隧道地质超前预报实施细则

目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1．编制目的 1\o"CurrentDocument"适用范围 1\o"CurrentDocument"编制依据 1\o"CurrentDocument"主要技术标准和隧道工程地质概况 2\o"CurrentDocument"主要技术标准 2\o"CurrentDocument"隧道地质概况 2\o"CurrentDocument"隧道地质超前预报的目的 3\o"CurrentDocument"隧道地质超前预报的主要内容 4\o"CurrentDocument"隧道地质超前预报的组织机构及职责 4\o"CurrentDocument"胜利1号隧道地质超前预报的实施方法 5\o"CurrentDocument"长距离预报 6\o"CurrentDocument"短距离预报 7超前地质钻孔 7地质素描： 8\o"CurrentDocument"9．胜利1号隧道地质超前预报的范围 10\o"CurrentDocument"10.针对特殊地质段超前预报结果的处理方法 10\o"CurrentDocument"出现涌水的处理方法 10\o"CurrentDocument"出现突水突泥地质现象的处理方法 11\o"CurrentDocument"出现断层、向斜破碎带的处理方法 11\o"CurrentDocument"资料交付与质量保证措施 12\o"CurrentDocument"资料交付 12\o"CurrentDocument"质量保证措施 121．编制目的为确保隧道施工安全质量，根据设计提供的工程及水文地质资料，结合地质超前预报，进行分析研究，制定完整的实施细则。做好技术、物质、机械设备的储备，避免地质灾害的发生，使之全过程、有效实施检测，达到指导施工、遏制预测地质灾害、实现施工设计及施工规范的要求及工期目标，特制订本实施细则。通过超前地质预报，可以了解和判断掌子面前方一定距离内不良地质的性质、位臵、宽度和影响隧道的长度，由此判断地下水情况、围岩级别和对施工的影响，进而达到以下目的：1、为制定施工方案和措施提供可靠的参数，如地下水压力、水量、不良地质的位臵、大小及规模等；2、 为隧道安全施工，避免或最大限度的降低施工过程中突泥、涌水、塌方等灾害，从而不受或少受损失奠定了基础；3、 为隧道在安全条件下实现快速施工、减小风险创造了条件；4、 准确的地质预报可以减少施工中的盲目性，减少事故发生率，减少很多不必要的安全措施，从而降低了工程投资。适用范围本细则适用于新建云桂铁路（广西段）YGZQ-4项目部六工区胜利1号隧道。编制依据1） 《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设【2005】160号）2） 《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105号）3） 《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》

4）《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》5）《铁路隧道施工规范》6）《铁路隧道工程质量检验评定标准》7）云桂铁路YGZQ-4标六工区隧道设计图及相关要求主要技术标准和隧道工程地质概况主要技术标准项 目云桂正线铁路等级I级正线数目双线项 目云桂正线铁路等级I级正线数目双线限制坡度18.5%o旅客列车最高行车速度200km/h预留250km/h运输组织模式客货混运最小曲线半径一般5500m,困难4500m牵引种类电力机车类型客机动车组、SS7E,货机HXD型牵引质里4000t到发线有效长880m闭塞类型自动闭塞胜利1号隧道位于广西省百色市右江区拉域村境内，其进口里程为D1K228+140，出口里程为D1K228+338，全长为198m。隧道均设计为V级围岩。本隧道均处于浅埋地段，最大埋深43m，进、出口及大部洞身均位于基岩风化层中，地表、地下水弱发育，水质具侵蚀性，工程地质条件差。隧区属丘陵剥蚀地貌，地形起伏大，地面高程160〜215m，相对高差小于55m。隧区内山体较缓，自然坡度20。〜40。，坡面植被多为灌木，植被发育。隧道进口没有乡村公路及其村落分布，故交通条件较差。本隧道为双线电化铁路隧道，按250km/h客运专线双线隧道设计。洞内采用有砟轨道，设计内轨面至道床底面高度为740mm。根据隧道围岩地质情况，设计为V级复合式衬砌，开挖断面设计宽度14.38m，高度12.49m。隧道地段主要以低丘为主，地形陡峭，沟谷深切，植被发育，本隧道所属区域围岩成因较复杂，围岩类别也各不相同主要围岩类型有砂岩、泥质砂岩、炭质灰岩。本隧道主要风险为：D1K228+140〜D1K228+338段隧道埋深小于40m,属于V级围岩浅埋偏压段，围岩破碎，存在洞内支护大变形和洞内塌方等风险。该地质问题将严重影响隧道的施工进度和安全，开展综合地质超前预报工作，借以指导隧道合理安排工期，对不良地质体提前采取工作措施等，显得尤为重要。隧道地质超前预报的目的通过超前地质预报，可以了解和判断掌子面前方一定距离内不良地质的性质、位臵、宽度和影响隧道的长度，由此判断地下水情况、围岩级别和对施工的影响，进而达到以下目的：1、为制定施工方案和措施提供可靠的参数，如地下水压力、水量、不良地质的位臵、大小及规模等；2、 为隧道安全施工，避免或最大限度的降低施工过程中突泥、涌水、塌方等灾害，从而不受或少受损失奠定了基础；3、 为隧道在安全条件下实现快速施工、减小风险创造了条件；4、 准确的地质预报可以减少施工中的盲目性，减少事故发生率，减少很多不必要的安全措施，从而降低了工程投资。隧道地质超前预报的主要内容我工区超前地质预报主要对隧道开挖面前方一定距离的浅埋段、突水（突泥）、断层破碎带、向斜带、背斜带、高地应力（可能产生硬岩爆和软弱围岩塑性变形）的灾害地质的施工探测。对照勘测阶段的地质资料，预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。针对不同地段的工程地质情况采用不同的预报手段，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。超前地质预报由超前地质预报组来完成，超前地质预报工作内容主要包括：1、不良地质预报及灾害地质预报：预报掌子面前方一定范围内有无突水、突泥、岩爆及有害气体等，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施或建议；2、水文地质预报：预报洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响；3、断层、向斜、背斜及其破碎带的预报：预报断层的位臵、宽度、产状、性质、充填物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策；4、围岩类别及其稳定性预报：预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等。隧道地质超前预报的组织机构及职责本标段隧道围岩地质主要以IV、V类围岩为主，同时存在多处不良地质地段。为保证隧道施工安全、质量，项目部将隧道超前地质预报工作作为一道重要施工工序进行控制，并成立专门的超前地质预报室，建立由总工程师任组长，工程部长、地质工程师任副组长，各专业工程师任成员地质预报管理组织机构。组织机构见图6。图1地质超前预报组织机构图其职责为：总工程师任组长：全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向指挥长负责；工程部长、地质工程师任副组长：组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作；地质工程师：负责隧道工程的地质超前预报和调绘、监测以及测试、试验资料的分析、研究，提出施工工程措施建议；水文工程师：负责水文地质调绘、测试及隧道涌水量的预测与环境水文地质评价；物探专业工程师：负责物探测试工作；试验专业工程师：负责岩、土、水样的测试、试验工作。胜利1号隧道地质超前预报的实施方法超前地质预报工作必须坚持“科学规范、求真务实、长短结合、贯穿全程”的工作原则。根据我工区胜利1号隧道围岩地质情况拟采用以长距离预报为主、短距离为辅，长短互补的预报原则，为设计、安全、支护提供比较准确的地质信息。所采用的设备为：长距离预报采用TSP203地质探测仪（探测距离约200m）,短距离预报采用地质素描和超前水平钻孔的方法，进行综合预报，以便相互补充、验证，提高准确率。长距离预报长距离预报采用TSP203地质探测仪进行。TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质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的地质状况。它是在掌子面后方边墙一定范围内布臵一排爆破点，进行微弱爆破，产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号、返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理得到岩体强度变化界面的信号也就越强。返回信号被经过特殊设计的接收器接收转化成信号并进行放大，通过专用数据处理软件处理，得到岩体强度变化界面的位置及方位，见图2“TSP203地质预报系统现场测试示意图”。具体要求如下：1） 有效探测距离：采用C级预报方式，测距为150米；需要预报段大于有效预报距离时应多次预报，两次预报重复长度不小于10米；2） 资料的处理和整理：数据采集时应对每一炮的波幅进行调节，对采集的数据及时进行三维波场处理，提取反射界面。3）编制探测报告其内容应包括：（1）概况：隧道工程概况、地质概况、探测工作概况等；（2）TSP方法原理及仪器：TSP方法原理及采用的仪器型号等；（3）野外数据采集：观测系统、采集方法、数据质量等；（4）数据处理：采用的软件及处理流程、参数选择说明、处理成果及质量等；图2TSP203地质预报系统现场测试示意图（5） 资料分析与判释：附上成果图，主要是二维显示图，需要时尚可附上分析处理波形图、频谱图、深度偏移剖面图及岩体物理力学参数表，以及地质判释/推断的地球物理准则；（6） 结论及建议：提出隧道掌子面前方存在的对隧道施工有影响的工程地质和水文地质隐患，以及施工过程中应采取的措施。短距离预报超前地质钻孔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，是隧道施工中的重要工序，是对其他探测手段成果的验证和补充。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等诸多方面的资料。胜利1号隧道超前钻孔预报采用不取芯加长钻杆钻孔法。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。具体要求如下：1）、根据需要采取1-5孔超前水平钻探（局部7孔），其终孔位臵一般要超出开挖轮廓线3-5米，长度宜在30-50米之间，孔径满足要求；2）、采用高效钻机，提高钻进速度，减少超前水平钻探占用掌子面的时间；3）、两次循环的超前水平钻探搭接长度不小于5米；4）、钻进过程中，对断层、溶洞充填物应干钻取样，对不同岩层代表性取样；5）、超前水平钻探资料应现场记录描述；6）、24h内提交完整的钻孔探测报告。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。将地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位臵及出水状态、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。主要内容如下：岩性：是最基本的地质资料。主要描述岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分、风化程度等。断层：是地壳上主要的构造痕迹，它的形成、特性及规模决定地区地质构造复杂程度，对隧道施工影响极大，是开挖时发生塌方的主要地质原因之一。主要描述断层位臵、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质及其与其它断层的关系、派生节理产状、密度及充填物等。贯穿性节理：是造成块体塌方的主要原因之一。主要描述节理产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征（光滑、粗糙、起伏不平）、出露位臵等。岩脉：岩脉侵入的位臵往往是地壳的薄弱点。我们主要描述岩脉的岩性，出露位臵、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度等。地下水：地下水增加了隧道施工难度。地层渗水影响喷射混凝土的质量，如在断层带内岩体破碎，或节理被次生粘土充填地段有水，则会大大降低围岩的自稳能力，增加坍塌甚至突水的可能。主要描述出水点位臵、出水状态（滴、流、涌）、水量、出水点附近有无沉淀物等。同时了解水对混凝土的侵蚀性。隧道地质超前预报工作流程见图3。图3隧道地质超前预报工作流程图9．胜利1号隧道地质超前预报的范围1、 以TSP203超前地质预报方法为主控方法，即从进隧道50米开始每100米作一次预报，贯穿于隧道施工全过程；2、 隧道掌子面每前进一次都应进行掌子面地质素描和洞身地质素描，通过掌子面和洞身的地质变化情况对掌子面前方近距离范围可能揭示的地质情况进行预测预报；3、 在进行TSP203超前地质预报后发现隧道掌子面前方存在重大地质灾害隐患的地段和超前预报的范围提及的重点地段采用超前地质钻孔验证TSP203超前地质预报结果和进一步查清重点地段的地质情况；4、 在TSP203超前地质预报后发现隧道掌子面前方存在富水带时，应辅以近距离物探方法（地质雷达法或红外线探测法或瞬变电磁法等）进行近距离复查，进一步查清富水带的含水情况。10.针对特殊地质段超前预报结果的处理方法当施工过程中发现前方有异常地质现象出现的时候，立即向监理、设计单位、业主汇报现场的实际情况，组织人员对前方的地质情况做进一步的勘查。当确定前方地质情况后针对具体情况按以下方法进行处理。出现涌水的处理方法1） 、采用超前钻孔将水排除法。2） 、采用超前小导管注浆法堵水、止水或超前固岩注浆法堵水。3） 、采用井点降水或深井降水，对于渗透水较小时，也可采用洞内降水法降低地下水。同时做好抽出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的压力，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。在此施工中，必须高度重视而做好防排水工作，务必将涌水或裂隙水引至洞外的排水系统之中。出现突水突泥地质现象的处理方法1）、采用了注浆加固坍塌体，长管棚超前支护，等施工措施。2）、对于不同的突水方式分别采用裂隙出水点注浆与溶洞涌水注浆的施工方法。3）、在突水点设止浆墙，然后再对前方围岩进行全断面深孔预注浆进行堵水，采用堵排结合的方案。出现断层、向斜破碎带的处理方法1）、断层宽度较小,岩体组成物为坚硬岩块且挤压紧密,围岩稳定性相对较好,隧道通过这样的断层,可不变施工方法,与前后段落的施工方法一致,避免频繁变更施工方法,影响施工进度,但过断层带要加强初期支护和适当的辅助施工措施渡过断层带。如超前锚杆与径向锚杆配合，加厚喷射砼，并增设钢筋网等措施。必要时可增设格栅钢架。2）、一般断层破碎带,采用径向锚杆、钢筋网、喷砼、格栅钢架等加强初期支护，并在拱部施作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。开挖后及时施作拱部初喷砼，径向锚杆，挂钢筋网，格栅钢架。3）、断层出露于地表沟槽,且隧道为浅埋,可采用地面砂浆锚杆结合地面加固和排泄地表水及防止地表水下渗等措施。4）、当断层宽度大,岩体极破碎时