挖银子隧道地质预报专项方案2.docx

挖银子隧道地质预报专项方案2.docx

《挖银子隧道地质预报专项方案2.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《挖银子隧道地质预报专项方案2.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

挖银子隧道地质预报专项方案2

新建织金至纳雍铁路工程站前Ⅱ标

挖银子隧道

超前地质预报施工专项方案

中铁十一局集团织纳铁路工程指挥部一分部

2013年4月10日

目录

1、编制说明1

1.1编制依据1

1.2编制范围1

2、工程概况1

2.1自然地理概况1

2.2地质构造1

2.3水文地质1

2.4不良地质2

2.5地震震动参数2

3、超前地质预报目的及内容2

3.1超前地质预报目的2

3.2超前地质预报的内容3

4、超前地质预报工艺及方法4

4.1地质调查法4

4.2TSP203地质预报系统7

4.3地质雷达探测法9

4.4红外线探水法9

4.5超前钻探10

4.6预报成果分析及处理11

4.7超前地质预报工艺流程11

5、超前地质预报资源配置12

5.1超前地质预测预报组织机构12

5.2超前地质预测预报仪器设备13

6、超前地质预报质量保证措施13

1编制说明

1.1、编制依据

⑴、国家和铁道部现行的规范、标准、文件；

⑵、《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设【2008】105号）；

⑶、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；

⑷、新建铁路织金至纳雍线招标图；

⑸、现场踏勘调查获得的有关资料；

⑹、招、投标文件及施工合同；

⑺、我单位拥有的科技成果、工法和现有的企业管理水平、劳力及设备技术能力，以及所积累的丰富的类似工程施工经验；

1.2、编制范围

新建铁路织金至纳雍线Ⅱ标挖银子隧道，隧道起讫里程：

D1K29+920—D1K30+400，全长480m，主要工作内容包括上述里程范围内的隧道洞口及洞身地质调查、超前钻探、物探法超前地质预报相关工程。

2工程概况

挖银子隧道地处纳雍县，全长480m，进口里程D1K29+920，出口里程D1K30+400。

属中山地貌，地形起伏较大，海拔高程1368～1461m，相对高差约93m，山体植被较发育，多为平地及荒山。

坡顶地形较缓。

隧道进出口附近及隧道洞身均有便道到达，交通较为便利。

2.1、自然地理概况

隧道地处中山地貌，山体植被较发育，多为松树林，局部山坡被垦为旱地，坡顶地形较缓，有散居民房，交通便利。

2.2、地质构造

隧道长度范围内，上覆第四系坡残积软粉质黏土、粉质黏土、下伏基岩为二叠系下统栖霞组灰岩。

隧址区地质构造简单。

区内地层总体上呈单斜，地层总体上倾向北西，线路与岩层整体走向一般呈小角度相交。

2.3、水文地质

隧址区域内存在地表、地下水情况如下：

1、地表水

地表水主要为稻田水、池塘水及季节性溪沟水，有个别沟槽四季有水，水量随季节变化较大，以大气降水补给为主，融雪和地下水补给为辅。

⑵、地下水

受地层岩性、地质构造、地形地貌及气象、水文等因素的影响控制，区域内地下水类型主要为岩溶水、基岩裂隙水，含部分松散层孔隙潜水。

设计资料显示：

水质对钢筋混凝土无侵蚀性。

2.4、不良地质

⑴、岩溶

隧道洞全段为可溶岩，主要为可溶岩内发育的溶洞、岩溶管道。

发育等级中等～强烈。

在该段开挖过程中，在遇到大型隐伏岩溶、揭穿溶洞及岩溶管道时，有发生突水、突泥事故的可能。

⑵、危岩落石

隧道进口边坡较陡，存在大面积的危岩落石，主要存在于标高1390～1430m范围内，均位于进口上方，危岩大小不一，对隧道洞口安全有一定影响。

2.5、地震震动参数

隧道内地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s。

3超前地质预报目的及内容

3.1、超前地质预报目的

通过地质超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位置、产状、含水情况及围岩结构的完整性，从而为优化隧道施工方案提供依据，为预防隧道突水、突泥、岩溶、软弱破碎围岩（含断层破碎带）、煤层瓦斯等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使施工提前做好准备，避免损失。

通过预报，可以了解掌子面前方短距离内的工程地质条件、围岩级别，为正确选择开挖断面、支护设计参数和施工方法提供依据。

隧道超前地质预报对于安全科学施工，提高施工效率，缩短施工周期，避免重大事故损失，具有重大的社会效益和经济效益。

3.2、超前地质预报的内容

本超前预测重点段落480m；重点内容:

a、溶洞及岩溶管道的形态，分布位置、规模、发育程度、发育规律及地下水的赋存情况；b、岩溶发育程度、岩溶水赋存情况;c、隧道围岩级别变化趋势。

本隧应采用以地质调查法为基础，超前钻探法为主，结合多种物探手段进行超前地质预报，并采用宏观预报指导微观预报、长距离预报指导中短距离预报的方法。

超前地质预报类型表

类型

采取方法

A类：

极易发生突水，涌泥段

1、地质调查法2、物探法（地震反射法+红外探测法+地质雷达探测）3、超前钻探法（超前钻孔5孔+加深炮孔5~7孔））

B类：

物探显示异常地段、受岩溶竖井影响段、可溶岩与非可溶岩接触带，非可溶岩断层破碎带

1、地质调查法2、物探法（地震反射法+红外探测法+地质雷达探测）3、超前钻探法（超前钻孔3孔+加深炮孔3~5孔））

C类：

可溶岩一般地段或地表环境要求较高的非可溶岩地段

1、地质调查法2、物探法（地质雷达探测）3、超前钻探法（超前钻孔1孔+加深炮孔3孔））

D类：

非可溶岩一般地段

1、地质调查法2、物探法（地质雷达探测）

注：

B、C、D类通过超前物探若发现异常，应增设超前钻孔验证地质异常地段，正洞不小于5孔。

超前地质预报数量表

类型

A类

长度

m

480

地质调查法

地质调查

m

480

地质素描

m

480

地质作图

m

480

超前钻探法

加深炮孔

m

4480

超前钻孔

孔数

100

m

3000

物探法

地震波反射法

次数

5

m

480

地质雷达

次数

20

m

600

红外探测

次数

20

m

600

基地探测（D1K29+920~+408）

m

488

4超前地质预报工艺及方法

4.1、地质调查法

地质调查法包括隧道地表补充地质调查和洞内地质素描。

⑴、隧道地表补充地质调查

1）、对已有的地质勘查成果的熟悉、核查和确认。

2）、底层岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的熟悉和确认。

3）、断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况。

4）、地表岩溶发育位置、宽度及其产状变化情况。

5）、人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与空间的关系。

6）、煤层、石膏、膨胀岩、含石油天然气、含放射性物质等特殊地层在地表的出露位置、宽度及其产状变化情况。

7）、根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。

⑵、洞内地质素描

隧道内地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制成图表，是地质调查法的一部分，包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。

隧道内地质素描主要内容：

1）、工程地质

地层岩性：

描述地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等。

地质构造：

描述褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状等。

断层的位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系。

节理裂隙的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理特征、力学性质，分析合特征、判断岩体完整程度。

岩溶：

描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，填充物成分、状态、以及岩溶完整程度。

特殊地层：

煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层等应单独描述。

人为坑洞：

影响范围内的各种坑道和洞穴的分布位置及其与隧道的空间关系。

地应力：

包括高地应力显示性标志及其发生部位，如岩爆、软弱夹层挤出、探空饼状岩芯等现象。

塌方：

应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。

描述有害气体及放射性危害源存在情况。

2）、水文地质

地下水的分布、出露形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜色、泥砂含量测定，以及地下水活动对围岩稳定的影响，必要时进行长期观测。

地下水的出露形态分为：

渗水、滴水、滴水成线、股水（涌水）、暗河。

水质分析，判定地下水对结构材料的腐蚀性。

出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析。

必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系。

必要时应建立涌突水点地质档案。

3）、围岩稳定性特征及支护情况

记录不同工程地质、水文地质条件下隧道围岩稳定性、支护方式以及初期支护后的变形情况。

发生围岩失稳或变形较大的地段，详细分析、描述围岩失稳或变形发生的原因、过程、结果等。

4）、隧道施工围堰分级

5）、影像

隧道内重要的和具代表性的地质现象应进行摄像或录像。

⑶、超前地质预报地质调查资料编制内容

1）、地质调查法预报报告

2）、开挖面地质素描图

3）、隧道洞身地质展示图

4）、地质复杂地段纵、横断面图

5）、地质检测与测试资料

6）、有关影像资料

⑷、地质调查实施要点

施工中根据掌子面开挖揭示的地质条件及部分炮孔加深2-3m的探测情况，对地层岩性特征、岩体破碎程度、地下水发育情况、结构面性质、支护变形特征等进行地质素描

对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。

测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。

将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。

依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的岩层在隧道中的位置和规模。

施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。

同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。

及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报专管地质工作的项目副总工程师，以利采取有效的防护措施。

地质观察在爆破后初喷前进行，绘制地质素描图，填写开挖工作面地质调查记录表；检查喷射混凝土有无开裂及发展，锚杆有无松动，钢架支护状态等，并做好相应记录；查看边仰坡有无开裂、起壳，地表有无裂纹；地表水位有无异常变化。

4.2、TSP203地质预报系统

地震（声）波由特定点上的小规模爆破产生，并由电子传感器接收。

当地震波遇到岩石强度变化大（如物理特性和岩石类型的变化、断层带、破裂区的出现）的界面时，在绕射点处部分射波的能量被反射回来。

反射信号的传播时间与到达边界的距离成正比，因此能作为直接的度量方法。

TSP203系统特别适用于高分辩率的隧道折射地震（微地震）勘探，以及断裂和岩石强度降低地带的监测。

TSP203系统在软弱破碎地层或岩溶发育区，一般每次预报距离为100m左右，不大于150m。

在岩体完整的硬质岩地层每次预报距离为120-180m。

《TSP203地质预报系统现场测试示意图》。

量测准备包括测线布置、钻孔、接收器及传感器套管安装，准备工作与隧道施工同步进行。

测线由2个接收器孔和24个炮孔组成，接收器距掌子面约55m，最后一个爆破孔距掌子面约0.5m。

爆破孔布置在一侧边墙上，间距1.5m，孔深1.5m，孔径19～45mm，孔口距隧底约1.0m，向掌子面方向倾斜约10°，向下倾斜10～20°。

接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径32～45mm，孔口距隧底1.0m，向洞口方向倾斜约10°，采用水泥沙浆固定时向下倾斜5～10°，采用环氧树脂固定时，向上倾斜5～10°。

在接收器及传感器套管安装完成12h后，进行爆破孔装药、传感器插入及功能性测试，然后引爆爆破孔，对每次爆破进行地震信号记录。

在正式爆破采集数据时，洞内一切施工停止，以尽可能减少采集到的数据受外界噪声的干扰。

该过程约需45min。

通过TSP203专用软件对隧道内采集到的原始资料进行以压制干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的技术处理。

数据处理前，先确定描述隧道轮廓的参数、各炮孔的装药量等数据，再通过专用软件处理，给出掌子面前方结构的剖面及各种地震参数。

数据处理流程图

数据处理后，提供的直接成果是围岩性质可能发生岩性变化的位置、各反射界面围岩的物理性质。

通过人工解译，得出反射界面的岩性参数、产状及其相互关系，以及各步解释后的隐含信息，以预测不良地质段的性质。

为保证预报长度、预报精度，提高预报质量，在一切可能的情况下尽量减少环境噪音。

确定好采样间隔和采样数目，采用早强膨胀水泥砂浆使接收器与岩体粘贴好，以保证采集信号的质量。

4.3、地质雷达探测法

地质雷达是基于电磁波在有效介质中的传播特性工作的。

发射天线发出微波频段的电磁波后，遇到不均匀介质或介电常数有差异时会发生反射，反射信号由接收天线接收记录，经微机处理形成雷达剖面图。

解译人员对雷达剖面图进行解译分析，提出掌子面前方不良地质体的位置和规模。

该法对30m范围内的不良地质体，尤其是含水地质体探测效果好。

地质雷达主要预报范围掌子面前方30m，25m/循环，搭接5m。

4.4、红外线探水法

利用地下水活动引起岩体红外辐射场场强变化特性，推测掌子面前方含水体的一种探测方法。

其工作流程为：

从掌子面后方的探测段起点，按5m点距布设测点→使用红外线探水仪量测各测点的初始场强（目标场强）→对场强发生变化的测点重复量测，并作横向、垂向扫描，记录所在测点场强的极大和极小值→以纵座标为红外辐射场强，横座标为测点，绘制红外探测曲线图→根据曲线图，采用趋势外推法判断掌子面前方的含水体构造。

《红外探水示意图》

注：

A：

供电电极；M/N：

测量电极；B：

相对无穷远点（AB>300m）；P：

含水体接触点

本标段隧道采用红外线探水仪主要预报范围掌子面前方30m，25m/循环，搭接5m。

4.5、超前钻探

超前钻探是隧道施工期超前地质预测预报最直接、最有效的方法，也是对其它探测手段成果的验证和补充。

通过钻孔钻进速度测试和对钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水、气状况等诸方面的资料。

本隧道采用单孔及多孔水平钻探取芯，A类预报类型：

设计5孔，孔深一般30m，25m/循环，搭接5m；B类预报类型：

设计3孔，孔深一般30m，25m/循环，搭接5m；C类预报类型：

设计单孔，孔深一般30m，25m/循环，搭接5m。

采用地质钻机接杆钻孔。

为防止遇高压水时突水失控，开孔采用φ120钻头，孔内放入3.0m长的φ108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50cm，孔壁间用环氧环脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以便遇高压水时及时封堵并注浆。

钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施工时不晃动。

施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。

加深炮孔探测：

在隧道开挖工作面上钻小孔径浅孔探测前方地质情况，在每一爆破循环钻设炮孔时布设3-5个加深3m以上作为探测孔。

4.6、预报成果分析及处理

地质预测预报的结果由地质工作室进行汇总，原始资料上报设计单位。

在综合分析的基础上，编写综合超前地质预测预报成果，对各种岩性进行描述，包括岩体应力、应变特征。

量化岩体参数、综合确定围岩级别，对不连续界面、层面的构成进行细化，着重查清地质构造、岩溶、断层破碎带。

同时查明地下水循环规律和水流动特征以及地下水化学成份等。

同有关专家对提交的成果进行再次分析，对可能出现的地质问题提出必要的安全措施，以指导现场施工。

根据预报结果，及时反馈设计单位，调整设计、改变施工方案。

4.7、超前地质预报工艺流程

隧道超前地质预报工艺流程图

地质雷达

物

探

方

法

探测资料判释，提出预报意见和工程措施建议

TSP203预报系统

红外线探测仪

超前钻孔

钻探方法

隧

道

围

岩

加深炮孔

地质分析

掌子面素描

原始资料

传统地质方法

5超前地质预报资源配置

5.1、超前地质预测预报组织机构

由工程部组织实施，纳入施工工序管理，并根据预报结果，及时反馈设计单位，调整设计、改变施工方案。

在设计单位提供的地质资料和施工补充勘探的基础上，将超前地质预测预报工作纳入到隧道施工的正常工序中，以探明前方围岩的变化情况，预测施工中可能出现的地质灾害。

及时修改、补充和完善隧道施工设计，为隧道的施工提出措施建议，避免重大事故的发生，保证施工的顺利进行。

项目总工程师任组长：

全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向项目经理负责；

项目部副总工程师任副组长：

组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作；

工程地质：

负责隧道工程的地质超前预报和调绘、监测以及测试、试验资料的分析、研究，提出施工措施建议；

水文地质：

负责水文地质调绘、测试及隧道涌水量的预测与环境水文地质评价；

物探专业：

负责物探测试工作；

试验专业：

负责岩、土、水样的测试、试验工作。

超前地质预测预报组织机构图

5.2、超前地质预测预报仪器设备

序号

仪器设备及型号

数量

备注

1

TSP203超前地质预报仪

1台

2

红外探水仪HY-303

2台

3

地质雷达SIR2000或CR-20B

1台

4

水平钻机MK-5

6台

5

数码相机canon

2部

6

计算机

4台

7

打印机

2台

8

汽车

2辆

9

地质罗盘

6部

6超前地质预报质量保证措施

坚持标准，严格规范；严谨合同，履行承诺；健全机制，落实责任；依靠科技，强化管理；内实外美，全面创优。

以促进技术进步和提高工程质量，服务现场施工为宗旨，攻克工程施工中的重大技术难题；获得最大的科技、管理、资源、环保和社会经济效益；争创国家科技进步奖项、省部级科技进步奖项。

⑴质量管理组织机构

成立工程质量管理领导小组，以项目经理为组长，总工程师和项目副经理为副组长的质量管理组织机构，明确各级管理职责，管生产必须管质量，建立严格的考核制度，将经济效益与质量挂钩。

具体质量管理工作由相关职能部门负责实施，小组定期对现场施工质量进行检查、反馈、整改、优化。

⑵、质量控制措施

按照超前地质预报实施性施工组织所制定的各项技术指标的要求，严格技术交底，做到目的明确、清晰地开展地质预报工作，进行预报工作，使预报质量得到有效的控制，从而切实保证预报的精度和质量。

各种方法的质量保证措施如下：

地质描述在每炮后应及时进行，对掌子面、边墙、拱顶及底板围岩的工程地质及水文地质特征进行详细描述，描述要真实贴切，并辅以适当的图形、图片。

在开挖60m后，及时对素描资料进行汇总，并形成展示图。

TSP超前探测前应对炮孔及接收器孔进行测量，其参数应严格满足设计要求；接收器套管要耦合完好，尤其是前端口；检测噪音在低于-78db时方可接受数据，接收时要保持检测噪音时最安静的状态，接收到的信号要求初值明显；曲线隧道的中点不能偏离隧道中线30m。

红外探测前应对探测范围内的正常场强值进行测量，然后再布置测点。

为保证探测质量，宜选在出完渣后测量放线时段进行探测，在探测时应尽量避开一些高低能热源场（如照明灯、空压机、通风风管等）。

发现突变探测值时，应重复探测，此外还要在该点外围再试几个点，确保准确性。

需要加密时必须进行加密，加密的探测值写在备注中。

地质雷达现场测试时应清除或避开侧线附近的金属物等电磁干扰物，当不能清除或避开时应在在记录中注明，并标出位置。

支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作人不应配带有金属成分的物件，并应于工作天线保持固定的位置，测试的过程中应保持工作天线的平面与探测面基本平行，距离相对一致；连续测量时，应先进行点测与连续测量对比实验，并选定连续测量效果与点测效果相近的天线移动速率。

天线的移动速率应均匀，并与仪器的扫描率相匹配；记录标注应与侧线桩号一致，采用自动标注时，应避免标注信号线的干扰；采用测量轮廓标注时，应每间隔一定距离校对一次。

超前钻孔前应进行详细的技术交底，根据需要探明那些地质问题而设计钻孔参数。

钻孔时应严格按照交底操作，钻进过程中对钻进速度、岩粉及冲洗液变化情况、卡钻情况、地下水情况等做详细记录，如特殊情况，需进行钻孔取芯。

严格遵照高密度电法探测的现场数据采集程序，严格做到接收器耦合完好，数据线连接完好。

在各项现场采集工作结束后，内业数据分析、处理以及报告编写应及时，成果报告应有编制、复审核。

成果报告及时提交给业主及施工单位，做到信息化施工。

把预报、检测结果与实际开挖情况进行对比，不断总结，调整各种参数、方案组合等，对预报进行修正，提高准确性。