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综合超前地质预报在隧道工程中的应用

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口 文 ／张 笑 可
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２ ７卷 第 １
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天 津 建 设 科 技
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市 政 公 用 建 设
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０ 超 前 地 族 预 报 技 术
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主要 内容 包括 地层 岩 性 、 构造 发 育情 况 、 地 下 水状
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查、 地 震 波探 测 、 地质雷达 、 红 外探 水 和超 前 水 平钻 等 综合 预报 手段 ， 准 确 的预报
出玉京 山隧道 Ｄ３ Ｋ ２ ７ ９ ＋ ９ ４ ５处 大型 暗河 发育 的不 良地 质情 况 ， 为 隧道安 全施 工提
也
供 了可靠保 障
【 关键 词 】 ： 隧道 ； 岩溶 ； 超前； 地质 ； 预报
川 及 如ｆ ¨ 『 根据 各种 颅报 手段 的预 报结 果 ，结 合补 允勘 察干 ¨ 斤挖 揭示 地 信 息 进 Ｙ － ｄ 。 ； 合 分析 ，得 ｆ ｛ ｊ 综 合成 果
报竹 ， 从 准确 的指 导隧道 安令施
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玉京ｌ ｌ Ｉ 隧道 横洞 进 正洞 Ｔ Ｓ Ｐ炮孔 成 牢 高 ，炮孑 Ｌ 布
任 上 白 阶左边 墙 ， 角度 下 倾 １ ０ 。左 右 现 场没 有 噪
根 据 隧 道 通 过 … 露 的地 层 岩 性 及 地 质 构 造 特
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过 一番 系 ｒ ｔ 统（ Ｐ ２ ｍ＋ ｑ ） 茅ｌ ｌ 纰、 柄 霞绀 灰 ， 层 产 状 Ｎ ７ ０ 。Ｅ ／ ３ ９ 。Ｎ Ｗ， 溶 强烈 发 育 ， 地 表线 路 附近 有 大型 暗｝ ｌ １ 『 ｒ Ｉ ， 根 据地 质 资料 ， 暗河 主管 道位 于隧 底 以下 约 ７ １ ｍ， 埘隧道九影响 ， 但施 Ｔｌ Ｉ １ Ｉ 『 能 遇 刮 溶 支管 道 、

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综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用

综合超前地质预报技术在隧道施工中的应用

Ａｐｐｌｃ ｔｏ ｏ ｍ ｐｒ ｈｅ ｉ ｅ Ａｄ ｎｃ ｄ ｏｌ ｇ ｃ ｌＦｏ ｅ ａ ｔ Ｔｅ ｈｎｏ ｏｇ ｉ ｉ ａ ｉ ｎ ｆ Ｃｏ ｅ ｎｓ ｖ ｖａ ｅ Ｇｅ ｏ ｉ ａ ｒ ｃ ｓ ｃ ｌ ｙ ｎ Ｔｕｎｎｅ ｌ Ｃｏｎｓ ｒ ｔ ｏ ｔ ｕｃ ｉ ｎ
焦 莉
【 键 词 】 道 ； 合 地 质 预 报 ； 测 技 术 ； 术 特 点 关 隧 综 探 技 【 ｅ ｒ ｓ】ｕ ｎ ｌｃ ｍｐｅ ｅ ｓｖ ｅ ｌ ｉ ｌｏｅ ａ ｔｄ ｔ ｃｉｎｔｃ ｎ ｌｇ ；ｅ ｈ ｉ ｌ ｈ ｒｃｅｉ ｉ Ｋ ｙ ｗｏ ｄ ｔ ｎ ｅ； ｏ ｒ ｈ ｎ ｉ ｇ ｏｏ ｃ ｒｃ ｓ； ｅｅ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｔ ｃ ｎｃ ａａ ｔｒ ｔ ｅ ｇ ａｆ ｏ ａｃ ｓｃ
隧道 施 工 提供 指 导与 借鉴 。
【 ｓｒｃ Ａｂ ｔａ ｔ】 Ｃ ｍ ｂｎ ｄｗｉ ｈ ｐ ｌａｉｎｏ ｄ ａ ｃ ｄｇ ｏｏ ｉ ｌｏｅ ａ ｔｔｃ ｎ ｌｇ ｉｇ ａ ｈ ｎＴ ｎ ｅ ｃ ｎ ｏ ｉｅ ｔ ｔｅａ ｐｉ ｔ ｆａ ｖ ｎ ｅ ｅ ｌ ｃ ｒ ｃ ｓ ｅ ｈ ｏｏ ｙｉ Ｊｎ ｕ ｓ ａ ｕ ｎ ｌ ｏ — ｈ ｃ ｏ ｇ ａｆ ｎ
１ 工程概 况
金 瓜 山隧 道 起 于 福 建 省 永 泰 县 ， 于 闽 侯 县 ， 长 止 全
成 支 护结 构 变形 。 人 员 和设 备 受到 伤 害 。 前 地质 预 报 使 超 是 利 用 一 定 的 技 术 方 法 和 手 段 探 明 施 工 掌 子 面 前 方 的 工 程 地 质 和 水 文 地 质 情 况 ，对 可 能 引 发 隧 道 地 质 灾 害 的 不
由于隧 道 深埋 于 山体 中 ， 质 条件 复 杂 ， 地质 勘 探 系 的设计 思 想 及所 选 用 方法 的具 体应 用 。 地 受 技 术 水 平 限 制 ， 施 工 中 存 在 许 多 潜 在 和 不 确 定 的 地 质 因
TSP203超前地质预报系统在罗岭隧道中的应用

TSP203超前地质预报系统在罗岭隧道中的应用

TSP203超前地质预报系统在罗岭隧道中的应用摘要：如何快速准确地确定隧道前方的围岩情况是关系到隧道施工安全的一个重大问题。

因此，必须采用一种较为先进、科学的方法来探明隧道前方围岩情况，为隧道支护参数的调整和安全应急预案的准备提供可靠的依据。

本文结合工程实例，介绍了云罗高速公路罗岭隧道采用TSP203超前地质预报系统探明围岩情况的过程，分别从TSP超前地质预报的工作原理、操作过程、取得的成果及与实际开挖情况的对比等方面进行了论述，为隧道实施综合超前地质预报提供参考。

同时，验证了TSP203超前地质预报系统的工作准确性，为今后该系统的推广应用提供使用经验。

关键词：TSP203 隧道超前地质预报浅埋应用1、工程概况云罗高速公路罗岭隧道位于云浮市郁南县宋桂镇北约10km，为分离式双向四车道高速公路隧道。

隧道穿过罗岭丘陵，设计标高为103.05～107.93m，隧道最大埋深约117m。

隧址处于山岭重丘区，山体走向总体成东西走向，隧道线路经过最大高程约为223.5m，进口及出口段山体呈缓坡状，自然坡度30°～40°，隧道中部山顶两侧山坡坡度较大，坡度约为40°～50°。

罗岭隧道左线里程桩号LK4+840～LK6+359，长1519m；右线里程桩号RK4+855～RK6+354，长1499m，均属长隧道。

据前期勘察资料，隧道通过区褶皱、构造不发育，区内岩层呈单斜构造，总体倾向北，倾角近10°，风化层厚度较大。

隧道穿越区地层岩性简单，由第四系松散覆盖层和基底白垩系罗定群砾岩和泥盆系东岗岭组砂岩、炭质灰岩组成，白垩系和泥盆系呈不整合接触。

2、TSP203超前地质预报系统介绍TSP203超前地质预报系统是一套采用地震勘探原理对隧p2.1 TSP超前地质预报系统工作原理TSP超前地质预报是一种快速、无损的反射地震技术。

它最早是由瑞士Amberg Measuring Technique Ltd.研发，采用了回声测量的原理为隧道进行超前地质预报。

TSP法地质超前预报技术在隧道工程中的运用

TSP法地质超前预报技术在隧道工程中的运用

１０９
图 １ ＴＳＰ 探测原理图
图 ２ ＴＳＰ 洞内数据采集示意图
（４）探测时间短，一次完整的探测仅仅需 要 ４５ｍ ｉｎ，加上探测前的准备工作和探测以 后系统清除所用的时间也不过 ２ｈ，另外探测 前的准备工作可以在施工的同时执行。
（５）节约投资费用，据国外隧道施工经验 估计，采用 ＴＳＰ 法比不进行预报节省费用是 全部工程的 １５％。
统两部分。ＴＳＰ 采集系统由记录仪、接收仪和 启爆装置等组成见图 ２。通常要求采用两个 接收仪和 ＜３ 个爆破孔组成，接收仪孔和爆 破孔分别布置在掌子面附近两面的边墙上。 接收仪是用来接收地震信号的仪器，安装在 一个被水泥或两节环氧树脂夹固定在岩层上 的管套里面。启爆装置是由一个常规的带有 发射回路的外部触发盒的爆破器组成。
收稿日期：２００６－０８－２１ 作者简介：刘纪明（１９４９－），男（汉族），江苏靖江人， 工程师；吴雷雷，工程师。
１ 地质超前预报的常用方法及其优缺点 地质超前预报可以预测掌子面前方的地质情况：如断层构造及断层破碎带，煤层、瓦 斯、天然气、硫化氢赋存条件，采空区状况，岩溶、空洞、裂隙及其规模和充填情况，地下水赋 存状态及可能突水、涌水的位置以及水量的大小和软弱围岩及不同类别围岩的界面等。 目前常见的地质超前预报方法可归为两类，一类属破坏法，另一类属非破坏法。破坏法 是指用破坏的方法凿开隧道直接取样，它包括地质法、超前平行导坑法和超前水平钻孔法； 非破坏法也就是物理方法，利用岩石的物理性质来判别，它包括有声测法、电测法和波反射 法。波反射法也可以分为电磁波反射法和地震波反射法。 受各种条件的限制，不同的隧道施工地质超前预报方法有各自的优点，也存在各自的 缺点。地质法是指用地质锤、放大镜和地质罗盘等野外地质工具直接观察岩石的岩性，并判 断周围的岩性。地质法有可靠的理论基础，不占或很少占用施工时间，适用性强，成本低，操 作简便，但靠有限之“见”预报范围很有限，特别是在地层岩性变化极为复杂（如强烈褶皱地 层）的隧道中预报的难度很大。 超前平行导坑法是在要开挖的隧道附近开挖一段平行的小断面导坑，该法具有地质法 的优点，但投资大，且隧道与导坑间距过大、地层变化复杂时准确率明显降低，因此适用于 设计间距较小、地层受构造变动小的平行隧道工程。 超前水平钻孔法是用钻探设备向掌子面前方钻探，从而直接揭示隧道掌子面前方地层 岩性、构造、地下水、岩溶洞穴充填物及其性质、岩石（体）的可钻性、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量指标，是最直接有效的地质超前预报方法，但一次 钻探距离短，费用高且占用施工时间长。 声测法是利用声波在岩石中的传播规律来判别岩石性质的一种方法。声测法占用施工 时间短，但预报距离受孔深限制，一般小于 １５ｍ 。 电测法是根据岩石与电阻的关系来推断其性质的一种方法，可以分为电位法和电阻率 法。电测法简便、成本低，但必须是以各层间电阻值有一定的差别为前提。 波反射法常见的有地质雷达法和 ＴＳＰ 隧道地震波法： 地质雷达（Ｇ ｒｏ ｕ ｎ ｄ Ｐｅ ｎ ｅ ｔｒａ ｔｉｎ ｇ Ｒ ａ ｄ ａ ｒ简称 Ｇ ＰＲ）是利用无线电波检测地下介质分 布和对不可见目标或地下界面进行扫描，以确定其内部形态和位置的电磁技术。其分辨率 高、无损伤、探测和数据处理速度快、机动灵活、施作方便、抗干扰能力强，可对隧道一定范 围内进行全方位探测，但是其预报距离较短，只能预报掌子面前方 ４０～５０ｍ 处的工程地 质、水文地质条件，而比较准确预报的距离只有十几米。 ＴＳＰ 法（Ｔｕ ｎ ｎ ｅ ｌＳｅ ｉｓｍ ｉｃ Ｐｒｅ ｄ ｉｃ ｔｉｏ ｎ）是由瑞士 Ａ ｍ ｂ ｅ ｒｇ 量测技术公司为隧道及地下 工程施工期地质超前预报而研制开发的，它的预报范围是地质雷达的 ４－１２ 倍，预报费用是 超前水平钻探的 １／１０～１／２０。它有以下优点： （１）适用范围广，即适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况。 （２）预报距离长，理论上能预报掌子面前方 ５００ｍ ，考虑地震波干扰等因素能准确预报 掌子面前方 １００～３５０ｍ 。 （３）对隧道施工干扰小，它只要求在接收信号时为减少噪音干扰作短暂停工。
综合地质超前地质预报方法在隧道工程中的运用

综合地质超前地质预报方法在隧道工程中的运用


且 场地 条件 许可 时 ， 量采 用 中心 频率低 的天 线 。如 尽
要求的空间分辨率为 （ ， ｍ） 围岩相对介电常数为 ｅ ， 隧道超 前 预报一 般可 采用 中心频 率为 １０ＭＨｚ 右 ０ 左
的天线 进行 主要 测量 ， 预报 范 围一 般能 够达 到掌子 面 前方 ２ ～ ５ ｎ 另 外 ， 可 以选 配 一 个 中心 频 率 在 Ｏ ０ｒ； 还 ５０Ｈｚ 右 的天 线做 辅 助 测 量 ， ０ 左 准确 查 清 掌 子 面前
综 合 地 质超 前 地 质 预 报方 法在 隧道 工程 中的运 用
夭 止 王 吴 正 生
（ 安徽省 交通规划设计研究 院， 安徽 合肥
摘
２０８ ） ３ ０ ８
要： 文章对 ＴＧＰ ０ ２ ６及探地雷达的原理及方法进行 了系统介绍 ， 通过 ： 程实例验证 ＿这两项超前 预报技术 的预报成果 ， 『 并得
线布 置段 和 隧道掌 子 面岩体 进行地 质 描述 。 采集 的 ＴＧ Ｐ数 据 ， 过 软 件 进 行 处 理 ， 得 Ｐ 通 获 波 、 Ｈ 波 、Ｖ 波 的 时 间剖 面 、 关 偏 移 归 位 剖 面 等 Ｓ Ｓ 相 成果 。在 成果 分析解 释 中遵 循 以下 准 则口 ］① 基 本 ： 图件 除原 始记 录 以外 ， 果 图均 以 同侧 为 主 。图件如 成 何 摆放 更 好 、 资料 清楚 和 图文 并 茂 为 原 则 。② 以 以 同侧 成果 资料 解释 为 主 、 以对 侧成 果 资料解 释 为辅 的 原则 。③ 以纵 波 成 果 资 料 解 释 为 主 、 以横 波 成 果 资
破 产 生 的地 震 波在岩 石 中以球 面波形 式传播 ， 当地震 波遇 到弹性 波 阻抗差 异界 面时 ， 一部分 地震 信号 被反