某隧道超前地质预报设计方案

一、工程概况我标段施工的隧道里程为****-****,长****米。隧道围岩级别分别为Ⅳ、Ⅴ级，其中Ⅴ：**m，Ⅳ：**m。本隧道地处云贵高原，属内陆亚热带大陆性季风气候，总的特征是气候较潮湿，降水多、蒸发大、温差大等；谷脚褶曲带，网状构造发育、或线性构造密集的低洼地区，地形上往往是岩溶盆地、岩溶谷地、或浅切割的盆地分水岭地形。背、向斜翼部，被夹持在碎屑岩之间的碳酸盐岩岩溶水呈南北向带状分布，并以管道水为特征。二、工程地质条件（一）地层岩性、地质构造及地震动参数1、地层岩性隧道所在地沿线岩石底层出露较为完全，自上元古界至新生界，自第四系至寒武系底层均有出露，以二叠系、三叠系碳酸盐岩类地层广泛分布，其中O1h+t、D3g、C1b、C2h、P1q、P1m、T1d、T1a、T1g、T2h、T2gy地层岩性为灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥质灰岩、泥质白云岩角砾白云岩等，夹杂有泥灰岩、砂页岩等；P21、P2w+c、C1d地层为碳酸盐与碎屑岩类互层；S1h、S2gz、D1w、D2m、P11、T3e、T3s、及E地层为碎屑岩类，岩性以石英砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩为主；P11、P21、P2w+c、C1d为含煤线地层。第四系以各种成因的松散堆积物散布于隧道沿线，以黏性土为主，局部具弱中等膨胀性，以溶槽盆及低洼地带为集中。2、地质构造本隧道地处川黔经向构造体系南段西侧，由一系列南北走向的单式褶皱群或复试褶皱及相应的压性断裂组成，褶皱断裂密集成带，成线状延展。就褶皱言之，一宽缓的大背斜或复式背斜带与紧密挤压或倒转的向斜带相间为特征，后者极为显著在宽缓的背斜带上，往往发育着北东和北西两组共轭的扭性断裂，以及追踪它们而形成的东西方向曲褶延伸的横张断裂，显示着它们系由于东西方向的挤压作用而形成的一套构造形迹。在斜紧密挤压带中，则以大量走向南北的逆冲断裂带平行延伸为特征。第三纪红层形变微弱，第四纪以上也有构造活动。区域性南北向构造主要为龙里背斜、贵阳向斜；北东向构造主要为谷脚褶曲带。3、地震动参数根据国家《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A公布的资料，隧址所在地地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相当地震基本烈度为六度。（二）不良地质现象及特殊岩土隧道穿越煤系地层，局部有瓦斯积聚的可能，为低瓦斯隧道。施工中应加深炮眼并加强瓦斯探测、监测和施工通风，洞内工作人员必须配备瓦斯检测仪。当瓦斯浓度达到5～16%时有爆炸的危险， H2S浓度>0.00066%及SO2浓度>0.0007%时对人体有伤害危险。三、超前地质预报的目的1、超前探测地层岩性变化界面、软弱层界面、煤层界面断裂带界面；2、超前探测岩溶洞穴，岩溶通道及岩溶发育带的位置、规模、充填状况；3、预报突水突泥位置及带来的灾害程度；疫4件、为动态设计弓提供相关的地抢质参数；添5氏、确定合理的舰工程措施及合怒理的施工方法镰。乘四、开展超前技地质预报的重厚要性里隧道工程设计疫的基本依据是蹄地质勘察资料包，而隧道施工卖的主要依据是止设计文件，大糕量的隧道工程斩建设实践表明陈，地质勘察精犹确、经费等诸绞多条件的限制仗，根据地质勘勒察资料作出的雀设计与实际不俩符的情况屡有踪发生，由此而树来的隧道洞内压塌方、涌水、光涌泥、涌沙、剩岩爆、瓦斯爆贞炸等灾害时有棕发生，从而给弟隧道施工造成睬极大的危害。怒因此，在隧道策施工期间，采僚用各种技术、谊手段和方法对鸭隧道掌子面前摊方地质条件（尘情况）进行及狂时准确的预测凉，是提前采取佳预防措施、避投免灾害发生或善在一定程度上绘减少因灾害造狠成重大损失、璃保证隧道施工惠安全的需要。打因此在隧道施瑞工中必须将超绘前预报纳入施伐工工序，必须卡认真、坚持，洽真正使预报能殖起到指导施工杰的作用。庄五、地质超前甘预报的基本思添路勾1董、隧道工程地竞质预测预报工喘作作为一道工古序必须纳入施继工组织设计中查。标2省、地质预报工廉作中，应坚持黄隧道洞内探测吼与洞外地质勘院察的结合、地龄质方法与超前患水平钻探的结眉合，开展多层排次、多手段的疮综合地质预报英，并贯穿整个唉施工过程。肺3王、地质预报中撞的物探方法和准钻探方法都是益预报的方法手府段，在综合分迟析中，地质方计法是中枢、是氧龙头，预报的王最终成果都必铸须转换为地质宫语言、地质结越论和工程结论源。汤4季、根据超前地仓质预报基本思班路，结合胡家备坡隧道实际地齐质情况，胡家库坡隧道超前地途质预报预测范傲围见下表：宏隧道里程资超前地质预报瘦方法冲****惠—击****筹地质雷达法、宋地质调查法、简加深炮孔探测竖法、超前钻孔锐法匠****斯—述****减地震波探测法傻****遇—奉****介****尸—或****睁红外探测法六、基本方案瑞预报方案设计棉的技术思路棍是吃“牌两个综恭合炼”油。即：在预报辟方法选择上鬼是独“嘴多种预报手段鼻联合应用的综忆合预报，充分势发挥各自方法剃的优势，取长盗补短，优势互矮补，互相验接证形”寇。在资料分析得上切是辜“返综合分析，中列长距预报与近菜距离预报结合疗，物探预报与秘地质预报结合犹，微观与宏观旬结合。中长距任离指百米以上纳预报，近距离钻指巡50m馋以内的预励报涨”领。忠地质预报指隧放道施工中的地么质描述。钻探卸预报指水平超扩前钻孔和钻孔写内的一系列参油数测试。微观通地质指隧道施砌工地点，宏观贴地质指隧道设四计提供的地质梦资料。蛇根据方案设计嗽原则，考虑对谢施工的影响以侵及预报成本的华高低，总的诉预报方案如下谦：1、常规预报寿采用地质描述知法；每完成一剧个循环进尺，浙都要进行掌子板面地质描述，描发现异常后进岂行异常位置跟鬼踪预报。者2奴、异常位置预惨报尼对隧道常规预双报中和设计中尘的断层破碎带出、节理密集区稼、岩溶带、软封弱岩层带、煤敲带、煤层等进抓行预报。在异执常带百米前进以行远距离预报诞，在好50m吉前进行短距离引预报，远距离睬预报和短距离串预报的异常段躁，必须进行水式平钻孔。占七、超前地质制预报的方法糊目前在国内外嗽隧道建设中使酱用较广泛的地轮质预报技术，贝传统的方法有念地质调查法、乐超前钻探法等妙；近十年来，炸物探方法较广恼泛应用，有地依震方法中的反呈射波法、极小投偏移距法、水灶平声波反射法校；电磁法中的献地质雷达法、屈瞬变电磁法，张红外探水法；仆直流电法等。还这些方法中根醒据多年预报经司验，除红外探单水法和直流电韵法在机理上和会使用边界条件夕不当，不能使昌用外，其他方她法使用得当，纯均应有较好的敞效果。本隧道滋预报采用地质惨雷达探测法、门质调查法、超袭前钻孔法、加忘深炮孔探测法东、地震波探测花法和红外探测嘴法。反（一）地质雷危达探测法联拉地质雷达探测愚法采用的是连仗续扫描电磁波比反射曲线的叠患加，利用电磁正波在隧道掌子龟面前方岩体中需的传播、反射禁原理，根据测蜡到的反射脉冲宿波走时计算反爱射界面距隧道购施工掌子面的委距离。融地质雷达被认宁为是目前分辨才率最高的地球身物理方法，但诉由于预报距离侨短，易受隧道搁内机器、管线蚂的干扰，目前魔多用于岩溶洞怎穴、含水带和钓破碎带的探测屋预报。未采用地质雷达荒进行隧道地质缩超前预报时，腰雷达主机天线焦工作频率的选惧取应根据探测岭任务要求、探去测目的，体埋爆深、分辨率、犹介质特性以及营天线尺寸是否额符合场地条件组等因素综合确迷定；记录时窗蛛的选择应根据伯最大探测深度队与上覆盖地层扭的平均电磁波坝速确定；仪器贷的信号增益应粪保持信号幅值纲不超出信号监薪视窗口迟的刷3/朗4必，天线静止时景信号应稳定；漂宜选择所用天剧线的中心频率那的蜓6当～哗1士0街倍作为采样率篮。微（二）地质调芳查法：驼用常规地质理雾论和作图法，难根据隧道已有蜡的勘察资料、写地表补充地质色调查资料、洞风内地质调查资畏料、隧道开挖马工作面地质素笛描，通过地层摘层序对比、地锦层分界线及构雁造线和地表相趋关性分析、断皆层要素与隧道打几何参数的相喉关性分析、地齐质作图和趋势捡分析、隧道内痛不良地质体临兵近前兆分析等窑，推测开挖工割作面前方可能浴揭示的地质情球况进行预测预快报。祖地质调查法分算为岩层岩性及缺层位预测法、晕条带状不良地园质体影响隧道疯长度预测法以易及不规则地质活体影响隧道长隙度预测法三种忠。虑对掌子面已揭晕露出的岩层进馒行地质素描（削观察岩石的矿饼物成分及其含变量，结构构造唉特征和特殊标含志），给予准分确定名，测量隶岩层产状和厚泄度。翅测量该岩层距织离已揭露的标苍志性岩层或界膨面的距离，并熄计算其垂直层箭面的厚度。源将该岩层与地押表实测地层剖薯面图和地层柱凝状图相比，确弹定其在地表地并层（岩层）层甜序中的位置和刘层位。弄依据实测地层嘴剖面图和地层证柱状图的岩层盆层序，结合板TSP榆探测成果，反伍复比较分析，碗最终推断出掌舒子面前方一定闲范围内即将出释现的岩层在隧仆道中的位置和澡规模。削施工过程中，晓每次爆破后由冬项目部地质工持程师进行地质庸素描，内容包记括掌子面正面兴及侧面稳定状营态、岩层产状虏、岩性风化程徒度、节理裂隙委发育程度（产象状、间距、长荒度、充填物、姐数量）、喷射裂混凝土开裂、清掉块现象、涌塑水情况、水质届情况、水的影浸响、不良气体叹浓度等。同时权定期对地表水勇文环境进行观摧测和监测记录废，及时了解隧愤道施工对地表谷水的影响，确液定施工控制措茧施，最终做出套掌子面地质素森描图和洞身地拼质展示图。节及时对洞内涌泉水进行水质分咬析和试验，提常交分析和试验杏结果，对影响妙隧道衬砌结构原的水质提出处敲理意见，上报毫专业监理工程爸师审核，以便栏采取有效的防旗护措施。萍（三）超前钻罚探：尽超前钻探是隧另道施工期超前纹地质预测预报即最直接、最有净效的方法，也活是对其他探测座手段成果的验伴证和补充。通滥过钻孔钻进速艰度测试和对钻腔孔岩芯的观察慌及相关试验获呀取隧道掌子面裕前方岩石的强且度指标、可钻说性指标、地层吉岩性资料、岩住体完整程度及挑地下水、气状似况等诸方面的孙资料。叼每个断面布企设桌3仇个菠Φ鬼10璃8祖探测孔（其中扯一孔取岩芯）斥，对掌子面前狗方地下水、地勾温及围岩情况磨进行探测，探壮测孔完25m撕一个循环，单镰孔长度为干30m雷左右，相邻探娃测孔之间的搭督接长度为园5m惧。当有异常情尽况时，结合预炭测结果判释，回可加密钻孔或熟加深部分爆眼菌孔，钻孔布置条应针对物探异颂常进行调整。修钻孔时作业平放台要求平稳、婶牢固，钻机施羽工时不晃动。潜施钻过程中，干由地质工程师仔详细记录钻速筹、水质、水量刊变化情况，并薪对岩芯进行统译一编录、收集谋，综合判断预酱报前方水文、振地质情况。绞（四）加深炮肠孔探测法闪1梅、加深炮孔探但测是利用风钻拍或凿岩台车等抖在隧道开挖工县作面钻小孔径萍、浅孔径获取免地质信息的一漠种方法。晋2晒、加深炮孔探挡测适用于各种柏地质条件下隧砍道的超前地质森探测，尤其适够用于岩溶发育怜区。点3最、按下列要求谁加深炮孔探测延：俘（锦1楼）利用风钻或管凿岩台车等在群隧道开挖工作搜面钻小孔径或量浅孔获取地质慢信息。每断面疼均匀选耽取拒3于～胆5糟孔，加深山至置5浓～勾10刷m律。融（自2迁）加深孔径宜夜与爆破孔径相眼同；尾（裕3狠）孔数、孔位沙应根据开挖断臭面大小和地质饶复杂程度确定湾；肠（玩4厕）在富水岩溶啄发育区必须按资设计认真实施缎，发现异常情享况应及时反馈乎信息，严禁盲贵目装药放炮；诉（润5梦）钻到溶洞和屑岩溶水时，应请视情况采用超姜前地质钻探和光其他探测手段岁，查明情况，妈确保施工安全市，为变更设计汤提供依据；谷（议6替）加深炮孔探评测严禁在爆破逼残眼中实施；坊（五）地震波垂探测法重（反TSP20珠3躲）疤地震波探测法抛是一种快速、佛有效、无损的蝇隧道地质预报闹技术，能迅疏速连续超前地份提供开挖的前况方的三维空间侍的工程地质状拜态。抢地震波探测法葬基本原理是采春用地震反射回艰声测量原理。悼地震波在指定位的震源点（通捧常在隧道的左懒边墙或右边墙鄙，布成一组排尊列炮点）用小积量炸药或机械毅振动激发产生塞。地震波在岩惩石中以球面波层形式传播，当师地震波遇到岩宿石物性界面（获即波阻抗差异沙界面，例如断苦层岩石破碎带问和岩性变化等饺）时，一部分祖地震新号发射勤回来，一部分套新号投射进入槽前方介质。反瑞射的新号将被纲高灵敏度的地羡震波检波器接之收，反射信号瞎的传播时间和证反射截面的距度离成正比，故芦而能提供一种捞直接的测量。衬本法常用的仪羞器型号为瑞士鹿安伯格公司生商产盟的玩TSP20筝3邮型地震波反射击预报系统。系统特点：雨1发、预报最长距哀离可达糖200m斑（作中距离和蛮近距离跟踪预留报效果更佳）胳；排2孩、操作简单，拌对工作环境无惭要求，不占用抗掌子面，对施旧工过程无妨碍贸；由3纠、对不良地质社体的性质判断博较准确，分辨录率可达到仰0.5m妈，预报的距离哥误差不小脑于絮5尖%扫；珠4泄、配套分析软罩件，可方便的希完成数据和评尝估。头采用地震波探腰测仪对掌子面馆前宅方百10梳0粗～竖180盈m昂范围内的不良酷地质体的位置泪、规模、性质吸作较为详细的伙预报，粗略的工预报围岩级别必和地下水情况下，每糕100m松施作一次，当骨有异常情况时多适当加密。赤（六）红外探尺测法饿在接近岩溶液轧或破碎带富水畜区时使用红外驼探测法，可定槐性预报掌子战面前方引30m坛范围内有无地轻下水。最操作方法：进持入探测地段时皆，首先沿隧道强一个壁，以日5吉米雀点距用粉笔或走油漆标好探测富顺序号，一直都标到终点，或涨者标到掘进面陵处。灶在掘进面处，苗首先对断面前须方探测，在返猛回的路径上，迈每遇到一个顺资序号，就站在播隧道中央，分喜别用仪器的激鉴光器打出红色肝光斑，使之落母在中线左壁位咸置、中线顶部哀位置、中线右吸壁位置、中线业底板位置，并杰扣动仪器扳机股分别读取探测质值，并作好纪蛮录。然后转入扰下一序号点，示直至全部探完围。贱把探测数据输竞入计算机后，疏由专用软件绘吊成顶板探测曲坑线、底板探测居曲线、两壁探俱测曲线。根据症探测曲线可以介很明了的预报桶出前方地下水甘的情况。红外驶线探水仪从探骂测到得出分析溜结果非常快，塑且探测仪器轻溜便，方法简单接。妨八、超前地质从预报组织机构腔鉴于我隧道尝以茫Ⅳ川、嫁Ⅴ嫁级围岩为主，界同时存在多处馒不良地质地段纺，为保证隧道征施工安全、质箭量，我项目部厚将隧道地质超竭前预报作为一旋道重要的施工悬工序进行控制享，建立由总工多程师任组长，腐工程部长和隧奇道队队长任副赶组长，隧道工栋程师及实验工导程师任组员的伟地质预报管理罚机构，其主要魔职责为：饥总工程师：全躬面负责