淺談城市地鐵淺埋暗挖隧道工程中超前地質(zhì)預(yù)報的分級和TSP203系統(tǒng)的應(yīng)用

1、淺談城市地鐵淺埋暗挖隧道工程中超前地質(zhì)預(yù)報的分級和TSP203系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：隨著國家經(jīng)濟發(fā)展的形勢和城市地鐵項目的大量審批開建，因地區(qū)城市建設(shè)環(huán)境、地形地質(zhì)、周邊因素的不同，造成的地鐵項目設(shè)計和施工的多樣性、復(fù)雜性、唯一性，帶動了地鐵工程技術(shù)的快速發(fā)展。本文對城市地鐵工程中風(fēng)險較大的淺埋暗挖法隧道施工中，較易忽略的一個環(huán)節(jié)超前地質(zhì)預(yù)報工作進行初步分級，并淺述了TSP203系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)，以此能為地鐵隧道工程安全控制提供的一些參考。關(guān)鍵詞：城市地鐵淺埋暗挖超前地質(zhì)預(yù)報TSP203系統(tǒng)中圖分類號：F291.1文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1超前地質(zhì)預(yù)報的分級1.1工藝流程綜合超前地質(zhì)預(yù)報工藝流程見圖。

2、綜合超前地質(zhì)預(yù)報工藝流程圖1.2地質(zhì)預(yù)報的方式和分級標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)研究既有本工程區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)資料，必要時到地表補充測繪，以達到對整個地區(qū)地質(zhì)情況有一個比較全面和深刻的認(rèn)識，可溶巖分布情況、構(gòu)造發(fā)育情況、地表水系發(fā)育情況、當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面標(biāo)高、巖溶大概發(fā)育幾層、每層大概標(biāo)高、哪一層對工程影響最大等。通過對這些資料的分析和把握，制定預(yù)報預(yù)案，針對不同地段的地質(zhì)情況進行地質(zhì)預(yù)報重要性分級，不同級別的地段采取不同的預(yù)報手段，以達到既預(yù)報準(zhǔn)確又節(jié)省有限預(yù)報資源的目的。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害對隧道施工安全的危害程度，分為以下四級：A級：存在重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的地段，如大型暗河系統(tǒng)，可溶巖與非可溶巖接觸帶，軟弱、破碎、

3、富水、導(dǎo)水性良好的地層和大型斷層破碎帶，特殊地質(zhì)地段，重大物探異常地段，可能產(chǎn)生大型、特大型突水突泥地段，誘發(fā)重大環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的地段以及高地應(yīng)力、瓦斯、天然氣問題嚴(yán)重的地段以及人為坑洞等。B級：中、小型突水突泥地段，較大物探異常地段，斷裂帶等。C級：水文地質(zhì)條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段、小型斷層破碎帶，發(fā)生突水突泥的可能性較小。D級：非可溶巖地段，發(fā)生突水突泥的可能性極小。1.3地質(zhì)預(yù)報的應(yīng)用方法和分級類型1.3.1超前地質(zhì)預(yù)報方法隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報以地質(zhì)分析（地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)素描、幾何作圖、塊體坐標(biāo)作圖、赤平投影作圖）、TSP長距離探測、紅外探水、地質(zhì)雷達超前探測手段貫通為主；褶皺核部及其

4、它地質(zhì)異常地段，采用超前地質(zhì)鉆孔驗證；泥灰?guī)r地段，根據(jù)開挖揭示巖溶發(fā)育程度，必要時采用地質(zhì)雷達檢底。具體方法見下表。隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報方法序號預(yù)報方法技術(shù)要求1周邊地質(zhì)調(diào)查隧道中線兩側(cè)各5001000m2地質(zhì)素描全隧道3TSP每80m左右一次4紅外探水全隧道5地質(zhì)雷達超前探測全隧道6超前地質(zhì)鉆孔每25m布3孔，每孔30m長7地質(zhì)雷達檢底視需要根據(jù)不同的地質(zhì)災(zāi)害分級，針對不同類型的地質(zhì)問題，選擇不同的方法和手段開展超前地質(zhì)預(yù)報。1.3.2分級預(yù)報類型A級預(yù)報：采用地質(zhì)分析法、TSP隧道地震波反射法、地質(zhì)雷達、紅外探測、超前水平鉆探等手段進行綜合預(yù)報。首先以地質(zhì)分析法進行長距離預(yù)測預(yù)報，然后采用

5、中長距離TSP和一種或幾種短距離物探方法相結(jié)合進行預(yù)報，同時進行多孔超前鉆探探查。B級預(yù)報：采用地質(zhì)分析法、TSP，輔以紅外探測、地質(zhì)雷達，進行必要的超前水平鉆孔。當(dāng)發(fā)現(xiàn)局部地段工程地質(zhì)條件較復(fù)雜時，按A級要求實施。C級預(yù)報：以地質(zhì)分析法為主。對重要的地質(zhì)（層）界面、斷層或物探異常地段可采用TSP進行探測，必要時采用紅外探測和超前水平鉆孔。D級預(yù)報：采用地質(zhì)分析法。在巖溶發(fā)育的灰?guī)r地區(qū)，由于巖溶發(fā)育的復(fù)雜性，應(yīng)采用A級預(yù)報方式。1.4主要預(yù)報方式應(yīng)用手段1.4.1長距離預(yù)報長距離預(yù)報主要采用地質(zhì)分析法，根據(jù)地面測繪和其它基礎(chǔ)資料對隧道通過區(qū)的地質(zhì)界線、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖級別、儲水構(gòu)造、富

6、水規(guī)模、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、其它不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)發(fā)育情況進行長距離、宏觀預(yù)測預(yù)報，預(yù)報距離一般在掌子面前方200m以上，并根據(jù)揭示的情況進行不斷的修正。地質(zhì)分析法，包括地質(zhì)素描法、地層分界線及構(gòu)造線地下和地表相關(guān)性分析法、地質(zhì)作圖法等。1.4.2中長距離預(yù)報中長距離預(yù)報是在長距離預(yù)報的基礎(chǔ)上采用TSP、深孔水平鉆探等對掌子面前方30200m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況作進一步的預(yù)報，如溶洞、暗河的位置、規(guī)模、充填情況等作較為詳細的預(yù)報。在復(fù)雜地段應(yīng)增加TSP預(yù)報次數(shù)，TSP每次預(yù)報有效長度100m左右，需連續(xù)預(yù)報時前后兩次應(yīng)重疊10m以上，以便前后兩次重復(fù)地段對比分析，另隨著預(yù)報距離的增大，地質(zhì)異常帶的

7、位置和寬度誤差也在增大。1.4.3短距離預(yù)報短距離預(yù)報是在中長距離預(yù)報的基礎(chǔ)上采用掌子面素描、紅外探測、地質(zhì)雷達和超前鉆孔等方法進行預(yù)報，比如掌子面前方30m范圍內(nèi)有無水、在哪個方位有水、掌子面處地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及巖溶發(fā)育情況等，對以上判斷可能有突泥、突水和其它有害地質(zhì)情況的地段進行鉆孔驗證。1.4.4地質(zhì)調(diào)查和綜合判析（1）目的核對勘測資料，掌握隧道所在地區(qū)的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，為隧道超前地質(zhì)預(yù)報提供方向性的依據(jù)。（2）范圍根據(jù)勘察設(shè)計單位提供的隧道工程地質(zhì)圖，調(diào)查范圍主要為隧道進出口及隧道中線兩側(cè)各5001000m的范圍。（3）調(diào)查內(nèi)容地層巖性主要調(diào)查地層的地質(zhì)時

8、代、巖層厚度、層間結(jié)合程度、巖層產(chǎn)狀、巖性、巖石硬度、風(fēng)化程度等。地質(zhì)構(gòu)造主要調(diào)查斷層、破碎帶及節(jié)理裂隙特征。斷層的產(chǎn)狀、性質(zhì)、破碎帶寬度、破碎帶的成分、破碎帶的含水情況以及與隧道的關(guān)系。節(jié)理裂隙的組數(shù)、產(chǎn)狀、間距、充填物質(zhì)、延伸長度、張開度及節(jié)理面的起伏情況，節(jié)理裂隙的組合狀況。不良地質(zhì)主要調(diào)查隧址內(nèi)滑坡的性質(zhì)、規(guī)模、以及對隧道的影響。采空區(qū)的分布、規(guī)模及巷道充填情況。地下水的特征調(diào)查隧道范圍內(nèi)的泉水、井水、水塘、水庫、溝水、河水及其水量、水文、水質(zhì)的變化。（4）綜合判析根據(jù)多種地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容和地質(zhì)情況調(diào)查的結(jié)果，組織專業(yè)技術(shù)人員和相關(guān)勘察、設(shè)計人員，進行地質(zhì)情況的分析、匯總和總結(jié)，判斷工程不良地質(zhì)條件和風(fēng)險程度，以此制定出相應(yīng)設(shè)計和施工應(yīng)對方案和措施，以保證工程安全性。2TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)的應(yīng)用TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)是專門為隧道和地下工程超前地質(zhì)預(yù)報研發(fā)的目前世界上在這個領(lǐng)域最先進的設(shè)備。它能方便快捷地預(yù)報掌子面前方較長范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，它彌補了傳統(tǒng)地質(zhì)預(yù)報方法只能定性不能定量預(yù)報的缺陷，為更準(zhǔn)確進行超前地質(zhì)預(yù)報提供了一種強有力的科學(xué)方法和工具。它不僅可以及時地預(yù)測預(yù)報隧道前方工程地質(zhì)條件，為隧道施工工藝制定提供依據(jù)