧道开挖工作面上炮眼钻孔，选择3～5个钻孔加深3m以上，探测掌子面前方的地质情况。 3.4 施工超前预报工作流程 隧道施工超前地质预报工作采用长短结合、上下对照、定性与定量相结合，多方法、多频次相互印证的原则，进行综合施工超前地质预报。 针对沿线各隧道洞身段地质复杂程度，具体预报分为常规预报和加强预报两种情况。 常规预报：主要采取以地质分析为基础、物探方法结合钻探方法为手段，宏观预报（地表调查）、中长距离预报（TSP 预报）、短距离预报（表面地质雷达、超前地质钻孔和加深炮眼）相结合的预报体系。其流程见图3-4-1。 图3-4-1 常规预报工艺流程图 加强

21、预报：主要采取以地质分析为基础、物探方法结合钻探方法为手段，宏观预报（地表调查）、中长距离预报（TSP 预报）、短距离预报（表面地质雷达、红外线预报、超前地质钻孔和加深炮眼）相结合的预报体系。其流程见图3-4-2。 图3-4-2 加强预报工艺流程 3.5 隧道施工超前地质预报关键技术问题的对策 ⑴岩溶及涌水、突泥预报 首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道可溶岩发育的大致里程，再通过TSP203A对岩溶及地下水发育的位置、规模及性质作较为详细的预报，然后采用掌子面素描、地质雷达、红外探测等方法更加准确地预报掌子面前方30m范围内岩溶的发育情况，对可能有岩溶、突泥涌水的地段特别

22、是可溶岩与非可溶岩的接触带应进行水平钻验证，超前钻探时必须设有防突装置，具体为在钻孔时安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。对岩溶强烈发育地段可增加钻孔的数量及增加地质雷达探测的频率，并对开挖后的隧道底板用地质雷达进行隧底岩溶检测。 斜井工区、隧道反坡施工地段处于富水区时，超前钻探作业时应做好突涌水处治的方案。隧道涌水、突泥预报程序，见图3-5-1。 图3-5-1 隧道涌水突泥预报程序框图 ⑵断层破碎带预报 首先利用地质调查与地质素描手段，确定在勘察阶段发现的宽大断层的大致里程，此外，由于地壳中许多断层并未延伸至地表或被

23、覆盖层所覆盖，所以隧道在开挖过程中所揭露的断层往往多于地表所发现的数量，鉴于沿线隧道属岩溶隧道，故应进行TSP203A、地质雷达和红外探水贯通性探测，探测掌子面前方围岩的强度、完整性、富水性，然后根据掌子面素描观察隧道围岩的变化，统计节理组数及其形态的变化，推测前方可能出现断层的位置，对可能出现断层的地段进行水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。断层预报程序框图，见图3-5-2。 图3-5-2 断层预报程序框图 第四章 施工超前地质预报方法 结合沿线隧道地质条件，超前地质预报工作采用由面到点、长短结合、地

24、面调查与洞内预报相结合、定性与定量相结合的方法，确保预报的准确性。 4.1 施工段落与对应的地质预测预报方法 表4-1-1 榴桐寨隧道左线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表 序号 里程 围岩级别 物探法 超前钻探法 1 H2D8K0+000～+263 Ⅴ WT-1 ZT-1 2 D8K149+150～D8K149+200 Ⅳ WT-1 ZT-2 3 D8K149+200～D8K149+910 Ⅳ WT-1 ZT-2 4 D8K149+910～D8K150+120 Ⅴ WT-2 ZT-2 5 D8K150+120～750 Ⅳ W

25、T-1 ZT-2 6 D8K150+750～850 Ⅳ WT-1 ZT-1 7 D8K150+850～980 Ⅴ 8 D8K150+980～D8K151+360 Ⅳ 9 D8K151+360～598 Ⅴ 表4-1-2 榴桐寨隧道右线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表 序号 里程 围岩级别 物探法 超前钻探法 1 YD8K148+753～YD8K149+220 Ⅳ 2 YD8K149+220～930 Ⅳ WT-1 ZT-2 3 YD8K149+930～YD8K150+140 V WT-2 ZT-2 4 YD8K

26、150+140～770 Ⅳ WT-1 ZT-2 5 YD8K150+770～870 Ⅳ WT-1 ZT-1 6 YD8K150+870～YD8K151+000 V 7 YD8K151+000～380 Ⅳ 8 YD8K151+380～573.5 V 表4-1-3 平安隧道左线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表 隧道名称 序号 里程范围 围岩级别 物探法 超前钻探法 平安隧道1号横洞 1 HD1K0+004～+190 V WT-1 ZT-1 2 HD1K0+190～+270 V WT-2 ZT-2 3 HD1K0+2

27、70～+365 V WT-1 ZT-1 平安隧道2号横洞 4 H2D8K0+004～+590 IV WT-1 ZT-1 5 H2D8K0+590～+754 V 6 HD4K0+300～+555 V 平安隧道5号横洞 7 HD5K0+000～250 Ⅳ WT-1 ZT-1 8 HD5K0+250～500 Ⅲ 9 HD5K0+500～800 Ⅳ ZT-2 10 HD5K0+800～900 Ⅴ 11 HD5K0+900～HD5K1+050 Ⅳ 12 HD5K1+050～300 Ⅲ ZT-1 13 HD5K1+300～41

28、0 Ⅳ ZT-2 14 HD5K1+410～600 Ⅳ ZT-1 15 HD5K1+600～750 Ⅴ 16 HD5K1+750～950 Ⅳ 17 HD5K1+950～HD5K2+300 Ⅲ 18 HD5K2+300～653 Ⅳ 19 HD5K2+653～699 Ⅴ 平安隧道6号横洞 20 HD6K0+000～150 Ⅳ WT-1 ZT-2 21 HD6K0+150～250 Ⅴ 22 HD6K0+250～400 Ⅳ 23 HD6K0+400～500 Ⅲ ZT-1 24 HD6K0+500～600 Ⅳ ZT-2

29、25 HD6K0+600～700 Ⅴ 26 HD6K0+700～900 Ⅳ 27 HD6K0+900～HD6K1+100 Ⅲ 28 HD6K1+100～150 Ⅳ ZT-2 29 HD6K1+150～300 Ⅲ ZT-1 30 HD6K1+300～400 Ⅳ ZT-2 31 HD6K1+400～650 Ⅴ 32 HD6K1+650～950 Ⅳ 33 HD6K1+950～HD6K2+050 Ⅴ ZT-1 34 HD6K2+050～500 Ⅳ 35 HD6K2+500～550 Ⅴ 36 HD6K2+550～802 Ⅳ

30、 37 HD6K2+802～852 Ⅴ 平安隧道3号斜井 38 XJ3K0+004～+350 IV WT-1 ZT-1 39 XJ3K0+350～+450 IV WT-1 ZT-2 40 XJ3K0+450～+700 IV WT-1 ZT-1 41 XJ3K0+700～XJ3K1+350 V WT-2 ZT-1 42 XJ3K1+350～+450 V WT-2 ZT-2 43 XJ3K1+450～+893 V WT-1 ZT-1 平安隧道左线 44 D8K151+760～+790 V WT-1 ZT-1 45

31、D8K151+790～+980 V WT-2 ZT-2 46 D8K151+980～D8K152+080 V WT-1 ZT-1 47 D8K152+080～+380 IV 48 D8K152+380～+430 V 49 D8K152+430～+500 IV 50 D8K152+500～+880 IV WT-1 ZT-2 51 D8K152+880～D8K153+500 IV WT-1 ZT-1 52 D8K153+500～+550 V 53 D8K153+550～D8K154+250 IV 54 D8K154+250～+3

32、20 V 55 D8K154+320～+500 IV 56 D8K154+500～D8K155+450 IV WT-1 ZT-2 57 D8K155+450～+630 IV WT-1 ZT-1 58 D8K155+630～+650 IV WT-2 ZT-2 59 D8K155+650～+880 V 60 D8K155+880～+950 V WT-1 ZT-1 61 D8K155+950～D8K156+220 IV WT-2 ZT-1 62 D8K156+220～+370 V WT-2 ZT-2 63 D8K156+3

33、70～+500 IV WT-2 ZT-1 64 D8K156+500～+700 V 65 D8K156+700～+750 IV WT-1 ZT-1 66 D8K156+750～+800 V 67 D8K156+800～D8K157+480 IV 68 D8K157+480～+615 Ⅲ 69 D8K157+615～+665 IV 70 D8K157+665～D8K158+030 Ⅲ 71 D8K158+030～+510 IV 72 D8K158+510～+980 Ⅲ WT-1 ZT-1 73 D8K158+980～D8K1

34、59+180 Ⅱ 74 D8K159+180～+260 Ⅲ 75 D8K159+260～+515 IV 76 D8K159+515～+565 V WT-1 ZT-2 77 D8K159+565～D8K160+140 IV 78 D8K160+140～+240 V 79 D8K160+240～+660 IV 80 D8K160+660～+780 V WT-2 ZT-2 81 D8K160+780～D8K161+200 IV WT-1 ZT-2 82 D8K161+200～+260 V 83 D8K161+260～+320

35、IV 84 D8K161+320～+660 IV WT-1 ZT-1 85 D8K161+660～+710 V 86 D8K161+710～+910 IV 87 D8K161+910～D8K162+000 V 88 D8K162+000～+200 IV 89 D8K162+200～+650 Ⅲ 90 D8K162+650～+900 IV 91 D8K162+900～D8K163+200 Ⅲ 92 D8K163+200～+350 IV 93 D8K163+350～+470 V 94 D8K163+470～+840 IV 95

36、 D8K163+840～D8K164+000 Ⅲ 96 D8K164+000～+360 IV 97 D8K164+360～+450 V 98 D8K164+450～+590 IV 99 D8K164+590～DK8K165+105 Ⅲ 100 D8K165+105～+230 IV 101 D8K165+230～+280 V 102 D8K165+280～+550 IV 103 D8K165+550～+720 IV WT-1 ZT-2 104 D8K165+720～D8K166+250 IV WT-1 ZT-1 105 D8K

37、166+250～+590 Ⅲ 106 D8K166+590～+645 IV 107 D8K166+645～+695 V 108 D8K166+695～+855 IV 109 D8K166+855～+955 V WT-2 ZT-2 110 D8K166+955～D8K167+055 IV WT-1 ZT-1 111 D8K167+055～+205 V WT-2 ZT-2 112 D8K167+205～+405 IV 113 D8K167+405～+705 V 114 D8K167+705～+755 IV 115 D8K167

38、+755～+905 V 116 D8K167+905～D8K168+400 IV WT-1 ZT-1 117 D8K168+400～+420 IV WT-2 ZT-2 118 D8K168+420～+500 V 119 D8K168+500～+550 IV 120 D8K168+550～D8K169+000 Ⅲ WT-1 ZT-1 121 D8K169+000～+120 IV 122 D8K169+120～+240 V 123 D8K169+240～+350 IV 124 D8K169+350～+650 Ⅲ 125 D8K

39、169+650～D8K170+095 IV WT-1 ZT-1 126 D8K170+095～+295 V WT-2 ZT-2 127 D8K170+295～+630 IV WT-1 ZT-1 128 D8K170+630～+850 V WT-2 ZT-2 表4-1-4 平安隧道右线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表 平安隧道右线 1 YD8K151+753.534～+766 V WT-1 ZT-1 2 YD8K151+766～+960 V WT-2 ZT-2 3 YD8K151+960～YD8K152+063 V WT

40、-1 ZT-1 4 YD8K151+063～YD8K152+363 IV 5 YD8K152+363～+413 V 6 YD8K152+413～+483 IV 7 YD8K152+483～+863 IV WT-1 ZT-2 8 YD8K152+863～YD8K153+483 IV WT-1 ZT-1 9 YD8K153+483～+533 V 10 YD8K153+533～YD8K154+233 IV 11 YD8K154+233～+303 V 12 YD8K154+303～+483 IV 13 YD8K154+483～YD8

41、K155+433 IV WT-1 ZT-2 14 YD8K155+433～+613 IV WT-1 ZT-1 15 YD8K155+613～+633 IV WT-2 ZT-2 16 YD8K155+633～+863 V 17 YD8K155+863～+933 V WT-1 ZT-1 18 YD8K155+933～YD8K156+203 IV WT-2 ZT-1 19 YD8K156+203～+353 V WT-2 ZT-2 20 YD8K156+353～+483 IV WT-2 ZT-1 21 YD8K156+4

42、83～+683 V 22 YD8K156+683～+733 IV WT-1 ZT-1 23 YD8K156+733～+783 V 24 YD8K156+783～YD8K157+463 IV 25 YD8K157+463～+598 Ⅲ 26 YD8K157+598～648 IV 27 YD8K157+648～YD8K158+013 Ⅲ 28 YD8K158+013～+493 IV 29 YD8K158+493～+963 Ⅲ 30 YD8K158+963～YD8K159+163 Ⅱ 31 YD8K159+163～+243 Ⅲ 32

43、 YD8K159+243～+498 IV 33 YD8K159+498～+548 V WT-1 ZT-2 34 YD8K159+548～YD8K160+123 IV 35 YD8K160+123～+223 V 36 YD8K160+223～+643 IV 37 YD8K160+643～+763 V WT-2 ZT-2 38 YD8K160+763～YD8K161+183 IV WT-1 ZT-2 39 YD8K161+183～+243 V 40 YD8K161+243～+303 IV 41 YD8K161+303～+643

44、IV WT-1 ZT-1 42 YD8K161+643～+693 V 43 YD8K161+693～+893 IV 44 YD8K161+893～+983 V 45 YD8K161+983～YD8K162+183 IV 46 YD8K162+183～+633 Ⅲ 47 YD8K162+633～+883 IV 48 YD8K162+883～YD8K163+183 Ⅲ 49 YD8K163+183～+333 IV 50 YD8K163+333～+453 V 51 YD8K163+453～+823 IV 52 YD8K163+823

45、～+983 Ⅲ 53 YD8K163+983～YD8K164+343 IV 54 YD8K164+343～+433 V 55 YD8K164+433～+573 IV 56 YD8K164+573～YD8K165+088 Ⅲ 57 YD8K165+088～+213 IV 58 YD8K165+213～+263 V 59 YD8K165+263～+533 IV 60 YD8K165+533～+703 IV WT-1 ZT-2 61 YD8K165+703～YD8K166+233 IV WT-1 ZT-1 62 YD8K166+23

46、3～+573 Ⅲ 63 YD8K166+573～+628 IV 64 YD8K166+628～+678 V 65 YD8K166+628～+838 IV 66 YD8K166+838～+938 V WT-2 ZT-2 67 YD8K166+938～YD8K167+038 IV WT-1 ZT-1 68 YD8K167+038～+188 V WT-2 ZT-2 69 YD8K167+188～+388 IV 70 YD8K167+388～+688 V 71 YD8K167+688～+738 IV 72 YD8K167+738～

47、+888 V 73 YD8K167+888～YD8K168+383 IV WT-1 ZT-2 74 YD8K168+383～+403 IV WT-2 ZT-2 75 YD8K168+403～+483 V 76 YD8K168+483～+533 IV 77 YD8K168+533～+983 Ⅲ WT-1 ZT-1 78 YD8K168+983～YD8K169+103 IV 79 YD8K169+103～+223 V 80 YD8K169+223～+333 IV 81 YD8K169+333～+633 Ⅲ 82 YD8K169

48、+633～YD8K170+078 IV WT-2 ZT-1 83 YD8K170+078～+278 V WT-2 ZT-2 84 YD8K170+278～+613 IV WT-2 ZT-1 85 YD8K170+613～+883 V WT-2 ZT-2 86 YD8K170+883～YD8K170+935 IV 4.2 地面调查 ⑴调查目的 核对勘测资料，掌握隧道所在地区的地层岩性、地质构造、不良地质及水文地质情况，为隧道内地质预报提供方向性的依据。 ⑵调查范围 根据勘察单位提供的隧道工程地质图，调查范围主要为隧道进出口及隧道中线两侧各1～2

49、.5km 的范围。 ⑶调查内容 ① 地层岩性 主要调查地层的地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。 ②地质构造 主要调查破碎带及节理裂隙特征。破碎带宽度、破碎带的成分、破碎带的含水情况以及与隧道的关系；节理裂隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的起伏情况，节理裂隙的组合状况。 ③不良地质 主要调查岩溶的发育程度及发育规模；隧址内滑坡的性质、规模、以及对隧道的影响；断层破碎带、岩性接触带、膨胀页岩的分布范围及规模。 ④地下水的特征 调查隧道范围内的泉水、井水、水塘、水库、沟水、河水及其水量、水文、水质的变化等。 4.3 地

50、质素描 地质素描是隧道开挖后及时记录隧道洞身和掌子面地质情况的一种方法，它是地质调查的细化和补充，结合勘察和地质调查取得的地质资料，可以对隧道掌子面前方地质情况进行预测，并提出工程措施意见，同时为隧道运营维护提供全面准确的地质资料。 4.3.1素描内容 ①地层岩性 描述洞内地层、地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。核对地层界线在隧道洞身的实际位置。 ②地质构造 确定各断层带以及主、次断层（包括影响带）的位置及与隧道的关系，描述各断层的产状、宽度、富水程度、断层带的物质组成及其胶结程度。 对洞内岩体节理、裂隙进行定性及定量统计量测，查明其性质、组

51、数、产状、间距、延伸长度、张开宽度、粗糙程度、蚀变情况、密度、地下水及充填情况，以及节理裂隙的组合状况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。 ③岩溶 描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。 ④特殊地层 膨胀岩层等应单独进行描述。对存在的有害气体及放射性危害，应分析描述危害源存在情况。 ⑤塌方 应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。 ⑥地下水的特征 围岩的透水性，出水点位置、出露形态（渗水、滴水、滴水成线、股水（涌水）、暗河）水量、水压、水温、水色、悬浮物（泥砂等）测定；出

52、水点和地质环境（地层、构造、岩溶、暗河等）的关系；进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必要时进行水样分析。 ⑦其他 在对岩体受构造影响程度、节理发育程度、岩体完整程度、富水程度及围岩稳定状态等进行详细编录的基础上，对围岩级别及其他地质参数进行修正，并提出有针对性的支护、衬砌或超前加固措施意见。 对重点地段，如岩溶、断层、节理密集带、岩性接触带、地下水富集带、岩性变化频繁或软硬相间及掌子面地质情况与原设计地质条件出入较大等重点地段，除地质编录外，还要进行必要的地质调绘和测试。 4.3.2 围岩稳定性评价和预报 根据地质素描得到地层岩性、地质构造、不良地质、

53、水文地质特征等，判定围岩完整性和围岩分级，结合勘察和地质调查取得的地质资料预测隧道前方地质情况。 4.3.3 资料提交 每循环开挖后对拱顶、掌子面和左右边墙进行地质编录，并进行数码摄像。编录的原始记录、图、表当天整理（绘制）。施工一定距离后，作出分段（60m/张）完善的地质展示图和总结。 4.4 物探法 4.4.1 TSP超前地质预报（地震波反射法） TSP超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开发的在这个领域最先进的设备，它能方便快捷地预报掌子面前方较长范围内的地质情况，它弥补传统地质预报方法只能定性预报无法定量预报的缺陷，为更准确的地质预报提供了一种强有力的科学

54、方法和工具，它不仅可以及时地为隧道施工变更施工工艺提供依据，而且可以减少隧道施工中突发性地质灾害的危险性，为隧道施工提供施工更安全保障，减少人员和设备的损伤，同时也就带来很大的经济效益。 TSP每次可探测100～200m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m～150m预报一次，重叠部分( 不小于20m)对比分析，每次探测结果与开挖揭示情况对比分析。 4.4.1.1 TSP的基本原理 隧道地震波超前预报方法是利用地震波在不均匀、不连续地质界面产生反射，实现隧道地质超前预报的目的。地震波震源采用小药量炸药震源，激发孔在洞壁一侧沿直线布置，一般采用24个炮孔激发，激发炮点的数

55、量与采集的地震波信息量有关。地震波接收器安置在孔中，采取左右洞壁各布置一个接收器的原则。地震波在岩体中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗存在差异的界面时，例如地层界面、节理面、特别是断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱、岩溶淤泥带等不良地质，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质继续传播，在传播过程中重演着反射与透射的不断过程，陆续反射回来的地震波信号被仪器设备采集下来。地震反射波信号的旅行时间与距离成正比，与传播速度成反比，通过分析各种波型的传播时间、波形特征和强度变化，实现预报隧道掌子面前方地质条件的目的。（见图4-4-1） 图4-4-1 TSP超前地质预报原理

56、4.4.1.2 设备 采用TSP 203A超前地质预报系统，系统主要组成。 ① 记录单元：12道，24位A/D 转换，采样率：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1ms，记录长度：20.48~8192ms，动态范围120dB 。 ② 接收器（检波器）：三分量加速度地震检波器，灵敏度为1000mV/g185%，频率范围为10～5000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度＞1%，操作温度0℃～65℃。 ③ TSPWIN 5.0版隧道预报处理软件。 4.4.1.3测线布置 ①接收器孔 位置：在隧道边墙（面对掌子面），距离掌子面大约70m； 数量：2个，隧道左、右边

57、墙各一个； 直径：φ50mm/孔深2m； 布置：垂直于隧道轴向，用环氧树脂固结，水平布置； 高度：离地面1m。 ②炮孔 位置：在隧道的左（右）边墙，第一个炮孔离接收器15～20m，其余炮孔间距为1.5～2m； 数量：24个； 直径：50mm/孔深2m； 布置：沿轴径向，向下倾斜10～15（激发时水封填炮孔）； 高度：离地面约1m。 图4-4-2 TSP超前预报测线平面示意图 4.4.1.4 数据采集与分析 TSP203A超前地质预报系统分为洞内数据采集和室内分析处理两大部分。 ⑴洞内数据采集 洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三大部分组成，见

58、图4-4-3。 洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器探头、连接接收信号仪器、放炮接收信号等过程。 A、钻接收器孔2个，见图4-4-3； B、钻爆破孔24个，见图4-4-3； C、接收探头的安装。 a、接收孔的耦合剂注入 耦合剂的作用是保证探头与钻孔岩体良好接触的必要条件，因此在接收孔的孔底需要注入耦合剂。注入耦合剂有两种办法：第一，有厂家供应的耦合剂卷条件下，用专用推杆（或钢筋棍）把耦合剂卷推至孔底，或用钢筋棍扎破耦合剂卷；第二，在现场临时不具有耦合剂条件下，可以采用黄油作为耦合剂，操作的步骤是用工具把黄油注入接收孔的孔底，保证孔底充满黄油的长度为 20cm左右，可以满足探

59、头的耦合条件。工具退出时注意不要带出黄油以免影响耦合条件。 b、接收探头的安装 接收探头属于精密设备，要轻拿轻放。探头是三个分量组装在一起的，安装时使用专用工具定向推入孔中，务必使探头的“朝向标记”朝上，推入的过程中推杆和探头不要脱离，保证探头的定向可靠，保证预报采集地震波的矢量方向要求。 c、接收孔口的降噪封堵器安装 在隧道地震波预报的采集工程中，隧道内的噪音、以及震源激发产生的隧道管波等噪音，均影响有效波采集记录的质量，所以安装好孔口的降噪封堵器是一个重要步骤。降噪封堵器的安装在探头定向安装完毕后进行，接收探头电缆夹在降噪封堵器中心孔中，将降噪封堵器塞入接收孔中，做到降噪封堵器的外

60、圆盘与洞壁紧密接触。 D、装药：每爆破孔装药量大约75g（岩石2#乳化炸药），根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同； E、联线：将设备各组件及爆破导火线联接好； F、放炮、接收信号； G、拆线、清理设备。 图4-4-3 TSP203A洞内数据采集部分示意图 图4-4-4 技术人员正在洞内采集数据 ⑵ 室内计算机分析处理 “TSPwin 处理系统”的编程依据隧道地震反射波和绕射波原理，采用多波、多分量分析处理技术，对于处理中简单重复费时的步骤尽量采取自动的处理方式，对于涉及解释重要结论的处理过程，程序设立了源生对比检查的方式和利用多参数综合成果对比功能，

61、为了方便进行地质分析推断解释，处理系统具有提供二维成果图和三维空间成果图件的功能。“TSPwin处理系统”的预报数据处理流程见图4-4-5。 图4-4-5 预报数据处理流程 通过“TSPwin处理系统”的处理，可以获得P 波、SH 波、SV 波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果，以及反射层在探测范围内的2D或3D空间分布。 4.4.1.5 提交资料 室内分析处理一般在24 小时内完成并可提交正式成果报告，报告一般包括如下内容： ①工作概况；②探测的方法、设备及原理；③测线布置；④对测试结果的初步分析;⑤结论。 TSP 报告中应附的成

62、果图表： ①现场数据记录表； ②TSP地震波超前预报成果图标，主要包括：地震波三分量原始记录图、水平剖面与铅垂剖面地震波偏移归位成果图、TSP综合地质预报成果图、三维空间地质界面分布图和岩体比速度参数成果图、三维空间横断面扫描成果图。 4.4.1.6 预报范围 一般预报距离为150m，在地质情况同复杂地段，如岩溶发育、断层、岩性接触带、褶皱带等特殊地段，为提高精度，采用连续重叠式预报，按平均每次预报120m考虑，搭接20m。 4.4.2 高分辨直流电法 （1）基本原理 由于岩石电阻率大小主要取决于空隙内的富水性和孔隙空间特性，利用这种电性的差异，结合全空间电场理论以及相应的资

63、料解释处理系统，就可以使用直流电法进行探测。直流电法通过在隧道周围岩层中建立起全空间的稳定人工电场，测量该电场的变化规律，求取岩层的视电阻率，绘制视电阻率曲线或剖面图，从而达到了解隧道周围岩层中的导水和含水构造的目的。 1）对称四极方法 为了在地下建立人工直流电场，一般采用对称四极装置，其中A、B 为供电电极，M 、N 为测量电极，由于电极尺寸大小相对于AB、MN距离来说很小，因此可以认为AB供电点为点电源。 图4-4-6 高分辨电法 2）三极测深方法： 如果将供电电极B置于距A极无穷远处，这时装置就变为三极测深。这时地下电场可认为是由一个点电源A产生的，而无穷远电极B的影响可

64、以忽略不计。因此测量的是MN两点同心球壳之间的电位差，反映的是A点正下方某深度的电性特征。 三极超前探测方法： 将三极测深进一步演变，可以进行三极超前探测。它以岩石的电性差异为基础，在全空间条件下建场，使用全空间电场理论，处理和解释有关隧道或矿井水文地质问题。超前探测是研究掘进前方地层电性变化规律，预测掘进前方含、导水构造的分布和发育情况的一种电法探测新技术。 由于采用点源三极装置进行隧道内数据采集工作，供电电极A相对无穷远电极B可以看作为点电源。由于供电电极位于隧道中，其电场呈全空间分布，可利用全空间电场理论对数据进行分析解释。根据点电源场理论分析，点电源在均匀全空间的电力线呈射线发散

65、，等电位面为以供电点为球心的球面，电位差则是以供电点为球心的同心球壳，球壳厚度应为测量电极间距。 图4-4-7 点电源电流场的球形分布 根据电场球壳原理，任意等半径球面上的电位是相等的，两个等位面上的点M、N之间形成电位差∆UMN，利用发射电流可计算出MN球环上的视电阻率。通过在隧道工作面后方布置电极，从而可探测出工作面前方的异常情况，其工作原理如图4-4-8所示。 图4-4-8 超前勘探原理示意图 若电流分布范围内存在电性异常（如含水地质异常体），不论异常体在隧道迎头前方还是其它方位，都会引起等位面的变化，视电阻率也会发生变化。若是低阻异常体会引起视电阻率值降低，反之，会引起

66、视电阻率值增高。比如，图4-4-9是隧道迎头前方存在高阻异常体时，因其排斥电流而引起整个电流场的畸变，使测量电极附近的电流密度增大，故视电阻率增大。 图4-4-9 高阻岩层对电流场的排斥作用 利用一个供电电极A测到的视电阻率异常是反映整个球壳内部的异常，并不能说明异常就在迎头的前方，因为在以供电电极AxO为半径的球体内（O为MN电极的中点）任何一处异常引起的等位面的变化均可以影响到测量值，因此如果测量值有异常时，不能正确判断异常点的具体位置。为了达到超前探测的目的，采用三个供电电极交替供电分别测量的方式，利用几何交汇的原理（如图4-4-10所示），只反映出迎头前方的异常情况。这种方法可以消除顶板、底板和后方的影响，反映隧道迎头前方的地质异常，达到超前探测的目的。 图4-4-10 几何交汇原理 （2）测点的布置 采用点源三极装置进行数据采集，供电极A1、A2、A3，间距4m，接收极M、N，极间距4m，距供电极A14米开始自动跑极，观测记录各点视电阻率，然后在计算机上绘制A1、A2、A3点视电阻率曲线图。以各条曲线上距A1供电点等距低阻点为依据，分别以A1