隧道超前地质预报方案.docx

1、隧道超前地质预报方案1、工程概略及地质状况 . 11.1 工程概略 11.2 工程地质特色 11.3 水文地质特色 21.4 不良地址及特别岩土 . 21.5 地道工程地质条件的剖析评论 21.6 地道工程地质围岩分级 21.7 地道工程地质条件评论 31.8 不良地质及特别地质采纳举措 31.9 超前地质展望、预告的重要性 32、超前地质展望、预告整体方案 . 42.1 展望、预告原则 42.2 展望、预告整体方案 43、地质超前预告时间安排 . 44、地质预告主要设施 . 65、超前地质预告方法和手段 . 65.1 地质剖析方法 65.2 超前探测 75.3 洞内涌突水的及时监测 115.

2、4 洞外及时监测 116. 超前地质预告成就整理 . 126.1 分段地质预告成就表 126.2 地道贯穿后供给的资料 127. 其余 . 121 、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.

3、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 (Q 3al )砂质黄土、第四系中更新统洪积 (Q 2pl )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：砂质黄土 (Q 3al ):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 。黏质黄土 (Q 2pl )：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 。砂岩

4、 (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 (T 11 )：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， 0.3mS0.8m ，L5m 。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

5、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 354m 3/d 。洞身单位涌水量为 0.74 m 3/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

6、， 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：

7、0.47m 。1.5.3 地震动峰值加快度 0.20g ，地震基本烈度： V ，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1DK384+125-DK384+705黄土级增强5802DK384+705-DK384+745明洞衬砌403DK384+745-DK384+820黄土级增强754DK384+820-DK384+985黄土级复合式165增强5DK384+985-DK385+075黄土级增强906共计9501.7 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

8、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

9、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

10、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

11、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 5383 孔）。DK384+53

12、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。664DK384+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（23 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

13、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 30 m 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102TSP 地质预告603红外仪探水154地质雷达探测105超前水平钻孔探测2404、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TSP2031 套2地质雷达SIR20001 台3红外探

14、水仪HY-3031 台4水平钻机DK-1502 套5地质罗盘仪2 套6笔录本电脑IBM1 台7数据记录仪SYMPA1 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

15、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

16、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

17、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

18、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

19、炮眼 间距 1.5m30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

20、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

21、、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，

22、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

23、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

24、 ，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

25、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 35 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

26、，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

27、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TSP2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)(m 2)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430 6015 305 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 53 51 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