基于TSP技術在瑯琊山隧道地質超前預報中的應用

劉志楠 于海龍

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230011)

基于TSP技術在瑯琊山隧道地質超前預報中的應用

劉志楠 于海龍

(安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司,安徽 合肥 230011)

依托高速公路中的瑯琊山三車道大跨徑隧道進行實例分析，通過對地質預報與勘測階段的地質進行分析，預報出前方地質變化情況并與實際開挖圍巖對照，為業主及施工單位提供信息化施工，確保隧道施工安全，瑯琊山隧道利用TSP技術進行的地質超前預報，確保了隧道的順利貫通，通過依托實際工程驗證了TSP技術預報的精度，為今后隧道地質預報提供了基礎數據和借鑒作用。

TSP技術,地質超前預報,山嶺隧道,信息施工

0 引言

隧道施工地質預報由來已久，英、法、日、德等國家均將此列為隧道工程建設的重要內容[1]。在山嶺公路隧道施工中，工程地質對隧道施工的安全性影響較大，所以高速公路中山嶺隧道修建中，建設單位要求進行地質超前預報，預防隧道地質情況與勘察階段的出入，特別是不良地質地段，直接影響隧道開挖的安全，結合隧道監控量測技術來完成動態設計、優化施工工藝和設計參數等具有重要的意義。隧道設計過程中的支護參數通常比較保守，為了能有效降低投入成本，地質超前預報起到了關鍵作用，根據預報的地質情況保證安全的前提下可適當調整支護參數。隧道工程地質預報分長距離預報和短距離預報兩類[2]，其中TSP技術地質預報屬于長距離預報。

1 工程概況

瑯琊山隧道項目位于安徽省滁州市境內，處于擬建滁州至淮南高速公路滁州至定遠段工程的前段，里程樁號右線為YK13+403～YK13+810(長407 m)/左線為ZK13+362～ZK13+840(長478 m)，為小凈距隧道?？傮w走向84°～254°，最大埋深約40.5 m。隧道進、出口各位于斜坡地段。進洞口段山坡總體坡向57°，出洞口段山坡總體坡向286°。隧道洞口段地表由大氣降水形成的面流向隧址區外排泄，右側進洞口存在一處巖石破碎坑，疑為早年當地采石所致。距離出隧道出洞口段較遠處分布有少量的采石場房屋，隧道洞身未見居民區，山體植被茂密，以灌木和喬木為主，局部山體由于林場種植新樹而砍除灌木。隧道所在區域地貌屬于江淮丘陵區，地貌以微丘為主[4]。

根據設計地質資料及開挖段情況，本次自檢波器位置至預報區段地層巖性為強～中風化千枚狀頁巖，巖性較軟，局部夾有較硬的石灰巖，節理裂隙發育，巖體破碎，Vp=1 800 m/s～2 200 m/s，該段隧道位于破碎帶F1影響區，破碎帶巖石破碎，角礫巖化，片理化強烈，褶皺發育，地下水為基巖裂隙水，受降水補給，季節性較大，旱季水量貧乏，在雨季施工可能發生滴水涌水，隧道埋深0 m～30 m，穩定性差，{BQ}=163.7。

2 隧道設計參數

2.1 相關限界[4]

根據《滁州至淮南高速公路滁州至定遠段瑯琊山隧道施工圖》(2014)和隧址區圍巖性質，瑯琊山隧道設計參數一覽表如表1所示。

表1 瑯琊山隧道設計參數表

2.2 支護參數設計

瑯琊山隧道屬于小凈距隧道，所以對支護參數的設計尤為關鍵，該隧道設計采用的主要支護參數如表2所示。

表2 瑯琊山隧道復合式襯砌支護設計參數表

3 TSP探測系統設計及現場

接收器布置在ZK13+388處，掌子面樁號為ZK13+438，設計為24個炮點，1個接收器(檢波器)接收(見圖1，圖2)。

數據采集時，采用X-Y-Z三分量同時接收，采樣間隔62.5 μs，記錄長度451.125 ms(7 218采樣數)。激發地震波時，采用無爆炸延遲時的瞬發電雷管，防水乳化炸藥，藥量為150 g左右[6]，觀測系統平面示意圖如圖3所示[7]。

超前地質預報中實際激發24炮，記錄地震數據24炮[3]，掌子面里程樁號為：ZK13+438，最小炮檢距15 m，接收器里程為：ZK13+388處，最小炮面距1.5 m，接收器孔深為2.0 m，接收器孔高為1.0 m，現場TSP超前地質預報記錄表如表3所示。

表3 現場TSP超前地質預報記錄表

炮孔號炮孔角度/(°)炸藥量/g孔深/m孔高/m炮檢距/m1101501.51.049.52121501.51.148.03111501.51.146.54111501.51.045.05101501.51.043.56121501.51.042.07111501.51.040.58121501.51.139.09121501.51.037.510121501.51.136.011131501.51.134.512121501.51.133.013111501.51.031.514121501.51.030.0015111501.51.028.516121501.51.027.017111501.51.025.518121501.51.124.019121501.51.022.520131501.51.021.021121501.51.019.522101501.51.018.023141501.51.016.524121501.51.115.0

4 結語

根據TSP數據分析得出瑯琊山隧道左洞前方地質如下：

1)ZK13+438～ZK13+488(50 m)里程段巖性為強～中風化千枚狀頁巖，圍巖巖性與勘察階段基本一致，裂隙水弱發育，可按照原設計進行施工支護。

2)ZK13+488～ZK13+512(24 m)里程段巖性分析為強～中風化千枚狀頁巖，圍巖巖性比勘察階段強度有小幅度提升，裂隙水較為發育，排水需要加強，為安全考慮，支護參數選取按照原設計進行。

3)ZK13+512～ZK13+598(86 m)范圍內巖性分析為強～中風化千枚狀頁巖，圍巖巖性與勘察階段基本一致，裂隙水弱發育，可按照原設計進行施工支護。

綜上所述，本次預報距離為160 m，通過本次TSP超前探測，推測左線隧道掌子面前方局部地段圍巖強度有小幅提高趨勢，在強度提高地段為了確保施工安全，建議按照原設計參數進行支護，隧道開挖過程中地質出現于本報告不符情況請及時聯系進行補償預報。由于隧道埋深較淺，在雨季受降雨影響，受降水補給，地表水易下滲，建議同時做好防、排水工作，確保隧道施工安全。

[1] 丁國華，黃 戡.TSP203探測系統在隧道施工地質預報超前預報中的應用[J].中外公路，2005(4)：107-110.

[2] 郭振武，王 濤.TSP技術在隧道施工超前地質預報中的應用[J].交通標準化，2009(9)：50-52.

[3] Amberg Measuring Technique Ltd. Operation Mannual 2.4[M].2007.

[4] 于海龍，吳 華,等.滁州至淮南高速公路滁州至定遠段瑯琊山隧道施工圖[Z].2014.

[5] 程勇剛，劉志楠.TSP技術在十八盤隧道地質超前預報中的應用[J].大科技期刊，2015(3)：155-156.

[6] 何義松.TSP203在滬昆客專舊寨隧道巖溶超前地質預報中的應用[J].鐵道建筑技術，2012(2)：39-42.

[7] 劉志楠.安徽省滁淮高速公路滁州至定遠段瑯琊山隧道TSP地質超前預報檢測報告[R].2015.

ApplicationofTSPtechnologyingeologicaladvancedpredictionofmountLangyamountaintunnel

LiuZhinanYuHailong

(AnhuiInstituteofTrafficPlanningandDesignResearchCo.,Ltd,Hefei230011,China)

Based on the example of large span tunnel of mount Langya mountain in highway, through geological forecast and geological analysis, prediction of geological change and actual excavation surrounding rock, provide information construction for owners and construction units, ensure tunnel construction safety, mount Langya mountain tunnel using TSP technology geological forecast, ensure the smooth transfixion of tunnel, through relying on actual project to verify the accuracy of TSP technology, provide basic data and reference for future tunnel geological forecast.

TSP technology, geological advanced prediction, mountain tunnel, information construction

U455

：A

1009-6825(2017)24-0155-03

2017-06-16

劉志楠(1980- )，男，碩士，高級工程師