1、隧道超前地质预报 TSP 仪器探测法在峡口隧道中的应用摘 要：介绍渝湘高速 D2 合同段峡口隧道左线超前地质预报技术。 关键词：地质预报；TSP 仪器 1、峡口隧道工程概况及地质条件 峡口隧道位于重庆市黔江区濯水镇蒲花村和冯家箱子铺村之间，为一座上、下行分离的四车道高速公路中型隧道。左线起讫桩号为ZK13+940ZK14+808，全长 868m，右线起讫桩号为YK13+923YK14+795，全长 872m，隧道线形为曲线。左线最大埋深约105m，右线最大埋深约 97m，隧道洞内设一处行人横洞。进口段为散体结构的残坡积硬塑状压粘土和强风化泥质粉砂岩，围岩稳定性很差，易产生塌方。出口段为弱风化硬
2、岩，较破碎，层状、块碎石结构，有干溶洞及溶蚀裂隙影响岩体稳定性，有产生小规模块体塌落的可能。洞身段为软岩，较完整，局部为碎石状、层状、块状结构较破碎；软岩与硬岩共存，较破碎，层状、块状结构，隧道横断面方向岩性变化大，极易产生大塌方。 2、超前地质预报概述 隧道工程地质工作主要是超前地质预报，超前地质预报分为长期和短期超前地质预报，长期地质预报采用的技术手段有地面地质调查法、断层参数预报法和 TSP 等仪器探测法，一般预测距离为掌子面前方100300m，预报的精度可达 85%90%以上。短期地质预报又称为跟踪预报，它是在长期超前地预报的基础上进一步细化开展的预报工作，预报的距离一般可达掌子面前方
3、 1030m。其技术手段有两种，即掌子面编录预测法和地质雷达等仪器探测法，其精度可达 90%95%以上。 3、超前地质预报在峡口隧道施工中的应用 峡口隧道采用 TSP 技术对开挖面前方围岩情况进行了探测，目的是为开挖指明地质概况，从而对不良地质和围岩类别的变化作好开挖进尺及变更的准备，做到心中有数并在施工中时刻保持高度警惕，最终达到安全、优质、快速的目的。 4、检测设备及原理 4.1 仪器设备简介 根据设计施工情况，峡口隧道采用 TSP 技术进行超前预报，探测设备为 TGP12 超前地质预报系统。 TGP12 隧道地质预报系统能在中等硬度级别的隧道围岩中对掌子面前方 150200 米范围内的岩
4、性变化、断层、破碎带、岩溶发育带以及它们的产状、规模和前方岩层的含水特性做出预测预报，并能计算出上述范围内的纵波、横波速度、波速比，泊松比，相应岩体的动弹模量和剪切模量等岩石力学参数。 4.2 检测原理 地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带，一部分地震信号反射回来，一部分信号进入前方介质继续传播。反射的地震波信号被高灵敏度的地震波器接收，反射信号的传播时间与传播距离成正比，与传播速度成反比，因此通过测量直达波速度、反射回波的时间、波形和强度，可以达到预报掌子面方地质条件的目的。 5、准备工作、测线布置及说明 5.1 准备事项 5.2 测线布置及说明
5、 5.2.1 接收孔的布置 预报时峡口隧道左线掌子面桩号为 ZK14+628.5 里程处，在 ZK14+567.5里程左右两侧用凿岩机凿眼，该孔略向上倾斜，高为 1.1m、深为 2m、直径为 50mm。凿完孔后应立即进行清孔工作，以利于顺利送入预报接收检波器，孔中预报接收检波器采用黄油耦合，接受孔距掌子面 61m。 5.2.2 激发炮孔的布置 激发炮孔在左侧边墙的里程是 ZK14+587.5ZK14+622。在隧道左边墙的同一水平线上从里向外布置 24 个炮孔（最里边的一个炮孔距离掌子面 6.5m） ，炮孔间距 1.5m，炮孔高度为 1.1m， （如图）深为 1.8m，钻孔时必须注意保持钻杆向
6、下 15左右的倾角（以利于向炮孔中灌水封炮孔） ，钻杆直径为 38-50mm，激发炮孔与接受孔的最近距离为 20m。 图：激发炮孔 图：钻孔平面布置图 6、数据采集 在一切准备就绪以后，预报工作开始，首先技术人员用水封激发孔中的炸药，以利于波的传播。用哨子作为起爆信号，第一个起爆孔为距离掌子面最近的炮孔，依次向接收孔靠近，在预报工作过程中掌子面先停止作业，以防爆破时对掌子面围岩扰动出现浮石掉块伤人。 7、测试结果分析 采集的 TSP 数据，技术人员通过 TGPwin 软件进行处理，获得 P 波、SH 波、SV 波的时间剖面、相关偏移归位剖面等成果。综合分析隧道左右壁原始记录，分离后的纵横波（P
7、、SH、SV）记录得知：检测段围岩在ZK14+628-ZK14+567 段，纵波（Vp）速度为 5180 米?秒；横波（Vs）速度为 2040 米?秒；动泊松比为 0.408；岩体动弹性模量为 26955Mpa；岩体动剪切模量为 9527Mpa；岩体密度取 23KN?m3。预报里程桩号为ZK14+567-ZK14+808，其中 ZK14+628-ZK14+808 为超前预报工作预测段，长 180m。 预报掌子面岩体情况如下表： 8、结论 在施工过程中有了相应的技术参数，能更合理的做出施工方案。针对峡口隧道左线超前地质预报结果，预报掌子面前方岩体里程：ZK14+628-668、ZK14+690-
8、720、ZK14+740-808 段为软硬岩变化接触带、溶蚀带或裂隙发育带；其中 ZK14+648-660、ZK14+690-706 推断该段可能发育溶槽、溶隙，且具有含泥化充填物和含裂隙水、岩溶水的可能性；其他段岩体相对较完整。 目前峡口隧道左线掌子面已经顺利完成贯通，从开挖过程来看洞身围岩的揭示，隧道超前地质预报结论符合现场施工实际情况。尤其在出洞口一段，隧道左线覆盖层薄、岩体为软硬岩变化接触带、裂隙发育带，根据超前地质预报结论结合掌子面实际开挖情况，随时调整开挖进尺、加强超前小导管预加固围岩、喷射砼喷密实严格控制拱架背后无空洞，保证了峡口隧道左线掌子面安全、优质的贯通。 参考文献 1公路隧道施工技术规范JTJ042-94，人民交通出版社 2隧道施工及组织管理指南 ，吴焕通等编，人民交通出版社
