淺談城市地鐵淺埋暗挖隧道工程中超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的分級(jí)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(bào)的分級(jí)和TSP203系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的形勢(shì)和城市地鐵項(xiàng)目的大量審批開(kāi)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(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工的多樣性、復(fù)雜性、唯一性，帶動(dòng)了地鐵工程技術(shù)的快速發(fā)展。本文對(duì)城市地鐵工程中風(fēng)險(xiǎn)較大的淺埋暗挖法隧道施工中，較易忽略的一個(gè)環(huán)節(jié)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作進(jìn)行初步分級(jí)，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(bào)TSP203系統(tǒng)中圖分類(lèi)號(hào)：F291.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的分級(jí)1.1工藝流程綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程見(jiàn)圖。

2、綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程圖1.2地質(zhì)預(yù)報(bào)的方式和分級(jí)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(shí)到地表補(bǔ)充測(cè)繪，以達(dá)到對(duì)整個(gè)地區(qū)地質(zhì)情況有一個(gè)比較全面和深刻的認(rèn)識(shí)，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(duì)工程影響最大等。通過(guò)對(duì)這些資料的分析和把握，制定預(yù)報(bào)預(yù)案，針對(duì)不同地段的地質(zhì)情況進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)重要性分級(jí)，不同級(jí)別的地段采取不同的預(yù)報(bào)手段，以達(dá)到既預(yù)報(bào)準(zhǔn)確又節(jié)省有限預(yù)報(bào)資源的目的。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)隧道施工安全的危害程度，分為以下四級(jí)：A級(jí)：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(wèn)題嚴(yán)重的地段以及人為坑洞等。B級(jí)：中、小型突水突泥地段，較大物探異常地段，斷裂帶等。C級(jí)：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(jí)：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(bào)的應(yīng)用方法和分級(jí)類(lèi)型1.3.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)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(zhǎng)距離探測(cè)、紅外探水、地質(zhì)雷達(dá)超前探測(cè)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(yàn)證；泥灰?guī)r地段，根據(jù)開(kāi)挖揭示巖溶發(fā)育程度，必要時(shí)采用地質(zhì)雷達(dá)檢底。具體方法見(jiàn)下表。隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法序號(hào)預(yù)報(bào)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(dá)超前探測(cè)全隧道6超前地質(zhì)鉆孔每25m布3孔，每孔30m長(zhǎng)7地質(zhì)雷達(dá)檢底視需要根據(jù)不同的地質(zhì)災(zāi)害分級(jí)，針對(duì)不同類(lèi)型的地質(zhì)問(wèn)題，選擇不同的方法和手段開(kāi)展超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。1.3.2分級(jí)預(yù)報(bào)類(lèi)型A級(jí)預(yù)報(bào)：采用地質(zhì)分析法、TSP隧道地震波反射法、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探測(cè)、超前水平鉆探等手段進(jìn)行綜合預(yù)報(bào)。首先以地質(zhì)分析法進(jìn)行長(zhǎng)距離預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，然后采用

5、中長(zhǎng)距離TSP和一種或幾種短距離物探方法相結(jié)合進(jìn)行預(yù)報(bào)，同時(shí)進(jìn)行多孔超前鉆探探查。B級(jí)預(yù)報(bào)：采用地質(zhì)分析法、TSP，輔以紅外探測(cè)、地質(zhì)雷達(dá)，進(jìn)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(shí)，按A級(jí)要求實(shí)施。C級(jí)預(yù)報(bào)：以地質(zhì)分析法為主。對(duì)重要的地質(zhì)（層）界面、斷層或物探異常地段可采用TSP進(jìn)行探測(cè)，必要時(shí)采用紅外探測(cè)和超前水平鉆孔。D級(jí)預(yù)報(bào)：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(jí)預(yù)報(bào)方式。1.4主要預(yù)報(bào)方式應(yīng)用手段1.4.1長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)主要采用地質(zhì)分析法，根據(jù)地面測(cè)繪和其它基礎(chǔ)資料對(duì)隧道通過(guò)區(qū)的地質(zhì)界線、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖級(jí)別、儲(chǔ)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(jìn)行長(zhǎng)距離、宏觀預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)距離一般在掌子面前方200m以上，并根據(jù)揭示的情況進(jìn)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(zhǎng)距離預(yù)報(bào)中長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)是在長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上采用TSP、深孔水平鉆探等對(duì)掌子面前方30200m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況作進(jìn)一步的預(yù)報(bào)，如溶洞、暗河的位置、規(guī)模、充填情況等作較為詳細(xì)的預(yù)報(bào)。在復(fù)雜地段應(yīng)增加TSP預(yù)報(bào)次數(shù)，TSP每次預(yù)報(bào)有效長(zhǎng)度100m左右，需連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次應(yīng)重疊10m以上，以便前后兩次重復(fù)地段對(duì)比分析，另隨著預(yù)報(bào)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(bào)短距離預(yù)報(bào)是在中長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上采用掌子面素描、紅外探測(cè)、地質(zhì)雷達(dá)和超前鉆孔等方法進(jìn)行預(yù)報(bào)，比如掌子面前方30m范圍內(nèi)有無(wú)水、在哪個(gè)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(duì)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(jìn)行鉆孔驗(yàn)證。1.4.4地質(zhì)調(diào)查和綜合判析（1）目的核對(duì)勘測(cè)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(bào)提供方向性的依據(jù)。（2）范圍根據(jù)勘察設(shè)計(jì)單位提供的隧道工程地質(zhì)圖，調(diào)查范圍主要為隧道進(jìn)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(shí)

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(zhǎng)度、張開(kāi)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(duì)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(kù)、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(bào)的內(nèi)容和地質(zhì)情況調(diào)查的結(jié)果，組織專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和相關(guān)勘察、設(shè)計(jì)人員，進(jìn)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(xiǎn)程度，以此制定出相應(yīng)設(shè)計(jì)和施工應(yīng)對(duì)方案和措施，以保證工程安全性。2TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)為隧道和地下工程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)研發(fā)的目前世界上在這個(gè)領(lǐng)域最先進(jìn)的設(shè)備。它能方便快捷地預(yù)報(bào)掌子面前方較長(zhǎng)范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)地質(zhì)預(yù)報(bào)方法只能定性不能定量預(yù)報(bào)的缺陷，為更準(zhǔn)確進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)提供了一種強(qiáng)有力的科學(xué)方法和工具。它不僅可以及時(shí)地預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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)