成渝客专隧道超前地质预报方案.docx

1、成渝客专隧道超前地质预报方案第一章、编制依据1、铁路隧道施工地质超前预报技术指南 2、铁路隧道施工技术规范3、岩土工程勘察规范（BG50022001）；4、铁路工程地质勘察规范（TB10012-2007） J124-20075、工程岩体试验方法标准（GB/T50266）；6、中国地震动参数区划图（GB 183062001）；7、铁路隧道设计规范（JB100032005）；8、铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）9、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）；10、隧道设计文件的有关要求；11、成渝客运专线CYSG-3标实施性施工

2、组织设计。第二章、工程概况本标段隧道共6座，按线路里程顺序依次为新糖坊隧道、梨儿园隧道、坛蹬岩隧道、龙神坳隧道、四方碑隧道、郭家寺隧道。隧道设计为单洞双线隧道，隧道总长度为4293m。隧道名称起始里程围岩等级合计明洞新糖坊隧道DK132+955-DK133+5330055820578梨儿园隧道DK133+647-DK135+2480940636251601坛蹬岩隧道DK135+993-DK136+2150019527222龙神坳隧道DK138+605-DK139+2760061061671四方碑隧道DK140+584-DK141+320014751079736郭家寺隧道DK160+525-DK

3、161+0100043154485隧道基本概况表第三章、各隧道工程地质概况1、 郭家寺隧道（485m）： 丘陵地貌，自然横坡一般1525，地面高程326400m，相对高差约74m，隧道最大埋深44m。地表覆盖层主要为坡残积粉质黏土，层厚02m；隧道地层为J2S泥岩夹砂岩，属软岩；产状近水平，节理裂隙发育，全风化带（W4）厚26m，强风化带（W3）厚223m。地下水主要为基岩裂隙水，富水性季节变化大，水质类型属HCO3-Ca2+型；据区域资料，在环境作用类别为化学侵蚀环境、氯盐环境时，具硫酸盐侵蚀性。洞口主要不良地质问题为泥岩风化剥落、砂岩危岩落石，施工中，进出口边仰坡应及时防护，并清除坡面危石

4、；洞身拱部易产生掉块、坍塌等，开挖过程中应加强支护，衬砌紧跟，加强排水，防止坍塌。下伏基岩为泥岩，泥质胶结，中厚层状，质软，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性。川中丘陵区天然气蕴藏量大，在构造、裂隙较发育地段，天然气可能沿地层裂隙泄出地表。DK160+525DK160+550边仰坡滑塌、危石落石。DK160+550DK160+980洞身泥岩质软；岩层倾角较缓，节理发育；川中丘陵区天然气蕴藏量大，在构造、裂隙较发育地段，天然气可能沿裂隙泄出地面。DK160+890DK160+945段隧道洞身分布危岩落石。2、 四方碑隧道（736m）：隧区属丘陵地貌。地表上覆坡残积粉质黏土；下伏基岩为侏罗系中统沙

5、溪庙组泥岩夹砂岩，单斜构造。地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。地下水为HCO3 -Ca2+型水，地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1。不良地质为泥岩风化剥落、危岩落石。洞身泥岩质软，岩层近于水平，节理发育。隧道进、出口岩层风化带厚度较大；隧道进口段存在危石落石。川中丘陵区天然气蕴藏量大，在构造、裂隙较发育地段，天然气可能沿地层裂隙泄出地表，具有不可预见和无规律性（不确定性）特点，隧道开挖应加强通风与监测工作。下伏基岩为泥岩夹砂岩，泥岩，泥质结构，中厚层状，质软，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性，为膨胀岩。岩层近于水平，节理发育。DK140+585D

6、K140+605边仰坡滑塌、危石落石。DK140+605DK141+260段，地表上覆坡残积粉质黏土；下伏基岩为泥质砂岩夹泥岩。DK140+260DK141+310段，土层和岩层风化带较厚。3、龙神坳隧道（671m）：测区属丘陵地貌。地表上覆坡残积粉质黏土；下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩。测区属单斜构造。地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。隧洞最大埋深小于40米，测区地表水主要为沟水和坡面暂时性流水，地下水主要为基岩裂隙水，基岩中泥岩裂隙水含量甚微，砂岩中相对较大，呈点滴状产出，流量受季节影响明显，雨季水量较大，旱季相对较小，测区地下水为HCO3 -Ca2+

7、型水，地下水对混凝土结构无侵蚀性。测区不良地质为泥岩风化剥落、危岩落石。洞身泥岩质软，岩层近于水平，节理发育，下伏基岩为泥岩，泥质胶结，中厚层状，质软，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性。川中丘陵区天然气蕴藏量大，在构造、裂隙较发育地段，天然气可能沿地层裂隙泄出地表。开挖过程中，拱部易产生掉块、坍塌等。隧道进、出口岩层风化带厚度较大；隧道进出口段，存在危石落石。DK138+620DK138+640地形陡缓相间，岩层产状近水平，节理发育。DK138+640DK139+250段，下伏基岩为泥岩，泥质胶结，中厚层状，质软，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性。川中丘陵区天然气蕴藏量大，在构造、裂隙较发

8、育地段，天然气可能沿地层裂隙泄出地表。DK139+250DK139+270段，地形陡缓相间，岩层产状近水平，节理发育。4、坛蹬岩隧道（222m）： 隧区属丘陵地貌，地形较陡，进、出口为一岩质陡崖，地面高程305398m。最大埋深不超过50米，隧道表层为坡残积层粉质黏土和崩坡积层块碎石土覆盖；下伏侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩,属软岩。测区地下水以基岩裂隙水为主，受季节控制明显，其水质类型为HCO3-Ca2+ ，在环境作用类别为化学侵蚀环境氯盐环境时，环境等级为H1。隧道主要不良地质问题为：泥岩风化剥落、砂岩危岩落石、出口崩塌岩堆。DK135+933DK136+010段，上覆中厚层状砂岩、下部位泥

9、岩，洞顶仰坡存在危岩落石及岩堆。DK136+010DK136+050段，穿越地层岩性为泥岩夹砂岩、洞身浅埋。DK136+050DK136+165段，穿越地层岩性为泥岩夹砂岩、隧区位于川中丘陵区天然气蕴藏区。DK136+165DK136+205段，穿越地层岩性为泥岩夹砂岩、洞身浅埋，偏压。DK136+205DK136+214段，上覆中厚层状砂岩、下部位泥岩，洞顶仰坡存在危岩落石及岩堆，偏压。5、梨儿园隧道（1601m）：测区属丘陵地貌，地形坡度一般15-25，进、出口为一岩质陡坎，地面高程325405m。隧道浅埋，表层为坡残积层粉质黏土和崩坡积层块碎石土覆盖；下伏侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩,属

10、软岩。测区地下水以基岩裂隙水为主，受季节影响明显，其水质类型为HCO3(-)Ca(2+) ，在环境作用类别为化学侵蚀环境氯盐环境时，环境等级为H1。洞口主要不良地质问题为：进口地形偏压、泥岩风化剥落、砂岩危岩落石。地震动峰值加速度为0.2g。地表出露覆盖层主要第四系全新统坡洪积（Q4(dl+pl)）软土（软粉质黏土），松软土（软塑状粉质黏土），坡残积（Q4(dl+el)）粉质黏土，坡崩积层（Q4(dl+col)）碎石土；下伏基岩为侏罗系中统沙溪庙组（J2s）泥岩夹砂岩。DK133+644DK133+648、DK134+434DK134+440、DK134+465DK134+475、DK135+

11、194DK135+214里程处存在危岩落石。6、新糖坊隧道（578m）：DK132+954DK132+964段，上覆盖中厚层状砂岩、下部为泥岩，洞顶仰坡存在危岩落石及岩堆。DK132+964DK132+984段，穿越岩性为泥岩夹砂岩，洞身浅埋。DK132+984DK133+498段，穿越岩性为泥岩夹砂岩，洞身浅埋，隧区位于川中丘陵区天然气蕴藏区。DK133+498DK133+528段，穿越岩性为泥岩夹砂岩、泥质砂岩、泥岩夹砂页岩及灰岩，洞身浅埋。DK133+498DK133+528段，上覆盖中厚层状砂岩、下部为泥岩，洞顶仰坡存在危岩落石及岩堆。第四章、主要不良地质及特殊岩土1、不良地质、 危岩

12、落石及岩堆隧道进出口仰坡存在危岩落石及岩堆。泥岩风化剥落、砂岩危岩落石，施工中，进出口边仰坡应及时防护，并清除坡面危石。、浅埋、偏压隧道均为浅埋，地层岩性泥岩夹砂岩，洞口附近崩坡积层块碎石土覆盖，洞门位置岩堆分布，存在偏压现象。2、 特殊岩土我部6座隧道洞身均穿过膨胀性岩土地层，基岩为泥岩夹砂岩，泥岩，泥质结构，中厚层状，质软，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性，施工过程应加强预测预报，防止变形、塌方事故。3、天然气蕴藏区隧区位于川中丘陵区天然气蕴藏区。川中丘陵区天然气蕴藏量大，在构造、裂隙较发育地段，天然气可能沿地层裂隙泄出地表，具有不可预见和无规律性（不确定性）特点。隧道施工过程应加强监测

13、。第五章、实施超前地质预报的目的1、进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，进而指导隧道施工顺利进行，减少隧道施工的盲目性；2、降低隧道施工地质灾害发生的机率，保证隧道施工安全；3、为隧道动态设计和信息化施工提供基础资料，使隧道设计施工更科学、安全和快捷；4、为编制竣工文件提供地质资料、为隧道长期安全运营提供基础资料。第六章、超前地质预报方案1、地面调查：对隧道范围内地形、地貌、地层岩性进行进一步的全面核查。2、地质编录：对隧道全段，进行地质编录。3、TSP超前探测：断层发育地段、节理密集带、不整合接触带以及岩性接触带处进行重点探测。4、红外线探测仪超前探测：采用红外线探测仪超前探测，对

14、断层破碎带、节理密集带及岩性界面处进行重点探测地下水发育情况，宏观地掌握掌子面前方短距离的富水情况。5、地质分析：对全隧道进行地质编录，记录现场揭露的地质信息，并综合上述各种探测方法获得的地质信息，通过综合分析，预测预报前方工程地质及水文地质条件。第七章、超前地质预报工艺方法、操作要点1、地面调查、调查目的及调查范围核对勘测资料，掌握隧道所在地区的地层岩性、地质构造、不良地质及水文地质情况，为隧道内地质预报提供方向性的依据。根据勘察单位提供的隧道工程地质图，调查范围主要为隧道中线两侧各12.5km的（陆地部分）范围。、调查内容、地层岩性主要调查地层的地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、

15、岩性、岩石硬度、风化程度等。、地质构造主要调查断层、破碎带及节理裂隙特征。断层的产状、性质、破碎带宽度、破碎带的成分、破碎带的含水情况以及与隧道的关系。节理裂隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的起伏情况，节理裂隙的组合状况。、不良地质主要调查隧址断层的性质、规模、以及对隧道的影响。、地下水的特征调查隧道范围内的泉水、井水、水塘、水库、沟水、河水及其水量、水文、水质的变化等。2、地质编录、编录内容核对包括地层岩性、断层构造等在内的主要地质界线在隧道洞身的实际位置；进一步确定各断层带以及主、次断层（包括影响带）的位置、产状，断层带的物质组成、宽度、富水程度及工程性质。对洞壁岩

16、体主要结构面（断层、层理及节理、裂隙等）进行定性及定量统计量测，查明主要结构面的产状、性质、延伸长度、张开宽度、粗糙程度、蚀变情况、密度、地下水及充填情况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。对塌方地段，应记录塌方的部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因。对岩体受构造影响程度、节理发育程度、岩体完整程度、富水程度及围岩稳定状态等进行详细编录，据此对围岩级别及其他地质参数进行修正，并提出有针对性的支护、衬砌或超前加固措施意见。对重点地段，如断层、节理密集带、岩性接触带、地下水富集带、掌子面地质情况与原设计地质条件出入较大等重点地段，除地质编录外，还要进行必要的地质调绘和

17、测试。对地下水发育地段，应描述地下水的分布、出露形态、水量、水压、水温、颜色及泥砂含量，以及地下水活动对围岩稳定性的影响；对涌水量较大的地段，必要时进行长期观测；并取样分析，判定地下水对结构材料的腐蚀性。、围岩稳定性评价和预报根据地质编录得到地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质特征等，判定围岩完整性和围岩分级，结合勘察和地质调查取得的地质资料预测隧道前方地质情况。、资料提交每循环开挖后对拱顶、掌子面和左右边墙进行地质编录，必要时进行数码摄像。编录的原始记录、图、表当天整理（绘制）。施工一定距离后，作出分段（60m/张）完善的地质展示图和总结。、工作量： 各隧道掌子面地质素描及地质展示图预计工

18、作量一览表隧道名称地质素描及地质展示图预计工作量郭家寺隧道全隧施做四方碑隧道龙神坳隧道坛蹬岩隧道梨儿园隧道新糖坊隧道、使用的仪器主要是地质罗盘和数码相机以及计算机。3、采用物探方法的施工超前地质预报、TSP203超前地质预报TSP203每次可探测100350m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m150m预报一次，重叠部分(不小于20m)对比分析，每次探测结果与开挖揭示情况对比分析。、预报原理 TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的，TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点（

19、通常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点）用小量炸药激发产生，当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收，数据通过TSPwin软件处理，就可以了解隧道工作面前方不良地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）和位置及规模。、设备采用TSP203plus超前地质预报系统。a、记录单元：12道，24位A/D转换，采样间隔62.5s和125s，最大记录长度为1808.5ms，动态范围120dB。b、接收器（检波器）：三分量加速度地震检波器，灵敏度为1000mV/g5%，频率范围为0.55

20、000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度1%，操作温度065。c、TSPwin软件：数据采集和处理集于一体。d、测线布置:(a)接收器孔位置：在隧道边墙（面对掌子面），距离掌子面大约50m。数量：2个，隧道左、右边墙各一个。直径：43-45mm/孔深2m。布置：沿轴径向，用环氧树脂固结，向上倾斜10左右。高度：离地面1m。(b)炮孔:位置：在隧道的右边墙。第一个炮孔离接收器16m，其余炮孔间距为1.5m。数量：24个直径：38mm/孔深1.5m。布置：沿轴径向，向下倾斜10-20（激发时水封填炮孔）。高度：离地面约1m。、数据采集与分析TSP203+超前地质预报系统分为洞内数据采集和室内分

21、析处理两大部分:a、洞内数据采集洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三部分组成。洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器管、连接接收信号仪器、放炮接收信号等过程。钻接收器孔。钻爆破孔。埋置接收器管：将环氧树脂放入接收器孔中， 然后将接收器管旋转插入孔内，15分钟后环氧树脂、接收器管与周围岩体就能很好地粘结在一起。装药：每爆破孔装药量大约75g（岩石2#乳化炸药），根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同。联线：将设备各组件及爆破导火线联接好；放炮、接收信号。拆线、清理设备。b、室内计算机分析处理采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理。TSPwin软件处理流

22、程包括11个主要步骤，即：数据设置带通滤波初至拾取拾取处理炮能量均衡Q估计反射波提取P-S波分离速度分析深度偏移提取反射层。通过速度分析，可以将反射信号的传播时间转换为距离（深度），可以用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位置，并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体质。 通过TSPwin软件处理，可以获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果，以及反射层在探测范围内的2D或3D空间分布3）、提交资料室内分析处理一般在24小时内完成并可提交正式成果报告，报告一般包括如下内容：(a)工作概况(b)

23、探测的方法、设备及原理(c)测线布置(d)对测试结果的初步分析(e)结论TSP报告中应附的成果图表：现场数据记录表 岩石参数曲线图（横坐标为里程） 二维结果图（横坐标为里程）岩石参数表、预计预报范围预计采用TSP预报的具体里程见表6-1，具体思路以设计图中标明的以及实际开挖发现的而设计图中没有提及的不良地质地段和不良地质体进行连续重叠式预报，重叠长度不小于20米。各隧道TSP预报的预计地段一览表隧道名称里 程地 质 情 况数量（次）郭家寺隧道依据设计和洞内地质情况变化确定四方碑隧道龙神坳隧道坛蹬岩隧道梨儿园隧道DK134+060DK134+250下伏侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩，强、弱风化分带

24、界线，隧洞埋深极浅，季节性降雨时有突、涌水及塌方可能。DK134+820DK134+950新糖坊隧道、红外线探水、基本原理在隧道中，围岩每时每刻都在向外部发射红外波段的电磁波，并形成红外辐射场，场有密度、能量、方向等信息，岩层在向外部发射红外辐射的同时，必然会把它内部的地质信息传递出来。干燥无水的地层和含水地层发射强度不同的红外辐射，红外线探水仪通过接收岩体的红外辐射强度，根据围岩红外辐射场强的变化值来确定掌子面前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体。、现场数据采集a、在施工隧道的隧顶和两侧边墙的中部各布置一条测线，5m点距，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、照明灯等干扰影响应

25、与删除，并重测。 b、在掌子面上均匀布置9个测点，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、放炮、照明灯等干扰影响应予删除，并重测。c、每次探测应对岩体裂隙发育情况和隧道壁渗水情况进行详细记录。、资料整理探测完成后应提供红外探测预报报告，内容包括：工作概况、地质解译结果、掌子面探测数据图、左右边墙及拱顶等测线的探测曲线图等。、红外线探水的探测范围红外探测每循环可探测30m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，两次探测应重复5m。、预计工作量各隧道红外探测预计地段一览表隧道名称里 程地 质 情 况数量（次）郭家寺隧道依据设计图和洞内地质情况变化确定四方碑隧道DK141+040D

26、K141+160强、弱风化分带界线，隧洞埋深极浅，季节性降水时有涌水、塌方可能。龙神坳隧道坛蹬岩隧道梨儿园隧道DK134+060DK134+250下伏侏罗系中统沙溪庙组泥岩夹砂岩，强、弱风化分带界线，隧洞埋深极浅，季节性降雨时有突、涌水及塌方可能。DK134+820DK134+950新糖坊隧道、使用的仪器使用的仪器为煤炭科学研究院唐山分院生产的HY-303红外线探测仪。 4、按设计图预计的工作量新建铁路成都至重庆线CYSG-3标六座隧道工程施工超前地质预报实施方案按设计图预计的工作量见下表。施工超前地质预报预计工作量预报项目隧道名称总长度（m）次 数备 注地质编录郭家寺隧道（470m）4254

27、六座隧道承担施工的全部开挖长度四方碑隧道(736m)龙神坳隧道(650m)坛蹬岩隧道(221m)梨儿园隧道(1603m)新糖坊隧道(574m)TSP探测梨儿园隧道(1603)依据设计图和洞内情况变化确定120米/次，搭接20m。新糖坊隧道(574m)红外探测梨儿园隧道(1603)探测长度30米，搭接5m。新糖坊隧道(574m)四方碑隧道(736m)第八章、组织机构及人力、设备资源根据超前地质预报实施方案，成立超前预报组织机构，配备专业预报人员和预报仪器设备，预报仪器设备的性能、精度及效率应能满足预报和工期的要求。1、组织机构成立以施工超前地质预报项目负责人为责任人的超前地质预报工作机构，该组织

28、机构在项目部的直接领导下，切实抓好施工超前地质预报工作。 超前地质预报工作组织机构图 2、主要人员：项目负责人：黄应强 地质工程师 技术负责人：刘海龙 地质助理工程师3、主要设备投入的主要仪器设备及型号一览表序号仪器设备及型号数量产地1TSP203+超前地质预报仪1台瑞士2红外探水仪 HY-3031台唐山3数码照相机Canon2部中日合资5计算机 联想2台北京6打印机 Canon1台中日合资7汽车1台国产8地质罗盘2部哈尔滨第九章、超前地质预报的质量、安全、进度保证措施1、超前地质预报的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

29、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：、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。、TSP超前探测前应对炮孔及接收器孔进行测量，其参数应严格满足设计要求；接收器套管安装要耦合完好，尤其是前端口；检测噪音在低于-78dB时方可接收数据，接收时要保持检测噪音时最安静的状态，接收到的信号要求初值明显；曲线隧道预报的终点不能偏离隧道中线30m。、红外探测前应

30、对探测范围内的正常场强值进行测量，然后再布置测点。为保证探测质量，宜选在出完碴后测量放线时段进行探测。在探测时，应尽量避开一些高（低）能热源场（如照明灯、空压机、通风风管口等）。发现突变探测值时，应重复探测，此外还要在该探点外围再试探几个点，以确认正确性。需要加密的应加密，加密的探测值写在备注中。、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。、成果报告及时提交给指挥部及施工单位，做到信息化施工。、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。2、超前地质预报的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