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1、隧道施工超前地质预测预报系统本标段地质结构复杂，并且岩溶发育，为准确地了解掌握地层岩性的变化、地下水的发育和岩溶地层的特殊构造等地质特征，我们采用长、中、短期相结合的地质预测预报系统，主要采用的方法有：地震波法TSP203系统、建立在弹性波基础上的陆地声纳方法、钻孔成像方法以及地质勘察的基础方法、超前地质钻探方法、采用电磁波原理的地质雷达方法、采用红外线对温度极其敏感的红外线探水方法、多频电法探水以及根据地质构造变化特征的掌子面画像处理系统。总的预报思路为：采用TSP203地质超前预报系统进行长距离宏观控制，陆地声纳和地质雷达进一步强化、补充和验证，加大超前水平钻探和孔内数码成像的力度，多频电
2、法超前探水，红外探水连续实施相结合，采用掌子面画像的地质素描方法加强常规地质综合分析，多管齐下，力争把发生地质灾害的机率降为最低，同时采用地质雷达预报周边隐伏溶洞。一、 地质预测预报方案地质预报是工程施工的一部分，通过准确的预报可以有效的减小不良地质体对施工安全、进度的影响，因此我单位将采用中长期和短期预报相结合的方法进行，相互印证，并和施工方案、方法的选用充分结合，充分发挥信息化施工的特点。地质预报方案流程图4.3.2.52。否开工准备中长期预报确定施工方案方法短期预报及是否与长期预报相同组织施工竣工修正施工方案是报设计单位报设计单位图4.3.2.52地质预报方案流程图除超前地质钻探方法，其
3、余各种地质预测预报由于其原理特点，均为间接方法，而在岩溶地区由于地质体的突变性，钻探方法也很难对掌子面有一个全面了解。为了准确了解掌子面前方的地质信息，我们采用中长期和短期相结合的思路，多种方法相互印证的方法，并且利用设计勘察提供的地质信息资料，进行综合全面分析后用于指导施工，隧道地质预测预报的工作方法见图4.3.2.53。地质分析法物探法水平钻探法地质超前预报法地震波反射法声波法红外线法地质雷达法钻孔测试法（声波、电阻率等）长钻孔（30100m）短钻孔(包括爆破孔)地质素描孔内成像地下水观测地质作图地下地质构造与地表相关性分析正洞施工作业面图4.3.2.53隧道地质预测预报工作方法图结合本工
4、程的施工方案，确定每座隧道的地质预报方案，本标段有云雾山隧道、周家湾隧道、白龙坝隧道，各个隧道预报方法具体如下所述。云雾山隧道长度6640m（DK242+105248+728），此段岩石主要为灰岩、白云质灰岩、页岩等，构造节理发育。岩溶发育，有岩溶管道径流现象，涌水量大，隧道深部多处物探异常。采用180m横洞的设计方案，横洞与线路交与DK242+420处。具体地质预报方法见表4.3.2-13。周家湾隧道长度1144m（DK248+576DK249+720），岩性主要为页岩、粉砂岩，构造节理裂隙发育，基岩裂隙水有溶出型弱侵蚀。使用地质预报方法见表4.3.2-14。表4.3.2-13 云雾山隧道采
5、用地质预报方法一览表里程范围地质特征描述围岩 等级中长期预测预报方法短期预测预报方法备注TSP地震波法陆地声纳方法超前水平钻探孔内摄影方法掌子面画像法红外线探水法多频电磁方法地质雷达方法DK242+084DK242+293物探异常，可能发生涌水DK242+293DK244+517易发生岩爆、DK244+517DK246+000易变形、DK246+000DK248+160易岩爆、DK248+160DK248+720易变形、横洞180m特殊地段采用地质超前钻探注：代表必测项目白龙坝隧道长度818m（DK250+374DK252+192），主要为石英细砂岩、页岩、粉砂岩，构造节理裂隙发育，基岩裂隙水
6、有溶出型弱侵蚀，地下水有溶出型中等侵蚀，主要地质预测预报方法见表4.3.2-15。表4.3.2-14 周家湾隧道采用地质预报方法一览表里程范围地质特征描述围岩等级中长期预测预报方法短期预测预报方法备注TSP地震波法陆地声纳方法超前水平钻探孔内摄影方法掌子面画像法红外线探水法多频电磁方法地质雷达方法DK248+576DK248+634裂隙发育，岩石破碎DK248+634DK249+675节理，裂隙发育DK249+675DK249+720节理，裂隙发育，岩层破碎表4.3.2-15 白龙坝隧道采用地质预报方法一览表里程范围地质特征描述围岩等级中长期预测预报方法短期预测预报方法备注TSP地震波法陆地声
7、纳方法超前水平钻探孔内摄影方法掌子面画像法红外线探水法多频电磁方法地质雷达方法DK250+374DK250+407强风化带注意水质检测DK250+407DK251+095节理，裂隙发育注意水质检测DK251+095DK251+192地下水有侵蚀性，节理发育填泥注意水质检测注：代表必测项目二、 计划投入的地质预测设备为通过地质预报对前方地质体有一个全面的、准确的了解，减小不良地质体对隧道施工安全、质量的影响，我单位将投入优良的仪器、设备确保工程的顺利完成。投入的仪器设备及特点见表4.3.2-16 。表4.3.2-16 拟投入本工程的主要超前地质预测仪器设备表序号名称规格型号产地现状数量(台)运用
8、范围备注(影响施工时间)1地震波法TSP203美国1中长期（0120m)每次作业约8小时2陆地声纳方法LD5-1陆地声纳仪中国山东2中长期(60100m)每次作业约1小时3超前水平钻探PS120日本矿研3中长期(100120m)约48小时/100m4钻孔摄影仪BHTV系统日本OYO1中长期(60100m)每次作业约4小时5地质雷达方法SIR2000美国1短期(1040m)每次作业约2小时，主要用于周边预报6红外线探测仪YH-303型中国唐山3短期(510m)每次作业0.5小时7多频电法探水仪WDZS-2中国重庆1短期(530m)每次作业约3小时8掌子面画像系统画像系统日本1短期(510m)每次
9、作业约1小时三、 地质预报工作的管理（一） 组织管理由于地质体的多样性和预测仪器的局限性，难免发生超前预报的误差，本工程地质条件复杂，为地质预测预报系统工作的顺利开展，并能够及时反馈指导施工，我们组织了以项目总工为负责人的地质预测预报组，设计、监理单位参加的顾问组，并根据各种方法特点组织了8个专业小组，组织机构见图 4.3.2.54。地质预测预报组TSP地震组地质雷达组陆地声纳组红外线探水组掌子面画像处理组超前地质钻探组多频电磁组总工程师钻孔成像组顾问组图 4.3.2.54 地质预报组织机构图施工地质工作需各方密切配合、协作，及时反馈和分析，为信息化设计和信息化施工提供有力支持和保障。施工地质
10、超前预测预报组将各项预报资料和数据及时反馈到设计单位和监理单位，为提出围岩变更意见，修改支护参数，修改施工方法奠定了基础。尤其是针对可能出现大的或高水头突水突泥的地段，做到综合超前预测预报，预处理、早处理、强处理。中长期系统预报的小组负责中长距离地质预报，确定掘进前方较明显地质异常的位置、规模，可能对施工的影响；短期预报小组作好跟踪地质观测，现场的测量工作，结合中长期预报结果，对近距离地质情况做出预报，包括对前期预报的校核和补充。地质预测预报组根据各个小组的成果，综合归纳分析，做出最终预报结果，并提出施工建议，并上报项目总工，再经总工程师审核后，向现场施工工区发地质预报通知书，为合理调整施工方
11、案方法奠定基础。预报小组人员组成见表4.3.2-17。表4.3.2-17 预报小组人员组成表序号预测预报方法总数小组成员小组长(技术负责人)采集人员分析处理资料整理1TSP地震组814212陆地声纳组613113超前水平钻探组915214钻孔内成像组714115地质雷达组613116红外线探水组512117多频电磁法组714118掌子面画像系统组51211（二） 三级动态管理现场建立三级动态施工管理办法，管理程序见图4.3.2.55。现场三级动态施工管理程序现场技术主管：对围岩变形、支护观测，到开挖工班了解情况，判定围岩类别。现场设计、监理人员：调整支护措施、开挖参数。项目总工、总监、设计院：
12、进行围岩级别变化、支护变化。现场技术主管项目总工、总监、设计院现场设计、监理人员图4.3.2.55 管理程序图四、 采用方法的基本原理、型号和适用范围（一） 地震波法TSP203系统采用瑞士Amberg公司的TSP203系统，在远离掌子面端一个钻孔中设一定量检波器，近端设数个孔放炸药爆炸作震源，采用Amberg公司的高爆炸药和专用仪器，对爆破地震波在不同地质岩层中的反射波进行接收，通过对反射波的解读分析，判断掌子面前方一定距离的地质体变化。这种方法主要用于隧道的中期地质预报，为确保预报的准确，通常预测预报的距离为80120m。TSP203地质超前预报系统是利用波的反射原理进行地质预报。测试时，通过爆破产生地震波，地震波在隧洞周围的岩体内传播，当遇到一地震界面时，如断层、破碎带、溶洞，大的节理面等，一部分地震波就被反射回来，反射波经过一段时间后到达传感器被记录仪接收，然后经专门的分析软件进行处理，得到清晰的反射波图像。通过对反射波特征的分析，如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波与横波的比率等就可以确定隧道前方及周围区域地质构造的位置和特性。TSP203系统的工作原理见图4.3.2.56。图 4.3.2.56 TSP203系统工作原理图（二） 地质雷达方法地质雷达方法是采用用1个天线发射高频电磁波，和1个天线接收来自地下介质界面的反射波，如图4.3.2.
