超前地质预报实施方案

向莆铁路青云山隧道

超前地质预报实施方案

1 工程概况

1.1 自然地理概况

青云山隧道位于福建省福州市永泰县和莆田市涵江区，起点位于永泰县岭路乡后坑垄村，穿越青云山国家4A级风景区和藤山及老鹰尖省级自然保护区。隧道处于戴云山脉南段中低山山间地貌，山脉主要走向为北东～南西，山峰林立，沟谷深切，多悬崖峭壁。总体地形：DK491+250～DK493+850地形标高65～590m，地形坡度相对较缓，一般20°～40°；DK493+850～DK504+700地形险峻，沟谷幽深，标高为230～1018m，中间最高山峰（对山）1031m。地形坡度一般50°～80°，局部近90°，甚至倒悬。DK504+700～DK513+430海拔标高为580～145m，地形坡度较缓。

1.2 不良地质概况

1.2.1 岩爆地段

青云山隧道最大埋深为900m，隧道埋深较大地段的硬质脆性岩主要为英安质晶屑、角砾凝灰岩、熔结凝灰岩、花岗斑岩、正长斑岩、流纹岩、次石英二长斑岩、凝灰质角砂砾岩等。γ＝27KN/m3，硬质脆性岩单轴饱和抗压强度取Rc＝100MPa。

根据计算，青云山隧道埋深小于260m时，不会产生岩爆，埋深在260～390m范围有岩爆发生的可能或产生轻微岩爆。埋深在390～730范围，会产生中等规模的的岩爆，埋深大于730m时，会产生较强岩爆。

以下几段硬质岩地段：DK492+250～DK493+850、DK494+500～DK495+400、DK495+700～DK498+000、DK499+100～DK500+300洞身埋深730≥H≥390m，属于中等规模岩爆区，DK500+300～DK500+600洞身埋深H≥730m，属于强岩爆区。

1.2.2 软岩大变形地段

青云山隧道软质岩为K1sh2a凝灰质砂砾岩、凝灰质粉砂砾岩、细砂岩等，γ＝26.5KN/m3，软质岩单轴饱和抗压强度取Rc＝2.5MPa，经采用工程岩体分级标准判别法计算评定，DK500+600～DK505+000凝灰质砂岩隧道埋深H≥326m，位于极高应力区，DK505+000～DK505+250凝灰质砂岩隧道埋深326≥H≥174m，位于高应力区，可能存在软岩变形。

1.2.3 高地温地段

正常情况下，地温随着埋深的增加而均匀上升，青云山隧道根据实测数据反算：DK492+500～DK493+250、DK494+550～DK497+900、DK499+200～DK505+300共三段，预测温度可能超过28℃，大于我国矿山劳动保护条例的保证工人身心健康和工作效率的上限温度，属于存在地温危害区域。

1.2.4弱透水层和破碎带（断层）地段

青云山隧道工程区域内发现12条较大的断层破碎带，均属强富水段，最小的涌水量571.36m3/d,最大的571.36m3/d,隧道开挖将破坏原来的地下水水力平衡，在水压的作用下，沿裂隙发育及断层破碎带地段可能发生突泥、涌水现象。由于隧道穿过的岩层存在弱透水层和破碎带（断层），隧道开挖后，形成地下水的人工排泄边界，隧道附近水力梯度加大，对结构面的潜蚀作用变强，最后导致裂隙张开度增大，岩体强度减弱，变形加剧，并形成新的裂隙，这些新裂隙反过来又促进地下水向隧道的汇流，如此下去隧道施工过程中地下水会从裂隙、断层中涌入隧道，给隧道施工带来很大的难度，也会破坏青云山景区的瀑布流水。

2 地质超前预测预报

2.1 地质超前预测预报的目的

本标段隧道地质情况复杂，有断层、节理裂隙段，有高地温段，有软弱围岩，有岩爆地段等。不良地质具有较强的隐蔽性。通过地质超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状、含水情况

及围岩结构的完整性，从而为优化施工方案提供依据，为预防隧道可能形成的灾害性事故及时提供信息，以便提前做好预防措施，避免造成损失。通过预报，可以了解掌子面前方短距离内的工程地质条件、围岩类别，为正确选择开挖断面、支护设计参数和施工方法提供依据。

超前地质预报是保证正确选用合适的施工方案方法的重要依据，我单位拟采用的超前地质预报方法：、先采用TSP203超前地质预报仪预报前方围岩的结构特性，基本掌握断层或软岩大变形地段的大致位置，待开挖至预测的断层结构面15-20米时，再采用超前水平地质钻机进行超前钻孔，准确判断断层位置及断层内充填物的性质、富水情况及水压，判断涌水的可能性，制定相应的、可行的技术措施和施工方案并严格按方案进行施工，在超前处理措施实施后进行隧道施工，地质专业工程师进行详细的地质调查和断面地质素描，通过三者有机结合，准确判断前方未开挖地段的围岩情况及超前处理措施的效果。

2.2 超前地质预测预报组织机构

施工中将超前地质预报工作作为一个工序来进行安排，成立专业超前地质预报小组，配备先进的预测与预报设备和仪器，建立地质预报管理组织机构，由总工程师任组长，工程部长任副组长，地质专业工程师、水文工程师、试验专业工程师、物探程师任成员的组织机构，配备TSP203地质超前预报仪、HSP水平声波反射仪、红外探水仪、超前水平地质钻机、数码摄像机等先进仪器以组成完善的超前地质预测预报体系，全面实施本隧道的超前地质预测预报工作。组织机构见图1。

总工程师任组长：全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向项目经理负责；

工程部长任副组长：组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业人员进行超前地质预报日常工作；

地质工程师：负责隧道工程的地质超前预报和调绘、监测以及测试、试验资料的分析、研究，提出施工工程措施建议；

水文工程师：负责水文地质调绘、测试及隧道涌水量的预测与环境水文地质评价；

物探专业工程师：负责物探测试工作；

试验专业工程师：负责岩、土、水样的测试、试验工作。

2.3 超前地质预测预报的方法

为保证隧道的顺利施工，避免地下水发育地段突水、突泥的发生，防止地表水、地下水流失，破坏青云山景区生态环境，确保隧道施工安全，需要采取有效措施对隧道掌子面地质情况进行较为准确的预测预报，根据隧道的具体情况，判定超前地质预报内容并纳入工序管理之中。

经过超前地质预报，在开挖后对地质条件再次认知，通过对比反馈信息和分析，逐步提高对围岩的预报判释的准确性。超前地质预报的工作程