新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程超前地质预报专项施工方案.doc

新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程CLZQ-9标超前地质预报专项施工方案中铁隧道集团有限公司成兰铁路工程指挥部二一三年七月新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程CLZQ-9标超前地质预报专项施工方案编 制： 年 月 日复 核： 年 月 日审 核： 年 月 日中铁隧道集团有限公司成兰铁路工程指挥部二一三年七月目 录第一章 编制依据- 1 -1.1 编制依据- 1 -第二章 工程概况- 1 -2.1 地理位置及工程范围- 1 -2.2 工程地质及水文地质- 2 -2.2.1 地形地貌- 2 -2.2.2 地层岩性- 2 -第三章 施工超前地质预报实施方案- 4 -3.1 施工超前预报工作执行的规程、规范和指南- 4 -3.2 施工超前预报的目的- 5 -3.3 施工超前预报方法及其内容- 5 -3.3.1 长距离预报- 5 -3.3.2 中长距离预报- 5 -3.3.3 短距离预报- 5 -3.4 施工超前预报工作流程- 6 -3.5 隧道施工超前地质预报关键技术问题的对策- 8 -第四章 施工超前地质预报方法- 10 -4.1 施工段落与对应的地质预测预报方法- 10 -4.2 地面调查- 18 -4.3 地质素描- 19 -4.3.1素描内容- 19 -4.3.2 围岩稳定性评价和预报- 20 -4.3.3 资料提交- 20 -4.4 物探法- 20 -4.4.1 TSP超前地质预报（地震波反射法）- 20 -4.4.2 高分辨直流电法- 26 -4.4.3 地质雷达探测法- 32 -4.4.4 红外探测法- 34 -4.5 超前钻探法- 37 -4.5.1 超前地质钻孔- 37 -4.5.2加深炮眼- 38 -4.6 综合地质预报- 38 -4.7 成果资料- 40 -4.7.1 即时报告- 40 -4.7.2 日常报告- 40 -4.7.3 最终成果报告- 40 -第五章 隧道地质复杂程度分级- 41 -第六章 施工超前地质预报工程数量- 44 -第七章 施工超前地质预报组织结构及职责分工- 45 -7.1超前地质预报组织机构- 45 -7.2超前地质预报职责分工- 45 -第八章 质量管理体系及质量、安全、进度、环保保证措施- 45 -8.1 建立超前地质预报质量管理体系- 45 -8.2 思想保证措施- 46 -8.3 制度保证措施- 46 -8.3.1建立质量责任制度- 46 -8.3.2 建立质量检查考核制度- 46 -8.4 超前地质预报的质量保证措施- 46 -8.5 超前地质预报的安全保证措施- 47 -8.5.1 安全保证体系- 47 -8.5.2 安全工作制度- 49 -8.6 超前地质预报的进度保证措施- 52 -8.7 超前地质预报的环保保护措施- 52 -8.7.1 噪声污染控制- 52 -8.7.2 水环境保护- 52 -8.7.3 大气、环境保护- 53 -新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-9标 超前地质预报专项施工方案第一章 编制依据 1.1 编制依据高速铁路隧道工程施工技术指南铁建设2010241号；高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB10753-2010）；铁路隧道施工地质超前预报技术指南（铁建设【2008】105号）；铁路工程基本作业施工安全技术规程（TB10301-2009）关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知（铁建设【2010】120号） CLZQ-9标设计文件、CLZQ-9标承包合同文件、新建铁路成都至兰州线成都至川主寺段站前工程CLZQ-9标段实施性施工组织设计； 成兰铁路CLZQ-9标设计文件及图纸。第二章 工程概况2.1 地理位置及工程范围本标段起讫里程左线D8K149+550D8K170+850，右线YD8K148+753YD8K170+935，主要包括榴桐寨隧道出口段、龙塘站四线大桥、平安隧道进口段。榴桐寨隧道出口段设2#横洞一座，平安隧道进口段设1#、2#、5#、6#横洞和3#斜井。标段工程位置示意如图2-1-1。图2-1-1 标段工程位置示意图2.2 工程地质及水文地质2.2.1 地形地貌榴桐寨隧道地形沟谷纵横，地形起伏大，地面高程16003255m，出口位于龙塘沟，与龙塘大桥相连，自然横坡2560，局部为陡壁，植被较差，属越岭隧道。平安隧道位于茂县桃花寨沟与平安沟之间，最低高程1690m，最高高程4200m，相对高差2510m，自然坡度3075，局部为陡壁，植被茂盛。山高谷深，岭谷相间，隧道横穿龙塘沟，石大关等多条间溪流，大致沿岷江上行，为傍山隧道。2.2.2 地层岩性2.2.2.1 榴桐寨隧道主要穿越泥盆系危关群下组（Dwg(1)）炭质千枚岩、千枚岩夹石英岩、灰岩；志留系茂县群第五组（Smx(5)）千枚岩夹灰岩、砂岩；第四组（Smx(4)）千枚岩夹泥质灰岩；第三组（Smx(3)）千枚岩与炭质千枚岩、灰岩、砂岩、石英岩互层；第二组（Smx(2)）千枚岩、炭质千枚岩夹砂岩、灰岩；隧区发育3条断层，2条向斜，1条背斜，受构造影响，附近岩体节理裂隙发育，完整性差，富水性好。2.2.2.1平安隧道主要穿越泥盆系危关群上组（Dwg(2)）炭质千枚岩、砂质千枚岩、石英岩；泥盆系危关群下组（Dwg(1)）含炭质千枚岩、绢云石英千枚岩夹石英岩、灰岩；石炭系、二叠系灰岩夹炭质千枚岩、炭质页岩（C+P），三叠系下统菠茨沟组石英砂岩、炭质千枚岩夹灰岩（T1b）以及三叠系中统杂谷脑组千枚岩、砂岩、灰岩（T2z）；本段隧道通过桃花寨向斜、石大关断层、水沟子弧形同斜倒转背斜、平安1#倒转向斜、小关子逆冲断层、平安1#断层、平桥沟推断逆冲断层、洗澡塘弧形同斜倒转向斜、观音崖倒转背斜等。围岩稳定性差，节理较发育。榴桐寨隧道、平安隧道、横洞及斜井具体围岩等级见表2-2-1、2-2-2。表2-2-1 榴桐寨隧道、平安隧道具体围岩等级表序号名称里程长度围岩分级计算长度(m)(m)II1榴桐寨隧道左线D8K149+550D8K151+5982048004801568右线YD8K148+753YD8K151+573.5（含明洞10m）2820.5008072003.52平安隧道左线D8K151+760D8K170+85019090200356588086537右线YD8K151+735.5YD8K170+93519199.5200344688506703.5合计4315840070111894516812占总隧长比例(%)0.9%16.2%43.9%39.0%榴桐寨隧道、平安隧道大变形段长度总计11280m，占隧道总长的27.5%。表2-2-2 横洞及斜井具体围岩情况隧道名称序号辅助坑道名称总长度围岩分级长度（m）（m）榴桐寨隧道12#横洞263263平安隧道21#横洞36536532#横洞75475445#横洞2699850154730256#横洞2852450175265063#斜计(m)8826130039993527占总长比例(%)14.7345.3139.962.2.2.3地质构造本标段隧道受区域构造影响，断层、褶皱发育。平安隧道以石大关断层为界，分为2大构造带：石大关弧形构造带、较场山字形构造带。2.2.2.4 地震动参数根据2011年8月中国地震局对成兰铁路地震安评报告的审查和批复，本标段沿线地震参数如表2-2-3所示。表2-2-3 地震动参数序号里程长度（km）地震动峰值加速度1D8K149+550D8K170+85021.30.3g2.2.2.5 水文地质本标段地表水主要为江溪水、沟水，岷江水。沿线地表和地下水丰富，山间溪流一般长年有。总体上地表水集中在沟谷，径流快、静藏量小。2.2.2.6 不良地质与特殊岩土地段不良地质体：本标段地质构造复杂，岩体破碎，不良地质发育，主要有滑坡、泥石流、岩堆、危岩落石、岩溶、地震区、人为坑洞、断层破碎带等。特殊岩土：主要为软土、松软土、膨胀土、膨胀岩、人工填土、湿陷性黄土、板岩、炭质板岩、灰岩等。第三章 施工超前地质预报实施方案3.1 施工超前预报工作执行的规程、规范和指南 铁路隧道施工地质超前预报技术指南铁建设2008105号； 铁路工程地质勘察规范 TB10012-2007 J124-2007； 铁路工程不良地质勘察规程TB10027-2001 J125-2001； 铁路工程特殊岩土勘察规程TB10038-2001 J126-2001； 铁路工程水文地质勘察规程TB10049-2004 J339-2004； 铁路工程物理勘探规程 TB10013-2004； 铁路工程抗震设计规范 GB50111-2006； 岩土工程勘察规范 BG5002-2001； 中国地震动参数区划图 GB 18306-2001； 铁路隧道设计规范 JB10003-2005；3.2 施工超前预报的目的 进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行； 降低地质灾害发生的机率和危害程度； 为优化工程设计提供地质依据； 为编制竣工文件提供地质资料。3.3 施工超前预报方法及其内容根据隧道地质条件、风险源及其风险等级，采取不同的超前探测方法，分别为地质调查法、物探法及超前钻探法。3.3.1 长距离预报长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，分析和把握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程等，从而制定预报预案，预报距离一般在掌子面前方100m 以上，并根据揭示情况进行不断的修正。3.3.2 中长距离预报中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、高分辨电法、深孔水平钻探等对掌子面前方30100m 范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。3.3.3 短距离预报短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m 范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。本标段隧道施工超前预报主要采用地质调查法、物探法、超前钻探法。施工地质预报是一项系统性的工作，需纳入施工工序。根据以上原则，制定具体预报方案如下：地面调查：对隧道范围内地形、地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件，不良地质作用等进行进一步的全面核查。洞内地质素描：对隧道全段（包括正洞、辅助坑道），进行地质素描。TSP超前探测：采用TSP超前探测，重点查明隧道岩体完整性，软弱结构面，断层破碎带，裂隙发育带规模、大小、发育位置，对隧道进行贯穿性探测。红外探测法：采用红外线探测仪对隧道前方掌子面水文地质条件进行探测，宏观掌握掌子面前方短距离（大约30m）范围内的富水带位置及富水情况。地质雷达探测：采用地质雷达对可溶岩段、向斜核部、侵入接触带、软硬岩接触带、断层及其影响带或 TSP 超前探测发现的异常地带，进行短距离精确探测，精确查明岩溶裂隙发育位置、大小规模、形态、充填及富水状况以及断层破碎带、裂隙发育带位置、规模、接触带岩体完整性等工程地质及水文地质条件。超前地质钻孔：对于隧道可溶岩岩溶弱发育段，采用一孔超前探孔贯通，对于岩溶中等强烈发育及复杂地段（勘察期间发现的断层破碎带、褶皱地段、沟谷地段、可溶岩与非可溶岩接触带、裂隙发育带、岩脉出露带及其他预报手段探测到的异常地段）必要时采用多孔探测；重点复杂地段（其他预报手段探测到的重大异常地段）采用超前地质探孔进行超前验证探测。掌子面加深炮眼：利用在隧道开挖工作面上炮眼钻孔，选择35个钻孔加深3m以上，探测掌子面前方的地质情况。3.4 施工超前预报工作流程隧道施工超前地质预报工作采用长短结合、上下对照、定性与定量相结合，多方法、多频次相互印证的原则，进行综合施工超前地质预报。 针对沿线各隧道洞身段地质复杂程度，具体预报分为常规预报和加强预报两种情况。 常规预报：主要采取以地质分析为基础、物探方法结合钻探方法为手段，宏观预报（地表调查）、中长距离预报（TSP 预报）、短距离预报（表面地质雷达、超前地质钻孔和加深炮眼）相结合的预报体系。其流程见图3-4-1。图3-4-1 常规预报工艺流程图加强预报：主要采取以地质分析为基础、物探方法结合钻探方法为手段，宏观预报（地表调查）、中长距离预报（TSP 预报）、短距离预报（表面地质雷达、红外线预报、超前地质钻孔和加深炮眼）相结合的预报体系。其流程见图3-4-2。图3-4-2 加强预报工艺流程3.5 隧道施工超前地质预报关键技术问题的对策岩溶及涌水、突泥预报 首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道可溶岩发育的大致里程，再通过TSP203A对岩溶及地下水发育的位置、规模及性质作较为详细的预报，然后采用掌子面素描、地质雷达、红外探测等方法更加准确地预报掌子面前方30m范围内岩溶的发育情况，对可能有岩溶、突泥涌水的地段特别是可溶岩与非可溶岩的接触带应进行水平钻验证，超前钻探时必须设有防突装置，具体为在钻孔时安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。对岩溶强烈发育地段可增加钻孔的数量及增加地质雷达探测的频率，并对开挖后的隧道底板用地质雷达进行隧底岩溶检测。 斜井工区、隧道反坡施工地段处于富水区时，超前钻探作业时应做好突涌水处治的方案。隧道涌水、突泥预报程序，见图3-5-1。图3-5-1 隧道涌水突泥预报程序框图断层破碎带预报 首先利用地质调查与地质素描手段，确定在勘察阶段发现的宽大断层的大致里程，此外，由于地壳中许多断层并未延伸至地表或被覆盖层所覆盖，所以隧道在开挖过程中所揭露的断层往往多于地表所发现的数量，鉴于沿线隧道属岩溶隧道，故应进行TSP203A、地质雷达和红外探水贯通性探测，探测掌子面前方围岩的强度、完整性、富水性，然后根据掌子面素描观察隧道围岩的变化，统计节理组数及其形态的变化，推测前方可能出现断层的位置，对可能出现断层的地段进行水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。断层预报程序框图，见图3-5-2。图3-5-2 断层预报程序框图第四章 施工超前地质预报方法结合沿线隧道地质条件，超前地质预报工作采用由面到点、长短结合、地面调查与洞内预报相结合、定性与定量相结合的方法，确保预报的准确性。4.1 施工段落与对应的地质预测预报方法表4-1-1 榴桐寨隧道左线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表序号里程围岩级别物探法超前钻探法1H2D8K0+000+263WT-1ZT-12D8K149+150D8K149+200WT-1ZT-23D8K149+200D8K149+910WT-1ZT-24D8K149+910D8K150+120WT-2ZT-25D8K150+120750WT-1ZT-26D8K150+750850WT-1ZT-17D8K150+8509808D8K150+980D8K151+3609D8K151+360598表4-1-2 榴桐寨隧道右线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表序号里程围岩级别物探法超前钻探法1YD8K148+753YD8K149+2202YD8K149+220930WT-1ZT-23YD8K149+930YD8K150+140VWT-2ZT-24YD8K150+140770WT-1ZT-25YD8K150+770870WT-1ZT-16YD8K150+870YD8K151+000V7YD8K151+0003808YD8K151+380573.5V表4-1-3 平安隧道左线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表隧道名称序号里程范围围岩级别物探法超前钻探法平安隧道1号横洞1HD1K0+004+190VWT-1ZT-12HD1K0+190+270VWT-2ZT-23HD1K0+270+365VWT-1ZT-1平安隧道2号横洞4H2D8K0+004+590IVWT-1ZT-15H2D8K0+590+754V6HD4K0+300+555V平安隧道5号横洞7HD5K0+000250WT-1ZT-18HD5K0+2505009HD5K0+500800ZT-210HD5K0+80090011HD5K0+900HD5K1+05012HD5K1+050300ZT-113HD5K1+300410ZT-214HD5K1+410600ZT-115HD5K1+60075016HD5K1+75095017HD5K1+950HD5K2+30018HD5K2+30065319HD5K2+653699平安隧道6号横洞20HD6K0+000150WT-1ZT-221HD6K0+15025022HD6K0+25040023HD6K0+400500ZT-124HD6K0+500600ZT-225HD6K0+60070026HD6K0+70090027HD6K0+900HD6K1+10028HD6K1+100150ZT-229HD6K1+150300ZT-130HD6K1+300400ZT-231HD6K1+40065032HD6K1+65095033HD6K1+950HD6K2+050ZT-134HD6K2+05050035HD6K2+50055036HD6K2+55080237HD6K2+802852平安隧道3号斜井38XJ3K0+004+350IVWT-1ZT-139XJ3K0+350+450IVWT-1ZT-240XJ3K0+450+700IVWT-1ZT-141XJ3K0+700XJ3K1+350VWT-2ZT-142XJ3K1+350+450VWT-2ZT-243XJ3K1+450+893VWT-1ZT-1平安隧道左线44D8K151+760+790VWT-1ZT-145D8K151+790+980VWT-2ZT-246D8K151+980D8K152+080VWT-1ZT-147D8K152+080+380IV48D8K152+380+430V49D8K152+430+500IV50D8K152+500+880IVWT-1ZT-251D8K152+880D8K153+500IVWT-1ZT-152D8K153+500+550V53D8K153+550D8K154+250IV54D8K154+250+320V55D8K154+320+500IV56D8K154+500D8K155+450IVWT-1ZT-257D8K155+450+630IVWT-1ZT-158D8K155+630+650IVWT-2ZT-259D8K155+650+880V60D8K155+880+950VWT-1ZT-161D8K155+950D8K156+220IVWT-2ZT-162D8K156+220+370VWT-2ZT-263D8K156+370+500IVWT-2ZT-164D8K156+500+700V65D8K156+700+750IVWT-1ZT-166D8K156+750+800V67D8K156+800D8K157+480IV68D8K157+480+61569D8K157+615+665IV70D8K157+665D8K158+03071D8K158+030+510IV72D8K158+510+980WT-1ZT-173D8K158+980D8K159+18074D8K159+180+26075D8K159+260+515IV76D8K159+515+565VWT-1ZT-277D8K159+565D8K160+140IV78D8K160+140+240V79D8K160+240+660IV80D8K160+660+780VWT-2ZT-281D8K160+780D8K161+200IVWT-1ZT-282D8K161+200+260V83D8K161+260+320IV84D8K161+320+660IVWT-1ZT-185D8K161+660+710V86D8K161+710+910IV87D8K161+910D8K162+000V88D8K162+000+200IV89D8K162+200+65090D8K162+650+900IV91D8K162+900D8K163+20092D8K163+200+350IV93D8K163+350+470V94D8K163+470+840IV95D8K163+840D8K164+00096D8K164+000+360IV97D8K164+360+450V98D8K164+450+590IV99D8K164+590DK8K165+105100D8K165+105+230IV101D8K165+230+280V102D8K165+280+550IV103D8K165+550+720IVWT-1ZT-2104D8K165+720D8K166+250IVWT-1ZT-1105D8K166+250+590106D8K166+590+645IV107D8K166+645+695V108D8K166+695+855IV109D8K166+855+955VWT-2ZT-2110D8K166+955D8K167+055IVWT-1ZT-1111D8K167+055+205VWT-2ZT-2112D8K167+205+405IV113D8K167+405+705V114D8K167+705+755IV115D8K167+755+905V116D8K167+905D8K168+400IVWT-1ZT-1117D8K168+400+420IVWT-2ZT-2118D8K168+420+500V119D8K168+500+550IV120D8K168+550D8K169+000WT-1ZT-1121D8K169+000+120IV122D8K169+120+240V123D8K169+240+350IV124D8K169+350+650125D8K169+650D8K170+095IVWT-1ZT-1126D8K170+095+295VWT-2ZT-2127D8K170+295+630IVWT-1ZT-1128D8K170+630+850VWT-2ZT-2表4-1-4 平安隧道右线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表平安隧道右线1YD8K151+753.534+766VWT-1ZT-12YD8K151+766+960VWT-2ZT-23YD8K151+960YD8K152+063VWT-1ZT-14YD8K151+063YD8K152+363IV5YD8K152+363+413V6YD8K152+413+483IV7YD8K152+483+863IVWT-1ZT-28YD8K152+863YD8K153+483IVWT-1ZT-19YD8K153+483+533V10YD8K153+533YD8K154+233IV11YD8K154+233+303V12YD8K154+303+483 IV13YD8K154+483YD8K155+433 IVWT-1ZT-214YD8K155+433+613 IVWT-1ZT-115YD8K155+613+633 IVWT-2ZT-216YD8K155+633+863V17YD8K155+863+933VWT-1ZT-118YD8K155+933YD8K156+203IVWT-2ZT-119YD8K156+203+353VWT-2ZT-220YD8K156+353+483IVWT-2ZT-121YD8K156+483+683V22YD8K156+683+733IVWT-1ZT-123YD8K156+733+783V24YD8K156+783YD8K157+463IV25YD8K157+463+59826YD8K157+598648IV27YD8K157+648YD8K158+01328YD8K158+013+493IV29YD8K158+493+96330YD8K158+963YD8K159+16331YD8K159+163+24332YD8K159+243+498IV33YD8K159+498+548VWT-1ZT-234YD8K159+548YD8K160+123IV35YD8K160+123+223V36YD8K160+223+643IV37YD8K160+643+763VWT-2ZT-238YD8K160+763YD8K161+183IVWT-1ZT-239YD8K161+183+243V40YD8K161+243+303IV41YD8K161+303+643IVWT-1ZT-142YD8K161+643+693V43YD8K161+693+893IV44YD8K161+893+983V45YD8K161+983YD8K162+183IV46YD8K162+183+63347YD8K162+633+883IV48YD8K162+883YD8K163+18349YD8K163+183+333IV50YD8K163+333+453V51YD8K163+453+823IV52YD8K163+823+98353YD8K163+983YD8K164+343IV54YD8K164+343+433V55YD8K164+433+573IV56YD8K164+573YD8K165+08857YD8K165+088+213IV58YD8K165+213+263V59YD8K165+263+533IV60YD8K165+533+703IVWT-1ZT-261YD8K165+703YD8K166+233IVWT-1ZT-162YD8K166+233+57363YD8K166+573+628IV64YD8K166+628+678V65YD8K166+628+838IV66YD8K166+838+938VWT-2ZT-267YD8K166+938YD8K167+038IVWT-1ZT-168YD8K167+038+188VWT-2ZT-269YD8K167+188+388IV70YD8K167+388+688V71YD8K167+688+738IV72YD8K167+738+888V73YD8K167+888YD8K168+383IVWT-1ZT-274YD8K168+383+403IVWT-2ZT-275YD8K168+403+483V76YD8K168+483+533IV77YD8K168+533+983WT-1ZT-178YD8K168+983YD8K169+103IV79YD8K169+103+223V80YD8K169+223+333IV81YD8K169+333+63382YD8K169+633YD8K170+078IVWT-2ZT-183YD8K170+078+278VWT-2ZT-284YD8K170+278+613IVWT-2ZT-185YD8K170+613+883VWT-2ZT-286YD8K170+883YD8K170+935IV4.2 地面调查调查目的核对勘测资料，掌握隧道所在地区的地层岩性、地质构造、不良地质及水文地质情况，为隧道内地质预报提供方向性的依据。调查范围根据勘察单位提供的隧道工程地质图，调查范围主要为隧道进出口及隧道中线两侧各12.5km 的范围。调查内容 地层岩性主要调查地层的地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。地质构造主要调查破碎带及节理裂隙特征。破碎带宽度、破碎带的成分、破碎带的含水情况以及与隧道的关系；节理裂隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的起伏情况，节理裂隙的组合状况。不良地质主要调查岩溶的发育程度及发育规模；隧址内滑坡的性质、规模、以及对隧道的影响；断层破碎带、岩性接触带、膨胀页岩的分布范围及规模。地下水的特征调查隧道范围内的泉水、井水、水塘、水库、沟水、河水及其水量、水文、水质的变化等。4.3 地质素描地质素描是隧道开挖后及时记录隧道洞身和掌子面地质情况的一种方法，它是地质调查的细化和补充，结合勘察和地质调查取得的地质资料，可以对隧道掌子面前方地质情况进行预测，并提出工程措施意见，同时为隧道运营维护提供全面准确的地质资料。4.3.1素描内容地层岩性描述洞内地层、地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。核对地层界线在隧道洞身的实际位置。地质构造确定各断层带以及主、次断层（包括影响带）的位置及与隧道的关系，描述各断层的产状、宽度、富水程度、断层带的物质组成及其胶结程度。对洞内岩体节理、裂隙进行定性及定量统计量测，查明其性质、组数、产状、间距、延伸长度、张开宽度、粗糙程度、蚀变情况、密度、地下水及充填情况，以及节理裂隙的组合状况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。岩溶描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。特殊地层膨胀岩层等应单独进行描述。对存在的有害气体及放射性危害，应分析描述危害源存在情况。塌方应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。地下水的特征围岩的透水性，出水点位置、出露形态（渗水、滴水、滴水成线、股水（涌水）、暗河）水量、水压、水温、水色、悬浮物（泥砂等）测定；出水点和地质环境（地层、构造、岩溶、暗河等）的关系；进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必要时进行水样分析。其他在对岩体受构造影响程度、节理发育程度、岩体完整程度、富水程度及围岩稳定状态等进行详细编录的基础上，对围岩级别及其他地质参数进行修正，并提出有针对性的支护、衬砌或超前加固措施意见。对重点地段，如岩溶、断层、节理密集带、岩性接触带、地下水富集带、岩性变化频繁或软硬相间及掌子面地质情况与原设计地质条件出入较大等重点地段，除地质编录外，还要进行必要的地质调绘和测试。4.3.2 围岩稳定性评价和预报根据地质素描得到地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质特征等，判定围岩完整性和围岩分级，结合勘察和地质调查取得的地质资料预测隧道前方地质情况。4.3.3 资料提交每循环开挖后对拱顶、掌子面和左右边墙进行地质编录，并进行数码摄像。编录的原始记录、图、表当天整理（绘制）。施工一定距离后，作出分段（60m/张）完善的地质展示图和总结。4.4 物探法4.4.1 TSP超前地质预报（地震波反射法）TSP超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开发的在这个领域最先进的设备，它能方便快捷地预报掌子面前方较长范围内的地质情况，它弥补传统地质预报方法只能定性预报无法定量预报的缺陷，为更准确的地质预报提供了一种强有力的科学方法和工具，它不仅可以及时地为隧道施工变更施工工艺提供依据，而且可以减少隧道施工中突发性地质灾害的危险性，为隧道施工提供施工更安全保障，减少人员和设备的损伤，同时也就带来很大的经济效益。TSP每次可探测100200m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m150m预报一次，重叠部分( 不小于20m)对比分析，每次探测结果与开挖揭示情况对比分析。4.4.1.1 TSP的基本原理隧道地震波超前预报方法是利用地震波在不均匀、不连续地质界面产生反射，实现隧道地质超前预报的目的。地震波震源采用小药量炸药震源，激发孔在洞壁一侧沿直线布置，一般采用24个炮孔激发，激发炮点的数量与采集的地震波信息量有关。地震波接收器安置在孔中，采取左右洞壁各布置一个接收器的原则。地震波在岩体中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗存在差异的界面时，例如地层界面、节理面、特别是断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱、岩溶淤泥带等不良地质，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质继续传播，在传播过程中重演着反射与透射的不断过程，陆续反射回来的地震波信号被仪器设备采集下来。地震反射波信号的旅行时间与距离成正比，与传播速度成反比，通过分析各种波型的传播时间、波形特征和强度变化，实现预报隧道掌子面前方地质条件的目的。（见图4-4-1）图4-4-1 TSP超前地质预报原理4.4.1.2 设备采用TSP 203A超前地质预报系统，系统主要组成。 记录单元：12道，24位A/D 转换，采样率：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1ms，记录长度：20.488192ms，动态范围120dB 。 接收器（检波器）：三分量加速度地震检波器，灵敏度为1000mV/g185%，频率范围为105000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度1%，操作温度065。 TSPWIN 5.0版隧道预报处理软件。4.4.1.3测线布置接收器孔位置：在隧道边墙（面对掌子面），距离掌子面大约70m；数量：2个，隧道左、右边墙各一个；直径：50mm/孔深2m；布置：垂直于隧道轴向，用环氧树脂固结，水平布置；高度：离地面1m。炮孔位置：在隧道的左（右）边墙，第一个炮孔离接收器1520m，其余炮孔间距为1.52m；数量：24个；直径：50mm/孔深2m；布置：沿轴径向，向下倾斜1015（激发时水封填炮孔）； 高度：离地面约1m。图4-4-2 TSP超前预报测线平面示意图4.4.1.4 数据采集与分析TSP203A超前地质预报系统分为洞内数据采集和室内分析处理两大部分。洞内数据采集洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三大部分组成，见图4-4-3。 洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器探头、连接接收信号仪器、放炮接收信号等过程。A、钻接收器孔2个，见图4-4-3；B、钻爆破孔24个，见图4-4-3；C、接收探头的安装。a、接收孔的耦合剂注入耦合剂的作用是保证探头与钻孔岩体良好接触的必要条件，因此在接收孔的孔底需要注入耦合剂。注入耦合剂有两种办法：第一，有厂家供应的耦合剂卷条件下，用专用推杆（或钢筋棍）把耦合剂卷推至孔底，或用钢筋棍扎破耦合剂卷；第二，在现场临时不具有耦合剂条件下，可以采用黄油作为耦合剂，操作的步骤是用工具把黄油注入接收孔的孔底，保证孔底充满黄油的长度为 20cm左右，可以满足探头的耦合条件。工具退出时注意不要带出黄油以免影响耦合条件。b、接收探头的安装接收探头属于精密设备，要轻拿轻放。探头是三个分量组装在一起的，安装时使用专用工具定向推入孔中，务必使探头的“朝向标记”朝上，推入的过程中推杆和探头不要脱离，保证探头的定向可靠，保证预报采集地震波的矢量方向要求。c、接收孔口的降噪封堵器安装在隧道地震波预报的采集工程中，隧道内的噪音、以及震源激发产生的隧道管波等噪音，均影响有效波采集记录的质量，所以安装好孔口的降噪封堵器是一个重要步骤。降噪封堵器的安装在探头定向安装完毕后进行，接收探头电缆夹在降噪封堵器中心孔中，将降噪封堵器塞入接收孔中，做到降噪封堵器的外圆盘与洞壁紧密接触。D、装药：每爆破孔装药量大约75g（岩石2#乳化炸药），根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同；E、联线：将设备各组件及爆破导火线联接好；F、放炮、接收信号；G、拆线、清理设备。图4-4-3 TSP203A洞内数据采集部分示意图图4-4-4 技术人员正在洞内采集数据 室内计算机分析处理“TSPwin 处理系统”的编程依据隧道地震反射波和绕射波原理，采用多波、多分量分析处理技术，对于处理中简单重复费时的步骤尽量采取自动的处理方式，对于涉及解释重要结论的处理过程，程序设立了源生对比检查的方式和利用多参数综合成果对比功能，为了方便进行地质分析推断解释，处理系统具有提供二维成果图和三维空间成果图件的功能。“TSPwin处理系统”的预报数据处理流程见图4-4-5。图4-4-5 预报数据处理流程通过“TSPwin处理系统”的处理，可以获得P 波、SH 波、SV 波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果，以及反射层在探测范围内的2D或3D空间分布。4.4.1.5 提交资料室内分析处理一般在24 小时内完成并可提交正式成果报告，报告一般包括如下内容：工作概况