基于TSP技术在琅琊山隧道地质超前预报中的应用

刘志楠 于海龙

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽 合肥 230011)

基于TSP技术在琅琊山隧道地质超前预报中的应用

刘志楠 于海龙

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司,安徽 合肥 230011)

依托高速公路中的琅琊山三车道大跨径隧道进行实例分析，通过对地质预报与勘测阶段的地质进行分析，预报出前方地质变化情况并与实际开挖围岩对照，为业主及施工单位提供信息化施工，确保隧道施工安全，琅琊山隧道利用TSP技术进行的地质超前预报，确保了隧道的顺利贯通，通过依托实际工程验证了TSP技术预报的精度，为今后隧道地质预报提供了基础数据和借鉴作用。

TSP技术,地质超前预报,山岭隧道,信息施工

0 引言

隧道施工地质预报由来已久，英、法、日、德等国家均将此列为隧道工程建设的重要内容[1]。在山岭公路隧道施工中，工程地质对隧道施工的安全性影响较大，所以高速公路中山岭隧道修建中，建设单位要求进行地质超前预报，预防隧道地质情况与勘察阶段的出入，特别是不良地质地段，直接影响隧道开挖的安全，结合隧道监控量测技术来完成动态设计、优化施工工艺和设计参数等具有重要的意义。隧道设计过程中的支护参数通常比较保守，为了能有效降低投入成本，地质超前预报起到了关键作用，根据预报的地质情况保证安全的前提下可适当调整支护参数。隧道工程地质预报分长距离预报和短距离预报两类[2]，其中TSP技术地质预报属于长距离预报。

1 工程概况

琅琊山隧道项目位于安徽省滁州市境内，处于拟建滁州至淮南高速公路滁州至定远段工程的前段，里程桩号右线为YK13+403～YK13+810(长407 m)/左线为ZK13+362～ZK13+840(长478 m)，为小净距隧道。总体走向84°～254°，最大埋深约40.5 m。隧道进、出口各位于斜坡地段。进洞口段山坡总体坡向57°，出洞口段山坡总体坡向286°。隧道洞口段地表由大气降水形成的面流向隧址区外排泄，右侧进洞口存在一处岩石破碎坑，疑为早年当地采石所致。距离出隧道出洞口段较远处分布有少量的采石场房屋，隧道洞身未见居民区，山体植被茂密，以灌木和乔木为主，局部山体由于林场种植新树而砍除灌木。隧道所在区域地貌属于江淮丘陵区，地貌以微丘为主[4]。

根据设计地质资料及开挖段情况，本次自检波器位置至预报区段地层岩性为强～中风化千枚状页岩，岩性较软，局部夹有较硬的石灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎，Vp=1 800 m/s～2 200 m/s，该段隧道位于破碎带F1影响区，破碎带岩石破碎，角砾岩化，片理化强烈，褶皱发育，地下水为基岩裂隙水，受降水补给，季节性较大，旱季水量贫乏，在雨季施工可能发生滴水涌水，隧道埋深0 m～30 m，稳定性差，{BQ}=163.7。

2 隧道设计参数

2.1 相关限界[4]

根据《滁州至淮南高速公路滁州至定远段琅琊山隧道施工图》(2014)和隧址区围岩性质，琅琊山隧道设计参数一览表如表1所示。

表1 琅琊山隧道设计参数表

2.2 支护参数设计

琅琊山隧道属于小净距隧道，所以对支护参数的设计尤为关键，该隧道设计采用的主要支护参数如表2所示。

表2 琅琊山隧道复合式衬砌支护设计参数表

3 TSP探测系统设计及现场

接收器布置在ZK13+388处，掌子面桩号为ZK13+438，设计为24个炮点，1个接收器(检波器)接收(见图1，图2)。

数据采集时，采用X-Y-Z三分量同时接收，采样间隔62.5 μs，记录长度451.125 ms(7 218采样数)。激发地震波时，采用无爆炸延迟时的瞬发电雷管，防水乳化炸药，药量为150 g左右[6]，观测系统平面示意图如图3所示[7]。

超前地质预报中实际激发24炮，记录地震数据24炮[3]，掌子面里程桩号为：ZK13+438，最小炮检距15 m，接收器里程为：ZK13+388处，最小炮面距1.5 m，接收器孔深为2.0 m，接收器孔高为1.0 m，现场TSP超前地质预报记录表如表3所示。

表3 现场TSP超前地质预报记录表

炮孔号炮孔角度/(°)炸药量/g孔深/m孔高/m炮检距/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 结语

根据TSP数据分析得出琅琊山隧道左洞前方地质如下：

1)ZK13+438～ZK13+488(50 m)里程段岩性为强～中风化千枚状页岩，围岩岩性与勘察阶段基本一致，裂隙水弱发育，可按照原设计进行施工支护。

2)ZK13+488～ZK13+512(24 m)里程段岩性分析为强～中风化千枚状页岩，围岩岩性比勘察阶段强度有小幅度提升，裂隙水较为发育，排水需要加强，为安全考虑，支护参数选取按照原设计进行。

3)ZK13+512～ZK13+598(86 m)范围内岩性分析为强～中风化千枚状页岩，围岩岩性与勘察阶段基本一致，裂隙水弱发育，可按照原设计进行施工支护。

综上所述，本次预报距离为160 m，通过本次TSP超前探测，推测左线隧道掌子面前方局部地段围岩强度有小幅提高趋势，在强度提高地段为了确保施工安全，建议按照原设计参数进行支护，隧道开挖过程中地质出现于本报告不符情况请及时联系进行补偿预报。由于隧道埋深较浅，在雨季受降雨影响，受降水补给，地表水易下渗，建议同时做好防、排水工作，确保隧道施工安全。

[1] 丁国华，黄 戡.TSP203探测系统在隧道施工地质预报超前预报中的应用[J].中外公路，2005(4)：107-110.

[2] 郭振武，王 涛.TSP技术在隧道施工超前地质预报中的应用[J].交通标准化，2009(9)：50-52.

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

[4] 于海龙，吴 华,等.滁州至淮南高速公路滁州至定远段琅琊山隧道施工图[Z].2014.

[5] 程勇刚，刘志楠.TSP技术在十八盘隧道地质超前预报中的应用[J].大科技期刊，2015(3)：155-156.

[6] 何义松.TSP203在沪昆客专旧寨隧道岩溶超前地质预报中的应用[J].铁道建筑技术，2012(2)：39-42.

[7] 刘志楠.安徽省滁淮高速公路滁州至定远段琅琊山隧道TSP地质超前预报检测报告[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

刘志楠(1980- )，男，硕士，高级工程师