成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程超前地质预报专项施工方案Word版.docx

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成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程超前地质预报专项施工方案Word版

新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程

CLZQ-9标

超前地质预报专项

施工方案

中铁隧道集团有限公司成兰铁路工程指挥部

二〇一三年七月

新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程

CLZQ-9标

超前地质预报专项

施工方案

编制：

年月日

复核：

年月日

审核：

年月日

中铁隧道集团有限公司成兰铁路工程指挥部

二〇一三年七月

第一章编制依据

1.1编制依据

⑴《高速铁路隧道工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；

⑵《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10753-2010）；

《铁路隧道施工地质超前预报技术指南》（铁建设【2008】105号）；

《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）

《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）

CLZQ-9标设计文件、CLZQ-9标承包合同文件、《新建铁路成都至兰州线成都至川主寺段站前工程CLZQ-9标段实施性施工组织设计》；

成兰铁路CLZQ-9标设计文件及图纸。

第二章工程概况

2.1地理位置及工程范围

本标段起讫里程左线D8K149+550～D8K170+850，右线YD8K148+753～YD8K170+935，主要包括榴桐寨隧道出口段、龙塘站四线大桥、平安隧道进口段。

榴桐寨隧道出口段设2#横洞一座，平安隧道进口段设1#、2#、5#、6#横洞和3#斜井。

标段工程位置示意如图2-1-1。

图2-1-1标段工程位置示意图

2.2工程地质及水文地质

2.2.1地形地貌

榴桐寨隧道地形沟谷纵横，地形起伏大，地面高程1600~3255m，出口位于龙塘沟，与龙塘大桥相连，自然横坡25°～60°，局部为陡壁，植被较差，属越岭隧道。

平安隧道位于茂县桃花寨沟与平安沟之间，最低高程1690m，最高高程4200m，相对高差2510m，自然坡度30°～75°，局部为陡壁，植被茂盛。

山高谷深，岭谷相间，隧道横穿龙塘沟，石大关等多条间溪流，大致沿岷江上行，为傍山隧道。

2.2.2地层岩性

2.2.2.1榴桐寨隧道

主要穿越泥盆系危关群下组（Dwg

（1））炭质千枚岩、千枚岩夹石英岩、灰岩；志留系茂县群第五组（Smx（5））千枚岩夹灰岩、砂岩；第四组（Smx（4））千枚岩夹泥质灰岩；第三组（Smx（3））千枚岩与炭质千枚岩、灰岩、砂岩、石英岩互层；第二组（Smx

（2））千枚岩、炭质千枚岩夹砂岩、灰岩；隧区发育3条断层，2条向斜，1条背斜，受构造影响，附近岩体节理裂隙发育，完整性差，富水性好。

2.2.2.1平安隧道

主要穿越泥盆系危关群上组（Dwg

（2））炭质千枚岩、砂质千枚岩、石英岩；泥盆系危关群下组（Dwg

（1））含炭质千枚岩、绢云石英千枚岩夹石英岩、灰岩；石炭系、二叠系灰岩夹炭质千枚岩、炭质页岩（C+P），三叠系下统菠茨沟组石英砂岩、炭质千枚岩夹灰岩（T[1]b）以及三叠系中统杂谷脑组千枚岩、砂岩、灰岩（T[2]z）；

本段隧道通过桃花寨向斜、石大关断层、水沟子弧形同斜倒转背斜、平安1#倒转向斜、小关子逆冲断层、平安1#断层、平桥沟推断逆冲断层、洗澡塘弧形同斜倒转向斜、观音崖倒转背斜等。

围岩稳定性差，节理较发育。

榴桐寨隧道、平安隧道、横洞及斜井具体围岩等级见表2-2-1、2-2-2。

表2-2-1榴桐寨隧道、平安隧道具体围岩等级表

序号

名称

里程

长度

围岩分级计算长度（m）

（m）

II

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

1

榴桐寨隧道

左线D8K149+550～D8K151+598

2048

0

0

480

1568

右线YD8K148+753～YD8K151+573.5（含明洞10m）

2820.5

0

0

807

2003.5

2

平安隧道

左线D8K151+760～D8K170+850

19090

200

3565

8808

6537

右线YD8K151+735.5～YD8K170+935

19199.5

200

3446

8850

6703.5

合计

43158

400

7011

18945

16812

占总隧长比例（%）

0.9%

16.2%

43.9%

39.0%

榴桐寨隧道、平安隧道大变形段长度总计11280m，占隧道总长的27.5%。

表2-2-2横洞及斜井具体围岩情况

隧道名称

序号

辅助坑道名称

总长度

围岩分级长度（m）

（m）

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

榴桐寨隧道

1

2#横洞

263

263

平安隧道

2

1#横洞

365

365

3

2#横洞

754

754

4

5#横洞

2699

850

1547

302

5

6#横洞

2852

450

1752

650

6

3#斜井

1893

700

1193

合计（m）

8826

1300

3999

3527

占总长比例（%）

14.73

45.31

39.96

2.2.2.3地质构造

本标段隧道受区域构造影响，断层、褶皱发育。

平安隧道以石大关断层为界，分为2大构造带：

石大关弧形构造带、较场山字形构造带。

2.2.2.4地震动参数

根据2011年8月中国地震局对成兰铁路地震安评报告的审查和批复，本标段沿线地震参数如表2-2-3所示。

表2-2-3地震动参数

序号

里程

长度（km）

地震动峰值加速度

1

D8K149+550～D8K170+850

21.3

0.3g

2.2.2.5水文地质

本标段地表水主要为江溪水、沟水，岷江水。

沿线地表和地下水丰富，山间溪流一般长年有。

总体上地表水集中在沟谷，径流快、静藏量小。

2.2.2.6不良地质与特殊岩土地段

⑴不良地质体：

本标段地质构造复杂，岩体破碎，不良地质发育，主要有滑坡、泥石流、岩堆、危岩落石、岩溶、地震区、人为坑洞、断层破碎带等。

⑵特殊岩土：

主要为软土、松软土、膨胀土、膨胀岩、人工填土、湿陷性黄土、板岩、炭质板岩、灰岩等。

第三章施工超前地质预报实施方案

3.1施工超前预报工作执行的规程、规范和指南

⑴《铁路隧道施工地质超前预报技术指南》铁建设[2008]105号；

⑵《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2007J124-2007；

⑶《铁路工程不良地质勘察规程》TB10027-2001J125-2001；

⑷《铁路工程特殊岩土勘察规程》TB10038-2001J126-2001；

⑸《铁路工程水文地质勘察规程》TB10049-2004J339-2004；

⑹《铁路工程物理勘探规程》TB10013-2004；

⑻《铁路工程抗震设计规范》GB50111-2006；

⑼《岩土工程勘察规范》BG5002-2001；

⑽《中国地震动参数区划图》GB18306-2001；

⑾《铁路隧道设计规范》JB10003-2005；

3.2施工超前预报的目的

⑴进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，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；

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。

3.3施工超前预报方法及其内容

根据隧道地质条件、风险源及其风险等级，采取不同的超前探测方法，分别为地质调查法、物探法及超前钻探法。

3.3.1长距离预报

长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，分析和把握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程等，从而制定预报预案，预报距离一般在掌子面前方100m以上，并根据揭示情况进行不断的修正。

3.3.2中长距离预报

中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、高分辨电法、深孔水平钻探等对掌子面前方30～100m范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。

3.3.3短距离预报

短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。

本标段隧道施工超前预报主要采用地质调查法、物探法、超前钻探法。

施工地质预报是一项系统性的工作，需纳入施工工序。

根据以上原则，制定具体预报方案如下：

⑴地面调查：

对隧道范围内地形、地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件，不良地质作用等进行进一步的全面核查。

⑵洞内地质素描：

对隧道全段（包括正洞、辅助坑道），进行地质素描。

⑶TSP超前探测：

采用TSP超前探测，重点查明隧道岩体完整性，软弱结构面，断层破碎带，裂隙发育带规模、大小、发育位置，对隧道进行贯穿性探测。

⑷红外探测法：

采用红外线探测仪对隧道前方掌子面水文地质条件进行探测，宏观掌握掌子面前方短距离（大约30m）范围内的富水带位置及富水情况。

⑸地质雷达探测：

采用地质雷达对可溶岩段、向斜核部、侵入接触带、软硬岩接触带、断层及其影响带或TSP超前探测发现的异常地带，进行短距离精确探测，精确查明岩溶裂隙发育位置、大小规模、形态、充填及富水状况以及断层破碎带、裂隙发育带位置、规模、接触带岩体完整性等工程地质及水文地质条件。

⑹超前地质钻孔：

对于隧道可溶岩岩溶弱发育段，采用一孔超前探孔贯通，对于岩溶中等～强烈发育及复杂地段（勘察期间发现的断层破碎带、褶皱地段、沟谷地段、可溶岩与非可溶岩接触带、裂隙发育带、岩脉出露带及其他预报手段探测到的异常地段）必要时采用多孔探测；重点复杂地段（其他预报手段探测到的重大异常地段）采用超前地质探孔进行超前验证探测。

⑺掌子面加深炮眼：

利用在隧道开挖工作面上炮眼钻孔，选择3～5个钻孔加深3m以上，探测掌子面前方的地质情况。

3.4施工超前预报工作流程

隧道施工超前地质预报工作采用长短结合、上下对照、定性与定量相结合，多方法、多频次相互印证的原则，进行综合施工超前地质预报。

针对沿线各隧道洞身段地质复杂程度，具体预报分为常规预报和加强预报两种情况。

常规预报：

主要采取以地质分析为基础、物探方法结合钻探方法为手段，宏观预报（地表调查）、中长距离预报（TSP预报）、短距离预报（表面地质雷达、超前地质钻孔和加深炮眼）相结合的预报体系。

其流程见图3-4-1。

图3-4-1常规预报工艺流程图

加强预报：

主要采取以地质分析为基础、物探方法结合钻探方法为手段，宏观预报（地表调查）、中长距离预报（TSP预报）、短距离预报（表面地质雷达、红外线预报、超前地质钻孔和加深炮眼）相结合的预报体系。

其流程见图3-4-2。

图3-4-2加强预报工艺流程

3.5隧道施工超前地质预报关键技术问题的对策

⑴岩溶及涌水、突泥预报

首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道可溶岩发育的大致里程，再通过TSP203A对岩溶及地下水发育的位置、规模及性质作较为详细的预报，然后采用掌子面素描、地质雷达、红外探测等方法更加准确地预报掌子面前方30m范围内岩溶的发育情况，对可能有岩溶、突泥涌水的地段特别是可溶岩与非可溶岩的接触带应进行水平钻验证，超前钻探时必须设有防突装置，具体为在钻孔时安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。

对岩溶强烈发育地段可增加钻孔的数量及增加地质雷达探测的频率，并对开挖后的隧道底板用地质雷达进行隧底岩溶检测。

斜井工区、隧道反坡施工地段处于富水区时，超前钻探作业时应做好突涌水处治的方案。

隧道涌水、突泥预报程序，见图3-5-1。

图3-5-1隧道涌水突泥预报程序框图

⑵断层破碎带预报

首先利用地质调查与地质素描手段，确定在勘察阶段发现的宽大断层的大致里程，此外，由于地壳中许多断层并未延伸至地表或被覆盖层所覆盖，所以隧道在开挖过程中所揭露的断层往往多于地表所发现的数量，鉴于沿线隧道属岩溶隧道，故应进行TSP203A、地质雷达和红外探水贯通性探测，探测掌子面前方围岩的强度、完整性、富水性，然后根据掌子面素描观察隧道围岩的变化，统计节理组数及其形态的变化，推测前方可能出现断层的位置，对可能出现断层的地段进行水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。

断层预报程序框图，见图3-5-2。

图3-5-2断层预报程序框图

第四章施工超前地质预报方法

结合沿线隧道地质条件，超前地质预报工作采用由面到点、长短结合、地面调查与洞内预报相结合、定性与定量相结合的方法，确保预报的准确性。

4.1施工段落与对应的地质预测预报方法

表4-1-1榴桐寨隧道左线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表

序号

里程

围岩级别

物探法

超前钻探法

1

H2D8K0+000～+263

Ⅴ

WT-1

ZT-1

2

D8K149+150～D8K149+200

Ⅳ

WT-1

ZT-2

3

D8K149+200～D8K149+910

Ⅳ

WT-1

ZT-2

4

D8K149+910～D8K150+120

Ⅴ

WT-2

ZT-2

5

D8K150+120～750

Ⅳ

WT-1

ZT-2

6

D8K150+750～850

Ⅳ

WT-1

ZT-1

7

D8K150+850～980

Ⅴ

8

D8K150+980～D8K151+360

Ⅳ

9

D8K151+360～598

Ⅴ

表4-1-2榴桐寨隧道右线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表

序号

里程

围岩级别

物探法

超前钻探法

1

YD8K148+753～YD8K149+220

Ⅳ

2

YD8K149+220～930

Ⅳ

WT-1

ZT-2

3

YD8K149+930～YD8K150+140

V

WT-2

ZT-2

4

YD8K150+140～770

Ⅳ

WT-1

ZT-2

5

YD8K150+770～870

Ⅳ

WT-1

ZT-1

6

YD8K150+870～YD8K151+000

V

7

YD8K151+000～380

Ⅳ

8

YD8K151+380～573.5

V

表4-1-3平安隧道左线各施工段落对应的地质预测预报方法统计表

隧道名称

序号

里程范围

围岩级别

物探法

超前钻探法

平安隧道1号横洞

1

HD1K0+004～+190

V

WT-1

ZT-1

2

HD1K0+190～+270

V

WT-2

ZT-2

3

HD1K0+270～+365

V

WT-1

ZT-1

平安隧道2号横洞

4

H2D8K0+004～+590

IV

WT-1

ZT-1

5

H2D8K0+590～+754

V

6

HD4K0+300～+555

V

平安隧道5号横洞

7

HD5K0+000～250

Ⅳ

WT-1

ZT-1

8

HD5K0+250～500

Ⅲ

9

HD5K0+500～800

Ⅳ

ZT-2

10

HD5K0+800～900

Ⅴ

11

HD5K0+900～HD5K1+050

Ⅳ

12

HD5K1+050～300

Ⅲ

ZT-1

13

HD5K1+300～410

Ⅳ

ZT-2

14

HD5K1+410～600

Ⅳ

ZT-1

15

HD5K1+600～750

Ⅴ

16

HD5K1+750～950

Ⅳ

17

HD5K1+950～HD5K2+300

Ⅲ

18

HD5K2+300～653

Ⅳ

19

HD5K2+653～699

Ⅴ

平安隧道6号横洞

20

HD6K0+000～150

Ⅳ

WT-1

ZT-2

21

HD6K0+150～250

Ⅴ

22

HD6K0+250～400

Ⅳ

23

HD6K0+400～500

Ⅲ

ZT-1

24

HD6K0+500～600

Ⅳ

ZT-2

25

HD6K0+600～700

Ⅴ

26

HD6K0+700～900

Ⅳ

27

HD6K0+900～HD6K1+100

Ⅲ

28

HD6K1+100～150

Ⅳ

ZT-2

29

HD6K1+150～300

Ⅲ

ZT-1

30

HD6K1+300～400

Ⅳ

ZT-2

31

HD6K1+400～650

Ⅴ

32

HD6K1+650～950

Ⅳ

33

HD6K1+950～HD6K2+050

Ⅴ

ZT-1

34

HD6K2+050～500

Ⅳ

35

HD6K2+500～550

Ⅴ

36

HD6K2+550～802

Ⅳ

37

HD6K2+802～852

Ⅴ

平安隧道3号斜井

38

XJ3K0+004～+350

IV

WT-1

ZT-1

39

XJ3K0+350～+450

IV

WT-1

ZT-2

40

XJ3K0+450～+700

IV

WT-1

ZT-1

41

XJ3K0+700～XJ3K1+350

V

WT-2

ZT-1

42

XJ3K1+350～+450

V

WT-2

ZT-2

43

XJ3K1+450～+893

V

WT-1

ZT-1

平安隧道左线

44

D8K151+760～+790

V

WT-1

ZT-1

45

D8K151+790～+980

V

WT-2

ZT-2

46

D8K151+980～D8K152+080

V

WT-1

ZT-1

47

D8K152+080～+380

IV

48

D8K152+380～+430

V

49

D8K152+430～+500

IV

50

D8K152+500～+880

IV

WT-1

ZT-2

51

D8K152+880～D8K153+500

IV

WT-1

ZT-1

52

D8K153+500～+550

V

53

D8K153+550～D8K154+250

IV

54

D8K154+250～+320

V

55

D8K154+320～+500

IV

56

D8K154+500～D8K155+450

IV

WT-1

ZT-2

57

D8K155+450～+630

IV

WT-1

ZT-1

58

D8K155+630～+650

IV

WT-2

ZT-2

59

D8K155+650～+880

V

60

D8K155+880～+950

V

WT-1

ZT-1

61

D8K155+950～D8K156+220

IV

WT-2

ZT-1

62

D8K156+220～+370

V

WT-2

ZT-2

63

D8K156+370～+500

IV

WT-2

ZT-1

64

D8K156+500～+700

V

65

D8K156+700～+750

IV

WT-1

ZT-1

66

D8K156+750～+800

V

67

D8K156+800～D8K157+480

IV

68

D8K157+480～+615

Ⅲ

69

D8K157+615～+665

IV

70

D8K157+665～D8K158+030

Ⅲ

71

D8K158+030～+510

IV

72

D8K158+510～+980

Ⅲ

WT-1

ZT-1

73

D8K158+980～D8K159+180

Ⅱ

74

D8K159+180～+260

Ⅲ

75

D8K159+260～+515

IV

76

D8K159+515～+565

V

WT-1

ZT-2

77

D8K159+565～D8K160+140

IV

78

D8K160+140～+240

V

79

D8K160+240～+660

IV

80

D8K160+660～+780

V

WT-2

ZT-2

81

D8K160+780～D8K161+200

IV

WT-1

ZT-2

82

D8K161+200～+260

V

83

D8K161+260～+320

IV

84

D8K161+320～+660

IV

WT-1

ZT-1

85

D8K161+660～+710

V

86

D8K161+710～+910

IV

87

D8K161+910～D8K162+000

V

88

D8K162+000～+200

IV

89

D8K162+200～+650

Ⅲ

90

D8K162+650～+900

IV

91

D8K162+900～D8K163+200

Ⅲ

92

D8K163+200～+350

IV

93

D8K163+350～+470

V

94

D8K163+470～+840

IV

95

D8K163+840～D8K164+000

Ⅲ

96

D8K164+000～+360

IV

97

D8K164+360～+450

V

98

D8K164+450～+590

IV

99

D8K164+590～DK8K165+105

Ⅲ

100

D8K165+105～+230

IV

101

D8K165+230～+280

V

102

D8K165+280～+550

IV

103

D8K165+550～+720

IV

WT-1

ZT-2

104

D8K165+720～D8K166+250

IV

WT-1

ZT-1

105

D8K166+250～+590

Ⅲ

106

D8K166+590～+645

IV

107

D8K166+645～+695

V

108

D8K166+695～+855

IV

109

D8K166+855～+955

V

WT-2

ZT-2

110

D8K166+955～D8K167+055

IV

WT-1

ZT-1

111

D8K167+055～+205

V

WT-2

ZT-2

112

D8K167+205～+405

IV

113

D8K167+405～+705

V

114

D8K167+705～+755

IV

115

D8K167+755～+905

V

116

D8K167+905～D8K168+400

IV

WT-1

ZT-1

117

D8K168+400～+420

IV

WT-2

ZT-2

118

D8K168+420～+500

V

119