新建合肥至福州铁路安徽段站前二标
革古山隧道超前地质预报 专项方案
编制： 宋战平 复核： 审批：
中铁十三局合福铁路安徽段站前二标二分部
2011年02月10日
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革古山隧道超前地质预报专项方案
革古山隧道超前地质预报专项方案
一 工程概况及工程地质水文地质
新建合福线合肥至福州高速铁路工程HFZQ-2（标段）革古山隧道全长353.16m，隧道进出口里程分别为：DK84+416.84、DK84+770，隧道分界里程分别为：DK84+416.84、DK84+770，位于居巢区银屏镇和无为县石涧镇的交界处；隧道围岩地质条件复杂，围岩软弱，施工难度大，工程地质主要以砂岩、砂砾岩、灰岩夹页岩为主。
1地形地貌
本隧道所通过的地层主要为剥蚀低山区，局部为低丘缓坡及丘间沟谷，地势起伏较小，自然坡度约为10º～25º，地表植被发育，多为自然山林。
2地层岩性
隧道表层为Q（el+dl）含砾粉质粘土，黄褐色硬塑，厚度为0.2～2m，进出口段下伏岩为Ｓ１ɡ砂质泥岩，全风化，黄褐色，岩芯呈土状，厚度为0～2m；洞身岩体松散，较破碎。
3水文地质
地下水为基岩裂隙潜水，较发育，环境水无化学侵蚀性，碳化环境等级T2。在岩层破碎带及其影响带中，主要受大气降水及河水补给，以蒸发及人工开采方式排泄，局部以基岩裂隙潜水为主，局部具有承压性。
4特殊地段和不良地质
（1） 隧道洞身埋深浅，表层多为残坡积层，DK84+485～DK84+760段全风化～强风化层深厚，岩质软硬相间，局部夹膨胀性泥岩，地下水较发育，隧道开挖应加强边坡防护及排水措施，DK84+740～DK84+760段下伏石炭系灰岩，岩溶发育，隧道出口段应加强岩溶探测和地基加固处理。
（2）隧道右侧山体曾产生过下错裂缝，钻探显示该山体岩层破碎，为确保
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铁路工程施工，运营安全，建议对右侧山体进行方减载及锚索加固，要求进行坡面刷方及锚索施工，待锚索张拉完成后在开挖洞身，严禁放大炮掘进。
（3）距线路右侧30～600m范围内为无为县粘土矿采空区，90年代后停止开采，矿区范围分布众多私采点，多为圆木简易支撑，主开采巷道洞口位于DK85+100右侧，约250m处，实测巷道长度约130m前端坍塌。根据实地调查及访问，山顶裂缝系采空区坍塌牵引所致。裂缝分布于DK84+700～+900右侧100～340m山顶范围，顺山脊北东走向，约51º山顶高程80.0m裂缝贯通延伸长度约170～200m。裂缝宽度0.5～1.0m两侧边缘点向山下延伸渐渐变窄，宽约0.2～0.5m中间段较宽1～2m深1～2m个别深3m，且多发育成多条，局部呈长条状深坑。
二 超前地质预报的目的
隧道施工超前地质预报是在对区域性地质资料进行分析的基础上，采用综合地质预测、预报手段，预报掌子面前方一定距离内的工程地质条件，根据地质、水文变化及时调整施工方法和采取相应的技术措施，以便为判断围岩类别，正确地选择开挖断面，支护设计参数和施工方法提供依据。及时掌握、反馈围岩力学动态及稳定程度和支护、衬砌的可靠性等信息，预测可能出现的施工隐患，防患于未然，保障围岩稳定和施工安全，保证隧道顺利贯通。
超前地质预测、预报应参照《京沪高速铁路工程地质勘察暂行规定》（铁建设【2003】13号）、铁道部现行《铁路工程物理勘探规程》（TB10013）及国家现行《岩土工程勘察规范》（GB50021）等有关规定。
三 超前地质预报的方法
1 隧道施工期地质预测、预报重点如下：
（1） 隧道洞身DK84+485～DK84+760段，为全风化～强风化层深厚，岩质软硬相间，局部夹膨胀性泥岩，地下水较发育，隧道施工超前探测重点为地下水的探测。
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（2） 隧道洞身DK84+740～DK84+760段围岩主要为石炭系灰岩，岩溶发育，该段探测主要为岩溶探测。
（3） 隧道右侧山体曾产生过下错裂缝，钻探显示该山体岩层破碎，为确保铁路工程施工，运营安全，建议对右侧山体进行方减载及锚索加固，要求进行坡面刷方及锚索施工，待锚索张拉完成后在开挖洞身，严禁放大炮掘进。 （4） 距线路右侧30～600m范围内为无为县粘土矿采空区，90年代后停止开采，矿区范围分布众多私采点，多为圆木简易支撑，主开采巷道洞口位于DK85+100右侧，约250m处，实测巷道长度约130m前端坍塌。根据实地调查及访问，山顶裂缝系采空区坍塌牵引所致。裂缝分布于DK84+700～+900右侧100～340m山顶范围，顺山脊北东走向，约51º山顶高程80.0m裂缝贯通延伸长度约170～200m。裂缝宽度0.5～1.0m两侧边缘点向山下延伸渐渐变窄，宽约0.2～0.5m中间段较宽1～2m深1～2m个别深3m，且多发育成多条，局部呈长条状深坑。 2 超前地质预测、预报目前常用的方法
超前地质预测常规地质法、物理勘探法、钻探法等，施工中可将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。
常规地质法：隧道爆破开挖后及时查看掌子面地质状况，描绘地质图。通过与设计资料的对比，提供地质情况预报，地质素描图应归入竣工资料。若设有平行导坑时，先行提供的地质资料对施工更有指导作用。常规地质法适用于为近期开挖、支护提供预报（设平导时视超前正洞的长度）；
物理勘探法：用爆破、激振装置等手段产生弹性波或用仪器发射 电磁波，对不同界面反射回的波形进行分析，预测、预报隧道前方的工程地质、水文地质情况，其占用隧道循环时间较少，主要适用于以下范围：
① 适用于对掌子面前方和周围较大范围内的地质构造、洞穴、隐伏含水
体等的探测；
② 被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异； ③ 被探测对象具有一定的规模，且地球物理异常有足够的强度； ④ 能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。
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物理勘探应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异，选择有效的方法，工程中常用的物理勘探方法及适用范围见表0所示。
表2-1 常用的物理勘探方法及适用范围
方法名称 电法 电 磁 法 直流电法 高密度 电阻法 甚低频 地质雷达 适用范围 超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造。 探测岩溶、洞穴、地质界线 1.探测隐伏断层、破碎带；2.探测岩体接触带；3.含水构造及地下暗河等。 1. 探测隐伏断层、破碎带； 2. 探测地下岩溶、洞穴；3. 探测地层划分。 1.划分隧道围岩级别；2. 测定岩体的纵波速度。 1.划分地层界线；2. 探测隐伏断层、破碎带； 3. 探测地下洞穴；4. 测定含水层分布； 1.划分地层界线；2.查找地质构造；3.探测不良地质体的厚度和范围。 1. 探测隐伏断层、破碎带； 3. 探测岩溶、地下洞穴。 1.探测局部地温异常现象；2.判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置 地折射波法 震反射波法 波法隧道地震和波法（TSP） 声波瑞雷波法 法 红外线地下水 探测 物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号。需要时应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。
（3）钻探法是最直观、可靠的超前预报手段，通过对钻孔取样的分析，判断地层变化、岩性差异、地层含水量等信息，根据需要预报的距离远近可采用不同型号的钻机（或取芯、或配合钻孔窥视仪、或根据钻进的速度变化和出水量进行地质分析）。瓦斯隧道的钻探应遵循《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120）的有关规定。
钻探应符合下列规定：
1) 钻探口径和钻具规格应符合现行国家标准的规定； 2) 成孔口径应满足取样、测试和钻进工艺的要求；
3) 应严格控制非连续取芯钻进的回次进尺，使围岩分界精度符合要求； 4) 岩芯钻探的岩芯采取率，对完整和较完整岩体不应低于80％，较破碎
和破碎岩体不应低于65％；对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层
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等）应采用双层岩芯管连续取芯；
5) 当需确定岩石质量指标RQD时，应采用75mm口径（N型）双层岩芯管和
金刚石钻头。
综上所述，超前地质预报的方法很多应用也很广，但就目前国际上在隧道地质预报方法上的应用与发展来说，物理勘探方法中的地质雷达法和TSP法是最常用的，它们是一种快捷、方便、可靠的探测手段。革古山隧道超前地质预测预报探测内容如表2-2所示。
表2-2 革古山隧道超前地质预测预报内容
长度 序号 里程范围 地质复杂程度分级 正洞/m 地质素描/m 323.16 30 353.16 弹性波反射法/m 323.16 30 353.16 地质雷达/m 32 6 38 超前地质预报计划工作量 1 2 DK84+416.84～+740 DK84+740～770 中等复杂 简单 合计 323.16 30 353.16 3 超前地质预测、预报的最佳开始时机
按照隧道超前地质预报的意义来说，隧道超前地质预报的最早开始时应该为隧道开挖之前进行。当然对于这种探测手段，也有其自身对地质条件的要求。按经验来说，一般在隧道洞口浅埋段一定范围内（3米左右）的探测效果会由于隧道上方覆盖的土体厚度太小，而使主机接受不收不到或接受到很弱的电磁波的反射信号，以致于无法很好的来判断隧道及其周围一定范围内的围岩地质情况。
四 超前地质预报——地质雷达的原理
地质雷达探测是基于电磁波遇到不同反射界面其反射振幅和相位不同来
判断前方传播介质的变化。介质介电常数的差异决定了电磁波反射的强弱程度和其相位的正负。岩性、构造、风化程度及其含水量的变化将影响其介电常数。
在DK××+×××上导坑工作面下部布置地质雷达探测测线（如图4-1），
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采用左右往返探测。
地质雷达测线
左 右
图 4-1 掌子面 DK ×× + ×××雷达测线位 置示意图
五 地质预报结果
隧道地质预报结果拟采取测次报一次的方法。隧道地质报告里附有地质探测图（如图5-1）和详细的地质分析报告（见附录5-1）。
图5-1 地质探测结果图
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附录5-1 报告格式
新建××铁路 ××至××线 ××隧道×口 地质超前预报报告（掌子面里程DK××+×××）
编 写： 审 核：
西安建筑科技大学 隧道与地下结构工程研究所 二0一一年X月X日
一、 工作概况
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根据隧道施工进度，我项目组对××× 二、地质探测方法
地质探测是基于电磁波遇到不同反射界面其反射振幅和相位不同来判断前方传播介质的变化。介质介电常数的差异决定了电磁波反射的强弱程度和其相位的正负。岩性、构造、风化程度及其含水量的变化将影响其介电常数。
在××上导坑工作面下部布置地质探测测线（如图1），采用左右往返探测。本次预报选用××型地质雷达，××天线，沿测线进行数据采集，测点间距为××cm。采集参数为：采集方式××。
三、地质探测成果
根据地质雷达在隧道掌子面探测数据图像，对掌子面前××范围内围岩地质情况推断如下：
××××××××××××××××
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