1、阳泉至五台山高速公路阳泉至盂县段A1-1合同段维社地道超前地质预告施工方案中国建筑股份有限企业阳五高速公路A1-1合同段20XX年11月阳泉至五台山高速公路阳泉至盂县段A1-1合同段维社地道超前地质预告施工方案编制：审查：审批：中国建筑股份有限企业阳五高速公路A1-1合同段目录1工程概略12编制依照33主要预告内容34主要技术举措35超前地质预告的主要方法45.1TSP法45.2其余方法76TSP探测方法实行方案96.1TSP探测程序96.2TSP探测详细方法97安全举措107TSP探测组织机构12附件：TSP观察系统设计及准备工作要求121工程概略阳五高速公路阳泉至盂县段A1-1合同段维社地2、道，位于平定县维社-里社一线东侧500m左右，为分别式地道。左线阳泉端里程ZK0+500，洞底设计标高684.79m，盂县端里程ZK4+075，洞底设计标高710.86m，整体走向为325355，全长3575m，属于专长地道，地道顶板最大埋深约82.57m，位于ZK1+000处；右线阳泉端里程YK0+535，洞底设计标高685.215m，盂县端里程YK3+985，洞底设计标高714.07m，整体走向为325355，全长3450m，属专长地道，地道顶板最大埋深约82.51m，位于YK1+020处。左线与右线基本平行，相距约50m。地道设计净空(宽高)为：10.25m5.0m，设计行车速度80km3、/h。地道围岩级别及地质状况状况表见表1-1。隧址区位于山西省中东部，太行山西麓。因为受地质结构和长久的侵害、剥蚀作用，地形起伏较大，沟谷纵横，地形条件复杂，整体趋向西北高东南低，呈阶梯状，倾斜坡度15左右。最高点为分水岭处，海拔1339.5m，最低点位于桃河谷底，海拔522.5m，相对高差817m。依据地表形态特点及其成因种类，将项目区区分为黄土覆盖低山区、河谷阶地域、结构剥蚀基岩低山区、黄土丘陵区、山前倾斜平原，同一地貌单元呈不连续散布。隧址区地层结构较为复杂，经工程地质调绘和勘探揭露，勘探区地层由第四系全新统人工聚积层及冲洪积层（Q42ml、Q4al+pl）、第四系上更新统风积层及冲洪积4、层（ Q3eol、Q3al+pl）、第四系中更新统冲洪积层（Q2al+pl）、上第三系上新统冲洪积层（ N2al+pl）、石炭系上统（C3）、中统（C2）及奥陶系（O2）中统堆积岩构成。地道地貌属黄土覆盖低山区。地道围岩主要由第四系上更新统马兰组（Q3m）黄土及中更新统离石组（Q2l）粉质黏土，石炭系上统太原组（C3t）砂岩、泥岩，石炭系中统本溪组（C2b）砂岩、泥岩、灰岩、铝土页岩，奥陶系中统峰峰组（Q2f）石灰岩构成。地道入口围岩岩性为奥陶系中统峰峰组（Q2f）中薄层石灰岩，强弱风化，层间联合较差，节剪发育，受F4断层影响，岩体较破裂，呈裂隙块状结构，自然开挖围岩无自稳能力，岩层产状3205、5，围岩级别区分为左线级，右线IV级。地道出口围岩岩性为石炭系上统太原组（C3t）砂岩及石炭系中统本溪组（C2b）灰岩、泥岩等构成。强弱风化，层间联合一般，节剪发育，岩体破裂，呈破裂结构，无地下水，自然开挖围岩无自稳能力，围岩级别区分为级。隧址区实测有两条断层（F4、-1-F6）,为正断层，推测有一条断层（F5）,为逆断层。勘探时期地表水主要为隧址邻近的十二局水库，钻孔未揭穿地下水。地道出入口工程地质条件较差，出入口围岩级别为级；洞身围岩为级，工程地质条件一般。隧址区无不良地质。表1-1地道围岩级别及地质状况状况表段落洞体围岩特点地质结构结构特点完好状态节理裂隙围岩级别围岩主要指标K0+5356、K0+675ZK0+500ZK0+640K0+675K1+960ZK0+640ZK2+040K1+960K2+200ZK2+040ZK2+260K2+200K2+560ZK2+260ZK2+500K2+560K2+650ZK2+500ZK2+600K2+650K3+620ZK2+600ZK3+620K3+620K3+985ZK3+620ZK4+075洞体埋深（m）7.1555.286.6742.8325.0075.0032.0474.6819.2834.3012.9232.0434.3047.2630.9552.8547.2650.7451.0756.8937.2574.2339.8571.37、60.0045.860.0042.66地层岩性围岩为奥陶系峰峰组（ O2f）中薄层状石灰岩，强弱风化，属软岩，无地下水。围岩为奥陶系中统峰峰组（Q2f）中厚层状石灰岩，弱细风化，属较坚硬岩，无地下水。围岩主要为奥陶系中统峰峰组（Q2f）中薄层状石灰岩，弱风化，属较软岩，无地下水。围岩为奥陶系中统峰峰组（Q2f）中厚层状石灰岩，弱细风化，属较坚硬岩，无地下水。围岩为奥陶系峰峰组（ O2f）中薄层状石灰岩及石炭系本溪组（ C2b）砂岩，弱细风化，石灰岩、砂岩属较软岩，无地下水。围岩为石炭系本溪组（ C2b）砂岩、泥岩、灰岩、铝土页岩等构成，弱细风化，属较软岩，无地下水。围岩主要为石炭系太原组（C38、t）砂岩及石炭系本溪组（C2b）灰岩、泥岩构成，强弱风化，属较软岩，无地下水。受F4断层影响，岩体破裂，呈裂隙块节理裂隙状结构，层间联合发育。差，自然开挖围岩无自稳能力。岩体较完好，呈块状体结构，层间结节理裂隙合一般，自然开挖一般发围岩自稳能力较育。好，爆破震动过大易坍塌。岩体破裂，呈镶嵌碎裂结构，层间结节理裂隙合一般，自然开挖发育。过程中自稳能力差。岩体较完好，呈块状体结构，层间结节理裂隙合一般，自然开挖发育一围岩自稳能力较般。好，爆破震动过大易坍塌。该段属F5断层破碎带范围，岩体破受F5断碎，呈裂隙块状结层影响，构，层间联合差，节理裂隙自然开挖围岩无自发育。稳能力。岩体较较破裂，层间联合一9、般，呈薄节理裂隙层状结构，自然开发育。挖过程中自稳能力差。岩体破裂，呈破裂状结构，层间联合节理裂隙一般，自然开挖围发育。岩无自稳能力。Vp=16803200m/s,Jv=810/mBQ=351365Vp=16803200m/s，Rc=18.841.6MPa。Vp=16803200m/s。Vp=16803200m/sVp=3200m/s，Rc=13.061.1MPa。BQ=215230 。-2-2编制依照（1）相关的工程地质勘探报告（2）相关设计文件、图纸，山西省交通规划勘探设计院（3）公路地道施工技术规范（JTJ042-94）（4）公路工程地质勘探规范（JTJ064-98）（5）公路地道设计规10、范（JTGD70-20XX）（6）铁路工程物理勘探规程(TB10013-20XX)（7）大地电磁测深法技术规程(DZ/T0173-1997)（8）铁路地道新奥法指南，铁道部基本建设总局，19883主要预告内容依据维社地道施工中可能碰到的主要工程地责问题，并联合目前地道施工技术，确立该地道超前地质展望预告的主要内容有：（1）地道施工影响范围内的断层及地道岩相变化带；（2）地道设计围岩分级的正确性，为围岩更改供给依照；（3）其余可能存在不良地质条件的地点段。4主要技术举措目前，地道地质超前预告有好多方法，受各样条件的限制，不一样的预告方法有各自的优弊端。本工程因为地质条件其实不复杂，地质勘探未发现11、不良地质。所以，采纳TSP超前地质振探仪进行洞内探测的超前地质预告手段，对各级围岩，特别是、级围岩及断层段进行超前预告，以此指导整个施工过程。按设计文件要求，依据实质状况，合理采纳工程地质检查剖析推测法、TSP法、超前地质钻探等方法，展望和探查可能引起灾祸的不良地质现象，如断层破裂带、软弱夹层等，实时反应指导信息化设计与施工，对前面脆弱围岩或其余不良地质体提早主动采纳相应加固办理举措，有效控制地质灾祸，保证地道施工安全。同时也应付围岩类型变化的地段，提出或建议优化的支护方案。本项目采纳TSP进行“惯例超前地质预告”；对TSP发现的不良地质段（如岩溶、-3-突水、突泥等不良地质条件段），必需时用12、地质雷达协助进行“要点预告”以增强预报的正确性；同时，关于已经探明的特别地质灾祸突发地段，应利用超前地质钻探与超前预告相当合，进行“追踪排查预告”，最后形成采纳工程地质检查剖析推测法、地质雷达、TSP法、超前地质钻探等进行综合预告的手段，以提升预告的正确性。5超前地质预告的主要方法本项目地道施工地质超前预告工作内容和需要达到的目的：(1) 资料采集、勘探成就整理剖析、熟习设计文件、资料和图纸。(2) 增补地质检查。(3) 洞内陆质检查和掌子面地质素描。(4) 物探方法的选择和现场实行掌子面探测。(5) 探测成就剖析。(6) 地道工程岩体分级。(7) 预告报告的内容及报告的提交。经过资料采集、勘13、探成就整理剖析、熟习设计文件、资料和图纸和增补地质检查，确立地道施工地质超前预告要点段，减少预告的盲目性和预告经费使用的有效性。洞内陆质检查和掌子面地质素描是地道施工过程中的地质工作，是展开地道施工地质超前预告的基础工作，也是对地道设计地质资料的增补和完美，更加地道营运阶段地道病害整顿供给完好的地道地质资料。5.1TSP法TSP200超前地质预告系统，是特意为地道和地下工程超前地质预告研制开发的，是目前在该领域的最初进设施，它能方便快捷预告掌子眼前面100200m范围内的地质状况，包含地道前面岩性的变化、破裂带和脆弱层的地点宽度、能否含水、能否存在不良地质体等，经过探测为地道工程以及更改施工工14、艺供给依照。这将大大减少地道施工带来的危险性，减少人员和机械损害，同时也带来了巨大的经济利益和社会效益。TSP法是本项目采纳的主要方法。-4-（1）测试仪器采纳瑞士Amberg丈量技术企业最重生产的TSP200型(TunnelSeismicPrediction)超前地质预告系统设施。与TSP202对比，TSP200在硬件设计和软件设计等方面都作了较大改良，其软件编程除了考虑与WINDOWS视窗的兼容以外，还特别重申了软件的智能化和评估结果输出的灵巧性。图1为TSP200系统组件简图。图1TSP200系统组件简图（2）探测原理像全部振动丈量方法相同,TSP丈量方法也需要振动发射源和接受装置。TS15、P丈量系统是经过在掘进面后方必定距离内的钻孔内施以微型爆破来发射声波信号的，爆破引起的地震波在岩体中以球面的形式向四周流传，此中一部分向地道前面流传，当波在地道前面碰到异面时，将有一部分波从界面处反射回来，界面双侧岩石的强度差异越大，反射回来的信号也越强。放射信号经过一段时间后抵达接受传感器，被变换成电信号并进行放大。从起爆到反射信号被传感器接收的这段时间是与反射面的距离成比率的，经过反射的时间与地震波流传速度的换算就能够将反射界面的地点、与地道轴线的交角以及与地道掘进面的距离确立下来；相同使用TSP也能够将地道上方或下方存在的岩性变化带的地点方便地探测出来。图2为TSP超前预告丈量原理，图316、为TSP200系统组件标准丈量图示。-5-图2TSP超前预告丈量原理图3TSP200系统组件标准丈量图示为达到探测地道前面和四周地质状况的目的，在TSP丈量系统中使用了三对高敏加快度传感器，三对加快度传感器经过一根金属杆连结在一同，分别以平行和垂直隧道轴线的方向定位在特意的传感器钻孔内，传感器的这类部署方式能保证接收有各样不一样角度反射回来的反射信号，使用三对水平易垂直部署的传感器还可以有效地减少干扰信号的影响。由传感器采集到的振动信号经过模数变换器变换后储存在一台小型计算机上，整个丈量过程也是经过这台计算机来达成的。丈量工作结束后将储存在小型计算机上的-6-地震信号作进一步的剖析办理之用。T17、SP丈量系统装备有特意的剖析软件，剖析软件的主要任务之一是对丈量信号进行各样数值滤波、选择放大等，以获取清楚的反射图象。剖析软件的另一功能是将反射波图象所供给的信息与地道的空间坐标联合起来，经过一系列的数学运算求出反射事件自己的空间地点以及与地道的相对地点。这些数学运算的结果和解说正是TSP地质超前预告的最后结果。5.2其余方法在TSP法探测到掌子眼前面有不良地质状况而又不是很明确时，采纳其余方法进一步探明确认。（1）地质雷达，原理和TSP203相同，不一样的是地质雷达采纳的是电子雷达波。因探测结果受读图人员的限制较大，不易搬运，一般用于遂底空洞监测。其主要举措以下：1）现场数据采集主假如在掌18、子面长进行，采集前应付掌子面进行平坦办理，使雷达天线与掌子面能有较好的藕合。2）在掌子面邻近应没有其余的金属物体。3）雷达测线在掌子面上呈“”字形部署，测线长度依据天线长度决定，在有限的掌子面上尽可能的长。4）一般应采纳连续观察方式。（2）水平超前探孔，探测结果直观，地道前面有水、泥、空洞以及围岩强度情况等极易掌握，设施成真相对较低，操作简单。目前被广泛采纳，学术界和施工人员也都广泛以为这是地质预告最有效的方法。（3）超长炮孔，在钻爆时，采纳拱顶一个边墙各两个（数目视现场状况适合调整）45m的超长炮眼，也可探查前面围岩状况。在施工地质预告工作中，坚持地道洞内探测与洞外处质勘探的联合、地质方法与19、物探方法的联合、长距预告和短距预告方法相联合、物探方法与超前水平钻探的联合，展开多层次、多手段的综合超前地质预告，并贯串整个施工过程。事实上，从炮眼和锚杆孔钻进过程中能够认识一些最直接的信息，关于短距预告拥有重要的参照价值。（4）地质素描，又称围岩级别判断，这是判断围岩级别、修正爆破参数、改良支护方案举措的重要依照。地质素描述制在表5-1中（见下表）：-7-阳泉至五台山高速公路阳泉至盂县段工程建设项目承包单位合同号监理单位编号地质素描图单位工程名称地道施工单位部位K+图例：1987643片麻状花岗岩全风化强风化2弱风化地质分界限岩层分界限说明：填写岩性、风化程度、地下水发育状况，节理产状、颜色20、大的结构、断层等，必需时增添超前探孔探测，对地道开挖前面地质状况展望内容。施工技术负责人：记录人：监理工程师：-8-6TSP探测方法实行方案6.1TSP探测程序TSP探测的基本程序为：钻孔部署施工钻孔安装炸药部署设施引爆炸药数据采集数据剖析报告提交。6.2TSP探测详细方法TSP-200超前地质预告是利用振动波的反射来进行探测的。振动波由在特定地点人为制造的小型爆破产生，一般是沿地道一侧洞壁部署24个爆破点，爆破点平行于地道底面呈直线摆列，孔距1.5m,孔深1.5m，炮孔垂直于边墙向下倾斜15200，以利于注水堵孔。距最后的爆破点1520m处设接收器点（在一侧或双侧），接收器安装孔的孔深2m21、，内置接收传感器。图4为观察系统与地道关系平面表示图。接收器孔2掌地道轴TA子掌面子55米面20米1.5m1.5m1.5m2.5m接收器孔1炮孔S1S2S3S23S24图4观察系统与地道关系平面表示图为了顺利地展开TSP系统的测试工作，每次测试前先做好以下准备工作：（1）保证知足TSP操作的地道空间，即起码有55米无阻碍的（台阶等）、没有施作二次衬砌的地道空间，为防止探测时的扰乱，施测时地道中要保证没有其余振动源。（2）准备以下物件：炮线，即连结雷管与触发器之间的一般胶质导电线，长约65 米。（3）钻孔。数据采集前，提早达成钻孔工作。所以，需要准备钻孔机（风钻）及配套的钻头（炮孔用38mm和传22、感器孔用4550mm）。详细部署以下：1）爆破孔：沿地道一侧洞壁部署24个爆破孔，预告断层结构时爆破钻孔应依据-9-断层走向部署在与断层夹角较小一侧的地道边墙上。爆破孔平行于地道底面呈直线排列，孔距1.5m，孔深1.5m（孔深应尽量一致，且一定保证深度），炮眼高度11.5米，全部炮眼与接收器的高度应相同。炮孔垂直于边墙向下倾斜15200，以利于灌水堵孔。钻孔达成后应注意保护，防备塌孔。2）接收器孔：距最后的爆破点1520m处设接收器孔（在双侧），上倾5100，接收器安装孔的孔深1.95m(一定保证深度)，内置接收传感器。接收器与孔壁的藕合一定密切。图5为观察系统与地道关系横断面表示图。掌子面图23、5观察系统与地道关系横断面表示图（4）每次TSP探测，需用瞬发电雷管30发（工业8号电雷管），防水乳化炸药4kg（2号岩石乳化炸药），请提早准备。爆破要求：恪守爆破安全规则的规定：使用瞬发电雷管；炸药量应大于200米探测距离要求，一般50左右，最多不大于450；应保证炸药与炮孔严实藕合，炸药装入后注水关闭。（5）炮孔和接收器孔钻孔完成后用水冲刷洁净。依据地勘资料接露的地质概貌，维社地道地质状况其实不复杂，地下水极不丰富，资料未显示有溶洞、采空区、煤层和瓦斯等不良地质，我部打算在开挖到设计支护级别变化前，已探明和推测存在的地质断层处以前，或开挖过程中地质状况与地勘资料显然不符时，采纳TSP超长地24、质预告手段，进行地质预告，必需时辅以地质雷达等手段作为进一步的探明，以保证地道施工的安全和经济。预计探测次数在812次。7安全举措（1）探测人员恪守地道施工相关安全制度，进洞行进行安全教育，提升安全意识；-10-（2）洞内做好通风、瓦斯检测和灭火等安全举措；（3）施暴由专职有证人员进行，全部参加探测工作人员遵从探测组长的一致指挥；（4）全部火工资料的储藏和使用依照当地公安部门的相关规定，严格监控。-11-7TSP探测组织机构为保证TSP超前地质预告探测工作的顺利进行，我项目部建立探测工作的特意小组。组长：杨鼎盛，负责探测工作的总协调。技术负责：王浩，负责探测技术工作的安排，探测设施的使用管理，现场技术监察，数据采集、剖析，编制探测报告。现场负责：刘锡波，负责现场探测准备工作的组织调动。现场记录：周鹏，负责探测现场过程记录（包含录像，照相）、资料整理等工作。现场施工方配合负责人：李振斌，负责现场所需资料、施工人员、机械的调动与协调。现场安全：李生铁，负责探测现场的安全事宜。探测操作人员：2人，由技术负责人王浩负责协调安排。现场准备工作人员：10人，由现场施工方配合负责人李振斌负责协调安排。附件：TSP观察系统设计及准备工作要求-12-