【精选】益田路隧道地质预报

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1、1、 编制目的 由于益田路隧道地质条件的复杂性和多变性，在勘察阶段要准备无误地确定围岩的状态、特征，并准确预测隧道施工中可能引发的地质灾害的位置、规模及性质是十分困难的。为了进一步重视和加强地质超前预报工作，真正将其落实到新建广深港广客运专线长大隧道施工的全过程，纳入施工工序，特编制本专项方案，以确保超前地质预报工作有序开展，并在实践过程中进一步完善预测预报方法的针对性，提高预测预报结果的准确性，及时指导施工和修正工程设计，确定施工方案和措施。 2、 编制依据 铁道部部颁标准客运专线铁路工程施工技术指南 （214-2005） ； 铁道部发布的客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准 （铁建设2

2、005160 号） ；新建武汉广州铁路客运专线乌龙泉花都段施工组织设计指导书 ； 新建武汉广州铁路客运专线乌龙泉花都段大瑶山一、二号隧道设计图纸； 新建武汉广州铁路客运专线重点隧道 SD标段益田路隧道、二号隧道进口实施性施工组织设计；铁道部工程设计鉴定中心高速铁路隧道 ； 新建武汉广州铁路客运专线咨询联合体关于超前地质预报作业指导书的初步咨询报告 （PCR_R-TU-12_01） 。 3、 3 工程地质概况 益田路隧道位于深圳市宝安区龙华街道梅林检查站至福田区市中心一带。地形为丘陵地带，丘体植被发育，谷地则多开发为城市街道。本段主要地层自上而下分布如下：人工填土层、冲洪积层、坡残积层、基岩。场

3、地基岩以燕山期花岗岩为主，局部为震旦系变质砂岩，接触带为侵入不整合关系。上述基岩按风化程度可分为全、强、弱三个风化带。局部因不整合接触导致岩体破碎，沿接触带地下水发育，需采取一定的措施。隧道地下水较发育，水位埋深浅，根据地下水的形成，赋存条件，水力特征及水理性质，可划分为两大基本类型：第四系松散岩类孔隙水以及燕山期，震旦系基岩列隙水。场地地下水对钢筋混凝土有弱-中等侵蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土中钢筋均无腐蚀性。4、 4 超前地质预报的内容和方法4.1 超前地质预报的内容 地质超前预报的内容包括隧道所在地区地质分析与宏观地质预报、隧道洞身不良地质及灾害地质超前预报和重大施工地质灾害

4、临警预报。 4.1.1 地区地质分析与宏观地质预报 主要预报开挖面前方的围岩级别和稳定性,及时修改设计,调整支护类型,预报洞内涌水量大小和变化规律以及对环境地质与工程的影响。 4.1.2 不良地质及灾害地质超前预报 主要预报开挖面前方岩性变化和不良地质的范围、规模、性质，以及突水、突泥、坍塌、岩爆、有害气体等灾害地质的发生概率，提出施工预防措施；预报断层的位置、宽度、产状、性质、破碎带物质状态、充水情况、稳定程度等，提出施工对策。 4.1.3 重大施工地质灾害临警预报 针对开挖面前方有可能引发的大规模突水、突泥、坍塌、冒落、变形、瓦斯爆炸等重大地质灾害建立临警预报系统，主要预报隧道洞身所通过的

5、深大富水断裂、富水向斜的核部、富水砂层、软土、极软岩、煤系地层等，评判其危害程度，提出施工方案对策。 4.2 超前地质预报的方法 高速铁路隧道施工地质超前预报主要有传统地质分析法、物探法、超前钻探法、超前平行导坑预报法及特殊地质灾害所采用的相关方法。施工地质预报是一项系统性的工作，需纳入施工工序。 4.2.1 地质分析法 地质调查与推断是隧道地质超前预报最基本的方法，可以随时进行，不干扰施工。地质分析法通过收集和分析地质资料、地表详细调查、隧道内地质编录、素描、数码照相等方法，了解隧道所处地段的地质条件，通过对比、论证、推断，预报隧道前方的工程地质、水文情况。4.2.2 物理探测法 物理探测法

6、是利用物体物性差异进行地质判断的方法。利用物探技术进行超前地质预报的优点是快速、超前探测距离大、对施工干扰相对小、可以多种技术组合应用。主要包括有：a 地震波反射法 利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波来预报隧道掘进面前方的地质状况。现场采集信号时要求没有其它震源。 b 声波反射法声波反射法利用声波的反射波原理进行分析预报。 c 红外探测 红外探测建立在红外辐射场的基础上，利用流动水体与周围岩体存在的温度差异，定性评价开挖工作面前方和隧道周围岩体的含水情况，对于流动水体有较好的反映，但孤立的静止水体不明显。红外探测只能预报地层岩体中有没有水，至于水量大小则无法探明，因而红外探测目前只限于定性

7、预报。 d 直流电法 利用供电极 A，接收极 M、N 所形成电位等势线形成等势体球壳，来反映前方低阻异常区。有效探测距离 80m 以上。 e 地质雷达 地质雷达利用高频电磁波在不同电性界面上的反射特性进行探测预报。隧道内一般金属构件比较多，地质预报要求仪器应有一定的预报长度，因而用于超前地质预报的地质雷达天线应使用低频屏蔽天线。 4.2.3 超前地质钻探 超前地质钻探是利用水平钻机在隧道掌子面进行水平地质钻探获取地质信息的一种地质超前预报方式。它可直接揭示隧道开挖面前方几十米的地层岩性、岩体结构完整程度、构造、地下水、岩溶洞穴填充物及其性质、岩体完整程度等资料，还可通过岩芯试验获得岩石强度等定

8、量指标。 4.2.4 超前平行导坑预测法 在隧道内或隧道附近开挖一平行的小断面导坑，对导坑出露的地质情况进行地质编录、素描、作图，综合分析其地层岩性、地质构造、水文地质情况，根据地质理论预测相应段隧道的工程地质和水文地质条件，以及可能发生地质灾害的位置、性质、规模，并提出防治措施意见。超前导坑法最为直观，精确度很高。 5、 超前地质预报工作组织机构 益田路隧道的地质条件均较复杂，隧道施工中地质工作尤其重要。为了更好地完成施工阶段的地质工作，项目部成立超前地质预报预测工作组织机构见下图，地质组根据隧道开挖地质情况的需要，及时联络预测预报专业单位人员展开工作，结合预测预报反馈的信息，强化和监督各下

9、属施工队伍落实指导施工，将其真正纳入施工工序。配备专职地质管理人员负责隧道的地质工作，施工中配备有经验的地质工程师值班，进行 24 小时全过程监控指导，确保地质预报工作的及时性、准确性及各项措施的落实。地表监测 TSP 预测 红外(直流电)探水洞内监测地质调查和素描 地质雷达预报超前钻孔配备专职地质管理人员负责隧道的地质工作，施工中配备有经验的地质工程师值班，进行 24 小时全过程监控指导，确保地质预报工作的及时性、准确性及各项措施的落实。 6、 6 超前地质预报工作的工艺流程及操作要点 6.1 超前地质预报的工艺流程 针对益田路隧道地质的复杂性和多变性，施工中采取综合超前地质预报的手段，即按

10、照长短结合、上下对照、定性与定量相结合的方法提高前方地质判断的准确性，根据各种探测方法的特点，可分为长距离控制预报、中距离预报、短距离验证预报。综合超前地质预报工艺流程见下图 2，综合地质预报主要措施见表 1。 6.1.1 研究既有资料，制定预报方案 首先，研究既有区域地质，工程地质资料，必要时到地表补充测绘，以达到对整个地区地质情况有一个比较全面和深刻的认识。通过对既有资料的分析和把握，制定预报预案，针预报小组组长仪器探测组 超前钻探组 观测素描组 内业资料组总工程师对不同地段的地质情况进行地质预报重要性分级，不同级别的地段采取不同的预报手段，以达到既预报准确又节约有限预报资源的目的。分析地

11、质勘察资料制定超前预测方案施工开始超前地质预测修改支护参数 是否与设计相符 应急措施按设计文件施工结 束否否是是信息综合处理措 施 位 置洞顶及洞壁 左侧 洞壁、右侧洞壁、洞 顶地质素描 掌子面 每10m拍摄一张数码相片计算TSP（断层破碎带） 洞身每次100m物探方法红外探水或直流电法 全洞身每30米测量一次单孔水平长钻探（一般钻孔深度可达 30150米）断层破碎带每250米计划单孔水平 钻探一孔。钻探短钻探（812米） 岩溶段隧道导坑、台 阶开挖周 边范围长期水文观测 点（泉、钻孔、沟谷等） 明洞及浅埋段地应力测试点 隧道深埋段水压力测试 断层段软岩物理力学、膨胀性试验 按50米计划取样一

12、组益益田路隧道测试试验地下水侵蚀性判定取样 每200米取样一组根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级： A 级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯、天然气问题严重的地段以及人为坑洞。 B 级：中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。 C 级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥可能性较小。D 级：非可溶性地段，发生突水突泥可能性极小。 根据不同的地

13、质灾害分级，针对不同类型的地质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。不同地质灾害地段的预报方式为： A 级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预测预报，然后采用中长距离地震波反射法或声波反射法和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查验证。 B 级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件复杂时，按 A 级要求实施。 C 级预报：以地质分析法为主。对重要的地质（层）界面、断层或物探异常地段可采用地

14、震波反射法或声波反射法进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。 D 级预报：采用地质分析法。 例如在岩溶发育的灰岩地区，由于岩溶发育的复杂性，应采用 A 级预报方式。 6.1.2 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限、地层岩性、地质构造、围岩级别、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，在穿过益田路隧道进口 VI、V、IV、III 人工回填土、粉质粘土、弱风化花岗岩时在洞身水平方向上采用 TSP203 超前地质预测预报系统进行长距离 100150m 的预报，采用 100m 的成果。具体方式及

15、布测断面见附表。6.1.3 中距离预报 在穿过益田路隧道 II 级燕山期粗状斑状花岗岩全弱风化时采用仪器（地质雷达、红外探测仪、HSP 水平声波反射法）和超前地质钻孔进行验证预报。具体方式及布测断面见附表。6.1.4 短距离预报在穿过益田路隧道其它小规模断层时采用地质素描法和采用加长炮眼孔进行的距离小于30m 的预报。在岩溶发育、富水断层地段，要考虑对洞身前方进行全方位空间探测，采用812m 短探孔，探孔成放射形布设。 6.2 超前预报工作相关的操作要点和要求 6.2.1 利用工作面地质素描预报 地质素描在隧道施工全过程中进行，包括正洞、平导、辅助导坑及掌子面素描，其主要内容包括： a 工程地

16、质 1）地层岩性，包括地层时代、岩性、岩体产状等； 2）断层，包括断层性质、位置、产状、破碎带宽度及构造岩划分，并进行断层带岩体的稳定性评价； 3）节理，包括节理产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征、力学性质、分析其组合特征、判断岩体的完整程度； 4）岩溶，包括岩溶规模、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； 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，并分析产生塌方的原因。b 水文地质 1）出水点位置、出水状态、水量、水压、水温、颜色、泥砂含量测定，必要时进行长期观测； 2）水质分析，判定水对建筑材料的腐蚀性； 3）出水点和地层岩性、构造、岩溶、暗河等的关系分析；4）必要时进行地表相关气象、水文观测、判断洞内涌水与地表径流的关系； 5）必要时建立涌突水点地质档案。 c 摄像和影像 对隧道内重要的和具代表性的地质现象进行摄像和录像。 结合上述各方面资料的收集，综合分析开挖掌子面和洞身周边围岩的岩性、结构、构造