隧道超前地质预报方案.docx

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隧道超前地质预报方案

1、工程概略及地质状况.1

1.1工程概略1

1.2工程地质特色1

1.3水文地质特色2

1.4不良地址及特别岩土.2

1.5地道工程地质条件的剖析评论2

1.6地道工程地质围岩分级2

1.7地道工程地质条件评论3

1.8不良地质及特别地质采纳举措3

1.9超前地质展望、预告的重要性3

2、超前地质展望、预告整体方案.4

2.1展望、预告原则4

2.2展望、预告整体方案4

3、地质超前预告时间安排.4

4、地质预告主要设施.6

5、超前地质预告方法和手段.6

5.1地质剖析方法6

5.2超前探测7

5.3洞内涌突水的及时监测11

5.4洞外及时监测11

6.超前地质预告成就整理.12

6.1分段地质预告成就表12

6.2地道贯穿后供给的资料12

7.其余.12

1、工程概略及地质状况

1.1工程概略

新建山西中南部铁路通道小水头1号地道位于山西省古县并侯村

邻近，地道起止里程DK384+125-DK385+075,全长950米，为单洞

双线有碴地道，地道处于黄土台垣与太岳中低山交界地段，地形起伏较

大，地形复杂，沟壑发育，坡度较陡，坡角约40°～50°。

地道出入口

及洞身为第四系覆盖层，沿山梁顶部及一侧山坡覆盖第四系土层，地表

多为荒地，生长灌木，地道最大埋深38米。

1.2工程地质特色

1.2.1地层岩性

小水头1号地道地址位于临汾～运城新裂陷九原山～塔儿山陷隆，

毗邻浮山大断裂，地道表覆为第四系上更新统（Q3al）砂质黄土、第四系

中更新统洪积（Q2pl）黏质黄土，三叠系下统刘家沟组（T11）砂岩。

洞身部位为中更新统黏质黄土和三叠系刘家沟组砂岩，各层详细描绘以下：

①砂质黄土（Q3al）:

褐黄色，稍湿，稍密，土质较平均，粘性较差，

孔隙发育，局部含砂量较大，厚度3～5m。

②黏质黄土（Q2pl）：

黄褐色、棕红色，硬塑，土质不均，粘性一般，

孔隙不发育，可见少许针状孔隙，含铁锰质结核、钙质结核局部成层，

夹有细圆砾土层和砂层，局部半胶结。

厚度5.0～40.0m。

③砂岩（T11）：

紫红色，成分以长石、石英为主，砂质结构，中

-厚层

状结构，节理裂隙发育，锤击易碎，强风化，岩芯多呈块状及短柱状，厚度3.0～5.0m。

○4砂岩（T11）：

紫红色，成分以长石、石英为主，砂质结构，中-厚层状结构，节理裂隙发育，锤击易碎，强风化，岩芯多呈块状及短柱状，

厚度大于20m。

岩层产状：

N65°W/22°S，三叠系刘家沟组砂岩主要

发育两组节理，节理产状：

155°∠85°、60°∠65°，均为微张节理，0.3m

＜S＜0.8m，L＞5m。

1.2.2地质结构

小水头1号地道地址位于临汾～运城新裂陷九原山～塔儿山陷隆，

毗邻浮山大断裂，地道处于黄土台垣与太岳中低山交界地段，地形起伏

较大，地形复杂，沟壑发育，坡度较陡，坡角约40°～50°。

地道出入

口及洞身为第四系覆盖层，沿山梁顶部及一侧山坡覆盖第四系土层，地

表多为荒地，生长灌木。

1.3水文地质特色

1.3.1地表水

勘察时期未看法表水出露。

1.3.2.地下水

地下水以基岩裂隙水为主，埋深大于30m，水量受季节影响较大，主要受大气降水补给，依据邻近水化验资料，地下水对一般混凝胡无侵

蚀性。

估量地道正常涌水量为354m3/d。

洞身单位涌水量为0.74m3/d·m，为弱富水区段。

1.4不良地址及特别岩土

地道出入口表层散布有薄层砂质黄土，拥有稍微非自重湿陷性。

地道出入口斜坡坡度较陡，特别是在雨季时水下渗到基岩面，上层黄土简单含水简单形成脆弱面，故开挖时应注意防备。

1.5地道工程地质条件的剖析评论

1.5.1工程地质条件整体评论

地道穿越黄土台垣区，地质结构相对简单；地道出入口及洞身围岩

为第四系中更新统洪积黏土质黄土夹砂砾石和三叠系刘家沟组砂岩，洞身近沿黏质黄土与砂岩界面及其邻近穿越，地层交界处一般地下水易富集，含水率存在变大可能，地道施工开挖后围岩塌方可能性大，应增强预付护，及时衬砌全隧属浅埋地道，易发生坍方冒顶，施工时应及时超前预付护、增强衬砌及监控量测。

全隧地质风险较高，存在塌方冒顶的风险，地道整体地质条件差。

1.5.2土壤最大冻结深度：

0.47m。

1.5.3地震动峰值加快度0.20g，地震基本烈度：

VⅢ，地震动反应谱特

征周期为0.35S。

1.6地道工程地质围岩分级（见围岩分级表）

小水头1号地道围岩分级表

序

里程

围岩级别

长度（米）

号

1

DK384+125-DK384+705

黄土Ⅴ级增强

580

2

DK384+705-DK384+745

明洞衬砌

40

3

DK384+745-DK384+820

黄土Ⅴ级增强

75

4

DK384+820-DK384+985

黄土Ⅴ级复合式

165

增强

5

DK384+985-DK385+075

黄土Ⅴ级增强

90

6

共计

950

1.7地道工程地质条件评论

1.7.1工程地质条件整体评论

地道穿越黄土台垣区，地质结构相对简单；地道出入口及洞身围岩为第

四系中更新统洪积黏土质黄土夹砂砾石和三叠系刘家沟组砂岩，洞身近沿黏质黄土与砂岩界面及其邻近穿越，地层交界处一般地下水易富集，

含水率存在变大可能，地道施工开挖后围岩塌方可能性大，应增强预付护，及时衬砌全隧属浅埋地道，易发生坍方冒顶，施工时应及时超前预付护、增强衬砌及监控量测。

全隧地质风险较高，存在塌方冒顶的风险，地道整体地质条件差。

1.7.2工程举措建议及施工注意事项：

1）施工前应做好洞口截排水工程举措，建议出入口边仰坡坡率：

砂质黄土、黏质黄土1：

1.25，坡面需增强防备。

2）地道洞身沿穿土石分界限穿越，埋深浅，围岩稳固性较差，易产

生坍方甚至冒顶，需增强超前预付护，及时衬砌，做好超前地质展望预告及监控量测等工作。

3）应注意地下水对施工的影响，做好有关防备和排水工程。

4）全隧施工中应按有关规范及文件要求做好超前地质展望预告工作，主要采纳地质素描、监控量测等手段，对掌子面围岩稳固性进行剖析判断，以保证施工安全，遇异样状况需增强超前展望预告手段及支护加固举措，以保证安全。

1.8超前地质展望、预告的重要性

为保证小水头1号地道的顺利安全施工，防止地下水发育地段涌

水、涌泥灾祸的发生，防备造成地表水、地下水流失，损坏当地生态环

境，保证施工安全，需要采纳有限举措对地道掌子眼前面的地质状况进

行较为正确的展望预告，睁开施工地质超前展望预告工作，依据地质预

报成就，拟订有效施工方案，确立合理施工工艺，降低地质灾祸发活力

率，保证地道工程施工人员和设施的安全，从而提升经济效益。

2、超前地质展望、预告整体方案

2.1展望、预告原则

将超前地质预告归入施工工序，做到先探测、后施工，不探测，不施工。

探测时采纳长短距离联合，多种探测方法优势互补。

2.2展望、预告整体方案

采纳TSP203地质超前预告系统进行长距离宏观控制，每100m～200m探测一次；地质雷达进行短距离探测，进一步增强、增补和考证；

对上述两种方法推测的地质异样地段采纳超前水平钻短距离钻探。

针对该地道突泥、突水可能性大的特色，每20m采纳红外线探水仪进行短

距离实行；每次放炮后对掌子面进行地质素描，以初步推测前面岩层状况。

本地道全长范围进行地质预告方法及主要内容地质超前预告计划安排见表1～3。

3、地质超前预告时间安排

地质超前预告是地道施工中的一个重要环节，作为一项工序归入地道施

工中去。

依据地质超前预告工作量、展望频次及每次开挖支护循环进尺，能够推

算每循环各项地质预告所需时间。

各样超前展望预告每次使用时间表见下页

表4

展望预告方法表

表1

里程

存在地责问题

展望预告方法

备注

DK384+12

浅埋黄土地段

地质素描、TSP203、有异样增添掌子面

5-DK384+

地质雷达、红外探水超前地质钻探（2～

538

3孔）。

DK384+53

地质一般,泥岩为

地质素描。

有异样时增添掌子面地质雷

8-DK384+

主

达。

664

DK384+66

浅埋黄土地段

地质素描、TSP203、红外探水。

有异样

4-DK387+

增添掌子面地质雷达、超前地质钻探

075

（2～3孔）。

超前地质预告主要项目、内容

表2

项目

预告主要内容

主要方法/仪器

要点预告地段

围岩

岩性特色，节理、裂隙发

断层破裂带、脆弱

地质素描法，TSP203

级别

育特色和岩体结构特色

围岩地段

惯例

地下水

涌水量大小、水压力、变

红外线探水法；钻探孔，

预告

赋存

化规律，环境水文地质特

测流计，红外线探水仪，

状态

征

地质雷达，压力计

异样

地点、规模、破裂程度及

TSP203，钻探孔，地质

断层

断层破裂带

预告

宽度、充填状况

素描法

地质超前预告计划安排表

表3

地质预告项目

单位

丈量频次

TSP203探测

次

每100m

进行一次

红外探水

次

每20m

进行一次

地质雷达

次

有异样时每30m进行一次

超前水平川质探孔

次

有异样时进行（2～3）孔

地质素描

地道延米

每次开挖后进行

每循环各分项地质预告使用时间表

表4

序号

预告项目

每循环使用时间（min）

1

地质素描

10

2

TSP地质预告

60

3

红外仪探水

15

4

地质雷达探测

10

5

超前水平钻孔探测

240

4、地质预告主要设施

超前地质预告主要设施配见下表5：

超前地质预告主要设施配置表

表5

序号

设施名称

型号

数目

1

超前预告仪

TSP203

1套

2

地质雷达

SIR2000

1台

3

红外探水仪

HY-303

1台

4

水平钻机

DK-150

2套

5

地质罗盘仪

2套

6

笔录本电脑

IBM

1台

7

数据记录仪

SYMPA

1台

5.1地质剖析方法

地质剖析法有地质检查和地道开挖面地质素描两种方法。

地质检查：

对地貌、地质进行检查与地质推理相联合的方法有针对性的增补地质资料。

增补地质资料的主要内容包含：

不一样岩性、地层在地道地表的出露及接触关系，岩层产状及变化状况；结构在地道地表的出露、散布、性质、变化规律及产状变化；地表岩溶发育状况和散布规律。

地质检查方法：

地质预告组人员依据成立的标准地层剖面，联合堆积规

律，确立各岩层层序、厚度、地点。

对地质结构进行追踪检查后，睁开有针

对性的地质调会，详细地查对细化勘探设计资料，为地质预告做好基础工作。

地道开挖面地质素描：

地质预告人员对地道开挖面的地质状况作照实的检查和辑录，采集必需的数据，详细包含：

开挖面地层、岩性、节剪发育程

度、受结构影响程度、围岩稳固状态等进行辑录。

地质素描方法和预告成就见表7。

综合超前地质预告系统框图

工程地质剖析展望

TSP203超前地质预告

判断前面有大型断层破裂带判断前面有小型断层破裂带

判断前面无不良地质

30～100米超前钻孔8～30米超前钻孔

30米红外线、雷达增补物探30米内红外线增补探

动向设计动向设计

有不良形态

施工

施工

有不良形态

地道周壁雷达、红外线补探地道周壁雷达、红外线补探

无其余状况

无其余状况

依据设计施工

结束

5.2超前探测

5.2.1超前物探

主要针对地下水发育地段的断层破裂带及其影响带、岩层接触带、结构及裂隙发育带。

1）远距离超前物探采纳TSP203超前地质预告系统

TSP203系统在围岩较好地段可测出前面100～200m范围内的岩层分

接口、岩层的物理性质、断层等，围岩完好性较差时，展望范围在50～100m之间。

地质素描方法和预告成就

表

7

序号

方法

形成成就

1

用罗盘仪，洞内察看等方法，实测岩层产状、节理产状、微结构产状、断层层面产状等资料，采纳分段测绘。

剖析岩体各样参数，对开挖面地质评论，绘制惯例地质预告展现图和分段地质预告书。

预告展望脆弱岩层的地点，围岩稳

2绘制标准地层剖面和岩层位

定况，提出施工举措建议。

剖析断层、微结构的产出的规律和

3

察看开挖面断层及微结构出露状况、

在开挖面的部位、结构走向与地道

量测岩层产状

轴线关系，作出地质预告图。

TSP203作业流程：

准备工作→丈量孔位、钻孔→埋设传感器→记录孔位→连线检查→暂停施工→爆破拾波→恢复施工、成就剖析。

钻孔：

在距离工作面50米处钻深度为1.5m的孔，部署传感器；自工作面起，每隔1.5m钻孔一个钻孔深度为1.5m，最后一个孔与传

感器的距离大于20m。

所有钻孔的高度尽可能的在同一标高线上。

钻孔地点如图“TSP203系统作业部署图”所示。

钻孔完成后，逐一丈量孔的深度和倾斜度，并作好纪录。

埋设传感器杆：

埋设传感器前，先清孔，消除孔底虚碴，放入环氧树脂药卷，插入传感器套杆，用钻带动其钻动，保证环氧树脂药卷充足搅拌。

待传感器杆固定后，插入传感器，注意传感器方向朝向掌子面联机检查：

把传感器、检波器（计算机）、起爆器、同步器连结起来，并检查其

能否正常工作，注意此时起爆器与雷管断开。

丈量时间：

丈量时间选在施工交接班时间，要求工作面300米范围内停止机械作业和作业人员作业，作业前与现场施工员联系，以确立歇工时间，此时准备好爆破药卷、电雷管等。

装药爆破：

由最里边炮孔开始，逐一挨次装药联线，起爆器起爆，装药量依据围岩状况，一般控制在50～80g左右，围岩较差时，可加大，但不

能超出100g。

开挖面炮眼间距1.5m

30米

20米

传感器起爆器

传感器

同步器

接受器

TSP203系统作业部署图

恢复施工：

爆破一结束，立刻能够恢复施工，一般歇工时间在45min左右。

成就剖析：

采纳TSP203自带的软件剖析系统，剔除一些显然的扰乱波，软件自动剖析，自动生成图表，反应前面围岩的物理特征，岩层分界限、软

弱带、断层的地点等信息

2）近距离超前物探采纳地质雷达预告

地质雷达预告是用电磁波反射原理进行探测，经过测定与岩溶含水性有关的介电常数的变化来探测充水的地质体，含水的断层、岩性界面和溶洞等。

采纳地质雷达进行短距离（10～40m）的精美岩性结构变化状况的预告。

作为TSP203超前地质预告的增补，在高水压地段对TSP203预告的异样点，

比方确立异样体的规模、性质、危害有困难时采纳地质雷达作为增补。

同时地质雷达用于地道底部、边墙、隧顶外或其余出水部位可能隐伏岩洞窟的探

测，成效较好。

地质雷达预告方法和预告成就表见表8。

5.2.2红外线探水

红外线探水每20m丈量一次。

红外探水仪经过接收岩体的红外辐射强度，依据围岩红外辐射场强的变化值来确立掌子眼前面或洞壁周围能否有隐

伏的含水体。

红外探水有较高的正确率，可是它对水量、水压等重要参数无

法预告。

地质雷达预告方法和预告成就表

表8

展望方法

预告成就

确立断层、岩性的界面，确立异样岩体的规模、性

探测充水的地质

质、危害程度。

地道底部、边墙、隧顶外或其

可能突水、突泥及涌水等

它出水部位

超前防水展望预告：

认识掘进前面20m～30m范围内，能否存在隐伏

水体、能否存在含水断层和溶洞、能否存在含水破裂带。

每次防水超前探测预告15分钟。

向地道上方探测、下方探测是保证掘进工程安全不行缺乏的一环，其根来源因在于上方或下方都存在承压隐伏水或含水结构，一旦在卸压时岩溶水涌入地道，将会造成重要灾祸。

向地道两壁外侧探测：

其目的是认识支承顶板的两个侧壁外缘能否存在空洞，能否存在威迫地道安全的含水结构。

其作用有两个：

一是保证目前施工安全，二是保证使用时期不出问题。

防滞后突水探测：

在灰岩地层中，掘进地道时，固然当时后方不突水，但不等于此后不突水，由于当掘进损坏地层结构后，地道外头的承压水，将会打破单薄地段压入卸压区。

依据探测曲线特色判断含水结构或含水体的潜伏危害。

红外探水方法：

红外探测属非接触探测，在地道壁上来定探点，是用仪器的激光器在壁上打出一个红色斑点。

定好探点后扣动扳机，便可在仪器屏幕上读取探测值。

详细做法以下：

进入探测地段时，第一沿地道一个壁，以5m点距用粉笔或油漆标好探测次序号，向来标到终点，或许标到掘进断面处。

在掘进断面处，第一对断眼前面探测，在返回的路径上，每迂回到一个次序号，就站到地道中央，分别用仪器的激光器打出的红色班使之落到左壁中线地点、顶部中线地点、右壁中线地点、底板中线地点，并扣动仪器扳机分别读取探测值，并做好记录。

而后转入下一序号点，直至所有探完。

探测数据输入计算机后，由专用软件绘成顶板探测曲线、两壁探测曲线。

5.2.3水平钻孔超前探测

当TSP203系统预告前面有断层、破裂带、岩层层理显然时，采纳地质钻机进行超前探孔，对开挖眼前面15～30m范围的含水结构、水量及水压进行展望，在长久长距和其余长久短距预告的基础上，用超前水平钻探法进一步对特别差的地质段获得靠谱的资料。

用凿岩台架钻孔探测钻孔深度以30m为限，30m之内出现异样状况时，按预约方案实行，钻孔出水，安装压力表及水表，测定地下水的压力和流量。

30m之内无异样状况时，改用地质钻机探测，持续钻孔，深度为100m，无异样状况，按正常程序施工，出现异样按方案实行并测定水压和水量。

100m此后的探测则由下一循环钻孔探测达成。

平时的钻孔探测：

全隧在上述超前展望、预告的基础上，全隧还应采纳惯例地质法进行短距离超前地质预告，依据掌子面开挖揭露的地质条件及部分炮眼加深2～3m的探测状况，对掌子面进行地质素描，并进行地质做图，综合地表检查状况，掌子眼前面必定范围（5～20m）的地质条件进行展望、预告。

5.3洞内涌突水的及时监测

（1）正洞各涌突水滴（掌子面炮眼涌突水）的及时监测。

监测内容包

括：

各涌水滴的水温、水量、水压、水质与同位素化学，各涌突水滴地点（里程）、地层岩性、裂隙与岩溶发育特色等。

（2）正洞洞身涌（突）水动向监测。

包含：

涌（突）水滴地质档案，涌（突）水滴空间散布、单点涌（突）水量及其动向、涌（突）出体制、涌（突）水的化学与同位素化学动向特色等。

（3）正洞洞内气温与湿度的及时监测。

5.4洞外及时监测

岩溶水地表排泄点监测包含：

天窗、泉点和暗河的水量及动向、水化学与同位素化学动向特色等。

地表河流监测包含：

地道经过地带上下游水流量及动向、水化学与同位素化学动向特色等。

选3～5个控制断面，要求5～10天监测一次。

大气降水与气温监测：

地道所处地段设3～5各监测控制点，要求每日

监测。

6.超前地质预告成就整理

6.1分段地质预告成就表

依据施工进展状况，联合地质条件，分段提出预告成就。

在预告达成

24小时内，将预告成就报监理单位。

预告成就表格式见附表1。

6.2地道贯穿后供给的资料

6.2.1原始资料

地质素描，现场各样观察调绘记录，岩石物理力学试验图表，岩性判定、

水质剖析报告等，每次预告原始通知书，成效检查报告，并整理成册。

6.2.2正式成就

全地道地质素描图册和实质地质纵断面图及成就报告

6.2.3重要预告次数和预告成效统计表

对施工影响大的地责问题进行预告应提出预告依据和对施工的影响程

度，开挖后进行总结。

预告成效统计表是对每次预告成功和失败的评论，以

此作为检查超前地质预告正确度的依据。

6.2.4全地道代表性岩石标本。

7.其余

7.1一致记录内容和图表格式。

7.2超前地质预告随施工连续，及时采集资料、整理剖析、预告直之地道贯

通。

7.3将地质预告归入施工工序，一致安排，保证施工、预告两不误。

附表1

小水头1号地道施工地质展望预告成就表

施工单位：

年月日

预告

预告施测预告超前预告

序号评论及建议负责备注

地址方法结论

人

地质

1

素描

TSP

2

红外

3

探水

掌子

面地

4

质雷

达

超前

5地质

钻探

6

附件

掌子面地质素描记录表

工程名称：

小水头1号地道施工里程：

DK***编号：

质统-地质

001

编

项目

状态描绘

号

名称

开挖

开挖

开挖

掌子面

开挖

1

宽度

高度

面积

其余

尺寸

方式

（m）

（m）

（m2）

掌子面

正面不可以

2

稳固

正面掉块

正面挤出

其余：

状态

自稳

毛开挖

随时间废弛、

自稳困难、

3

自稳

要超前支护

其余：

面状态

掉块

要及时支护

岩石强度

4

30～60

15～30

5～15

＜5

其余：

（MPa）

5

风化程度

细风化

弱风化

强风化

全风化

其余：

裂隙间距

6

＞5

3～5

1～3

＜1

其余：

（mm）

7

裂隙形态

密集

部分张开

张口

夹有黏土

其余：

8

裂隙形态

随机、方形

柱状

层状、片状

土砂状、细

其余：

片状

涌水状态无水渗水整体润湿涌出或喷出特别