亭仔岭隧道超前地质预报实施方案3.14[优良建筑]

1、亭仔岭隧道超前地质预报实施方案1、编制依据、范围（1）、隧道施工技术规范（JTJ04294）；（2）、铁路隧道监控量测技术规程（TB101212007）；（3）、铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）（4）、设计文件、图纸和现场调查的相关地质资料。（5）、工程地质勘测规范（6）、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）2、工程概况2.1主要工程概况序号项目主要内容1自然地理概况地形地貌测区位于故宫真溪东村，属低山丘陵地貌，地势起伏较大，地面高程为38.20158.00m，区内最高点为亭仔岭主峰，高程165.90m，最低点为隧道进

2、口处溪东水库水面，高程24.70m相对高差达141.20m。自然坡度为545，偶见陡坎，山体覆盖层较薄，植被发育良好，局部见基岩出露和孤石，出口位于县道X511附近，进口仅有山涧小路抵达，交通条件较差。气象水文测区属亚热带海洋季风气候区，常年气候温和湿润，阳光充足，雨量充沛，年平均气温约21.2，年平均降水量1763.90mm，四之九月暴雨较为集中，为汛期，降雨量占全年的70%80%。全线各地每年不同程度地受台风袭击，79月台风威胁最大。地震动参数根据中国地震动参数区划图（GB183062001），地震动峰值加速度值为0.15g。2工程地质特征地层岩性区内地层由新到老依次出露有：第四系全新统坡

3、残积层(q4dl+el)，燕山早期侵入花岗闪长岩(52(3)。地质构造隧道区未发现有断裂带通过3水文地质特征地表水特征测区地表水主要为冲沟水，主要接受大气降水补给，地表水多沿沟槽排泄，沟槽内地表水流量随季节变化，雨季时较大，可增大数倍。地下水条件地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。测区表层第四系覆盖层较薄，以粉质粘土为主，第四系空隙潜水不发育，并且随季节动态变化大，由地表水补给。地下水主要为基岩裂隙水，赋存于花岗闪长岩的裂隙中，主要接受大气降水及地下水侧向补给，水量变幅较大。4不良地质测区内无特殊岩土发育。测区内不良地质为危岩落石。危岩落石分布在DK31+342DK31+502段及DK32+

4、260DK32+400段，为花岗闪长岩球状风化产物风化球直径0.55.0m不等，位于坡面上形成凌空面，在巨大威力作用下，可能会失去平衡状态，沿坡面滚下，施工时需对其进行清除及加强支护。3、超前地质预报实施方案3.1超前地质预报的内容3.1.1地层岩性，特别是对软弱夹层、破碎地层及特殊岩土的预测预报。3.1.2地质构造，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报。3.1.3地下水及富水断层、地层等的预测预报。3.2超前地质预报总体方案根据区域地质资料和设计文件，结合现场实际情况，制定预报方案，针对不同地段的工程地质情况进行地质预报分级，不同的地段采取不同的预报手段，

5、以达到既预报准确又能节省有效资源的目的。在亭仔岭隧道中度及低度风险地段，超前地质预报主要采用短距离超前地质预报方案，用超前钻探和掌子面地质素描相结合，隧道洞内探测与洞外地面地质调查相结合，开展多层次、多手段的综合地质预报方法。4、超前地质预报的方法目前，国内外隧道建设中使用较广泛的地质预报技术有地质素描法，水平钻探法，地震反射波法，TSP法，水平声波反射法，地质雷达法，红外探水法等，根据本工程特点，采用短距离超前地质预报，短距离超前地质预报采用地质素描法，超前钻探法。4.1短距离超前地质预报对于短距离超前地质预报，主要是通过开挖石渣识别、掌子面地质素描，更重要的是采用超前钻孔。主要是通过对不同

6、地质体标志的确认，以及不良地质体出现前的前兆标志，对不良地质体可能出露的位置进行预测和判断，辅助进行超前地质钻探. 4.1.1地质素描地质素描是对开挖面的地质情况如实而准确的反映，是判断围岩类别的最直接的资料，也是用以推断掌子面进深方向围岩状况的主要参照物和推断进深方向地质状况的边界条件。利用地质理论和作图法,将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。4.1.2超前水平钻探超前钻孔是隧道施工期超前地质预报方法中最直接的方法，是隧道施工中必须实施的重要工序，是对其他探测手段成

7、果的验证和补充。超前钻孔能最直接地揭示掌子面前方的地质特征，准确率很高。其通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水状况方面的资料，是中短距离超前地质预报必不可少的手段。一般在地质预报段钻13孔，深度3050米，若遇到异常需将孔数增加到47孔。隧道超前地质探孔示意图见图4 超前地质钻孔预报流程见图5。 图4隧道超前地质探孔示意图图5 超前地质钻孔预报流程在施作期间开挖面通常需配合停工，且钻进过程中，容易受操作人员人为影响，因此变数较大，造成判读岩体比较困难。不取芯探孔另一缺点是因无法得到完整岩芯，在地质

8、解释方面，常存有其不确定因素。超前钻孔探测的记录方式有：(1)不取芯钻探 主要系利用钻机的冲击力、推力及扭力的变化，配合回水颜色及岩屑的观察，记录钻进时间、钻进速率，并据此来推断前方的地质状況。不取芯钻探的优点是施作时间较短、费用较低(与取芯钻探比较)，若隧道前方有地下水层，可以通过不取芯钻孔探测并排水，缺点是不取芯探孔常会因坍孔而无法量得正确的水压及水量资料。（2)取芯钻探 利用钻芯钻机取出完整岩芯供地质判别，取芯钻探可得到直接的地质资料，从而做出较正确的地质判别。岩芯取出后，可经由试验室施作该岩块的物理、化学试验进而得其相关力学参数，钻探完成后的孔洞也可以当成排水孔，对于穿越含高压地下水层

9、的岩体而言，可利用此先行降低水压。但取芯钻探施作期间开挖面通常需配合暂停，且施作时间比不取芯钻用工进要长，费用也较高。（3）台车加长钻孔法液压台车接杆钻孔是一种短期超前预报探孔，对于掌子面前方30m以内的超前探孔，适合用钻孔台车钻孔，占用生产时间较少，速度快，有利于提高施工进度。台车加长钻孔主要利用钻机的冲击力、推力及扭力的变化，配合回水颜色及岩屑的观察，记录钻进时间、钻进速率，并据此来推断前方的地质状況。施钻过程中，由地质预报组成员详细记录钻速、水质水量变化情况及开挖后的岩面观测素描，并采集钻孔排碴取样分析，综合判断预报前方水文、地质情况(图6)。 图6 台车加长钻孔布置图4.3 针对预报对

10、特殊地段的处理办法4.31涌水 出现处理方法：（1）采用超前钻孔将水排出法；（2）采用超前小导管注浆堵水法；分析地表和隧道内地质测绘资料室内分析对不良地质体位置进行进一步的判断继续掘进掘进至距离预报不良地质体1550m进行超前钻孔探测进行超前处理不良地质体前兆预测图7 短距离超前地质预报的步骤框图（3）采用井点降水或深井降水，对于渗透水较少时，也可采用洞内降水法降低地下水，同时做好抽水后的地面排水工作；（4）承压水排放和高压水处理施工法，在不影响围岩稳定的情况下可采用注浆前排水降压，也可采用超前钻孔，辅助坑道排水，首先采用排水法降低地下水压力，然后进行注浆封堵涌水，在注浆过程中应先周围注浆，对

11、准水源方向注，切断水源，最后顶水注浆，将涌水堵住。在此施工过程中，必须高度重视做好排水工作。务必将涌水或裂缝水引到洞外的排水系统。4.32突水突泥地质现象的处理方法：(1)采用注浆加固塌体，长管棚超前支护等措施；(2)对于不同的突水方式分别采用裂缝出水注浆与溶洞涌水注浆的措施方法。(3)在突水点设止水墙，然后再对前方围岩进行全段面深孔预注浆进行堵水，采用排堵结合方案。(4)采用径向锚杆，钢筋网，喷射混凝土，格栅钢架等加强支护，并在拱部施做超前小导管周壁预注浆，对洞周岩体进行预加固和超前支护。开挖后及时施做拱部初喷混凝土、径向锚杆、钢筋网、格栅钢架。(5)根据地质超前预报资料，施工中有针对性地采

12、取注浆封堵措施，防止突水、突泥发生。通过地质超前预报确定突水、突泥地段的准确位置，留不小于4m的安全岩柱。用钻机向工作面钻眼，使前方地段的水和泥有控制的排出，缓解压力，避免突水、突泥情况的发生。出现突水、突泥情况，采取以下处置方案：从炮眼或围岩裂隙往外喷水、喷泥时，说明有突水、突泥可能，立即撤出人员，在这种情况下爆破采用远距离放炮或洞外放炮，人员撤至洞外。规模较小，可采用清除填充物，用浆砌片石回填，在进行衬砌。同时注浆加固四周围岩，扩大注浆范围。规模较大，可能把断层破碎带泥石带出，形成泥石流和塌方，此时应冷静观察规模大小和影响范围，分析原因采取以下处理方法： 对初支部分进行加固，围岩进行注浆，

13、防止灾害扩大，并加紧完成二衬，对突水涌泥点前方围岩进行深孔注浆固结。如突泥点空隙不大，隙口可进入时：先用纤维混凝土封闭隙顶，在保证安全的前提下，用浆砌片石在开挖面回填3m5m,清除泥石，用双层小导管超前注浆。按预留核心土，环形开挖，短循环的方法向前施工；如突出泥石流量大，堵死隧道，拟采用超前大范围分层注浆，固结开挖线外周边围岩5m以上，并用混凝土小导管短距离超前补充浆液，用短开挖，强支护，预留核心土，环形开挖方式稳步向前推进。(6)在洞内设集水坑并配备泥浆泵，分级把泥、水排出洞外。4.33节理裂隙、裂缝发育，溶蚀结构面切割、分离等岩体完整性较差易引起坍方的地质现象后处理方法、(1)地表沉陷的裂

14、缝应采用注浆填充和加固，或采用不透水土壤夯填密实，开挖截水坑，防止地表水下渗进入坍体；(2)通顶陷穴口的地表四周应挖填沟排水，搭设防雨棚遮盖穴顶；洞内衬砌通过坍方后陷穴应及时回填，回填应高于原顶面，并用黏土或浆砌片石封闭穴口，作好排水；(3)坍体内有地下水活动时，采用管、槽引至排水沟排出，无法进行引排时刻采用注浆堵水。5、各种手段的技术要求5.1水平探孔技术要求：采用取芯钻探，硬质岩采用金钢石钻具钻进，岩芯采取率不低于95%，软弱岩岩芯采取率不低于80%，终孔孔径不小于70mm。钻进中孔口需设防突水闸阀。提交钻孔柱状图及结果说明。妥善保存原始资料如钻孔施工记录、岩芯照相及典型岩样等，以备核查校

15、对。岩芯应装箱，不得颠倒放置，要插岩芯牌。5.2掌子面地质素描技术要求：在地质调查中，要根据已有地质资料彻查隧道中线在岩层标准剖面中的层位、层序、层厚、岩性及其岩性组合。 准确描述掌子面及其附近隧道隧洞所揭示岩层的岩性、结构构造特征、特殊标志和岩层组合特征。根据掌子面及其附近隧道隧洞所揭示岩层的岩性、结构构造特征、特殊标志和岩层组合特征与标准剖面对比，对掌子面前方的岩层进行预测。6、地质预报资源配置6.1人员及组织机构组建地质超前预报组，负责本段地质超前预报工作。本预报组由从事地质工作，经验丰富的专业人员组成，人数配置满足施工现场地质超前预报工作的需要。按照实际需要成立地质预报领导小组。6.2

16、仪器设备短距离地质预报：水平钻机一台、数码相机4台。7、质量保证措施地质素描应在每循环后及时进行，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，并辅助适当的图形、图片，并及时汇总。TSP超前探测前应对炮孔及接收器孔进行测量，参数要满足要求。超前钻孔前应进行详细的技术交底，根据需要探明那些地质问题而设计钻孔的参数。在各项现场采集工作完成后，内业数据分析、处理以及报告编写应及时，成果报告应有编制审核。成果报告及时提交给业主及施工队 做到信息化施工。8 、安全保证措施8.1成立超前地质预报安全管理机构。8.2编制各项地质预报安全制度。8.3预报施工现场安全技术保证措施：钻机使用高压风、高压水，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；高压电路接线应由专业电工操作，一般人员不得操