隧道超前地质预报实施方案

新建张唐铁路 ZTSG 6 标段 DK351 500 DK402 525 隧道超前地质预报方案 编号 编制 复核 审核 批准 有效状态 中铁四局张唐铁路 ZTSG 6 标项目部 二 O 一 O 年十一月 1 目目 录录 1 1 编制依据 编制依据 1 2 2 工程概况 工程概况 1 3 3 地质概况 地质概况 1 4 4 地质复杂程度分级 地质复杂程度分级 2 5 5 实施超前地质预报的目的 实施超前地质预报的目的 2 6 6 超前地质预报组织管理体系 超前地质预报组织管理体系 2 7 7 具体预报方法 技术要求 具体预报方法 技术要求 4 7 17 1 地质调查法地质调查法 4 7 27 2 超前水平钻探法超前水平钻探法 7 7 37 3 物探法物探法 8 8 8 超前地质预报方案 分段预报内容及预报工作量等内容超前地质预报方案 分段预报内容及预报工作量等内容 10 1 隧道超前地质预报方案隧道超前地质预报方案 1 1 编制依据 编制依据 铁路工程测量规范 TB 10101 2009 铁路隧道监控量测技术规程 TB 10121 2009 铁路隧道超前地质预报技术指南 铁建设 2008 105 号 相关设计文件 2 2 工程概况 工程概况 张唐线位于我国冀北 冀东地区 线路起自张家口市的孔家庄 向东至承德西部后折向南经唐山西部至北方重要的煤炭运输港口曹 妃甸 线路分别与京通线 京承线 京哈线联络 预留与多虎线 津山线联络条件 线路全长 528 5Km 设站 16 座 线路等级为 级 正线数目为双线 新建电气化重载铁路 设计速度目标值 120km h 3 3 地质概况 地质概况 2 工程地质特征 地层岩性 沿线地层出露较全 其中有新生界 中生界 古生界 元古界 及太古界地层均有出露 张家口地区 承德地区及唐山遵化地区大 部分地段基岩裸露 其它地段表覆黏性土及碎石类土 地质构造 a 区域地质构造概况 本线位于 级构造单元中朝准地台的两个 构造单元上 张家 口 北票深大断裂为界 其北属内蒙地轴 其南属燕山沉降带 b 主要断裂 沿线构造以北北东 北东断裂构造为主 北西向及近东西向断裂 2 的发育次之 东西向线路穿越张家口 北票深大断裂及红石粒 大庙 断裂带 北东向线路穿越上黄旗 乌龙沟深断裂带 北西向陈家窑 麻峪口断裂北端止于线路南侧附近 不良地质及特殊岩土 沿线不良地质主要有采空区 岩溶 地震液化层 铁矿矿碴尾 矿坝 顺层 新黄土 人工堆积层 4 4 地质复杂程度分级 地质复杂程度分级 我部根据目前现有隧道图纸的工程地质资料对我部隧道所包含 的隧道地质情况作出如下分级 序 号 地质类型 地质 素描 加深 炮孔 超前水 平钻孔 TSP 超前地 质预报 地 质 雷 达 风 险 等 级 1 洞口浅埋段 C 正常段 C 2 级 围岩 断层带 A 4 无地下水 非可溶岩 C 5 有地下水 非可溶岩 A 6 无地下水 可溶性岩 B 7 级 围岩 有地下水 可溶性岩 有 岩 溶 地 段 使 用 A 注 地质雷达使用条件 通过超前水平钻孔探明前方有岩溶时使用 风险等级判定为 A 级 5 5 实施超前地质预报的目的 实施超前地质预报的目的 实施超前地质预报的根本目的在于探明掌子面前方的工程地质 情况及水文地质情况 并验证勘察设计中提供的地质资料 为设计 3 变更提供依据 且为调整施工方案提供依据 同时做好超前地质预 报工作 能够对施工区域的水环境提供良好的保护措施 6 6 超前地质预报组织管理体系超前地质预报组织管理体系 设备人员配置见下表设备人员配置见下表 表表 1 1 超前地质预报仪器设备配置超前地质预报仪器设备配置 施工方法施工方法型号型号数量数量备注备注 YT28YT284545 台台每口每口 5 5 台台 钻探法钻探法 TYL368ATYL368A 潜孔钻潜孔钻6 6 台台每项目队一台每项目队一台 物探法物探法TSP203TSP2031 1 套套集团公司集团公司 地质雷达地质雷达SIR3000SIR30001 1 套套集团公司集团公司 表表 2 2 超前地质预报组织管理体系超前地质预报组织管理体系 物探组 钻探组 经理部总工 工程部地质工程师 各项目队总工 各项目队地质工程师 设计单位地质预报专 业工程师 4 表表 3 3 超前地质预报人员配置超前地质预报人员配置 单位单位职位职位人员人员备注备注 总工总工黄惠芳黄惠芳 经理部经理部 地质工程师地质工程师苏玉宝苏玉宝 总工总工杜书光杜书光 一队一队 地质工程师地质工程师吴宪强吴宪强 总工总工郭立军郭立军 二队二队 地质工程师地质工程师赵拯穷赵拯穷 总工总工付宝东付宝东 三队三队 地质工程师地质工程师周先楷周先楷 总工总工贾洪昌贾洪昌 六队六队 地质工程师地质工程师吴豫川吴豫川 总工总工方海峰方海峰 七队七队 地质工程师地质工程师朱玉龙朱玉龙 总工总工陈俊斌陈俊斌 八队八队 地质工程师地质工程师李炜李炜 物探组物探组中铁四局集团有限公司物探组中铁四局集团有限公司物探组 钻探组钻探组各项目队开挖班组各项目队开挖班组 7 7 具体预报方法 技术要求 具体预报方法 技术要求 7 17 1 地质调查法地质调查法 隧道地质调查包括隧道地表补充地质调查 隧道内的地质素描及地 质勘探法等 5 7 1 1 隧道地表补充地质调查包括以下主要内容 对已有地质勘查结果的熟悉 核查及确认 地层 岩性在隧道地表的出露及接触关系 特别是对标志层 的熟悉和确认 断层 褶皱 节理密集地带等地质构造在隧道的出露位置 规模 性质及其产状变化情况 地表岩溶发育位置 规模及分布规律 煤层 石膏 膨胀岩 含石油天然气 含放射性物质等特殊 地层在地表的出露位置 宽度及其产状变化情况 人为坑洞位置 走向 高程等 分析其与隧道的空间关系 根据隧道地表补充地质调查结果 结合设计文件 资料和图 纸 核实和修改超前地质预报重点区域 7 1 2 隧道内地质素描 隧道内地质素描是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 煤层 岩溶等准 确记录下来并绘制成图表 是地质调查法工作的一部分 包括开挖 工作面地质素描和洞身地质素描 隧道内地质素描应包括下列主要 内容 7 1 2 1 工程地质 地层岩性 描述岩性 风化程度等 地质构造 描述褶皱 断层 节理裂隙特征 岩层产状等 断层的位置 产状 性质 破碎带的宽度 物质成分 含水情况以 及隧道的关系 节理裂隙的组数 产状 间距 充填物 延伸长度 张开度及节理面特征 分析组合特征 判断岩体完整程度 6 岩溶 描述熔岩规模 形态 位置 所属地层和构造部位 充填物成分 状态 以及岩溶展布的空间关系 特殊地层 煤层 沥青层 含膏盐层 膨胀岩和含黄铁矿层 等应单独描述 人为坑洞 影响范围内的各种坑道和洞穴的分布位置及其与 隧道的空间关系 地应力 包括高地应力显示性标志及其发生部位 如岩爆 软弱夹层挤出 探孔饼状岩芯等现象 塌方 应记录塌方部位 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及其对继续掘进的影响 有害气体及放射性危害源存在情况 7 1 2 2 水文地质 地下水的分布 出露形态及围岩的透水性 水量 水压 水 温 颜色 泥沙含量测定 以及地下水活动对围岩稳定的影响 必 要时进行长期观测 地下水的出露形态分布 渗水 滴水 滴水成 线 股水 涌水 暗河 水质分析 判定地下水对结构材料的腐蚀性 出水点和底层特性 地质构造 岩溶 暗河等的关系分析 必要时进行地表相关气象 水文观测 判断洞内涌水与地表 径流 降雨的关系 必要时应建立涌水突水点地质档案 7 1 2 3 围岩特征及支护情况 记录不同工程地质 水文地质条件下隧道围岩稳定性 支护方 式以及支护后的变形情况 发生围岩失稳或变形较大的地段 详细 7 分析 描述围岩失稳或变形发生的原因 过程 结果等 7 1 2 4 进行隧道施工围岩分级 7 1 2 5 影像 隧道内重要和具代表性的地质现象应进行摄影或录像 6 1 3 地质勘探法 在具备条件地段 通过地质勘探取芯对地质情况进行探查 7 27 2 超前水平钻探法超前水平钻探法 超前水平钻探法分为超前水平地质钻探及加深炮孔探测 已施 工管棚的地段可以不采取以上两种措施 只需在管棚施工中作好相 应记录 7 2 1 超前水平地质钻探 超前水平地质钻探应符合下列技术要求 7 2 1 1 孔数 断层 节理密集带或其他破碎富水地层每循环可只钻一孔 富水岩溶发育区每循环宜钻 3 5 个孔 揭示岩溶时 应适当 增加 以满足安全施工和溶洞处理所需资料为原则 煤层瓦斯预报超前地质探孔数应符合下列规定 应在距煤层 15 20m 垂直 处的开挖工作面钻 1 个超前钻孔 初探煤层位置 在距初探煤层 10m 垂直 处的开挖工作面上钻 3 个超前钻孔 分别探测开挖工作面前方上不及左右部位煤层位置 并采取煤样和气样进行分析物理 化学分析和煤层瓦斯参数测定 在现场进行瓦斯及天然气含量 涌出量 压力等测试工作 按各孔 见煤 出煤点计算煤层厚度 倾角 走向以及与隧道的关系 并分 析煤层顶 底板岩性 掌握并收集钻孔过程中的瓦斯动力现象 8 7 2 2 加深炮孔探测 7 2 2 1 加深炮孔探测应符合下列要求 孔深应较爆破孔 或循环进尺 深 2 米以上 孔径宜与爆破孔相同 孔数 孔位应根据开挖断面大小和地质复杂程度确定 在富水岩溶发育区每循环必须按设计认真实施 发现异常情 况应及时反馈信息 严禁盲目装药放炮 钻到溶洞和岩溶水时 应视情况采用超前地质钻探和其他探 测手段 查明情况 确保施工安全 为变更设计提供依据 加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施 揭示异常情况的钻孔资料应作为技术资料保存 7 37 3 物探法物探法 物探法包括弹性波反射法 电磁波反射法及红外探测法等内容 我部根据不同地质条件采用如上三种方法 7 3 1 弹性波反射法 弹性波反射法是利用人工激发的地震波 声波在不均匀地质体 中所产生的反射波特性来预报隧道开挖工作面签发地质情况的一种 物探方法 它包括地震波反射法 水平声波剖面法 负视速度法和 极小偏移距高频反射连续剖面法 简称陆地声纳法 等方法 在实 际工作中 地震波反射法的应用相对普遍和成熟 我部根据相应的 地质情况采用该方法 地震波反射法超前地质预报应符合下列要求 7 3 1 1 观测系统设计应包括下列内容 收集隧道相关地质勘察和设计资料 9 根据隧道施工情况及地质条件 确定接收器和炮点在隧道左 右边墙的位置 接收器和炮点位置应在同一平面和高度上 隧道情况特殊或需要探测复杂地质隐患时 可根据相关理论 来设计观测系统 7 3 1 2 现场数据采集应符合下列规定 在隧道现场 根据设计的观测系统 确定所有接收点和炮点 的位置 并作出相应的标识 钻孔应按设计的要求 位置 深度 孔径 倾角等 钻孔 一般情况下 钻孔位置不应偏离设定的位置 特殊情况下 以设定 的位置为圆心 可在半径 0 2m 的范围内移位 孔身应平直顺畅 能 确保耦合剂 套管或炸药放置到位 在不稳定的岩层中钻炮孔时 可采用外径与孔径相匹配的薄壁塑料管或 PVC 管插入钻孔 防止塌 孔 安装套管 用环氧树脂 锚固剂或加特殊成分的不收缩水泥 砂浆作为耦合剂 安装接收器套管 用电子倾角测量仪测量接收器 孔的几何参数 并作好记录 装填炸药 装填炸药前 用电子倾角测量仪和钢卷尺测定炮 孔的倾角和深度 并作好记录 炸药量的大小应通过试验确定 用 装药杆将炸药卷装入炮孔的最底部 在激发前 炮孔应用水或其他 介质充填 封住炮孔 确保激发能量大部分在地层中传播 仪器安装与测试 用清洁杆清洗套管内部 将接收单元插入 套管 并应确保接收器的方向正确 采集信号前应对接收器和记录 单元的噪音进行测试 10 数据采集完成后 结果于 2 日内通过电子版本形式发送至各队 各队根据报告显示内容采取适宜的施工方案 报告的正式版本通过 EMS 邮寄至项目经理部 各队复印存档 7 3 2 电磁波反射法 电磁波反射法超前地质预报主要采用地质雷达探测 我部根据 相应地质条件采用该方法 地质雷达探测仪器的技术指标应满足下列要求 系统增益不应低于 150dB 信噪比应大于 60dB 采样间隔不应大于 0 5ns 模数转换器不应低于 16 位 具有可选的信号叠加 实时滤波 点测与连续测量 手动与 自动位置标记等功能 8 8 超前地质预报方案 分段预报内容及预报工作量等内容超前地质预报方案 分段预报内容及预报工作量等内容 我部现有隧道 9 座 全长 18691m 其中