超前地质预报在穿江隧道施工中的应用(修改稿).docVIP

超前地质预报在穿江隧道施工中的应用 (广东宏大爆破工程有限公司，广东 广州 510623) 陆芝进 摘 要：介绍了TSP2003超前地质预报系统、掌子面地质编录、水平钻探超前探测在西南成品油管道工程穿江隧道施工中的应用及取得的成果。 关键词：穿江隧道；超前地质预报；TSP2003超前地质预报系统；水平钻探超前探测 前言 为缓解西南各省成品油供应的紧张状况，加快西部大开发的步伐，中国石化投资建设一条从广东省茂名市至西南各省区的长输管道。管道主线总长1700多公里，在广西境内多次穿越西江上游各支流。管道过江的途径有江底隧道穿越、管桥跨越、悬索跨越等方法，而隧道穿越法以其成本低运营最安全成为首选。但江底隧道在施工中面临的地质灾害问题比较多，如突泥、突水、塌方、遇溶洞或断层大量涌水等。为了减少或避免这类问题的发生，实现工程快速安全施工，超前地质预报技术起到了积极的作用。通过超前地质预报，及早发现施工前方的异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置，从而为施工方案优化提供依据，为预防事故作好应急准备。可见，超前地质预报为隧道安全施工，避免事故发生，具有重大的社会效益和经济效益。 隧道超前地质预报方法 隧道超前地质预报方法主要分为三大类，第一类是与地质测量研究有关的方法，如地面地质调查、水文地质条件预测、节理裂隙统计分析、掌子面地质编录等；第二类是借助仪器间接预测方法，如TSP2003超前地质预报系统、综合物探测试、地质雷达预报、红外线辐射测温超前预报含水体、水平声波剖面预测等；第三类是利用机械设备直接探测方法，如超前导坑揭露、水平钻探超前探测等。 在西南成品油管道穿江隧道施工中采用了TSP203超前地质预报系统作中期预报，结合掌子面地质编录推测作短期预报，再用水平钻探超前探测来验证。 3 超前地质预报在在西南成品油管道穿江隧道中的应用 穿江隧道主要集中在广西境内西江上游各支流，分别为龙江的怀远隧道、龙江的马头村隧道、郁江六景隧道、罗江合江隧道。各穿越位置属于低山丘陵孤峰喀斯特地貌。隧道设计从河床底部岩层垂直横穿，洞顶离江底距离一般控制在20~40m左右。施工时分别在两岸开凿洞口，以斜井进入河床底部岩层后再拉平硐，穿越断面呈“U”型或“V”型。 TSP2003超前地质预报系统的应用 TSP2003超前地质预报系统是瑞士安伯格测量技术公司专门为隧道及地下工程超前地质预报研发的，是目前国内外在这个领域最先进的科技成果。隧道掘进施工期间，我部对各穿江隧道进行了TSP2003地质超前预报，以检测工作面前方的围岩情况，为后续施工提供了参考资料。它的主要任务是较准确地预报掌子面前方100m或更远距离范围内的主要不良地质体的性质、位置和规模，粗略地预报围岩的级别和地下水情况。并可获得地层变化的二维和三维图像，代表性强，可靠程度高。一般情况下其测量间距为100m，对于地质条件特别复杂的洞段，测量间距加密到50m，以保证前后两次的测量结果有足够的重叠范围，相互印证。它的一切工作都在掌子面后面的毛洞中进行，对隧道的连续施工不会有太大的影响，可在隧道掘进的过程中连续不断进行。 3.1.1检测原理 工作原理是地震波的回波测量原理。人工制造一系列有规则的轻微震源点（通常在隧道的边墙，大约24个炮点布成1条直线）用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石物性界面（断层、溶洞、暗河、岩石破碎带和岩性变化等）时，一部分地震信号反射回来，一部分信号投射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。这些回波信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向与相应的不良地质体的性质和分布状况密切相关,当界面两侧的岩石强度差别越大,反射回来的信号就越强。反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比，故而能提供一种直观的量值。TSP203隧道超前地质预报原理见图1。 图1 TSP203隧道地质预报原理图 3.1.2现场检测安装 TSP2003超前地质预报系统是安装在掌子面附近的侧壁边墙上，它是由2个接收自感器孔和24个爆破孔组成。安装步骤如下： 第一步，在距离掌子面55m处的洞壁两侧各钻1个接收传感器对称孔,孔口距隧道地面高度1.0～1.2 m，孔身向上倾斜5°～10°，孔深为1.9～2.0m，孔径42~45mm（接收器标准的外部直径为42～43mm，总长2m）。然后，在距离1号接收器20m起，向掌子面方向每隔1.5m钻孔一个，一共钻24个爆破孔。孔口距隧道地面高度1.0～1.2 m，孔身向下倾斜10°～20°，钻孔深度为1.5m，孔径38mm。所有钻孔的顶点位置尽可能在与隧道轴线平行的同一直线上； 第二步，钻孔完毕后，逐个测量孔的深度和倾斜度，并做好记录。对不符合要求的进行补钻； 第三步，埋设接收器：用于地震信号采集的接收器分为接受杆和超灵敏三轴传感器两部分