新建铁路宝鸡至兰州客运专线BLTJ-2 麦积山隧道超前地质预报方案目 录一、编制依据 3二、工程概述 3三、地质概况 3四、地质复杂程度分级 4五、超前地质预报的目的 4六、超前地质预报方案、具体预报方法 5七、超前地质预报信息处理 15八、超前地质预报组织机构及投入的人力、设备资源 15九、质量要求 18十、安全措施 18十一、资料要求 19十二、工作制度 20十三、地质预报成果的验证及总结 20十四、其他需要说明的问题 21麦积山隧道超前地质预报方案一、编制依据1、铁路隧道超前地质预报技术指南(铁建设[2008]105号)；2、新建铁路宝鸡至兰州客运专线麦积山隧道设计图（宝兰客专施隧20）；二、工程概述麦积山隧道地处渭河南岸南陇山与西秦岭北缘过渡带的中山区，工程位于天水市麦积区元龙镇隧道起讫里程为DK716+213～IDK740+145,全长13932m,双线隧道，最大埋深约675m洞身出口段IDK737+551.366～IDK738+820.071位于半径为R-8004.6m的曲线上，其余段落位于直线上洞身纵坡依次为16.1‰/10587m、5.9‰/3250m、0‰/95m的单面下坡。
本工区承建麦积山隧道DK730+600-IDK740+145出口段及2#、3#斜井，斜井长度分别为1493.95m、478.77m三、地质概况1、工程地质特征隧道工程范围涉及主要岩性为主要为燕山期花岗岩，奥陶系上统变质砂岩，压碎变砂岩，隧道进出口覆盖第四系地层2、地质构造隧道在大地构造上属秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带陇山褶皱束，区内岩浆活动频繁，并经受多期变质和褶皱变形、断裂活动的强烈改造隧道范围内通过的断裂构造主要有F1、f4、f5及f6四条断层，F1断层：渭河大断裂，该断层在IDK+739+890-DK740+140段与隧道小角度斜交通过，对隧道工程影响较大；f6断层主要在IDK+739+400-IDK739+475段与隧道洞身大角度斜交，对隧道影响较大3、水文麦积山隧道通过区沟谷十分发育，呈树枝状分布，沟谷中地表水发育，基本为常年流水隧道区范围地表水体约为10多条，其中有三条沟谷流域较长，水量较大，沟中心里程分别为DK729+370、DK730+275、DK732+850，埋深分别约为270m、203m、138m沟谷中地表水基本为坡积层、风化层出露的泉水和沿途基岩裂隙中渗出的地下水，该隧道区地下水相对较发育。
4、地下水麦积山隧道区地下水以松散岩层孔隙水和基岩裂隙水为主，松散岩层空隙水主要赋存于沟谷第四系全新统砂、卵石、漂石土中，基岩裂隙水赋存于燕山期侵入的花岗岩中隧道洞身通过区岭脊段落地下水主要为构造裂隙水，地下水质较好四、地质复杂程度分级隧道在大地构造上属秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带陇山褶皱束，区内岩浆活动频繁，并经受多期变质和褶皱变形、断裂活动的强烈改造隧道范围内底面高程1030～1790m，相对高差约760m；洞身地表起伏较大，地势陡峭，地表自然坡度20°-50°隧道通过的地层有燕山期花岗岩，奥陶系上统变质砂岩，压碎变砂岩，隧道进出口覆盖第四系地层等，属于中等复杂地质五、超前地质预报的目的了解和判断掌子面前方一定距离内不良地质的性质、位置、宽度和影响隧道的长度，由此判断地下水情况、围岩级别和对施工的影响，达到：1、为在施工中调整施工方案和措施提供可靠的参数；2、避免或最大限度的降低施工过程中突泥、涌水、塌方等灾害，从而不受或少受损失奠定基础； 3、为隧道在安全条件下实现快速施工、减小风险创造条件；4、减少施工中的盲目性，减少事故发生率六、超前地质预报方案、具体预报方法6.1、超前地质预报方案根据本隧道地质情况，采用综合超前地质预报办法进行。
首先熟悉隧道施工设计图（特别是提供的地质资料），然后开展地质调查，最后在洞内进行综合物探及验证2、超前地质预报的范围：全隧道及斜井采用地震波法贯通预报，对重点地段和地震波法探测异常地段，采用超前钻孔等方法加强探测和验证，异常地段详见下表：隧道超前预报范围表隧道名 称里程范围长度（m）可能的异常麦积山隧 道DK732+820～DK732+975155f4断层影响带IDK737+695～IDK737+865170岩层接触带IDK738+230～IDK738+900670f5断层影响带IDK739+100～IDK739+890790f6断层影响带IDK739+890～IDK740+086196F1断裂边缘、洞口浅埋6.2. 地质预方法6.2.1．隧道区域调查隧道区域进行一次地面地质调查，在数据分析的基础上做好宏观预报隧道所在地区不良地质宏观预报，是以深入的地面地质调查为基础，通过区域不良地质分析方法，宏观预报洞体施工可能遇到的不良地质类型、规模、大约位置和方向，宏观预报施工地质灾害的类型和发生的可能性其主要包括：⑴.隧道地面地质调查它是区域不良地质分析的基础主要包括：地层地质调查、地质构造调查、岩浆岩侵入体调查、水文地质调查。
⑵.隧道区域不良地质分析它是隧道所在地区不良地质宏观预报的依据因为大多数隧道不良地质体本身就是区域地层、地质构造的一部分包括：地层层序和特殊岩层分析，构造体系、构造型式和构造分布规律分析，地应力状态分析，岩浆岩侵入体成因、产状分析等6.2.2 .隧道洞身不良地质体超前地质预报 本方案拟采用长期预报和短期预报相结合的预报形式即首先采用长期预报预测前方相当长度范围内的地质情况，如果发现异常，在施工进行至异常范围时采用短期预报方法进行精确预报长距离预报精度低，但费用低；短距离预报费工费时，但精度高具体内容如下：6.2.2.1.TSP超前地质预报⑴.Ⅳ、Ⅴ级围岩地段、Ⅲ级围岩距Ⅳ级围岩50m外地段，实施TSP-203探测（隧道进出口各扣除50m），配合断层参数预测法和地面地质体投射法⑵.TSP-203主要用于超前预报隧道掌子面前方不良地质的性质、位置和规模，最大探测距离约为掌子面前方150～200m（具体由地质条件、震源能量等决定）具体施工工艺及原理及TSP203隧道施工超前地质预报工作流程图8-2①.预报方法原理通常根据隧道围岩岩性及其破碎程度、含水丰富程度等情况确定预报频率为了准确指导隧道的安全施工，确保超前地质预报的准确性，一般每座隧道每掘进150～200m预报一次。
其洞内测试方法简述如下：通常情况下，TSP测量剖面是在隧道的左壁或者右壁上布置一系列的微型爆破，测量剖面的选择主要取决于岩层结构的主导方位尽管岩层内部的大体情况未知，但在隧道壁左右两侧上安装一对接收器可提供一些附加信息简而言之，使用一个爆破剖面和两个接收器也是出于经济目的而考虑②.对地质状况非常复杂的情况，建议使用两壁爆破剖面测量上述布置的好处是可将所获得的地质数据加以对比和相互校证⑶.施工隧道超前地质预报实施方案①.TSP203超前地质预报方法，必要时辅以地质雷达方法作详细、高分辨率探测②.隧道进洞50米左右便开展预报工作TSP203测量系统测量组件的标准测量方式如图6-1所示图6-1 TSP203系统组件标准测量图示③.为了保证超前地质预报的准确性，按隧道每掘进150～200米预报一次④.采用TSP203探测系统预报时，现场工作布置如下：Ⅰ.接收器钻孔布置方法：接收器钻孔数量：2个，隧道左、右壁各一个接收器钻孔直径：43-45mm/孔深2m接收器钻孔布置：沿轴径向，向上倾斜5-10度；布置高度：离地面约1米；布置位置：离掌子面大约55米位置Ⅱ.爆破钻孔布置方法：爆破钻孔数量：在隧道左或右壁面布置24个（根据岩层走向确定在左或右），根据实际情况可以选择18-24个。
爆破钻孔直径：38mm（20-45mm）/孔深1.5m（最小0.8m.最大2.0m）爆破钻孔布置：沿轴径向，向下倾斜10-20度(水封填炮泥)，相对于隧道壁面倾斜10度；布置高度：离地面约1米；布置位置：第一个钻孔离接收器约20米，其余炮眼间距1.5米（最远2米）TSP203探测系统可预报施工隧道掌子面前方以下不良（或特殊）地质问题：1）软弱岩层的分布;2）断层及其破碎带;3）节理裂隙发育带;4）含水情况;5）空洞;6）围岩类别，即可以预测即将开挖隧道相关地质结构及其周围地质状况，同时也可以对力学参数（动态弹性摸量、剪切摸量、泊松比、密度、弹性纵波速度、弹性横波速度等）进行评估，有利于及时预报隧道掌子面前方的地质状况，以便正确指导隧道施工TSP探测技术配合断层参数预测法和地面地质体投射法，各种方法之间相互验证，预报精度、质量较好6.2.2.2短期预报方法全隧道实施全断面地质素描，断层区段配合应用地质雷达、红外线探水仪探测图6-2 TSP203隧道施工地质超前预报工作流程图上述方法为短期预报方法，短期超前地质预报应在长期超前地质预报的基础上进行的，预报距离为掌子面前方15～30m⑴.地质素描法用于短期地质预报，方法简单，但作用重大。
本方法在掌子面和隧道两壁出露的岩层与地表某段岩层证为同一和确认标志层的前提下，用地表岩层的层序预报掌子面前方将要出现的岩层；依据掌子面已揭露的不良地质体的产状和单壁始见的位置，求得条带状不良地质体在隧道掌子面前方消失的位置⑵.地质雷达探测属于电磁波物探技术电磁波通过天线向地下发射，遇到不同阻抗界面时，将产生反射波和透射波接收机利用分时采样原理和数据组合方式，把天线接收的信号转化为数字信号，主机系统再将数字信号转化为模拟信号或彩色线迹信号，并以时间剖面的形式显示出来，供解译人员分析不良地质体的确切位置和规模⑶.红外线探水法通过探测曲线的变化可探测出掌子面前方灾害源的存在，如含水断层及其破碎带等当隧道外围某一空间存在灾害源时（含水裂隙、含水构造和含水体），灾害源自身的红外辐射场就要叠加在正常场上，使获得的探测曲线上某一段发生畸变，其畸变段称为红外异常场，由于到场源的距离不同，畸变后的场强亦不同，其物理意义是隧道外围存在灾害源6.2.2.3.超前钻探确定的断层破碎带，可能的大涌水区段实施不少于20m的超前钻探超前钻探是超前地质预报技术体系主要组成部分，占有重要的地位，具有不可替代的作用超前钻探在隧道洞身长期、短期超前地质预报的基础上进行，侧重长期、短期超前地质预报已经基本认定的主要不良地质区段。
为充分利用钻孔信息，可利用钻孔做跨孔声波探测和声波CT超前钻探的布孔数量，视不良地质的性质和可能发生施工地质灾害的严重程度来决定对于较大的断层破碎带，布置1孔至多2～3孔即可达到目的布孔的位置6.2.2.3.1.实施超前地质预报的一般程序总结前述方案，依据隧道的具体地质情况，确定隧道实施超前地质预报的一般程序如下图8-3：第一步：隧道所在地区地质分析与宏观预报这是超前地质预报的第一步重要工作程序对于隧道来说，主要包括区域地质资料的收集、分析和少量隧道临近地区的地表地质调查、分析在地质分析的基础上，进行宏观预报第二步：隧道施工过程中的长期超前地质预报在宏观预报的指导下，主要应用TSP-203、瞬变电磁仪，配合断层参数预测法和地面地质体投射法，进行掌子面前方100m～150m的超前地质预报第三步：隧道施工过程中的短期超前地质预报在隧道长期超前地质预报的基础上，对长期超前地质预报确定的异常区段，不良地质。