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.编制依据1
2.工程概况2
3.地质概况2
4.实施超前地质预报的目的2
5.地质超前预报内容3
6.超前地质预报方案3
6.1.既有资料收集及分析、判别3
6.1.1.隧道掌子面地质素描4
6.1.2.洞内外水文调查4
6.1.3.超前物探成果4
6.2.超前水平钻施工4
6.2.1.孔位布置4
6.3.TSP超前地质预报6
6.3.1.工作原理6
6.3.2.工作方法6
6.2.3.预报成果7
7.综合成果分析9
7.1.预报内容9
7.2.超前地质灾害警报内容9
7.3.制定施工预案9
8.对地质预报的修正9
9.人力、机械保证9
9.1.隧道超前地质预报小组9
9.2.劳动力计划表10
9.3.机械及其它设备表10
10.质量保证措施10
11.安全保证措施11
12.环境保护措施11
隧道地质超前预报方案
1.编制依据
⑴《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》（TZ214-2005）——中国铁道出版社
⑵《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设【2008】105号）
⑶《铁路工程施工技术手册——隧道（上册）》——中国铁道出版社
⑷《工程地质及水文地质》——中国水利水电出版社
⑸《兰渝铁路桐子林隧道施工图》、《兰渝铁路西山坪一号隧道施工图》、《兰渝铁路西山坪二号隧道施工图》、《兰渝铁路桐子浩隧道施工图》以及相关参考图。
2.工程概况
我分部承建的兰渝线DK913+030～DK923+491段，全长10.461Km主要工程量有：
桥梁4座计3341m，隧道4座5744m（具体情况如下），路基1375m，其中桐子林隧道和西山坪一号隧道为我部重点工程，具体情况如下：
桐子林隧道因穿越岩溶、煤层、瓦斯、石膏及岩溶角砾岩等不良地质，预计隧道平常涌水量17000m3/d，雨季涌水量达34000m3/d，暴雨季节暗河最大涌水量3282903m3/d，被定性为高风险隧道。
西山坪一号隧道主要存在煤巷采空区，瓦斯和天然气可能存在。
隧道工程项目表
序号
隧道名称
长度（m）
里程
备注
1
桐子林隧道
2511
DK920+980～DK923+491
双线
2
西山坪一号隧道
2893
DK913+580～DK916+473
双线
3
西山坪二号隧道
162
DK916+635～D916+797
双线
4
新桐子浩隧道
178
DK913+055～DK913+233
双线
3.地质概况
工程所经区域属四川盆地低山丘陵区，出露白垩系、侏罗系、三叠系等中、新生代的泥岩、砂岩、灰岩等地层。
全线零星出露各期的岩浆岩侵入，如安山玢地质岩、花岗岩等。
全线广泛分布有第四系松散层以及各种构造作用产生的构造岩。
隧道围岩级别一般为Ⅲ～Ⅴ级围岩，隧道洞身工程地质条件较差，主要为泥岩和砂岩，灾害性地质为岩溶、瓦斯煤层、石膏及盐溶角砾岩。
4.实施超前地质预报的目的
预报隧道前方的工程地质及水文地质，根据预报结果及时调整支护参数及施工顺序，从而确保工程质量和施工安全
5.地质超前预报内容
我分部施工地质预报，是在钻探开挖工作面前方的围岩工程地质和水文地质条件的基础上，结合掘进中地质条件的变化，及时提出预报。
预报内容如下：
⑴对照施工图的地质资料，预报地质条件的变化情况及对施工的影响程度。
⑵可能出现塌方、滑动影响施工时，预报其部位、型式、规模、发展趋势，并提出处理措施。
⑶隧道将要穿过不稳定岩层、较大断层，需施工部门改变施工方法或做应急措施时的预报。
⑷预报可能出现突然涌水地点、涌水量大小、地下水泥砂含量及对施工的影响。
⑸软岩出现内鼓、片帮掉块地段，应预报对施工的影响程度。
⑹岩体突然开裂或原有裂隙逐渐加宽时，应预报其危害程度。
⑺在位移量测中，发现围岩变形速率加快时，应预报对围岩稳定性的影响程度。
⑻隧道浅埋地段的原有地面出现下沉或裂隙时，应预报对隧道稳定和施工的影响程度。
⑼洞口可能出现滑坡、坠石，应及时做出预报。
⑽预报由于施工不当，可能造成的围岩失稳及其改进措施。
6.超前地质预报方案
6.1.既有资料收集及分析、判别
对全隧的地质情况、水文情况、地形情况的资料进行收集，并进行初步分析,对特殊地段,采用大地音频电磁EH-4、V6、高密度电法物探方法进行专项地质勘察。
6.1.1.隧道掌子面地质素描
⑴地层岩性—-地层时代划分,岩组划分,岩石划分,岩体性态,切割程度,围岩等级等。
⑵断层---断层性质、位置、产状、破碎带宽度及构造岩划分，断层岩体的围岩级别划分及稳定性评价。
⑶节理---节理裂隙的形态、产状、规模及相互切割关系。
分析判断组合特征、岩体完整性程度，控制局部坍方的构造内因。
⑷特殊地层---岩溶规模（形态）、位置（洞体里程）、所属地层和构造部位，充填物（成分、状态）、洞体展布的空间关系。
⑸地下水：
地下水出露情况，水量大小。
6.1.2.洞内外水文调查
⑴洞内水文：
出水点层位、构造部位、洞围分布，含水体分布，出水的颜色、含泥砂量及出水量情况；地下水补给来源、途径、连通关系；出水情况与初期支护关系。
⑵洞外水文调查：
气象观测，重要排泄点、径流点与洞内出水的关系；相关岩溶水文地质及环境水文地质调查。
6.1.3.超前物探成果
采用地面电测法、地面浅层地震法、地震发射波预报法（TSP）、洞内地质雷达法、洞内瞬变电磁法等（原理是利用有一定宽度的地质不连续面对地震波和电磁波的反射原理，探测开挖工作面前方地质界面）。
宏观判断全隧岩性及水文情况。
6.2.超前水平钻施工
6.2.1.孔位布置
⑴正常情况：
在掌子面布置三个超前钻孔,按等边三角形方式布孔,每次超前水平地质钻钻孔至少重叠5m以上。
一孔布置在线路中线上，根据需要钻进的深度，确定仰角，一般在钻探超出轮廓线2.0m左右；左右两侧探孔，根据需要钻进的深度，确定偏角，钻探范围超出轮廓线外2.0m左右。
隧道钻孔参数及孔位布置见下图
⑵一般地质地段超前地质钻孔一个，但在涌水地段3～5个，在距离煤层15~20m处的开挖面钻1个孔，在距离煤层10m处钻3个
超前探孔取出岩心或岩样。
⑶在钻探过程中，及时做好钻探记录，钻探记录包括：
a、钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分；b、卡钻、跳钻等情况；c、掌子面的岩层岩性、构造性质及地下水等情况。
送岩心或岩样至设计及中心试验室，经过试验及分析，对隧道前方的地质情况做出预报，并将预报情况及时反馈至施工现场，以达到指导施工的目的。
⑷钻探情况的分析
①通过钻进过程中的情况对围岩进行分析。
如：
a、在遇到断层泥时，钻进时间短、钻进速度快，钻孔冲洗液浑浊，呈白色；b、遇到卡钻时，说明岩体破碎；c、遇到跳钻时，则可能有空洞或溶洞等。
d、钻进过程中，遇到孔内有大量地下水涌出，则可能有地下暗河、裂隙水、承压水等情况。
②通过对岩心或岩样的观察，分析其构造情况，从而判断隧道前方的地质情况。
③通过对岩心或岩样实验分析，得到岩石的物理力学性质，从而判断隧道前方的地质情况。
6.3.TSP超前地质预报
6.3.1.工作原理
TSP203地质超前预报系统是利用波的反射原理进行地质预报。
预报时，通过爆破产生地震波，地震波在隧洞中的岩体内传播，当遇到一地震界面时，如断层、破碎带、溶洞，大的节理面等，一部分地震波就被反射回来，反射波经过一段时间后到达传感器被记录仪接收，然后经专门的分析软件进行处理，得到清晰的反射波图像。
通过对反射波特征的分析，如发射与反射之间的时间差、相位差、反射信号强弱、纵波与横波的比率等,并结合区域地质资料、跟踪观测地质资料就可以确定隧洞前方及周围地质构造的位置和特性。
图一为TSP203系统工作原理图。
图一TSP203系统工作原理
6.3.2.工作方法
数据采集前在右边墙距地面约1.0m高的水平线上，按间距1.5m、孔深1.50m、孔径35～38mm、倾角10～20°、倾向10～20°的标准钻24个炮孔，最后一个炮孔距掌子面5.0m左右。
接收器孔与炮孔在同一水平线上，距洞口方向第一个炮孔15～20m，其孔深2.0m、孔径42～45mm、倾角5～10°。
将已钻好的炮孔接收孔的孔深、倾角、间距测量出来，并作好记录，以备数据处理时用。
地震波激发采用乳化炸药，瞬发电雷管。
数据采集时，确定药量并装完药后，按顺序逐个引爆，并由仪器记录下各道信号。
为减少噪声对采集数据的影响，数据采集过程中隧道内应停止其它施工作业，尤其是针对岩体的作业。
6.2.3.预报成果
收集的数据经专门的分析软件进行处理，形成预报成果图。
图二、图三、图四分别为纵波深度偏移剖面，纵波反射面，波速、泊松比、密度曲线和反射面二维图。
通过对预报成果图的分析处理，结合洞内开挖段地质情况、地质勘测资料，并参照《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2001），对掌子面前方100m~120m范围内围岩地质形成预报成果书。
图二纵波深度偏移剖面
图三纵波反射面
图四波速、泊松比、密度曲线和反射面二维图
7.综合成果分析
根据超前水平钻孔资料结合其它物探手段判别围岩情况，从以下几个方面对围岩进行预报：
7.1.预报内容
1）地层、完整性及含水情况。
2）断层及富水情况。
3）大型岩溶及富水情况。
4）暗河。
5）围岩级别
7.2.超前地质灾害警报内容
1）大型塌方。
2）涌水突泥。
3）煤与瓦斯突出、天然气、瓦斯燃烧爆炸。
4）岩爆、软岩大变形。
7.3.制定施工预案
根据地质预报资料及时修正支护参数、调整循环进尺长度，必要时改变施工工法。
8.对地质预报的修正
把隧道开挖过程中揭示的围岩情况与预测的围岩情况进行比较，并分析总结，找出预报误差产生的原因，以便在下次的预报中进行修正。
9.人力、机械保证
9.1.隧道超前地质预报小组
见下表
隧道超前地质预报小组
序号
姓名
职务
1
杨景亮
分部总工
2
董海龙
工程部长
3
谢洪亮
测量工程师
4
王雄雄
技术员
5
何奇峰
技术员
6
王永斌
技术员
7
胡廷廷
技术员
8
张正飞
技术员
9
宋旭海
技术员
9.2.劳动力计划表
见下表
劳动力计划表
序号
工作内容
所需人数
备注
1
司钻
3
3班制
序号
工作内容
所需人数
备注
2
加固（电焊工）
3
3班制
3
接拆钻杆
6
3班制
4
技术人员
3
3班制
合计
15
9.3.机械及其它设备表
见下表
机械及其它设备表
序号
机械或设备名称
规格型号
数量
用途
1
全液压钻机
ZDY2300S型
1台
1
钻杆
120米
2
钻头
合金钻头
2个
3
钻头
取芯钻头
2个
10.质量保证措施
⑴成立专门的超前地质预报小组，建立完善的地质信息采集系统，对信息进行综合分析、判断。
⑵超前地质预报小组成员定期进行学习和总结，不断提高全员的素质。
⑶根据地质预报资料，及时修正支护参数、调整循环进尺长度，必要时改变施工工法。
⑷严格按设计文件、施工技术规范和施工工艺组织施工。
11.安全保证措施
⑴严格执行国家现行的安全生产法规，建立安全管理机构，制定完善的安全生产管理制度。
⑵对工人进行安全技术教育和培训。
工人安全培训考试不及格者，一律不准上岗作业。
⑶在地质钻进行装卸过程中，安全员全程跟踪指导，防止出现高空坠落伤亡事故。
⑷施工用电由电工负责，一切线路设置必须符合规范要求；各种带电运
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