隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

中鐵二局工程有限公司

貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)質(zhì)量部2020年4月26日隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中鐵二局貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部迎難而上貴在堅(jiān)持貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)質(zhì)量部中國(guó)中鐵超前地質(zhì)預(yù)報(bào)1.1高速鐵路隧道施工應(yīng)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，并作為工序納人施工組織管理。1.2隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ),針對(duì)不同地段地質(zhì)情況和預(yù)報(bào)目的,采用一種或幾種方法相互補(bǔ)充和印證，進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。1.3隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)應(yīng)包括下列內(nèi)容：1地層巖性，重點(diǎn)為軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土等；2地質(zhì)構(gòu)造，重點(diǎn)為斷層、節(jié)理密集帶、褶鄒軸等影響巖體的完整性的構(gòu)造發(fā)育情況；3不良地質(zhì)，重點(diǎn)為溶洞、暗河、人為坑洞有害氣體、高應(yīng)力等發(fā)育情況；4地下水，重點(diǎn)為巖溶管道水、富水?dāng)鄬?、富水褶鄒及富水地層《DK21+545新太陽(yáng)莊隧道設(shè)計(jì)圖》：二、地層巖性

隧址區(qū)上覆第四系坡殘積（Q4dl+el）紅黏土、碎石土、塊石土；下伏二疊系下統(tǒng)棲霞、茅口組（P1m+q）灰?guī)r、白云巖偶夾頁(yè)巖，梁山組（P1l）砂巖、頁(yè)巖夾煤層，石炭系中統(tǒng)黃龍群（C2hn）白云巖、灰?guī)r?，F(xiàn)由新至老分述如下：（7-5）紅黏土（Q4dl+el）：褐黃、灰黃色，硬塑狀，土質(zhì)較純，含少量的碎石、角礫，厚2～6m不等，屬Ⅱ級(jí)普通土，D組填料。（7-8）碎石土（Q4dl+el）：灰白、灰褐色，松散至稍密，稍濕，石質(zhì)以灰?guī)r、砂巖為主，塊徑20～60mm，約占55%，呈尖棱狀，局部夾塊石，余為黏土充填，厚2～6m，屬Ⅲ級(jí)硬土，D組填料。（7-10）塊石土（Q4dl+el）：深灰、灰褐色，松散至稍密，稍濕，石質(zhì)以灰?guī)r、砂巖為主，塊徑20～60mm，約占60%，余為黏土充填，厚2～6m，屬Ⅲ級(jí)硬土，C組填料。（14-7）灰?guī)r、白云巖偶夾頁(yè)巖（P1m+q）：淺灰、灰白色灰?guī)r、白云巖，中厚至厚層狀構(gòu)造，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體較完整，局部含白云質(zhì)斑塊、燧石結(jié)核及條帶。弱風(fēng)化帶屬Ⅴ級(jí)次堅(jiān)石，B～A組填料。頁(yè)巖深灰、灰黑色，薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)軟。頁(yè)巖不能直接用作填料。（14-8）砂巖、頁(yè)巖夾煤層（P1l）：灰黑、灰褐色，薄至中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯較破碎，局部夾煤層，煤層呈黑色，半亮型，單一結(jié)構(gòu)。強(qiáng)風(fēng)化帶（W3）節(jié)理較發(fā)育，巖體較破碎，屬Ⅳ級(jí)軟石，C～D組填料；弱風(fēng)化帶（W2）節(jié)理較發(fā)育，巖體較完整，屬Ⅳ級(jí)軟石，C組填料。頁(yè)巖及煤層不能用作填料。（15-5）白云巖、灰?guī)r（C2hn）：淺灰、灰白色，部分帶肉紅色斑塊，厚層狀構(gòu)造，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體較完整，巖芯溶蝕裂隙、溶孔發(fā)育。弱風(fēng)化帶（W2），屬Ⅴ級(jí)次堅(jiān)石，B～A組填料?！禗K21+545新太陽(yáng)莊隧道設(shè)計(jì)圖》：三、地質(zhì)構(gòu)造及地震動(dòng)參數(shù)

（一）隧址區(qū)發(fā)育有掌虎壩正斷層及半干吉正斷層。1、掌虎壩正斷層該斷層與線路交于DK20+160附近，交角50°，傾向NW，傾角75°，斷層大致沿N80°W方向發(fā)育；橫切棲霞組、茅口組、梁山組、黃龍組地層，造成北盤(pán)地層西移，南盤(pán)地層?xùn)|移，地層不連續(xù)，斷距5～10m。2、半干吉正斷層該斷層與線位交于DK22+745附近，交角約38°，斷層沿N25°W方向發(fā)育，沿溝兩側(cè)形成斷層壁，斷層兩盤(pán)均為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）灰?guī)r。3、層理及節(jié)理隧址區(qū)受構(gòu)造影響，巖層走向變化較大，代表性巖層產(chǎn)狀為N10°W/24°NE、N30°W/16°NE、N20°W/16°NE、N40°E/15°NE；主要發(fā)育兩組優(yōu)勢(shì)節(jié)理：①走向N10～30°E，多垂直發(fā)育，節(jié)理間距0.25～0.5m；②走向N70～85°W，垂直發(fā)育，節(jié)理間距0.5～1m?！禗K21+545新太陽(yáng)莊隧道設(shè)計(jì)圖》：五、不良地質(zhì)及特殊巖土

（一）不良地質(zhì)

隧址區(qū)不良地質(zhì)主要有巖溶、順層、危巖落石、

小煤窯采空區(qū)及有害氣體，無(wú)特殊巖上。1、隧道進(jìn)口厚土層覆蓋，厚5～10m，隧道開(kāi)挖易發(fā)生垮塌。2、巖溶

隧道洞身大部分穿過(guò)可溶巖地層。地表發(fā)育多條近南北向沖溝，線路兩側(cè)地表巖溶洼地、落水洞等巖溶形態(tài)發(fā)育。段內(nèi)巖溶中等至強(qiáng)烈發(fā)育，隧道施工可能遭遇溶洞、溶槽、溶穴等現(xiàn)象巖溶現(xiàn)象，并有可能產(chǎn)生突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害。巖溶水中等至強(qiáng)烈發(fā)育，洞身位于巖溶水季節(jié)變動(dòng)帶。DK20+610～+630段為可溶巖與非可溶巖接觸帶，段內(nèi)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，巖溶水富集可能性大，施工時(shí)可能出現(xiàn)突水、突泥。DK21+493左198m附近貴廣線太陽(yáng)莊隧道洞身開(kāi)挖揭示一暗河，暗河標(biāo)高為1030.7m，該處寬約2m，高約3m。暗河管道高1～2m，部分段落高0.2～0.8,局部暗河頂部發(fā)育有較大溶隙，高6～8m。暗河底部充填有砂層，為粗細(xì)砂夾圓礫，剛揭露時(shí)，暗河內(nèi)有少量巖溶水，在揭露示后期一個(gè)冬季水量均無(wú)明顯變化。暗河發(fā)育方向?yàn)镾W方向(即貴南線位方向)，采用皮尺及羅盤(pán)實(shí)測(cè)的距離推算，暗河與貴南線新太陽(yáng)莊隧道洞身交于DK21+550附近，推測(cè)該處暗河標(biāo)高1055m～1070m。貴南線新太陽(yáng)莊隧道根據(jù)物探異常補(bǔ)充兩個(gè)深孔，未揭示暗河。3、順層隧道進(jìn)口代表性巖層產(chǎn)狀為N10°W/24°NE，傾向線路左側(cè)，視傾角為23°，線路右側(cè)邊坡順層，隧道開(kāi)挖易發(fā)生垮塌。隧道出口代表性巖層產(chǎn)狀為N40°E/15°SE，傾向線路大里程，視傾角為15°，仰坡順層，隧道開(kāi)挖易發(fā)生垮塌《DK21+545新太陽(yáng)莊隧道設(shè)計(jì)圖》：五、不良地質(zhì)及特殊巖土

（一）不良地質(zhì)4、危巖落石隧道出口為地形較陡，基巖裸露，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，受節(jié)理切割嚴(yán)重，坡面形成大量危巖，坡腳見(jiàn)塊石堆積形成厚2～4m的巖堆，塊徑0.5～2.0m不等。隧道邊仰坡開(kāi)挖，易沿節(jié)理面發(fā)生垮塌。5、小煤窯采空區(qū)DK20+300～+450段線路左側(cè)100～250m附近測(cè)繪調(diào)查發(fā)現(xiàn)地表有三外小煤窯。DK20+380左170m處的煤洞大致沿N75°E方向開(kāi)采的，深約150m；DK20+380左175m處的煤洞大致沿N30°W方向開(kāi)采的，深約100m；DK20+400左120m處的煤洞大致沿N30°W方向開(kāi)采，深約100m。據(jù)調(diào)查老鄉(xiāng)得知，此煤窯均在1994～1995年間開(kāi)采的，現(xiàn)已廢棄。上述各采煤坑道均距隧道較近，對(duì)隧道影響較小。6、有害氣體隧道洞身DK20+410～+610段穿過(guò)含煤層地層。瓦斯壓力：參考臨近貴廣資料，推測(cè)隧道洞身段含煤地層瓦斯壓力值約為0.36MPa。瓦斯含量：參考臨近貴廣資料，瓦斯含量計(jì)算值為3.2m3/t，生產(chǎn)礦井瓦斯相對(duì)涌出量為3.96m3/t.d?？紤]隧道區(qū)具體情況煤層瓦斯含量采用3.58m/t，含炭泥巖0.1m3/t，該段屬于低瓦斯隧道。瓦斯涌出量：參考貴廣資料，根據(jù)有關(guān)公式計(jì)算，煤層涌出量0.23m3/min，頂?shù)装搴磕嗤咚褂砍隽?.12m3/min，每日在開(kāi)挖斷面上總涌出量0.35m3/min。按鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范瓦斯涌出量小于0.5m3/min為低瓦斯工區(qū)《DK21+545新太陽(yáng)莊隧道設(shè)計(jì)圖》：四、水文地質(zhì)條件

隧道區(qū)無(wú)大的河流，洞身地表徑流條件較好，無(wú)常年水流。(一)地表水類(lèi)型測(cè)區(qū)地表水不發(fā)育，測(cè)區(qū)降雨量豐富，隧道地表樹(shù)枝狀水系及沖溝較發(fā)育，支溝大多為季節(jié)性流水，由大氣降雨補(bǔ)給，流量受季節(jié)變化影響大，以蒸發(fā)、下滲和徑流等形式排泄。(二)地下水類(lèi)型(1)第四系孔隙水

賦存于沖溝溝床及坡麓松散堆積層，接受大氣降水和地表水補(bǔ)給。由于堆積物分布零星，厚度不大，除沖積層內(nèi)孔隙水受地表水補(bǔ)給而含水量大外，其余地段孔隙水補(bǔ)給差且徑流排泄條件好而含量弱。(2)裂隙水

賦存并運(yùn)移于基巖各類(lèi)結(jié)構(gòu)面、斷層破碎帶內(nèi)，主要接受大氣降水的補(bǔ)給。測(cè)區(qū)豐富的降雨為裂隙水提供了良好的補(bǔ)給條件。因受構(gòu)造影響程度不同導(dǎo)致裂隙發(fā)育程度不同，富水條件差異較大。區(qū)內(nèi)多條張扭性斷層帶寬度5～30m，不均勻分布有壓碎巖等，裂隙率高，與沖溝表水聯(lián)系密切，地下水靜態(tài)儲(chǔ)量較大。(3)巖溶水

主要賦存于可溶巖的溶孔、溶蝕裂隙中，通過(guò)洼地、豎井、落水洞、溶洞匯集大氣降水的補(bǔ)給，以巖溶下降泉、暗河的形式排出地表。據(jù)調(diào)查，隧區(qū)井泉水出露點(diǎn)主要有：DK21+940右125m附近有巖溶下降泉，測(cè)時(shí)(2008.5.3)流量約0.3L/S，未利用；DK22+020右80m附近有巖溶下降泉，測(cè)時(shí)(2008.5.3)流量約0.1L/S，未利用。中鐵二局貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部迎難而上貴在堅(jiān)持貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)質(zhì)量部中國(guó)中鐵超前地質(zhì)預(yù)報(bào)1.4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)類(lèi)型中鐵二局貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部迎難而上貴在堅(jiān)持貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)質(zhì)量部中國(guó)中鐵超前地質(zhì)預(yù)報(bào)1.4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)類(lèi)型1.4.1地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查法應(yīng)包括隧道地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查、洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查（包括底板、邊墻、拱頂和掌子面地質(zhì)調(diào)查）等。

隧道地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查應(yīng)在洞內(nèi)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)前進(jìn)行，并在實(shí)施洞內(nèi)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)過(guò)程中根據(jù)需要補(bǔ)充；

洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查應(yīng)按超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)文件要求及時(shí)進(jìn)行。1.4.2鉆探法在富水軟弱斷層破碎帶、溶巖發(fā)育區(qū)、瓦斯發(fā)育區(qū)、重大物探異常區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)地段應(yīng)采用超前水平鉆探為主的綜合方法預(yù)報(bào)前方地質(zhì)情況。超前水平鉆探每循環(huán)鉆孔長(zhǎng)度應(yīng)不低于30m，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩循環(huán)孔應(yīng)重疊5m-8m。鉆孔設(shè)備的性能和效率應(yīng)滿(mǎn)足地質(zhì)條件和工期要求；可能發(fā)生突泥涌水的地段，超前鉆探應(yīng)設(shè)孔口管和止水裝置,防止高壓水突出。中鐵二局貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部迎難而上貴在堅(jiān)持貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)質(zhì)量部中國(guó)中鐵超前地質(zhì)預(yù)報(bào)1.4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)類(lèi)型1.4.3物探法物探法包括地震波法(負(fù)視速度法、地震波反射法、反射地震層析成像法、地震CT成像和陸地聲納法等）、聲波法(水平聲波剖面法、聲波層析成像法等)、電磁波反射法(地質(zhì)雷達(dá)等)、電法和紅外探測(cè)等。。

地震波反射法、負(fù)視速度法適用于各種地質(zhì)條件，對(duì)斷層、軟硬巖接觸面等面狀結(jié)構(gòu)反射信號(hào)較為明顯。每次預(yù)報(bào)的距高宜為100m～150m,連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，前后兩次應(yīng)重疊10m以上；

陸地聲納法適用于各種地質(zhì)條件,對(duì)直徑大于0.5m的溶洞、溶管等不良地質(zhì)體的反射信號(hào)較為明顯。每次預(yù)報(bào)的距離宜為50m～100m.連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，前后兩次應(yīng)重疊10m以上；

反射地震層析成像法適用于各種地質(zhì)條件的探測(cè)，每次預(yù)報(bào)的距離宜為100m～150m,連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，前后兩次應(yīng)重疊10m以上；水平聲波剖面法適用于隧道各種地質(zhì)條件的探測(cè),每次預(yù)報(bào)的距離宜為50m～100m，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)，前后兩次應(yīng)重香10m以上；

聲波層析成像法和地震CT成像法適用于前方探測(cè)孔間巖體中的軟層、裂院、斷層等的分布，其探測(cè)的結(jié)果相較其他物探方法精確，但占用掌子面時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低，成本較高。每次預(yù)報(bào)距離取決于探測(cè)孔的深度。中鐵二局貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部迎難而上貴在堅(jiān)持貴南客專(zhuān)貴州段工程項(xiàng)目經(jīng)理部二工區(qū)質(zhì)量部中國(guó)中鐵超前地質(zhì)預(yù)報(bào)1.4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)類(lèi)型1.4.3物探法電磁波反射法適用于巖容、采空區(qū)探測(cè)，也可用于探測(cè)斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻地質(zhì)體。在巖溶不發(fā)育地段每次預(yù)報(bào)距離宜為10m～20m；在巖溶發(fā)育地段預(yù)報(bào)長(zhǎng)度可根據(jù)電磁波波形確定。連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次重疊不應(yīng)小于5m；

紅外探測(cè)法適用于探測(cè)前方是否有水及含水體的存在方位，每次預(yù)報(bào)的距離宜為20m