地质超前预报实施细则

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中铁十四局集团两广隧道、大岐山隧道地质超前预报工作方案
F5
DK21+900
950
DK22+000
892 Ⅳ
944 Ⅲ
974 Ⅱ
005 Ⅰ
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图 4 某隧道 F5 断层上盘 11 节理分布图
或相近。它的分布范围很宽，其始见点离断层很远。它常常集中成带分布，一般可出现 3～4 个集中带；各带的节理强度和密度不同，总的趋势是向着断层方向增加。其第Ⅰ带 和第Ⅲ带始见点到达主断层面的法向距离（BⅠ和 BⅢ） ，以及第Ⅰ带和第Ⅲ带始见点之 间的法向距离（BⅠ-BⅢ）均与断层地层断距（N）有一定的数学联系；其第Ⅰ带和第Ⅲ 带始见点到达主断层面的单壁隧道宽度（B′Ⅰ和 B′Ⅲ） ，以及第Ⅰ带和第Ⅲ带始见点之间 的单壁隧道宽度（B′Ⅰ～Ⅲ）与断层破碎带的单壁隧道宽度（B′碎）也有固定比例关系；它 们作为断层影响带内的几个参数，可以用数学公式来表达彼此之间的函数关系。上述断 及其这种特征基本不受地域和岩石、 岩层组成影响的优 层影响带中的 11 节理分布特征， 点，是应用断层参数法预报隧道断层的理论基础。由于，隧道中的大多数不良地质（如 溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等）与断层破碎带有密切的关系，所以，预报了断层 破碎带，依据地质学原理，就可以推断其它不良地质体的位置和规模。 主要包括： 能在纷杂的 断层影响带特征预报隧道断层的关键技术是 11 节理的识别。 节理中区别出哪些属于 11 节理（小断层） ，哪些不是；区别哪些是与预报断层相关的 11 节理（小断层） ，哪些属于其它断层相关的 11 节理（小断层） 。图 5 所示。
隧 道 勘 察 资 料
区 域 地 质 资 料
野 外 地 质 踏 勘
深 度 偏 移 剖 面
水 文 地 质 情 况
2D成果（剖面）
岩石力学参数
工程地质情况
地质预报报告 1 、掌子面前方围岩 ①工程地质条件 岩性及其强度 节理（裂隙） 断层 破碎带 岩溶 围岩级别 ②水文地质条件 含水 2 、施工建议
跟踪对比及信息反馈 预报的准确性 预报误差原因分析 经验总结 改进措施
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4.2 隧道地质概况 两广隧道起于广西壮族自治区贺州市步头镇南水寨， 止于广东省怀集县蓝钟镇下竹 水库区西南，为本标段的重、难点工程，设计为单洞双线隧道，采用双块式无砟轨道。 隧道进口里程 DK614+491，出口里程 DK623+025，全长 8534m，最大埋深 725m。本隧道 设榕木斜井作为施工辅助坑道，斜井位于线路前进方向右侧 60m，与隧道正洞交于 DK617+300 里程处，与隧道中线的交角为 90°，综合坡度为 9.5%；斜井采用无轨运输单 车道断面，长度约 1080m。 隧道洞身穿越 9 条断层，断层走向以北东向、北西向为主，性质主要为压扭性和张 扭性，洞身地下水主要为基岩裂隙水，部分断层位置地下水发育。 隧道地段主要以构造剥蚀中低山为主，山峰林立，地形陡峭，沟谷深切，植被发育， 本隧道所属区域围岩成因较复杂， 围岩类别也各不相同主要围岩类型有砂岩、 泥质砂岩、 炭质灰岩、花岗岩。 本隧道主要风险为： DK617+906～DK618+770、DK618+883～DK619+631 两段隧道埋深大于 550m，地温超 过 28℃，属于存在地温危害区域；埋深大于 635m 时，有产生岩爆的可能；有放射性危 害。 两广隧道起于广西壮族自治区贺州市步头镇南水寨， 止于广东省怀集县蓝钟镇下竹 水库区西南，为本标段的重、难点工程，设计为单洞双线隧道，采用双块式无砟轨道。 隧道进口里程 DK614+491，出口里程 DK623+025，全长 8534m，最大埋深 725m。本隧道 设榕木斜井作为施工辅助坑道，斜井位于线路前进方向右侧 60m，与隧道正洞交于 DK617+300 里程处，与隧道中线的交角为 90°，综合坡度为 9.5%；斜井采用无轨运输单 车道断面，长度约 1080m。 隧道洞身穿越 9 条断层，断层走向以北东向、北西向为主，性质主要为压扭性和张 扭性，洞身地下水主要为基岩裂隙水，部分断层位置地下水发育。 隧道地段主要以构造剥蚀中低山为主，山峰林立，地形陡峭，沟谷深切，植被发育， 本隧道所属区域围岩成因较复杂， 围岩类别也各不相同主要围岩类型有砂岩、 泥质砂岩、 炭质灰岩、花岗岩。 本隧道主要风险为： DK617+906～DK618+770、DK618+883～DK619+631 两段隧道埋深大于 550m，地温超 过 28℃，属于存在地温危害区域；埋深大于 635m 时，有产生岩爆的可能；有放射性危
4 主要设计标准及隧道工程地质概况
4.1 主要技术标准
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项 目 Ⅰ级 双 线 技 术 标 准
铁路等级 正线数目 旅客列车设计行车速度 最小曲线半径 限制坡度 牵引种类 牵引质量 闭塞类型 建筑限界
200km/h，预留提速条件 3500m，枢纽加速地段根据设计行车速度梯级变化 9‰ 电力 不大于 4000 吨 自动闭塞 满足开行双层集装箱列车运输要求
新建铁路贵阳至广州线贺州到广州段 （站前工程）GGTJ-9 标 隧道地质超前预报实施细则
编制：
审核：
审批：
中铁十四局集团有限公司 贵广铁路工程指挥部 2009 年 4 月
中铁十四局集团两广隧道、大岐山隧道地质超前预报工作方案
目
1 编制目的 2 适用范围 3 编制依据 4 主要设计标准及隧道工程地质概况 4.1 主要技术标准 4.2 隧道地质概况
2 适用范围
本细则以大岐山隧道和两广隧道编制，适用于 GGTJ-9 标所有隧道。
3 编制依据
《铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》 《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》 《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》 《铁路隧道施工规范》 《铁路隧道工程质量检验评定标准》 新建铁路贵阳至广州线贺州到广州段（站前工程）GGTJ-9 标《两广隧道、大岐山 隧道地质超前预报工作方案》 GGTJ-9 标隧道设计图及相关要求
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中铁十四局集团两广隧道、大岐山隧道地质超前预报工作方案
人工制造一系列有规则排列的轻微震源；震源发出的地震波遇到地层界面、节理面、特 别是断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱、淤泥带等不良地质界面时，将产生反射波，
TSP 探测 数据采集 数据处理 基础资料收集 结果评估 掌子面地质描述
隧 道 设 计 资 料
5 综合地质超前预报的工作思路和技术手段概述
地质超前预报对隧道施工有重要作用已成为工程管理人员和技术人员的共识， 其已 被列为隧道施工的重要工序。但目前对各种预报方法的认识不一致，有的技术人员重视 地质方法的作用，有的技术人员重视物探的作用，有的管理和技术人员因一次预报结果 的不理想干脆什么方法也不相信，靠侥幸盲目施工。 造成这一现象的原因有二：一是没有认识到地质现象的复杂性和其运动的客观规 律，不能从全局把握问题，只能就事论事；二是没有认识到预报方法的阶段性，以及各 预报阶段不同预报方法的相互关系。 针对地质超前预报工作的特点和目前常用方法的局限性， 根据两广隧道和大岐山隧 道的工程地质和水文地质条件，课题组制定了一套综合地质超前预报方法。其主要包括 隧道所在地区地质分析与宏观预报、隧道洞身不良地质体地质超前预报等二部分。 5.1 隧道所在地区地质分析与宏观预报 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。 只有在宏观预报结果的指导下，才能更准确、更有效地实施洞体不良体地质超前预 报和施工地质灾害监测、判断等后续预报工作。所以，宏观预报是施工地质灾害超前预 报不可或缺的第一道工序。 宏观预报主要包括以下几个方面的内容： (1)深入的隧道地面地质调查技术 它是区域不良地质分析的基础，当然，也是宏观预报的基础。主要包括：地层地质 调查、地质构造调查、岩浆岩侵入体调查、岩溶地质调查、煤系地层调查和水文地质调
录
5 综合地质超前预报的工作思路和技术手段概述 5.1 隧道所在地区地质分析与宏观预报 5.2 隧道洞身不良地质体地质超前预报技术 5.2.1 长期地质超前预报 5.2.2 短期地质超前预报 6 两广隧道、大岐山隧道地质超前预报程序 7 两广隧道、大岐山隧道地质超前预报组织机构和职责 7.1 组织机构和人员配置 7.2 分工及职责 8 拟投入本项目仪器设备 9 各种预报方法的运用范围及工作量 9.1 隧道所在区地质分析技术 9.2 TSP 隧道地震预报技术 9.3 断层影响带特征预报隧道断层技术 9.4 瞬变电磁法探测地下水技术 9.5 地质雷达探测技术 9.6 红外探测技术 9.7 声波探测技术 9.8 地质跟踪技术 9.9 超前钻探
图3
TSP203 隧道施工地质超前预报工作流程图
它的传播速度、延迟时间、波形、振幅和相位等均与相关界面的性质和产状密切相关， 并通过不同数据表现出来；通过设备设置的震源反射波的数据采集系统，将数据存入带 有特制软件的电脑，经过电脑进行复杂数学计算后，最后形成反映相关界面或地质体反 射能量的图件，供技术人员解译。 该设备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 100~150m（具体由地质条件、震源能量等决定） 。TSP 探测解译的 关键技术是成果图的解译技术，不同解译水平的人员，预报的精度可以相差很大。 ②断层影响带特征预报隧道断层技术 。它的产状与断层产状一致 在断层影响带中，有一组特殊的节理，称为 11 节理（图 4）
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查等技术。 (2)隧道区域地质条件分析技术 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、地质构造或岩溶地质体的一部分。主要包括：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，溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶淤泥带成生条件和展布规律分析，侵蚀基准面调查 和分析，煤系地层中的煤层、采空区和瓦斯地质分析等等。 5.2 隧道洞身不良地质体地质超前预报技术 隧道施工地质灾害的发生与不良地质体的存在和施工辅助工法不当密切相关， 但是 不良地质体的存在是发生事故的先决条件。所以，超前预报施工地质灾害，首先要进行 隧道不良地质体的超前预报。 目前常用的隧道洞身不良地质体超前预报主要有长期(长距离)和短期(短距离)预报两种 形式。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。为了提高预报 精度，同时降低预报费用，本课题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。 5.2.1 长期地质超前预报 长期地质超前预报的预报距离为掌子面前方 100～150m 以上。 对于隧道不良地质体的长期地质超前预报来说，国内外主要采用地质分析技术，物 探方法中的 TSP（地震勘探技术） ，瞬变电磁技术（TEM） ，浅层地震仪等仪器探测技术 来进行。为了保证预测精度，本课题采用 TSP 探测解译技术、瞬变电磁法探测技术、断 层影响带特征预报隧道断层技术和地面地质体投射法及其超前预报技术四种长期地质 超前预报技术，并将四种预报技术紧密结合，相互验证，形成高精度、高质量的综合长 期地质超前预报新技术。 报技术紧密结合，相互验证，形成高精度、高质量的综合长期地质超前预报新技术。 （1）主要技术手段 ①TSP 探测解译技术 TSP203 是由瑞士安伯格公司开发生产的、当前国内外先进的隧道长期地质超前预 报设备，也是地质超前预报最重要的技术手段之一。其基本原理是：首先，在隧道内，
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害。 隧道地质风险概述：两广隧道、大岐山隧道穿越地层为：第四纪松散沉积物、泥岩、 砂岩、灰岩、不同风化程度的燕山期花岗岩，泥盆系下统碎屑岩，灰岩、白云岩等可溶 岩；受构造影响强烈，断层构造和褶皱构造极发育；地表水和地下水较发育。 应当说该隧道存在产生塌方、突泥、突水、大变形等不良地质条件。上述地质问题 将严重影响隧道的施工进度和安全，开展综合地质超前预报工作，借以指导隧道合理安 排工期，对不良地质体提前采取工作措施等，显得尤为重要。
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1 编制目的
为确保隧道施工安全质量，根据设计提供的工程及水文地质资料，结合地质超前预 报，进行分析研究，制定完整的实施细则。做好技术、物质、机械设备的储备，避免地 质灾害的发生，使之全过程、有效实施检测，达到指导施工、遏制预测地质灾害、实现 施工设计及施工规范的要求及工期目标 ，特制订本实施细则。