搜索
翔安隧道服务洞出口综合超前地质预报（总第13号）（22XaFC6）报告石家庄铁道学院桥隧施工地质技术研究所瑞士安伯格公司特别授予中国区域TSP技术领头人(签章)2007-08-08第２页共11页２目录插页1TSP技术中国区域权威领头人证书第一节翔安隧道与本探测区段地质概况第二节本次预报采取的方法简介第三节本次预报钻孔布置方案第四节本次预报TSP—202现场数据记录表第五节翔安隧道服务洞出口综合超前地质预报通知书(总第13号)插页222XaFC6TSP-202纵波波形图插页322XaFC6TSP-202能量影像图插页422XaFC6TSP-202隧道平面图第３页共11页３第一节翔安隧道与本次探测区段地质概况一、隧道地质概况翔安隧道是我国修建的第一条海底隧道，它位于福建省厦门市翔安区至厦门岛之间，属于厦门东通道（第三条通道）。（一）地层岩性隧道开挖遇到的主要地层（自上而下）是：第四系人工填筑土（Q4me），海相沉积淤泥粘土层（Q4mc）,冲洪积粘土、沙层（Q3al+pl）和燕山晚期γ53(2)b黑云母花岗岩。（二）地质构造隧道处于新华夏系第二隆起带的福建沿海丘陵，并且隧道所在地区NE20°左右的压性断层发育。隧道所在的厦门地区位于燕山晚期花岗岩侵入体中，其轴线走向为NE40～50°；并且对隧道所在地区地质构造起控制作用的断层是：1、走向NE45°左右、与海岸线近于平行的长乐—绍安深断裂，最新活动年代为晚更新世早期；属于华夏式构造体系的主干压性断层。2、走向NW315°左右，与长乐—绍安深断裂走向垂直的九龙江断裂带，它形成于晚侏罗世，错断上更新统，晚第四纪有较强的活动。（三）主要不良地质和地质灾害主要是断层及其破碎带在海底形成的风化槽地，以及由此引发的海水倒灌，造成大～特大型隧道突水。其次是隧道陆地部分的第四系人工填筑土（Q4me），海相沉积淤泥粘土层（Q4mc）,冲洪积粘土、沙层（Q3al+pl）和全强和强风化燕山晚期γ53(2)b黑云母花岗岩组成的隧道围岩引发的隧道塌方。二、探测区段地质地貌概况本次探测预报的区段，本探测区段位于服务隧道出口NK11+643~530，大约123米左右。（一）地层岩性区段遇到的围岩岩性：强风化燕山晚期γ53(2)b花岗闪长岩(W3)。（二）地质构造主要是花岗岩中的NE25°、NW295°和45°小断层、节理密集带。第４页共11页４第二节本次预报采用的方法简介一、概况本次预报主要采用地貌、地质分析和宏观预报与TSP-202仪器探测相结合的方法进行超前地质预报，并以后者为主。TSP（TunnelSeismicPrediction，隧道地震波勘探）设备是由瑞士安伯格开发、生产的，是当前国内外最先进的隧道隧洞长期超前地质预报设备，也是当前超前地质预报技术中的最重要手段。它与其它超前地质预报的设备相比，最大优点是：探测距离远（可达隧道隧洞掌子面前方300～500米），分辨率高（最高分辨率为1米），抗干扰能力强（基本不受干扰），影响施工很少（钻孔和测试在侧壁进行，洞内探测时间仅用45分钟）。目前，TSP共开发出TSP-202和TSP-203共二个系列，TSP-202和TSP-203的最主要区别在于成果的解译手段和精度：TSP-202，为人工解译型，在基本解译原理的指导下，通过解译人员扎实的地质学知识和基本功，依据各种不良地质体的成因特征和前兆标志，对成果图反映的不良地质体的性质、类型，位置和规模进行解译；所以，一般地说，TSP-202解译效果较好，探测精度较高。但它的解译技术要求高，较适合解译水平较高的技术人员使用，不便推广应用，所以又称专家型。TSP-203，为智能解译型，即首先通过设备软件求得各种不良地质体的不同的物理参数，然后通过解译人员对各种不良地质体物理参数的理解，对成果图反映的不良地质体的性质、类型，位置和规模进行解译；由于物理参数不可能完全反映不良地质体的性质、类型；所以，一般地说，TSP-203解译效果一般，探测精度稍低。但它具有解译技术要求低的优点（类似智能型相机），所以较适合解译水平一般的技术人员使用，便于推广应用，所以又称普及型。在瑞士、英国、法国和日本等发达国家的隧道隧洞施工中，已普遍采用TSP进行超前地质预报工作，特别是TBM机械化施工，TSP已成为TBM的“孪生兄弟”，据国外资料统计，它可为隧道隧洞施工增收节支总经费的20%。二、TSP探测的基本原理首先，在隧道隧洞内，人工制造一系列有规则排列的轻微震源；震源发出的地震波遇到地层界面、节理面、特别是断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱、岩溶淤泥带等不良地质界面时，将产生反射波，它的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向等均与相关界面的性质以及产状密切相关，并通过不同数据表现出来；通过设备设置的震源反射波的数据采集系统（传感器和记录仪），将这递增数据经微机处理后储存起来。然后，将数据输入带有特制软件的电脑，经过电脑进行复杂数学计算后，最后形成反射波（纵波）波形图、反映相关界面或地质体反射能量的影像图和隧道平面、剖面图，供工程技术人员解译。第５页共11页５三、TSP-202探测的主要技术指标（一）能够解决的主要技术问题1、较准确地预报掌子面前方的断层破碎带、软岩、岩溶陷落柱等不良地质体的位置和规模；并粗略预报性它们的性质。2、较准确地预报大于1米3/h以上的赋水地质体和岩溶洞穴和老窑、老崆等采空区的存在、位置和规模；但只能半定量地预报涌水量的相对大小和粗略地预报赋水地质体和岩溶洞穴和老窑、老崆等采空区的性质。3、粗略地预报掌子面前方围岩的稳定性和围岩的级别或类别，粗略地预报各种不良地质体发生塌方、突泥突水等施工地质灾害的相对可能性。（二）达到的主要技术指标1、TSP的探测距离一般为掌子面前方300～500米，最大可达1500米；但较有把握的有效预报距离为掌子面前方100米，经验丰富者可将有效预报距离增加到150～200米。2、最高分辨率为1米3地质体；3、经验丰富者，预报不良地质体位置的精度可达90%以上；4、经验丰富者，预报不良地质体规模的精度可达85%以上。四、TSP探测与其它超前地质预报技术手段的关系（一）主要超前地质预报的方法广义超前地质预报，即隧道隧洞施工地质灾害超前预报，采用的方法主要有：1、隧道隧洞所在地区主要洞体不良地质宏观预报这是在隧道隧洞所在地区地面地质详细、深入调查的基础上，通过地层分析、地质构造分析、地应力分析、岩浆侵入体分析、岩溶地质分析、煤层与瓦斯地质分析等等隧道隧洞地质条件分析，宏观预报隧道隧洞洞体可能出现的主要不良地质的成因、性质、类型、大约位置和规模。它为洞体不良地质体的长期、短期超前预报打下坚实的、不可或缺的基础。2、隧道隧洞洞体不良地质体超前预报（狭义超前地质预报）（1）长期超前地质预报在宏观预报的基础上，应用TSP探测或浅层地震仪探测、断层参数预测法和地面地质体投射法等技术手段，对隧道隧洞洞体不良地质体进行的长距离超前地质预报。预报的距离，一般为掌子面前方100米以上。（2）短期超前地质预报在长期超前地质预报的基础上，应用地质雷达、红外线或声波探测仪探测、第６页共11页６掌子面编录预测法和不良地质前兆预测法等技术手段，对隧道隧洞洞体不良地质体进行的短距离超前预报。预报的距离，一般为掌子面前方15～30米以内。3、隧道隧洞施工地质灾害临近警报在长期、短期超前地质预报的基础上，应用施工地质灾害的一系列监测、判断技术手段（主要有塌方监测、判断法，突泥突水监测判断法，煤与瓦斯突出监测、判断法和岩爆监测、判断法），对可能发生的施工地质灾害及时发出临近警报。（二）TSP探测在广义超前地质预报中的地位与作用1、TSP探测是广义超前地质预报中最重要的方法和技术手段。2、它在隧道隧洞所在地区不良地质宏观预报的原则指导下进行，在具体预报中，要提高预报的效果和增加预报的内容，最好与其它长期、短期超前地质预报和施工地质灾害临近警报的方法和技术手段相配合，即与跟踪地质工作相配合。3、TSP探测与其它长期、短期超前地质预报和施工地质灾害临近警报的紧密结合，称之为综合超前地质预报。第７页共11页７第三节TSP探测钻孔布置技术交底（左壁）掌子面TSP探测钻孔布置平面图（左壁）TSP探测钻孔布置剖面图（左壁）文字说明：1、图中所有尺寸依文字说明为准；2、图中接收器钻孔直径为42mm，接收器钻孔深1.8~2.0m；向外向下斜20度（即以水平面为基准，向下倾20度；以侧壁垂面为基准，向洞口倾20度）钻孔。3、第一个炮孔距接收器20m，炮孔直径为38～42mm，炮孔深1.5m；以水平面为基准，向下倾20度钻孔。共21个孔，间距1.5m，1～21#孔的总距离为30m。4、图中所有钻孔，包括接收器钻孔、炮孔均距隧道底面0.5~1m，尽量沿一条水平线布置。5、图中的左壁、右壁均指面向掌子面的左、右壁。1—1‘横断面图2—2‘横断面图11‘22‘第８页共11页８第四节本次探测TSP—202现场数据记录表（22XaFC6）掌子面里程NK11+643炮眼布置左边墙右边墙21个,1#炮眼距传感器20米接收器里程左NK11+850右NK11+850高度1米孔深2米倾角-20°耦合剂水泥砂浆耦合状态良好炮点参数序号间距孔深高差药量备注11.51.55cm以内30克左右效果差21.51.55cm以内30克左右效果良好31.51.55cm以内30克左右效果良好41.51.55cm以内30克左右效果良好53.01.55cm以内30克左右效果良好61.51.55cm以内30克左右效果良好71.51.55cm以内30克左右效果良好81.51.55cm以内30克左右效果良好91.51.55cm以内30克左右效果良好101.51.55cm以内30克左右效果良好111.51.55cm以内30克左右效果良好121.51.55cm以内40克左右效果良好131.51.55cm以内40克左右效果良好141.51.55cm以内40克左右效果良好151.51.55cm以内40克左右效果良好161.51.55cm以内40克左右效果良好171.51.55cm以内40克左右效果良好181.51.55cm以内50克左右效果良好191.51.55cm以内50克左右效果差201.51.55cm以内50克左右效果差211.51.55cm以内50克左右效果差第９页共11页９翔安隧道服务洞出口综合超前地质预报通知书（22XaFC6）2007/08/08一、施工单位：中铁22局二、采用的主要预报方法1、地貌、地质分析和宏观预报法；2、TSP—202探测与解译法。三、地貌、地质分析和宏观预报（一）地质、地貌分析1、隧道所在地区的大地构造位置，位于福建沿海丘陵，新华夏系第二隆起带上。并且隧道所在地区NE25°左右的压性断层发育。2、隧道所在的厦门地区位于燕山晚期花岗岩侵入体中，其轴线走向为NE40～50°；并且对隧道所在地区地质构造起控制作用的断层是：（1）走向NE45°左右、与海岸线近于平行的长乐—绍安深断裂，最新活动年代为晚更新世早期；属于华夏式构造体系的主干压性断层。（2）走向NW315°左右，与长乐—绍安深断裂走向垂直的九龙江断裂带，它形成于晚侏罗世，错断上更新统，晚第四纪有较强的活动。上述区域构造特征显示：隧道所在地区存在的主要构造体系是新华夏系和华夏式构造体系，以后者为主；主要经历两期构造活动，并且后者成生晚于前者。前者主干压性断层走向NE25°左右，张性断层走向NW295°左右；后者主干压性断层走向NE45°左右，张性断层走向NW315°左右。前者经历了两期构造运动的叠加。探测区段的主要围岩的岩性为强风化燕山期晚期花岗闪长岩（W3），属于软质Ⅴ级围岩。探测区段的掌子面前方地表已进入大海，下伏风化花岗岩。（二）宏观预报依据上述地貌、地质分析和洞内地质调查的资料，特别是设计单位的钻探资料，预报本次TSP探测区段：1、隧道围岩以强风化的花岗岩（W3）为主，可出现弱风化花岗岩“孤石”带。2、水带、小断层破碎带主要延伸方位有295°和45°走向。是本次TSP探测的主要对象。四、TSP探测与