铜玉I标隧道超前地质预报方案.docx
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铜玉I标隧道超前地质预报方案
新建铜仁至玉屏铁路TYTJ-1标
隧道工程超前地质预报方案
编制：
审核：
批准：
中铁一局集团有限公司铜玉铁路工程指挥部
二○一四年三月
隧道超前地质预报施工方案
1编制依据、目的及适用范围
1.1编制依据
⑴《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105号）；
⑵《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设[2010]120号）；
⑶《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；
⑷《新建铜仁至玉屏铁路TYTJ-1标实施性施工组织设计》。
1.2编制目的
⑴进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，进而指导工程施工的顺利进行。
⑵降低地质灾害发生的机率和危害程度，尤其是复杂地区隧道施工风险。
⑶为优化工程设计提供地质依据。
⑷为编制竣工文件提供地质资料。
1.3适用范围
适用于中铁一局铜玉铁路TYTJ-1标第二项目部川洞隧道、江口隧道、凉风坳隧道以及第三项目部的刘家垄隧道、白马山隧道、大坡垴隧道、长岭隧道、岩上隧道的施工超前地质预报。
2工程概况
隧区位于玉屏县境内，设计为200Km/h双线电化铁路，设计纵坡为15‰的单面下坡。
川洞隧道全长892m，主要为IV、V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，植被为灌木林，最大埋深约46m，线路进口端附近有便道相通，交通较方便。
江口隧道全长286m，主要为IV、V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，主要为荒山旱地，植被一般，为灌木林，最大埋深约36m，线路出口端附近有便道相通，交通较方便。
凉风坳隧道全长336m，主要为IV、V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，植被为灌木林，最大埋深约30m，线路进、出口无便道相通，交通不便。
刘家垄隧道全长605m。
主要为IV、V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，植被为灌木林，，最大埋深约39m，线路进、出口无便道相通，交通不便。
白马山隧道全长2549m。
主要为Ⅲ、IV、V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，植被为灌木林，，最大埋深约155m，线路进、出口有便道相通，交通较方便。
大坡垴隧道全长293m。
主要为V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，植被为灌木林，最大埋深约31m，线路进、出口附近有便道相通，交通较方便。
长岭隧道全长266m。
主要为V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，植被为灌木林，，最大埋深约20m，线路出口附近有便道相通，交通较方便。
岩上隧道全长530m。
主要为IV、V级围岩，地表山脚偶基岩裸露，植被为灌木林，，最大埋深约40m，线路出口有便道相通，交通较方便。
2.1工程地质、水文地质特征
2.1.1工程地质特征
⑴地层岩性
川洞隧道、江口隧道、凉风坳隧道、刘家垄隧道、白马山隧道、岩上隧道穿越岩性主要为薄～中厚层状的灰、灰白色的白云岩。
⑵地质构造
隧道区属梵净山拗陷褶皱带，构造作用强烈，褶皱断裂构造发育，致使岩层风化破碎较为强烈。
⑶地震动参数
根据设计，隧区地震动峰值加速度为＜0.05g，地震动反应谱特征周期0.35s。
⑷不良地质
①隧区不良地质为岩溶、顺层偏压。
根据设计勘测资料，隧道区段内未见溶洞现象，段内岩溶为弱发育，隧道右侧存在顺层偏压。
②隧区特殊粘土为红黏土、次生红黏土、软黏性土，其中红黏土、次生红黏土吸水显著膨胀、软化、失水收缩开裂，易引起边坡变形失稳，对工程有较大影响。
2.1.2水文地质特征
⑴地表水
隧区地表水为河水，沟水，受季节变化较大，雨季时河水量增加，以蒸发径流等形式排泄，川洞隧道、白马山隧道地表水总体较发育，凉风坳隧道、江口隧道、刘家垄隧道、大坡垴隧道、长岭隧道、岩上隧道地表水总体不发育。
⑵地下水
隧区地下水类型主要为第四系松散土层孔隙水、岩溶水。
黏性土透水性差，土层孔隙水含水量少，推测隧道位于垂直渗流带。
⑶气象特征
本标所在区域属温湿亚热带，气候温和湿润，雨量充沛。
历年平均降水量1250～1500mm。
12月至翌年1月降水量最小，从2月份起降水量渐增。
4～8月为雨季，降水量最大，站年平均降水量70%以上。
历年平均雨日162～169天，历年平均蒸发量1300～1400mm，历年相对湿度80～83%，潮湿系数0.96～1.05，为湿度适中带～湿度充足带。
由于海拔较低，铜仁为贵州的高温中心，夏天最高温度可达42.5℃，玉屏县气候要素在年际间变化大，灾害性天气较多，主要有干旱、暴雨、洪涝、冰雹、秋绵雨、冰冻、霜冻、大雾等。
3超前地质预报施工方法
3.1超前地质预报项目
表3-1-1隧道施工超前地质预报项目汇总表
序号
适用条件
风险等级
物/钻探类型
主要手段
适用范围
1
所有工点
全部风险类型
ZT
加深炮眼（5孔），其中取芯一孔
所有工点
2
地质构造带
坍方风险为高度
ZT
超前钻孔（3孔）+加深炮眼（5孔），其中取芯一孔
所有工点
3
软弱围岩、岩溶发育地段
突水突泥中度风险、坍方中度风险
W/ZT
地震波+地质雷达+超前钻孔（3孔）+加深炮眼（5孔），其中取芯一孔
凉风坳、江口、川洞、白马山、岩上隧道
4
地下水、岩溶发育地段
突水突泥中度风险、地表失水高度风险
W/ZT
地震波+红外探测+超前钻孔（3孔）+加深炮眼（5孔），其中取芯一孔
江口隧道、白马山、岩上隧道
3.2超前地质预报内容
隧道超前地质预报综合采用地质调查法、物探法与超前钻探法。
⑴超前地质钻孔：
采用单孔水平取岩芯钻探法，验证中近距离物探超前探测的异常地段，每25m一循环，每孔长度30m。
⑵加深炮眼：
即加深炮眼超前探测，利用在隧道开挖工作面上的炮眼钻孔来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时布设5个钻孔加深至少3m作为探孔。
⑶地震波：
断层破碎带、活动断裂、褶皱轴、物探V类异常带、可溶岩段、可溶岩与非可熔岩接触带、浅埋地段每次预报距离采用100m，搭接20m。
在地质条件相对简单段落每次预报距离采用150m，搭接20m。
⑷地质雷达：
地质雷达探测主要用于岩溶探测，亦可用于岩溶破碎带、软弱夹层等不均匀体的探测，每25m一次，一次范围30m，两次重叠长度5m。
⑸红外探测：
红外探测主要用于定性判断探测点前方有无水体存在及其方位，不能定量给出水量大小等参数，每25m一次，一次范围30m，两次重叠长度5m。
⑹地质素描：
地质素描随隧道开挖及时进行，地层岩性变化处、构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段没开挖循环进行一次，一般地段每10~20m进行一次。
隧道地质素描主要内容有：
①地层岩性
地层地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。
②地质构造
褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状；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、填充物、延伸长度、张开度及节理面特征。
力学性质；分析组合特征、判断岩体完整程度。
③岩溶
岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。
④地下水的特征
出水点位置、水量、水压、水温、水色、悬浮物（泥砂等）测定；出水点和地质环境（地层、构造、岩溶、暗河等）的关系；与地表相关气象、水文观测；洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必要时进行水样分析。
⑤特殊地层
煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩、和含铁矿层等。
⑥人为坑洞
隧道影响范围内的各种坑道和洞穴的分部位置及其与隧道的空间位置关系。
⑦地应力
包括高地应力显示性标志及其发生部位。
⑧塌方
塌方部位、形态、规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的原因及其对继续掘进的影响。
⑨有害气体及放射性危害源存在情况。
3.3成果资料签认、反馈及措施
3.3.1预报成果资料及时签认
地质工程师对TSP、地质雷达、红外探水及超前探孔等超前预报工作结束后，立即对预报结果分析后形成准确的分析报告，所形成的报告必须有施做人员签字，并经驻地监理工程师签字确认，当天形成最终成果报告，但若预报发现地质情况发生变化很大，或预报有断层、突泥涌水等不良地质情况的可能时，应立即以口头或书面的形式向工区项目部、指挥部、监理单位及设计单位报告。
3.3.2预报成果资料及时反馈
当TSP、地质雷达、红外探水及超前探孔等最终地质预报报告形成后，应立即提交给工区项目部、指挥部、监理单位及设计单位，并积极参与不良地质地段工程措施的研究，从地质角度提出意见。
3.3.3施工措施
当预报前方有断层破碎带、溶洞或其它不良地质情况时，应根据不良地质情况可能产生的灾害后果采取全面必要的安全支护措施，如采取大管棚、小导管、注浆等超前支护，开挖后及时锚喷封闭，加密格栅拱架等行之有效的安全措施，消除地质隐患，保证施工安全。
当预报前方有突泥涌水时，应配备足够的防排水设备及施工人员的逃生安全设备，如救生圈、救生管道，必要时候可设置安全防水门，并应有安全预警设备及预警人员，24小时进行安全监测。
3.3.4竣工资料成果报告
隧道全部贯通3个月内提交成册的最终成果报告，组成如下：
⑴地质纵断面图
⑵地质展示图（1：
200）；
⑶超前地质钻孔报告；
⑷TSP203+超前地质探测报告；
⑸红外探水报告；
⑹地质雷达超前探测报告；
⑺利用其他手段进行超前探测的报告。
4质量及安全保证措施
4.1质量保证措施
在贯彻质量管理体系的基础上，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：
⑴地质素描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。
在开挖够60m后，及时对素描资料进行汇总，并形成展示图。
⑵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。
1成果报告及时提交，做到信息化施工。
⑷把预报、检测结果与实际开挖情况进行比对，不断总结，调整各种参数、方案组合等，对预报做出修正，提高准确性。
4.2安全保证措施
认真贯彻执行党和国家的安全生产方针、政策，严格执行铁道部和交通部颁发有关施工规范和安全技术规则，对预报人员进行岗前安全教育培训，牢固树立“安全第一、预防为主”和“管生产必须管安全”的思想意识。
建立健全安全保证体系，领导挂帅，全员参加，使安全工作制度化、经常化，并贯穿预报全过程。
具体的安全保证措施如下：
⑴TSP203现场采集数据使用灵敏度很高的高爆速炸药，危险性较大，应由专业爆破工操作。
⑵钻机使用高压风、高压水，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂，高压风水伤人；高压电路接线应由专业电工操作，一般人员不得操作。
⑶进洞应带好安全帽、穿防高压电的雨靴，注意操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探掌子面附近是否还有危石存在。
⑷若岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物，应采用水循环钻，且勿干钻，电机、照明设备、开关及其他机械设备也应采用防爆型，且不得携带烟火进洞。
⑸为便于控制超前钻孔揭露岩溶水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，但孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。
⑹钻孔时，钻机前方安设挡板，防止泥沙冲出伤人。
5设备及人员组成
5.1主要设备
表5-1-1主要机具设备仪器表
项目名称
设备仪器名称
型号
性能
数量
TSP203预报
TSP探测仪
TSP203
能探测100m以上
1台
红外探测
红外探测仪
HY—303防爆型
能探测30m范围
每工点1台
地质雷达探测
地质雷达
CR—20B型探地雷达或其它
能探测20～30m范围
1台
超前钻探
水平钻机
MK—5全液压钻机或其它
钻孔深度30～300m
1
YQ100F风动钻机或其它
钻孔深度30m以内
汽车
依维柯
客货两用车
1
影像资料
数码相机
普通型
成像清晰
视需要
资料整理
计算机
3
资料打印
打印机
2
5.2人员组成
超前地质预报工作的产品为文字、图表报告，属技术服务行列，所需人员主要为地质、物探专业技术人员、钻探技术工人，地质、物探人员可以同时兼顾地质分析、红外探测、TSP203仪器的探测、钻孔岩芯、岩粉的鉴定及孔内情况的监测，但这需要复合型专业人才，一般情况下若几样预报手段同时进行，还需要各负其责。
本项目超前地质预报人员组成如下：
设超前地质预报项目负责人1名。
TSP203预报组：
负责实施TSP203预报工作，设组长1名，工程师1名，爆破工1名，技工1名。
地质雷达组：
负责实施地质雷达探测工作，组长1名，工程师1名，技工3名。
超前水平钻探：
设队长2人，班长6人，钻探工18人，技术人员3人。
钻探人员配备是按多个工作面同时施工但只有两个工作面同时进行超前钻考虑的。
地质素描及红外探测组：
负责地面调查、隧道地质编录和描述、超前钻孔的布置和编录、红外探测的实施、提出最终预报成果和工程措施建议，地质工程师2名。
考虑到资源利用最大化，上述各项工作技术人员可以交叉任职。
施工人员组织安排如表5-1-2所示。
表5-1-2人员组成及职责
工种
人数
职责
技术人员
工人
地质素描
2
无
负责地质素描及地质资料的编制
TSP203仪器的探测
2
1名爆破工，1名技工
负责TSP203现场数据的采集和室内数据的分析及预测报告的编写
红外探测
2
无
负责红外探测现场数据的采集及室内数据的分析、预测报告的编写
地质雷达
2
3
负责地质雷达现场数据的采集和室内数据的分析及预测报告的编写
地质钻探
1/班
3～6人/（班·钻机）
负责钻机、钻孔定位、施钻，岩心、岩粉的鉴定、孔内情况的观测及钻孔柱状图的绘制、钻孔报告的编写
地质综合判析
1～2
无
负责对以上预报资料归纳、分析、对比，提出预报结论，指导施工，并对以上各预报手段提出下步工作计划。
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