XX隧道超前地质预报专项方案解析.docx
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XX隧道超前地质预报专项方案解析
目录
1编制依据、编制原则及编制范围1
1.1编制依据1
1.2编制原则1
1.3编制范围2
2工程概况2
2.1工程概述2
2.2工程地质、水文特性及气象条件2
3施工组织管理机构5
4超前地质预报施工方案6
4.1超前地质预报方法6
4.2超前地质预报工作程序8
4.3超前地质预报施工工艺8
4.4预报成果分析及处理11
5机械设备配置11
6安全管理及保证体系11
6.1人员配置12
6.2安全生产保证体系12
6.3安全措施13
7质量要求14
8资料要求14
9工作制度15
XX隧道超前地质预报专项施工方案
1编制依据、编制原则及编制范围
1.1编制依据
1.1.1xx铁路有限公司的相关文件及成都铁路铁路局相关文件要求。
1.1.2与本工程有关的施工设计图和设计文件。
（1）《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建（2008）105号
（2）《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
（3）《双线隧道施工工法》（xx隧附07）;
（4）《双线隧道复合式衬砌（有砟）》（xx隧附01）
（5）《双线隧道复合式衬砌（无砟）》（xx隧附02）
（6）《双线隧道锚段衬砌（有砟）》（xx隧附03）
（7）《双线隧道锚段衬砌（无砟）》（xx隧附04）
（8）《XX隧道设计图》（xxcc隧隧-15）
1.1.3国家、铁道部颁发的现行规范、规程、验标等各项技术标准和有关的法律、法规:
（1）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）；
（2）《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）；
1.1.4铁道部下发的有关铁路建设施工安全、质量、文明施工方面的有关文件、通知。
1.1.5我部对现场的踏勘情况。
1.1.6我单位拥有的科技工法成果和现有的企业管理水平，劳力、设备技术能力，以及在同类铁路施工中所积累的丰富的施工经验。
1.2编制原则
1.2.1严格遵守xx铁路有限公司规定的施工工期，积极稳妥、合理安排施工，在工期安排上尽可能提前完成。
1.2.2在坚持实事求是的基础上，力求“技术先进、科学合理、经济适用”。
在确保工程质量标准的前提下，积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料、新测试方法。
1.2.3分清分项工程主次，统筹兼顾，保证工程分步分期完成，以便完工后可以立即后续工程。
1.2.4合理安排施工工序，采用流水作业施工，各工序紧密衔接，避免不必要的重复工作，以保证施工连续地、均衡地、有节奏地进行。
1.3编制范围
中铁十一局集团xx铁路米易至攀枝花段扩能改造工程站前工程MPZQ-4标XX隧道，包括正洞11973m,1号横洞1266m，2号斜井788m。
2工程概况
2.1工程概述
XX隧道位于vv境内，下穿京昆高速公路进洞，向南穿越茫茫群山后在六车冲附近214省道下方，隧道全长xxm，起讫里程为bb，设置1座横洞及1座斜井。
其中1号横洞与隧道交叉里程为DK600+000,长1266m坡度为-0.9%，2号斜井与隧道交叉里程为DK602+000，长788m，坡度为5.0%。
施工组织进洞采取进口、1号横洞、2号斜井以及出口进洞施工。
其中进口工区承担正洞3275m的施工，1号横洞工区承担3045m的正洞施工任务，2号斜井承担3100m的正洞施工任务，出口工区承担正洞2553m的施工任务。
2.2工程地质、水文特性及气象条件
1.地形地貌
隧区属构造剥蚀高中山地貌，地形起伏大，地面高程1140～1870m，地势总体左侧略高，相对高差200～700m，自然坡度15～55°不等。
局部形成陡崖。
地表植被较发育，有灌木生长，部分为荒山，隧道进口坡面开垦为旱地，出口为公路挖方边坡。
该隧道进口仅有山间便道通达，交通不便，出口为214省道，交通便利，隧道洞身人烟稀少，交通不便。
2.水文地质
1）地表水
段内地表水不发育，多为季节性冲沟水，少部分沟槽常年有水，水量少，季节变化明显，旱季多干枯，雨季水量骤增。
地表水受大气降水补给，以蒸发及地下径流等形式由线路左侧向右侧总发沟槽排泄。
2）地下水
地下水主要为基岩裂隙水，赋存于花岗闪长岩及基性岩脉中，主要受大气降水补给，以网格裂隙水赋存，属弱富水至中等富水含水岩组。
花岗闪长岩地层岩体具球状风化特征，地下水具有分布不均匀，水量变化大的特点，一般在以花岗闪长岩为主的地段地下水分布相对均匀，水量变化不大，在节理密集，具球状风化及侵入岩接触带地段地下水含量激增，调绘季节为旱季，未见泉点露头。
3）水化学特征
根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010），区段内地表水，地下水水样进行分析，在环境作用类别为化学侵蚀环境、氯盐环境与盐类结晶破坏环境时，地表水、地下水对混凝土结构无侵蚀。
4）隧道涌水预测
（1）降水入渗法
根据各岩组地层出露位置、岩性、地质构造、节理裂隙发育情况，地貌形态及在本水文地质单元中的径流条件，参考仁和幅1:
20万区域水文地质普查资料。
预测涌水量约为28700m3
（2）地下水动力学法
根据《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004）的规定，结合本隧道的勘察现状，水文地质条件及所搜集的《区域水文地质晋查报告》（仁和幅）。
本隧道涌水量29708m3。
综合分析，预测隧道正常涌水量约为30000m3/d，雨季最大涌水量按1.2倍考虑，则预测隧道最大涌水量为36000m3/d。
3.地质构造
隧区地处扬子淮台地西缘康滇地轴中段，构造以南北向和北北东向断裂构造为主，褶皱构造次之，且具有明显的继承性和多期活动性特点。
隧道洞身岩性单一，未见构造痕迹。
花岗闪长岩节理裂缝较发育，主要节理产状有：
N30E/90、N30E/54NW、N12W/36NE、65E/55SE、N45W/66SW、N30W/63SW等。
4.地震参数
根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001）及四川赛斯特科技责任有限公司《xx线攀枝花-米易铁路区域性地震区划报告》（2011年8月），隧区地震动峰值加速度为0.01g，地震动反应谱特征周期为0.45s。
5.不良地质及特殊性岩土
隧区内不良地质为有害气体、放射性及高地应力，无特殊岩土
1）有害气体
隧区内地壳深部的岩浆活动及热动力变质作用强烈，矿物变质、富集可能伴生有毒气体。
2）高放射性
隧区内广泛分布有晋宁期花岗闪长岩，以及不明时期辉绿岩以岩脉、岩株等形式呈现不规则穿插侵入，具1/20万永仁幅区域矿产报告，在花岗闪长岩，与不明时期侵入岩接触地带出现放射性异常；围岩及地下水中可能存在高放射性。
根据《铁路工程不良地质勘察规程》（TB10027-2012）第13.5.3条，通过本隧道深孔放射性测井，测试与分析，在正常公众停留时间（每年2080小时），地层环境γ辐射照射对公众产生的年有效当量He：
2.69-4.61SV，整座隧道内属放射性场所非限制区，在长久公众停留时间（每年8760小时），地层环境γ辐射照射对公众产生的年有效当量He：
11.33-19.42SV，其中在D2K595+689-D2K598+510，DK598+510-DK604+000段为放射性控制区，在DK604+000-DK607+645里程段为放射性监督区
3）高地应力
隧道通过地层以晋宁期花岗闪长岩为主，岩石单轴天然饱和抗压强度为30.6-95.2MPa，标准值为49.33MPa，为硬质岩，该隧道最大埋深达570m，在高地应力状态下，隧道埋深大于400m段（D2K597+610-D2K598+500DK598+500-DK600+210及DK602+880-DK602+980）硬质岩在开挖过程中可能产生岩爆。
4）地温
据定测阶段深孔孔内地温测量，实测隧道洞身范围内地温为19.7-20.1℃，低于28℃，地温梯度1.40-1.98℃/100米，属于正常地温区地温梯度（不大于3℃/100m），由此分析隧道不存在高地温热害
6.气象
本段线路均走行在攀枝花境内，属南亚热带—北温带的多种气候类型，被称为“南亚热带为基带的立体气候”，具有夏季长、四季不明显，干、雨季分明，昼夜温差大、气候干燥、降雨量集中、日照多（全年2300至2700小时），太阳辐射强（578至628千焦／平方厘米），蒸发量大、小气候复杂多样等特点。
年平均气温20.9℃，是四川省内年平均气温和总热量最高的地区，一般最热月出现在5月，最冷月出现在12月。
6月上旬至10月为雨季，11月至翌年5月为干季，无霜期300天以上。
3施工组织管理机构
为了加强施工现场管理，确保工程按期完成及创优目标的实现，我公司在现场成立了“中铁十一局集团有限公司米易至攀枝花段项目经理部”，下设七部一室和四个工区，工区下设架子队，本工程进口工区由三工区负责现场的施工管理工作。
本工程横洞、斜井、出口工区由四工区负责现场的施工管理工作，其组织机构如图1“施工组织管理机构图”。
图1施工组织管理机构图
4超前地质预报施工方案
4.1超前地质预报方法
本隧道根据地质情况、风险源及风险等级，采取地质调查法、超前探孔、物探法相结合的综合预报方法。
超前地质预报方法详见下表：
1）XX隧道进口工区（D2K595+680~DK598+955）,长3275m
XX隧道进口工区超前地质预报施作里程表
地质调查法
地质调查
D2K595+680～DK598+955
地质素描
D2K595+680～DK598+955
地质作图
D2K595+680～DK598+955
超前钻探法
加深炮眼
D2K595+680～DK598+955
超前钻孔
D2K595+680～D2K595+900
物探法
地震反射波
D2K595+680～DK598+955
2）XX隧道横洞工区（DK598+955~DK602+000）,长3045m
XX隧道横洞工区超前地质预报施作里程表
地质调查法
地质调查
DK598+955～DK602+000
地质素描
DK598+955～DK602+000
地质作图
DK598+955～DK602+000
超前钻探法
加深炮眼
DK598+955～DK602+000
超前钻孔
物探法
地震反射波
DK598+955～DK602+000
3）XX隧道斜井工区（DK602+000~DK605+100）,长3100m
XX隧道斜井工区超前地质预报施作里程表
地质调查法
地质调查
DK602+000～DK605+100
地质素描
DK602+000～DK605+100
地质作图
DK602+000～DK605+100
超前钻探法
加深炮眼
DK602+000～DK605+100
超前钻孔
物探法
地震反射波
DK602+000～DK605+100
4）XX隧道出口工区（DK605+100~DK607+653）,长2553m
XX隧道斜井工区超前地质预报施作里程表
地质调查法
地质调查
DK605+100～DK607+653
地质素描
DK605+100～DK607+653
地质作图
DK605+100～DK607+653
超前钻探法
加深炮眼
DK605+100～DK607+653
超前钻孔
DK607+385～DK607+653
物探法
地震反射波
DK605+100～DK607+653
5）XX隧道1号横洞（HDK0+000+100~HDK1+266）,长1266m
XX隧道1号横洞超前地质预报施作里程表
地质调查法
地质调查
HDK0+000～HDK1+266
地质素描
HDK0+000～HDK1+266
地质作图
HDK0+000～HDK1+266
超前钻探法
加深炮眼
HDK0+000～HDK1+266
超前钻孔
物探法
地震反射波
HDK0+000～HDK1+266
6）XX隧道2号斜井（XDK0+000+100~XDK0+788）,长788m
XX隧道1号横洞超前地质预报施作里程表
地质调查法
地质调查
XDK0+000～XDK0+788
地质素描
XDK0+000～XDK0+788
地质作图
XDK0+000～XDK0+788
超前钻探法
加深炮眼
XDK0+000～XDK0+788
超前钻孔
物探法
地震反射波
XDK0+000～XDK0+788
4.2超前地质预报工作程序
超前地质探测和预报工作程序见“超前地质预测预报工作程序图”。
超前地质预测预报工作程序图
4.3超前地质预报施工工艺
4.3.1地质调查法
地质调查法主要是根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内地质调查资料、隧道开挖面地质素描，通过地层对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、地质作图等，推测开挖面前方可能揭示的地质情况，如地层岩性、地质构造、不良地质及特殊地质等。
对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，结合已有勘测资料，进行隧道开挖面前方地质条件的预测预报。
4.3.2TSP地震反射波
采用TSP2003地震反射波长距离超前地质预报法，软弱围岩段每次预报距离采用100m，在完整的硬质岩地层每次预报距离采用150m；两次预报搭接长度不小于10米。
根据预报资料分析提出隧道掌子面前方存在的对隧道施工有影响的工程地质和水文地质隐患，以及施工过程中应采取的措施。
4.3.3超前钻孔、加深炮眼
超前地质钻孔采用单孔水平取岩芯钻探法，超前探测30m。
超前钻孔每断面布设2个超前探孔，其中1孔取芯，配合5孔加深炮眼一起超前探测。
超前钻孔直径为89mm，外插角为5°，每孔长30m，搭接长度不小于5m。
超前钻孔在地质调查、TSP预报的基础上，对发现的不良地质体，物探异常点进行超前钻探，进行定量化探查。
超前钻孔布设见“超前探孔布置示意图”。
超前探孔布置示意图
超前钻孔一旦钻到地下水，应当立即停钻，并实施灌浆，按照注一段钻一段的前进式注浆方式实施，直至钻到设计深度，将超前钻孔与超前预注浆纳入同一个工序来实施；前后两次超前探孔必须保证有最小5m的搭接长度，并且后一次钻孔至少前5m在前一次的注浆岩盘内；三是在水压、水量较大的情况下，坚持采用分层泄水减压、分层注浆的方式，即下层管注浆、中层管放水和中层管注浆、上层管放水，逐层抬水把水排挤到拱顶
以上规定的止水固结圈以外；四是做好注浆效果的检查工作，按规定实施检查孔，做到先检查再开挖。
加深炮眼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3m以上作为探测孔。
加深炮孔布置见加深炮孔布置示意图。
加深炮孔布置示意图
根据超前钻孔、加深炮眼钻速是否均匀，判定岩层等级，是否均质；钻进过程是否有卡钻现象，判断是否有夹层，围岩是否破碎；钻进后是否有渗水，根据渗水量大小判断掌子面前方地下水含量；钻孔后是否有气体溢出判断是否含有害气体。
4.4预报成果分析及处理
地质预测预报的结果由地质工程师进行汇总，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。
会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。
5机械设备配置
XX隧道超前地质预报设备配置见下表：
XX隧道超前地质预报工作主要仪器设备表
名称
所需数量
现场已有数量
备注
超前水平钻机
1台
1台
项目经理部
数码相机
4部
4部
项目经理部
电脑
4台
4台
项目经理部
罗盘仪
1套
1套
项目经理部
装载机
1台
3台
施工队配合
TSP203
1套
1套
超前地质预报队
6、安全管理及保证体系
项目经理部成立由项目经理为第一责任人的安全管理领导小组，项目副经理、项目总工、安全管理工程师和各业务部门主管组成。
本项目安全生产实行项目部→工区→架子队→工班四级管理。
安全管理组织机构见“安全管理组织机构图”（见下页）。
安全管理组织机构图
6.1人员配置
项目经理分部设1名安全总监分管安全管理工作，设安全质量部，编制3人，专门负责施工中的安检工作。
每个工区设两名安全工程师，各施工队分别配置2名安全员，班组设义务安全员。
6.2安全生产保证体系
安全生产保障体系覆盖管理层到作业层，认真执行职业健康安全管理标准，坚持管生产管安全，实行安全包保责任制。
安全生产领导小组主要职责是：
建立安全生产责任制，检查、考核各部门安全生产责任制落实情况；确定安全生产管理方针和目标；审定有关的安全生产管理办法；定期组织安全生产检查，组织安全生产专题会议，协调布置安全生产工作；按有关规定，组织编报工程建设安全生产应急预案；依照国家及铁道部有关安全生产法律法规的规定，及时上报安全生产事故情况，积极配合安全生产事故的调查。
保证投入足够的安全经费，完善安全防护设施，配齐安全检查人员；施工现场安全人员到位、安全措施、特种作业人员持证上岗等，进行严格检查和落实，并进行日常的安全巡检，发现安全隐患，负责督促整改落实到位。
安全保证体系详见“安全保证体系框图”。
安全保证体系框图
6.3安全措施
1、超前地质预报人员认真学习、执行隧道施工安全规程，超前水平钻探人员还必须认真学习、执行钻探安全技术操作规程。
新技术人员和工人上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识，并在班长或技术熟练人员的指导下工作。
2、进入隧道工作必须穿戴合体的工作服、防护靴、安全帽和防尘口罩等防护用品。
3、地质预报工作必须在现场进行找顶作业完成后进行，开始工作前应观察操作空间上方、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，确保预报人员的安全。
4、严禁上班前或工作中饮酒。
5、高空作业平台架一定要牢固，平台周围设置防护栏，人员在钻架上作业时系安全带。
凡患有高血压、心脏病等不得上架作业。
6、若岩体中含有易燃易爆气体，采用水循环钻，切勿干钻，电机，照明设备，开关及其他机械设备也应采用防爆型，不得携带烟火进洞。
7、钻机使用高压风、高压水，各连接部件均采用符合要求的高压配件，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；高压电路接线由专业电工操作，一般人员不得操作。
8、钻孔时，钻机前方安设挡板，严禁在钻机的轴向后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。
9、孔口安设孔口管和闸阀，但孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。
10、TSP地震波反射法所需炸药和雷管由持有爆破证的人专人领用，由专业爆破工操作，非专业人员严禁从事爆破作业。
7质量要求
1、为了保证地质测试与超前地质预报质量，成立QC小组，实行全面质量管理，按IS09001质量体系的要求，建立内部质量管理机制，制定岗位责任制，保证测试预报工作按计划进行，全部地质资料实行计算机管理，保证资料的完整性及连续性。
测试预报人员要根据现场实际每天或经常、主动的深入施工现场，及时了解。
2、进行施工动态地质测绘及编录，同时对一些地质条件复杂的地段，设置质量控制点，进行重点测试预报，确保地质测试与超前预报的工作质量。
8资料要求
1、现场技术人员每天将现场采集的资料进行分析和汇总。
2、每周三将一周的地质预报工作及时报监理单位。
3、编制各预报方法预测报告、地质综合分析报告、月报、年报、超前地质预报竣工总报告。
4、超前地质预报采用的各种预报手段均应提交预测报告。
9工作制度
1、现场技术人员每天将现场采集的资料进行分析和汇总，并向施工和现场技术负责人进行汇报；每周进行一次归纳总结。
在出现异常情况，立即向工区技术负责人报告，工区技术负责人立即向项目部工程部及总工程师报告。
2、项目部总工程师立即组织召开各专业技术人员分析及提出临时应对措施，对地质条件与设计变化较大、影响隧道施工安全，可能产生地质灾害的重点地段所做的超前地质预报，及时交付业主、设计单位进行动态设计；情况紧急时，先及时采取防范措施，然后邀请有关方进行现场会勘，以保证施工安全。
3、为确保超前地质预报工作的顺利进行，实行定期会议制度，每天进行一次调度会，每周召开周例会，每月进行一次汇总及分析，若遇特殊情况，根据需要随时召开，适时邀请业主和设计单位参加，及时解决存在的问题，保证超前预报和施工的顺利进行。
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