新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段站前工程超前地質預報專項施工方案(方案計劃書)

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1、新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段站前工程 CLZQ-9標 超前地質預報專項 施工方案 中鐵隧道集團有限公司成蘭鐵路工程指揮部 二〇一三年七月 58 / 64文檔可自由編輯打印 新建成都至蘭州鐵路成都至川主寺段站前工程 CLZQ-9標 超前地質預報專項 施工方案 編 制： 年 月 日 復 核： 年 月 日 審 核： 年 月 日 中鐵隧道集團有限公司成蘭鐵路工程指揮部 二〇一三年七月

2、 目 錄 第一章 編制依據 - 1 - 1.1 編制依據 - 1 - 第二章 工程概況 - 1 - 2.1 地理位置及工程范圍 - 1 - 2.2 工程地質及水文地質 - 2 - 2.2.1 地形地貌 - 2 - 2.2.2 地層巖性 - 2 - 第三章 施工超前地質預報實施方案 - 4 - 3.1 施工超前預報工作執(zhí)行的規(guī)程、規(guī)范和指南 - 4 - 3.2 施工超前預報的目的 - 5 - 3.3 施工超前預報方法及其內容 - 5 - 3.3.1 長距離預報 - 5 - 3.3.2 中長距離預報 - 5 - 3.3.3 短距離預報 - 5 - 3.

3、4 施工超前預報工作流程 - 6 - 3.5 隧道施工超前地質預報關鍵技術問題的對策 - 8 - 第四章 施工超前地質預報方法 - 10 - 4.1 施工段落與對應的地質預測預報方法 - 10 - 4.2 地面調查 - 18 - 4.3 地質素描 - 19 - 4.3.1素描內容 - 19 - 4.3.2 圍巖穩(wěn)定性評價和預報 - 20 - 4.3.3 資料提交 - 20 - 4.4 物探法 - 20 - 4.4.1 TSP超前地質預報（地震波反射法） - 20 - 4.4.2 高分辨直流電法 - 26 - 4.4.3 地質雷達探測法 - 32 - 4.4.4

4、紅外探測法 - 34 - 4.5 超前鉆探法 - 37 - 4.5.1 超前地質鉆孔 - 37 - 4.5.2加深炮眼 - 38 - 4.6 綜合地質預報 - 38 - 4.7 成果資料 - 40 - 4.7.1 即時報告 - 40 - 4.7.2 日常報告 - 40 - 4.7.3 最終成果報告 - 40 - 第五章 隧道地質復雜程度分級 - 41 - 第六章 施工超前地質預報工程數量 - 44 - 第七章 施工超前地質預報組織結構及職責分工 - 45 - 7.1超前地質預報組織機構 - 45 - 7.2超前地質預報職責分工 - 45 - 第八章 質量管理

5、體系及質量、安全、進度、環(huán)保保證措施 - 45 - 8.1 建立超前地質預報質量管理體系 - 45 - 8.2 思想保證措施 - 46 - 8.3 制度保證措施 - 46 - 8.3.1建立質量責任制度 - 46 - 8.3.2 建立質量檢查考核制度 - 46 - 8.4 超前地質預報的質量保證措施 - 46 - 8.5 超前地質預報的安全保證措施 - 47 - 8.5.1 安全保證體系 - 47 - 8.5.2 安全工作制度 - 49 - 8.6 超前地質預報的進度保證措施 - 52 - 8.7 超前地質預報的環(huán)保保護措施 - 52 - 8.7.1 噪聲污染控制 -

6、52 - 8.7.2 水環(huán)境保護 - 52 - 8.7.3 大氣、環(huán)境保護 - 53 - 第一章 編制依據 1.1 編制依據 ⑴《高速鐵路隧道工程施工技術指南》鐵建設[2010]241號； ⑵《高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準》（TB10753-2010）； ⑶《鐵路隧道施工地質超前預報技術指南》（鐵建設【2008】105號）； ⑷《鐵路工程基本作業(yè)施工安全技術規(guī)程》（TB10301-2009） ⑸《關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規(guī)定的通知》（鐵建設【2010】120號） ⑹ CLZQ-9標設計文件、CLZQ-9標承包合同文件、《新建鐵路

7、成都至蘭州線成都至川主寺段站前工程CLZQ-9標段實施性施工組織設計》； ⑺ 成蘭鐵路CLZQ-9標設計文件及圖紙。 第二章 工程概況 2.1 地理位置及工程范圍 本標段起訖里程左線D8K149+550～D8K170+850，右線YD8K148+753～YD8K170+935，主要包括榴桐寨隧道出口段、龍?zhí)琳舅木€大橋、平安隧道進口段。榴桐寨隧道出口段設2#橫洞一座，平安隧道進口段設1#、2#、5#、6#橫洞和3#斜井。標段工程位置示意如圖2-1-1。 圖2-1-1 標段工程位置示意圖 2.2 工程地質及水文地質 2.2.1 地形地貌 榴桐寨隧道地形溝谷縱橫，地形起伏大，地面高

8、程1600~3255m，出口位于龍?zhí)翜?，與龍?zhí)链髽蛳噙B，自然橫坡25°～60°，局部為陡壁，植被較差，屬越嶺隧道。 平安隧道位于茂縣桃花寨溝與平安溝之間，最低高程1690m，最高高程4200m，相對高差2510m，自然坡度30°～75°，局部為陡壁，植被茂盛。山高谷深，嶺谷相間，隧道橫穿龍?zhí)翜?，石大關等多條間溪流，大致沿岷江上行，為傍山隧道。 2.2.2 地層巖性 2.2.2.1 榴桐寨隧道 主要穿越泥盆系危關群下組（Dwg(1)）炭質千枚巖、千枚巖夾石英巖、灰?guī)r；志留系茂縣群第五組（Smx(5)）千枚巖夾灰?guī)r、砂巖；第四組（Smx(4)）千枚巖夾泥質灰?guī)r；第三組（Smx(3)）千枚巖

9、與炭質千枚巖、灰?guī)r、砂巖、石英巖互層；第二組（Smx(2)）千枚巖、炭質千枚巖夾砂巖、灰?guī)r；隧區(qū)發(fā)育3條斷層，2條向斜，1條背斜，受構造影響，附近巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性差，富水性好。 2.2.2.1平安隧道 主要穿越泥盆系危關群上組（Dwg(2)）炭質千枚巖、砂質千枚巖、石英巖；泥盆系危關群下組（Dwg(1)）含炭質千枚巖、絹云石英千枚巖夾石英巖、灰?guī)r；石炭系、二疊系灰?guī)r夾炭質千枚巖、炭質頁巖（C+P），三疊系下統(tǒng)菠茨溝組石英砂巖、炭質千枚巖夾灰?guī)r（T[1]b）以及三疊系中統(tǒng)雜谷腦組千枚巖、砂巖、灰?guī)r（T[2]z）； 本段隧道通過桃花寨向斜、石大關斷層、水溝子弧形同斜倒轉背斜、平安1#

10、倒轉向斜、小關子逆沖斷層、平安1#斷層、平橋溝推斷逆沖斷層、洗澡塘弧形同斜倒轉向斜、觀音崖倒轉背斜等。圍巖穩(wěn)定性差，節(jié)理較發(fā)育。 榴桐寨隧道、平安隧道、橫洞及斜井具體圍巖等級見表2-2-1、2-2-2。 表2-2-1 榴桐寨隧道、平安隧道具體圍巖等級表 序號 名稱 里程 長度 圍巖分級計算長度(m) (m) II Ⅲ Ⅳ Ⅴ 1 榴桐寨隧道 左線D8K149+550～D8K151+598 2048 0 0 480 1568 右線YD8K148+753～YD8K151+573.5（含明洞10m） 2820.5 0 0 807 2003

11、.5 2 平安隧道 左線D8K151+760～D8K170+850 19090 200 3565 8808 6537 右線YD8K151+735.5～YD8K170+935 19199.5 200 3446 8850 6703.5 合計 43158 400 7011 18945 16812 占總隧長比例(%) 0.9% 16.2% 43.9% 39.0% 榴桐寨隧道、平安隧道大變形段長度總計11280m，占隧道總長的27.5%。 表2-2-2 橫洞及斜井具體圍巖情況 隧道名稱 序號 輔助坑道名稱 總長度 圍巖分級長度（m）

12、 （m） Ⅲ Ⅳ Ⅴ 榴桐寨隧道 1 2#橫洞 263 　 263 平安隧道 2 1#橫洞 365 　 365 3 2#橫洞 754 　 754 4 5#橫洞 2699 850 1547 302 5 6#橫洞 2852 450 1752 650 6 3#斜井 1893 700 1193 合計(m) 8826 1300 3999 3527 占總長比例(%) 　 14.73 45.31 39.96 2.2.2.3地質構造 本標段隧道受區(qū)域構造影響，斷層、褶皺發(fā)育。平安隧道以石大關斷

13、層為界，分為2大構造帶：石大關弧形構造帶、較場山字形構造帶。 2.2.2.4 地震動參數 根據2011年8月中國地震局對成蘭鐵路地震安評報告的審查和批復，本標段沿線地震參數如表2-2-3所示。 表2-2-3 地震動參數 序號 里程 長度（km） 地震動峰值加速度 1 D8K149+550～D8K170+850 21.3 0.3g 2.2.2.5 水文地質 本標段地表水主要為江溪水、溝水，岷江水。沿線地表和地下水豐富，山間溪流一般長年有。總體上地表水集中在溝谷，徑流快、靜藏量小。 2.2.2.6 不良地質與特殊巖土地段 ⑴不良地質體：本標段地質構造復雜，巖體破碎，

14、不良地質發(fā)育，主要有滑坡、泥石流、巖堆、危巖落石、巖溶、地震區(qū)、人為坑洞、斷層破碎帶等。 ⑵特殊巖土：主要為軟土、松軟土、膨脹土、膨脹巖、人工填土、濕陷性黃土、板巖、炭質板巖、灰?guī)r等。 第三章 施工超前地質預報實施方案 3.1 施工超前預報工作執(zhí)行的規(guī)程、規(guī)范和指南 ⑴ 《鐵路隧道施工地質超前預報技術指南》鐵建設[2008]105號； ⑵ 《鐵路工程地質勘察規(guī)范》 TB10012-2007 J124-2007； ⑶ 《鐵路工程不良地質勘察規(guī)程》TB10027-2001 J125-2001； ⑷ 《鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程》TB10038-2001 J126-2001；

15、⑸ 《鐵路工程水文地質勘察規(guī)程》TB10049-2004 J339-2004； ⑹ 《鐵路工程物理勘探規(guī)程》 TB10013-2004； ⑻ 《鐵路工程抗震設計規(guī)范》 GB50111-2006； ⑼ 《巖土工程勘察規(guī)范》 BG5002-2001； ⑽ 《中國地震動參數區(qū)劃圖》 GB 18306-2001； ⑾ 《鐵路隧道設計規(guī)范》 JB10003-2005； 3.2 施工超前預報的目的 ⑴ 進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件，指導工程施工的順利進行； ⑵ 降低地質災害發(fā)生的機率和危害程度； ⑶ 為優(yōu)化工程設計提供地質依據； ⑷ 為編制竣工文件提供地質資料

16、。 3.3 施工超前預報方法及其內容 根據隧道地質條件、風險源及其風險等級，采取不同的超前探測方法，分別為地質調查法、物探法及超前鉆探法。 3.3.1 長距離預報 長距離預報主要采用地質分析法，根據地面測繪和其它基礎資料對隧道通過區(qū)的地質界線、地層巖性、地質構造、圍巖級別、儲水構造、富水規(guī)模、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、其它不良地質及特殊地質發(fā)育情況進行長距離、宏觀預測預報，分析和把握存在的主要工程地質問題、主要地質災害隱患及其分布范圍、在隧道內揭示的大致里程等，從而制定預報預案，預報距離一般在掌子面前方100m 以上，并根據揭示情況進行不斷的修正。 3.3.2 中長距離預報 中長距離預報

17、是在長距離預報的基礎上采用地震波反射法或聲波反射法、高分辨電法、深孔水平鉆探等對掌子面前方30～100m 范圍內的地質情況作進一步的預報，如對不良地質體的位置、規(guī)模、性質作較為詳細的預報，粗略的預報圍巖級別和地下水情況等。 3.3.3 短距離預報 短距離預報是在中長距離預報的基礎上采用掌子面素描、紅外探測、地質雷達和超前鉆孔等方法進行預報，探明掌子面前方30m 范圍內地層巖性、地質構造、不良地質及地下水出露情況等，對可能有突泥、突水和其它不良地質情況的地段應進行鉆孔驗證。 本標段隧道施工超前預報主要采用地質調查法、物探法、超前鉆探法。施工地質預報是一項系統(tǒng)性的工作，需納入施工工序。根據以

18、上原則，制定具體預報方案如下： ⑴地面調查：對隧道范圍內地形、地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件，不良地質作用等進行進一步的全面核查。 ⑵洞內地質素描：對隧道全段（包括正洞、輔助坑道），進行地質素描。 ⑶TSP超前探測：采用TSP超前探測，重點查明隧道巖體完整性，軟弱結構面，斷層破碎帶，裂隙發(fā)育帶規(guī)模、大小、發(fā)育位置，對隧道進行貫穿性探測。 ⑷紅外探測法：采用紅外線探測儀對隧道前方掌子面水文地質條件進行探測，宏觀掌握掌子面前方短距離（大約30m）范圍內的富水帶位置及富水情況。 ⑸地質雷達探測：采用地質雷達對可溶巖段、向斜核部、侵入接觸帶、軟硬巖接觸帶、斷層及其影響帶或 TSP 超

19、前探測發(fā)現的異常地帶，進行短距離精確探測，精確查明巖溶裂隙發(fā)育位置、大小規(guī)模、形態(tài)、充填及富水狀況以及斷層破碎帶、裂隙發(fā)育帶位置、規(guī)模、接觸帶巖體完整性等工程地質及水文地質條件。 ⑹超前地質鉆孔：對于隧道可溶巖巖溶弱發(fā)育段，采用一孔超前探孔貫通，對于巖溶中等～強烈發(fā)育及復雜地段（勘察期間發(fā)現的斷層破碎帶、褶皺地段、溝谷地段、可溶巖與非可溶巖接觸帶、裂隙發(fā)育帶、巖脈出露帶及其他預報手段探測到的異常地段）必要時采用多孔探測；重點復雜地段（其他預報手段探測到的重大異常地段）采用超前地質探孔進行超前驗證探測。 ⑺掌子面加深炮眼：利用在隧道開挖工作面上炮眼鉆孔，選擇3～5個鉆孔加深3m以上，探測掌子

20、面前方的地質情況。 3.4 施工超前預報工作流程 隧道施工超前地質預報工作采用長短結合、上下對照、定性與定量相結合，多方法、多頻次相互印證的原則，進行綜合施工超前地質預報。 針對沿線各隧道洞身段地質復雜程度，具體預報分為常規(guī)預報和加強預報兩種情況。 常規(guī)預報：主要采取以地質分析為基礎、物探方法結合鉆探方法為手段，宏觀預報（地表調查）、中長距離預報（TSP 預報）、短距離預報（表面地質雷達、超前地質鉆孔和加深炮眼）相結合的預報體系。其流程見圖3-4-1。 圖3-4-1 常規(guī)預報工藝流程圖 加強預報：主要采取以地質分析為基礎、物探方法結合鉆探方法為手段，宏觀預報（地表調查）、

21、中長距離預報（TSP 預報）、短距離預報（表面地質雷達、紅外線預報、超前地質鉆孔和加深炮眼）相結合的預報體系。其流程見圖3-4-2。 圖3-4-2 加強預報工藝流程 3.5 隧道施工超前地質預報關鍵技術問題的對策 ⑴巖溶及涌水、突泥預報 首先利用地質調查與地質素描手段，確定隧道可溶巖發(fā)育的大致里程，再通過TSP203A對巖溶及地下水發(fā)育的位置、規(guī)模及性質作較為詳細的預報，然后采用掌子面素描、地質雷達、紅外探測等方法更加準確地預報掌子面前方30m范圍內巖溶的發(fā)育情況，對可能有巖溶、突泥涌水的地段特別是可溶巖與非可溶巖的接觸帶應進行水平鉆驗證，超前鉆探時必須設有防突裝置，具體為在鉆

22、孔時安設孔口管及高壓閘閥，當遇有高壓水時，要立即拔出鉆具，關閉孔口管的高壓閥門，等待制定處理措施。對巖溶強烈發(fā)育地段可增加鉆孔的數量及增加地質雷達探測的頻率，并對開挖后的隧道底板用地質雷達進行隧底巖溶檢測。 斜井工區(qū)、隧道反坡施工地段處于富水區(qū)時，超前鉆探作業(yè)時應做好突涌水處治的方案。隧道涌水、突泥預報程序，見圖3-5-1。 圖3-5-1 隧道涌水突泥預報程序框圖 ⑵斷層破碎帶預報 首先利用地質調查與地質素描手段，確定在勘察階段發(fā)現的寬大斷層的大致里程，此外，由于地殼中許多斷層并未延伸至地表或被覆蓋層所覆蓋，所以隧道在開挖過程中所揭露的斷層往往多于地表所發(fā)現的數量，鑒于沿線隧

23、道屬巖溶隧道，故應進行TSP203A、地質雷達和紅外探水貫通性探測，探測掌子面前方圍巖的強度、完整性、富水性，然后根據掌子面素描觀察隧道圍巖的變化，統(tǒng)計節(jié)理組數及其形態(tài)的變化，推測前方可能出現斷層的位置，對可能出現斷層的地段進行水平鉆驗證，鉆孔時需安設孔口管及高壓閘閥，當遇有高壓水時，要立即拔出鉆具，關閉孔口管的高壓閥門，等待制定處理措施。斷層預報程序框圖，見圖3-5-2。 圖3-5-2 斷層預報程序框圖 第四章 施工超前地質預報方法 結合沿線隧道地質條件，超前地質預報工作采用由面到點、長短結合、地面調查與洞內預報相結合、定性與定量相結合的方法，確保預報的準確性。 4.1 施工

24、段落與對應的地質預測預報方法 表4-1-1 榴桐寨隧道左線各施工段落對應的地質預測預報方法統(tǒng)計表 序號 里程 圍巖級別 物探法 超前鉆探法 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 WT-1 ZT-2 6 D8K150+750～850 Ⅳ WT-1 ZT

25、-1 7 D8K150+850～980 Ⅴ 8 D8K150+980～D8K151+360 Ⅳ 9 D8K151+360～598 Ⅴ 表4-1-2 榴桐寨隧道右線各施工段落對應的地質預測預報方法統(tǒng)計表 序號 里程 圍巖級別 物探法 超前鉆探法 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 YD8K150+140～770 Ⅳ WT-1 ZT-2 5 YD8K150+77

26、0～870 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 平安隧道左線各施工段落對應的地質預測預報方法統(tǒng)計表 隧道名稱 序號 里程范圍 圍巖級別 物探法 超前鉆探法 平安隧道1號橫洞 1 HD1K0+004～+190 V WT-1 ZT-1 2 HD1K0+190～+270 V WT-2 ZT-2 3 HD1K0+270～+365 V WT-1 ZT-1 平安隧道2號橫洞 4 H2D8K

27、0+004～+590 IV WT-1 ZT-1 5 H2D8K0+590～+754 V 6 HD4K0+300～+555 V 平安隧道5號橫洞 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+300～410 Ⅳ ZT-2 14 HD5K1+410～600 Ⅳ ZT-1 15

28、 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號橫洞 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 25 HD6K0+600～700 Ⅴ 26 HD6K0+700～900 Ⅳ

29、 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 37 HD6K2+802～852 Ⅴ 平安隧道3號斜井 38 XJ3K

30、0+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 平安隧道左線 44 D8K151+760～+790 V WT-1 ZT-1 45 D8K151+790～+980 V WT-2 ZT-2 46 D8K151

31、+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～+320 V 55 D8K154+320～+500 IV 56 D8K154

32、+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+370～+500 IV WT-2 ZT-1 64 D8K156+500～+7

33、00 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～D8K159+180 Ⅱ 74 D8K159+180～+260 Ⅲ 75 D8K

34、159+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 IV 84 D8K161+320～+660 IV WT-1 ZT-1 8

35、5 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 D8K163+840～D8K164+000 Ⅲ 96 D8K164+000

36、～+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 D8K166+250～+590 Ⅲ 106 D8K166+590～+645 IV

37、 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+755～+905 V 116 D8K167+905～D8K168+400

38、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 D8K169+650～D8K170+095 IV WT-1 ZT-1 126 D

39、8K170+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 平安隧道右線各施工段落對應的地質預測預報方法統(tǒng)計表 平安隧道右線 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-1 ZT-1 4 YD8K151+063～YD8K152+363 IV

40、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～YD8K155+433 IV WT-1 ZT-2 14 YD8K155+433

41、～+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+483～+683 V 22 YD8K156+683～+733 IV WT-1

42、 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 YD8K159+243～+498 IV 33 YD8K159+498～+5

43、48 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 IV WT-1 ZT-1 42 YD8K161+643～+693 V 4

44、3 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～+983 Ⅲ 53 YD8K163+983～YD8K164+343 IV

45、 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+233～+573 Ⅲ 63 YD8K166+573～+628 IV 64 Y

46、D8K166+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～+888 V 73 YD8K167+888～YD8K168+383 IV

47、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+633～YD8K170+078 IV WT-2 ZT-1 83 YD8K

48、170+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 地面調查 ⑴調查目的 核對勘測資料，掌握隧道所在地區(qū)的地層巖性、地質構造、不良地質及水文地質情況，為隧道內地質預報提供方向性的依據。 ⑵調查范圍 根據勘察單位提供的隧道工程地質圖，調查范圍主要為隧道進出口及隧道中線兩側各1～2.5km 的范圍。 ⑶調查內容 ① 地層巖性 主要調查地層的地質時代、巖層厚度

49、、層間結合程度、巖層產狀、巖性、巖石硬度、風化程度等。 ②地質構造 主要調查破碎帶及節(jié)理裂隙特征。破碎帶寬度、破碎帶的成分、破碎帶的含水情況以及與隧道的關系；節(jié)理裂隙的組數、產狀、間距、充填物質、延伸長度、張開度及節(jié)理面的起伏情況，節(jié)理裂隙的組合狀況。 ③不良地質 主要調查巖溶的發(fā)育程度及發(fā)育規(guī)模；隧址內滑坡的性質、規(guī)模、以及對隧道的影響；斷層破碎帶、巖性接觸帶、膨脹頁巖的分布范圍及規(guī)模。 ④地下水的特征 調查隧道范圍內的泉水、井水、水塘、水庫、溝水、河水及其水量、水文、水質的變化等。 4.3 地質素描 地質素描是隧道開挖后及時記錄隧道洞身和掌子面地質情況的一種方法，它是地質調

50、查的細化和補充，結合勘察和地質調查取得的地質資料，可以對隧道掌子面前方地質情況進行預測，并提出工程措施意見，同時為隧道運營維護提供全面準確的地質資料。 4.3.1素描內容 ①地層巖性 描述洞內地層、地質時代、巖層厚度、層間結合程度、巖層產狀、巖性、巖石硬度、風化程度等。核對地層界線在隧道洞身的實際位置。 ②地質構造 確定各斷層帶以及主、次斷層（包括影響帶）的位置及與隧道的關系，描述各斷層的產狀、寬度、富水程度、斷層帶的物質組成及其膠結程度。 對洞內巖體節(jié)理、裂隙進行定性及定量統(tǒng)計量測，查明其性質、組數、產狀、間距、延伸長度、張開寬度、粗糙程度、蝕變情況、密度、地下水及充填情況，以及

51、節(jié)理裂隙的組合狀況等，并分析優(yōu)勢結構面對圍巖穩(wěn)定性的影響。 ③巖溶 描述巖溶規(guī)模、形態(tài)、位置、所屬地層和構造部位，充填物成分、狀態(tài)，以及巖溶展布的空間關系。 ④特殊地層 膨脹巖層等應單獨進行描述。對存在的有害氣體及放射性危害，應分析描述危害源存在情況。 ⑤塌方 應記錄塌方部位、方式與規(guī)模及其隨時間的變化特征，并分析產生塌方的地質原因及其對繼續(xù)掘進的影響。 ⑥地下水的特征 圍巖的透水性，出水點位置、出露形態(tài)（滲水、滴水、滴水成線、股水（涌水）、暗河）水量、水壓、水溫、水色、懸浮物（泥砂等）測定；出水點和地質環(huán)境（地層、構造、巖溶、暗河等）的關系；進行地表相關氣象、水文觀測，判斷洞

52、內涌水與地表徑流、降雨的關系；必要時進行水樣分析。 ⑦其他 在對巖體受構造影響程度、節(jié)理發(fā)育程度、巖體完整程度、富水程度及圍巖穩(wěn)定狀態(tài)等進行詳細編錄的基礎上，對圍巖級別及其他地質參數進行修正，并提出有針對性的支護、襯砌或超前加固措施意見。 對重點地段，如巖溶、斷層、節(jié)理密集帶、巖性接觸帶、地下水富集帶、巖性變化頻繁或軟硬相間及掌子面地質情況與原設計地質條件出入較大等重點地段，除地質編錄外，還要進行必要的地質調繪和測試。 4.3.2 圍巖穩(wěn)定性評價和預報 根據地質素描得到地層巖性、地質構造、不良地質、水文地質特征等，判定圍巖完整性和圍巖分級，結合勘察和地質調查取得的地質資料預測隧道前

53、方地質情況。 4.3.3 資料提交 每循環(huán)開挖后對拱頂、掌子面和左右邊墻進行地質編錄，并進行數碼攝像。編錄的原始記錄、圖、表當天整理（繪制）。施工一定距離后，作出分段（60m/張）完善的地質展示圖和總結。 4.4 物探法 4.4.1 TSP超前地質預報（地震波反射法） TSP超前地質預報系統(tǒng)是專門為隧道和地下工程超前地質預報研制開發(fā)的在這個領域最先進的設備，它能方便快捷地預報掌子面前方較長范圍內的地質情況，它彌補傳統(tǒng)地質預報方法只能定性預報無法定量預報的缺陷，為更準確的地質預報提供了一種強有力的科學方法和工具，它不僅可以及時地為隧道施工變更施工工藝提供依據，而且可以減少隧道施工中突

54、發(fā)性地質災害的危險性，為隧道施工提供施工更安全保障，減少人員和設備的損傷，同時也就帶來很大的經濟效益。 TSP每次可探測100～200m，為提高預報準確度和精度，采取重疊式預報，每開挖100m～150m預報一次，重疊部分( 不小于20m)對比分析，每次探測結果與開挖揭示情況對比分析。 4.4.1.1 TSP的基本原理 隧道地震波超前預報方法是利用地震波在不均勻、不連續(xù)地質界面產生反射，實現隧道地質超前預報的目的。地震波震源采用小藥量炸藥震源，激發(fā)孔在洞壁一側沿直線布置，一般采用24個炮孔激發(fā)，激發(fā)炮點的數量與采集的地震波信息量有關。地震波接收器安置在孔中，采取左右洞壁各布置一個接收器的原

55、則。地震波在巖體中以球面波形式傳播，當地震波遇到彈性波阻抗存在差異的界面時，例如地層界面、節(jié)理面、特別是斷層破碎帶、溶洞、暗河、巖溶陷落柱、巖溶淤泥帶等不良地質，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進入前方介質繼續(xù)傳播，在傳播過程中重演著反射與透射的不斷過程，陸續(xù)反射回來的地震波信號被儀器設備采集下來。地震反射波信號的旅行時間與距離成正比，與傳播速度成反比，通過分析各種波型的傳播時間、波形特征和強度變化，實現預報隧道掌子面前方地質條件的目的。（見圖4-4-1） 圖4-4-1 TSP超前地質預報原理 4.4.1.2 設備 采用TSP 203A超前地質預報系統(tǒng)，系統(tǒng)主要組成。 ①

56、記錄單元：12道，24位A/D 轉換，采樣率：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1ms，記錄長度：20.48~8192ms，動態(tài)范圍120dB 。 ② 接收器（檢波器）：三分量加速度地震檢波器，靈敏度為1000mV/g±185%，頻率范圍為10～5000Hz，共振頻率9000Hz，橫向靈敏度＞1%，操作溫度0℃～65℃。 ③ TSPWIN 5.0版隧道預報處理軟件。 4.4.1.3測線布置 ①接收器孔 位置：在隧道邊墻（面對掌子面），距離掌子面大約70m； 數量：2個，隧道左、右邊墻各一個； 直徑：φ50mm/孔深2m； 布置：垂直于隧道軸向，用環(huán)氧樹脂固結

57、，水平布置； 高度：離地面1m。 ②炮孔 位置：在隧道的左（右）邊墻，第一個炮孔離接收器15～20m，其余炮孔間距為1.5～2m； 數量：24個； 直徑：50mm/孔深2m； 布置：沿軸徑向，向下傾斜10～15°（激發(fā)時水封填炮孔）； 高度：離地面約1m。 圖4-4-2 TSP超前預報測線平面示意圖 4.4.1.4 數據采集與分析 TSP203A超前地質預報系統(tǒng)分為洞內數據采集和室內分析處理兩大部分。 ⑴洞內數據采集 洞內數據采集主要由接收器、數據記錄設備以及起爆設備三大部分組成，見圖4-4-3。 洞內數據采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器探頭、連接接收信號

58、儀器、放炮接收信號等過程。 A、鉆接收器孔2個，見圖4-4-3； B、鉆爆破孔24個，見圖4-4-3； C、接收探頭的安裝。 a、接收孔的耦合劑注入 耦合劑的作用是保證探頭與鉆孔巖體良好接觸的必要條件，因此在接收孔的孔底需要注入耦合劑。注入耦合劑有兩種辦法：第一，有廠家供應的耦合劑卷條件下，用專用推桿（或鋼筋棍）把耦合劑卷推至孔底，或用鋼筋棍扎破耦合劑卷；第二，在現場臨時不具有耦合劑條件下，可以采用黃油作為耦合劑，操作的步驟是用工具把黃油注入接收孔的孔底，保證孔底充滿黃油的長度為 20cm左右，可以滿足探頭的耦合條件。工具退出時注意不要帶出黃油以免影響耦合條件。 b、接收探頭的安裝

59、 接收探頭屬于精密設備，要輕拿輕放。探頭是三個分量組裝在一起的，安裝時使用專用工具定向推入孔中，務必使探頭的“朝向標記”朝上，推入的過程中推桿和探頭不要脫離，保證探頭的定向可靠，保證預報采集地震波的矢量方向要求。 c、接收孔口的降噪封堵器安裝 在隧道地震波預報的采集工程中，隧道內的噪音、以及震源激發(fā)產生的隧道管波等噪音，均影響有效波采集記錄的質量，所以安裝好孔口的降噪封堵器是一個重要步驟。降噪封堵器的安裝在探頭定向安裝完畢后進行，接收探頭電纜夾在降噪封堵器中心孔中，將降噪封堵器塞入接收孔中，做到降噪封堵器的外圓盤與洞壁緊密接觸。 D、裝藥：每爆破孔裝藥量大約75g（巖石2#乳化炸藥），

60、根據圍巖軟硬完整破碎程度與距接收器位置的遠近而不同； E、聯線：將設備各組件及爆破導火線聯接好； F、放炮、接收信號； G、拆線、清理設備。 圖4-4-3 TSP203A洞內數據采集部分示意圖 圖4-4-4 技術人員正在洞內采集數據 ⑵ 室內計算機分析處理 “TSPwin 處理系統(tǒng)”的編程依據隧道地震反射波和繞射波原理，采用多波、多分量分析處理技術，對于處理中簡單重復費時的步驟盡量采取自動的處理方式，對于涉及解釋重要結論的處理過程，程序設立了源生對比檢查的方式和利用多參數綜合成果對比功能，為了方便進行地質分析推斷解釋，處理系統(tǒng)具有提供二維成果圖和三維空間成果圖件的功能

61、。“TSPwin處理系統(tǒng)”的預報數據處理流程見圖4-4-5。 圖4-4-5 預報數據處理流程 通過“TSPwin處理系統(tǒng)”的處理，可以獲得P 波、SH 波、SV 波的時間剖面、深度偏移剖面、提取的反射層、巖石物理力學參數、各反射層能量大小等成果，以及反射層在探測范圍內的2D或3D空間分布。 4.4.1.5 提交資料 室內分析處理一般在24 小時內完成并可提交正式成果報告，報告一般包括如下內容： ①工作概況；②探測的方法、設備及原理；③測線布置；④對測試結果的初步分析;⑤結論。 TSP 報告中應附的成果圖表： ①現場數據記錄表； ②TSP地震波超前預報成果圖標，主要包括：地

62、震波三分量原始記錄圖、水平剖面與鉛垂剖面地震波偏移歸位成果圖、TSP綜合地質預報成果圖、三維空間地質界面分布圖和巖體比速度參數成果圖、三維空間橫斷面掃描成果圖。 4.4.1.6 預報范圍 一般預報距離為150m，在地質情況同復雜地段，如巖溶發(fā)育、斷層、巖性接觸帶、褶皺帶等特殊地段，為提高精度，采用連續(xù)重疊式預報，按平均每次預報120m考慮，搭接20m。 4.4.2 高分辨直流電法 （1）基本原理 由于巖石電阻率大小主要取決于空隙內的富水性和孔隙空間特性，利用這種電性的差異，結合全空間電場理論以及相應的資料解釋處理系統(tǒng)，就可以使用直流電法進行探測。直流電法通過在隧道周圍巖層中建立起全

63、空間的穩(wěn)定人工電場，測量該電場的變化規(guī)律，求取巖層的視電阻率，繪制視電阻率曲線或剖面圖，從而達到了解隧道周圍巖層中的導水和含水構造的目的。 1）對稱四極方法 為了在地下建立人工直流電場，一般采用對稱四極裝置，其中A、B 為供電電極，M 、N 為測量電極，由于電極尺寸大小相對于AB、MN距離來說很小，因此可以認為AB供電點為點電源。 圖4-4-6 高分辨電法 2）三極測深方法： 如果將供電電極B置于距A極無窮遠處，這時裝置就變?yōu)槿龢O測深。這時地下電場可認為是由一個點電源A產生的，而無窮遠電極B的影響可以忽略不計。因此測量的是MN兩點同心球殼之間的電位差，反映的是A點正下方某深度的

64、電性特征。 三極超前探測方法： 將三極測深進一步演變，可以進行三極超前探測。它以巖石的電性差異為基礎，在全空間條件下建場，使用全空間電場理論，處理和解釋有關隧道或礦井水文地質問題。超前探測是研究掘進前方地層電性變化規(guī)律，預測掘進前方含、導水構造的分布和發(fā)育情況的一種電法探測新技術。 由于采用點源三極裝置進行隧道內數據采集工作，供電電極A相對無窮遠電極B可以看作為點電源。由于供電電極位于隧道中，其電場呈全空間分布，可利用全空間電場理論對數據進行分析解釋。根據點電源場理論分析，點電源在均勻全空間的電力線呈射線發(fā)散，等電位面為以供電點為球心的球面，電位差則是以供電點為球心的同心球殼，球殼厚度應

65、為測量電極間距。 圖4-4-7 點電源電流場的球形分布 根據電場球殼原理，任意等半徑球面上的電位是相等的，兩個等位面上的點M、N之間形成電位差?UMN，利用發(fā)射電流可計算出MN球環(huán)上的視電阻率。通過在隧道工作面后方布置電極，從而可探測出工作面前方的異常情況，其工作原理如圖4-4-8所示。 圖4-4-8 超前勘探原理示意圖 若電流分布范圍內存在電性異常（如含水地質異常體），不論異常體在隧道迎頭前方還是其它方位，都會引起等位面的變化，視電阻率也會發(fā)生變化。若是低阻異常體會引起視電阻率值降低，反之，會引起視電阻率值增高。比如，圖4-4-9是隧道迎頭前方存在高阻異常體時，因其排斥電流而

66、引起整個電流場的畸變，使測量電極附近的電流密度增大，故視電阻率增大。 圖4-4-9 高阻巖層對電流場的排斥作用 利用一個供電電極A測到的視電阻率異常是反映整個球殼內部的異常，并不能說明異常就在迎頭的前方，因為在以供電電極AxO為半徑的球體內（O為MN電極的中點）任何一處異常引起的等位面的變化均可以影響到測量值，因此如果測量值有異常時，不能正確判斷異常點的具體位置。為了達到超前探測的目的，采用三個供電電極交替供電分別測量的方式，利用幾何交匯的原理（如圖4-4-10所示），只反映出迎頭前方的異常情況。這種方法可以消除頂板、底板和后方的影響，反映隧道迎頭前方的地質異常，達到超前探測的目的。 圖4-4-10 幾何交匯原理 （2）測點的布置 采用點源三極裝置進行數據采集，供電極A1、A2、A3，間距4m，接收極M、N，極間距4m，距供電極A14米開始自動跑極，觀測記錄各點視電阻率t，然后在計算機上繪制A1、A2、A3點視電阻率曲線圖。以各條曲線上距A1供電點等距低阻點為依據，分別以A1、A2、A3點為圓心繪圓，三圓相交點即為隧道掘進工作面前方相應地點的視電阻率，根據視電阻率的