隧道超前地质预报方案

中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 鲁南高速铁路临沂至曲阜段LQTJ 3 标段 王庄隧道超前地质预报施工方案 编编 制 制 审审 核 核 审审 批 批 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标项目经理部 二 一七年二月 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 目目 录录 1 工程概况 1 1 1 工程简介 1 1 2 工程地质和水文地质特征 1 2 编制依据 2 3 超前地质预报方案 3 3 1 超前地质预报工作目的 3 3 2 超前地质预报工作内容 4 3 3 超前地质预报工作方法 5 4 超前地质预报工作计划 12 4 1 超前地质预报的工艺流程 12 4 2 超前地质预报工作要求 13 4 3 超前地质预报工作安排 14 4 4 地质素描计划 14 5 超前地质预报质量保证措施 17 5 1 建立超前地质预报质量管理体系 17 5 2 制度保证措施 18 5 3 超前地质预报的质量保证措施 18 6 组织机构及人员设备 19 6 1 组织机构 19 6 2 超前地质预报主要设备 20 7 超前地质预报工作安全保证措施 21 8 超前地质预报成果资料整理技术要求 22 9 超前地质预报结果的信息传递机制 22 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 9 1 地质调查法 23 9 2 地质雷达 23 9 3 地震波法 TGP206 或 TSP203 23 9 4 超前钻探 23 9 5 加深炮孔钻探 23 9 6 综合分析报告 24 10 超前地质预报信息反馈系统 24 11 地质预报成果的验证及技术总结 25 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 1 工程概况 1 1 工程简介 鲁南高速铁路临沂至曲阜段 LQTJ 3 标一分部起点里程 DK236 356 4 终 点里程 DK252 405 539 总长 16 05km 其中包括长 3 95km 路基及沿线布置 的特大桥 6 座 中桥 2 座 框架桥 1 座 涵洞 6 座 线路所 1 个 大王庄线 路所 隧道 2 座 王庄隧道 团月山隧道 王庄隧道两端均接路基 隧道起讫里程 DK249 810 DK250 280 全长 470m 隧道最大埋深 69m 位于 DK250 070 处 全隧除 DK249 810 835 DK250 260 280 段采用明挖法施工 设置偏压式明洞衬 砌外 其余段落采用暗挖法施工 设置复合式衬砌 线路纵坡为 5 0 与 5 0 的人字坡 全隧位于 R 4500 的右偏曲线上 本铁路等级 高速铁路 正线数目 双线 设计行车速度 350km h 表表 1 1 王庄隧道围岩支护级别表王庄隧道围岩支护级别表 序号隧道名称起讫桩号长度 m 围岩级别备注 1 DK249 810 DK249 835 25V 明洞 2 DK249 835 DK249 925 90V 3 DK249 925 DK249 965 40 4 DK249 965 DK250 020 55 5 DK250 020 DK250 200 180 6 DK250 200 DK250 260 60V 7 王庄隧道 DK250 260 DK250 280 20V 明洞 1 2 工程地质和水文地质特征 隧址区为丘陵地貌 地形起伏较大 地面高程 113 47 181 65m 基岩出露 沿线地层主要为第四系全新统坡残积 Q4d1 e1 的粉质粘土 寒武系中统张 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 夏组 2jz 石灰岩 泥灰岩 地下水类型主要为基岩裂隙水 岩溶水 水 量较小 受大气降水补给 主要赋存在张夏组 2jz 石灰岩中 详述如下 1 粉质粘土 膨胀土 Qd1 e1 黄褐色 硬塑 土质不均 含 少量铁质氧化物 层厚 0 8m 属 级普通土 2 石灰岩 2jz 青灰 灰白色 隐晶质结构 中厚层构造 岩 质坚硬 强风化带 W2 原岩结构基本未破坏 节理裂隙较发育 岩蕊较完 整 主呈柱状 属 级次坚石 3 泥灰岩 2jz 灰白色 泥晶结构 层状构造 强风化带 W3 原岩结构部分被破坏 节理裂隙较发育 岩蕊主呈块状 属 级软石 弱风化带 W2 原岩结构基本未破坏 节理裂隙较发育 呈短柱状 属 级 次坚石 DK249 930 中心 进口附近沟坎处基岩出露点 节理裂隙较发育 节理间 距 0 5 2m 层理产状为 75 W 18 N 主要节理有 3 组 J1 63 2 E 24 8 N J2 N29 3 E 28 9 S J3 N52 8W 86 5 S 隧址附近未见明显地质构造 基岩裂隙较发育 隧址区无明显地表水 地下水主要为基岩裂隙水 岩溶水 隧址不良地质主要为岩溶 顺层 围岩落石 特殊岩土为膨胀土 2 编制依据 1 铁路隧道超前地质预报技术规程 Q CR 9217 2015 2 新建铁路鲁南高铁临沂至曲阜段施工图 3 铁路隧道设计规范 JB 10003 2005 4 高速铁路隧道工程施工技术规程 Q CR 9604 2015 5 铁路工程物理勘探规范 TB 10013 2010 J 1089 2010 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 6 铁路工程地质勘察规范 TB 10012 2007 J124 2007 7 铁路隧道超前地质预报技术指南 铁建设 2008 105 号 8 铁路工程水文地质勘察规程 TB10049 2004 9 关于进一步加强铁路隧道施工超前地质预报工作的通知 铁建设 函 2006 340 号 10 铁路隧道施工抢险救援指南 Q CR9219 2015 11 铁路隧道工程施工安全技术规程 TB10304 2009 J947 2009 12 铁路工程不良地质勘察规程 TB10027 一 2012 13 铁路隧道钻爆法施工工艺及作业指南 TZ231 2007 14 高速铁路隧道工程施工质量验收标准 TB10753 2010 J1149 2011 15 铁路工程地质钻探规程 TB 10014 2012 3 超前地质预报方案 隧道超前地质预报是保证隧道施工安全 优化工程设计 实现施工信息 化的重要基础 通过超前地质预报工作 可以进一步查清隐伏的重大地质问 题 如 多变的地质条件富水岩层 地层破碎带 断层及溶洞等 及时掌 握和反馈隧道地质条件信息 调整隧道设计参数 防护措施 为优化隧道施 工组织 制定施工安全应急预案 控制工程变更设计提供依据 做好隧道超前地质预报工作 可以预防各类突发性地质灾害 有效规避 工程建设风险 实现铁路工程六位一体管理目标 超前地质预报是确保施工 安全和结构安全可靠的重要手段 也是铁路隧道施工作业中关键的重要作业 环节 是施工中不可缺少的关键工序 必须纳入隧道施工工序管理 超前地质预报坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合 地质方法与物 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 探方法相结合 多种物探方法相结合 地球物理方法与超前水平钻探相结合 开展多层次 多手段的综合超前地质预报 并贯穿于施工全过程 3 1 超前地质预报工作目的 1 进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件 采 用一定的超前预报技术手段 地质调查 地震反射波法 地质雷达 加深炮 孔 超前地质钻探 确定隧道开挖工作面前方及周围可能发生突 涌 水 泥 塌方 掉块 冒顶 放射性等地质灾害风险源的位置 规模 性质 发育特征 强度 影响范围等 对于岩溶隧道 还应对底板的岩溶发育情况 以及岩溶水的赋存规模以及压力进行预测 2 降低地质灾害发生的机率和危害程度 根据预测与预报的结果 建立灾害应急处理方案与薄弱地段的施工方案 为隧道工程设计和施工方案 的制订与风险防范提供动态可靠的依据 确保隧道施工地质风险安全可控 3 通过超前地质预报工作可以及时掌握和反馈隧道开挖工作面前方 的地质条件 调整和优化隧道设计参数 制定防护措施 为优化隧道施工组 织 不断完善施工安全应急预案 控制工程变更设计提供依据 4 为编制竣工文件提供地质资料 3 2 超前地质预报工作内容 进行隧道地质超前预报工作 要求提供隧道掘进前方的工程地质 水 文地质条件及不良地质现象 包括围岩的完整性 断层破碎带 溶洞及不良 地层的赋水情况等 进而做出对围岩级别的划分建议和坑道开挖时稳定性的 分析 为设计变更及施工方法改变提供工程地质依据 以确保隧道施工顺利 进行和工程安全 1 地层岩性预测预报 特别是对软弱夹层 破碎地带 煤层及特殊岩 土的预测预报 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 2 地质构造预测预报 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 不良地质预测预报 特别是对岩溶 人为坑洞 瓦斯等发育情况的 预测预报 4 地下水预测预报 特别是对岩溶管道水及富水断层 富水褶皱轴 富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报 3 3 超前地质预报工作方法 根据规范及设计文件要求 结合本项目地质条件 不良地质体对施工的 影响因素及风险等级 采取不同的超前地质预报方法组合模式 我方拟采用 地质调查法 地震波反射法 地质雷达法 超前地质水平钻探及加深炮孔法 进行综合预报工作 3 3 1 地质调查法 地质调查法是根据隧道已有勘察资料 地表补充地质调查资料和隧道内 地质素描 通过地层层序对比 地层分界线及构造线地下与地表相关性分析 断层要素与隧道几何参数的相关性分析 临近隧道内不良地质体的前兆分析 利用常规地质理论 地质作图和趋势分析等 推断开挖工作面前方可能揭示 的地质情况的一种超前地质预报方法 要求对王庄隧道进行全区段连续工作 3 3 1 1 地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等 3 3 1 2 隧道地表补充地质调查应包括下列主要内容 a 对已有地质勘察成果的熟悉 核查和确认 b 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 c 断层 褶皱 节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置 规 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 模 性质及其产状变化情况 e 地表岩溶发育位置 规模及分布规律 f 煤层 石膏 膨胀岩 天然气 含放射性物质等特殊岩土地层在 地表的出露位置 宽度及产状变化情况 g 人为坑洞位置 走向 高程等 分析其与隧道的空间关系 h 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 核实和修正超前地质预报重点区段 3 3 1 3 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 溶洞等准确记录下来 并绘制成图表 是地质调查工作的一部分 包括开挖掌子面地质素描和洞身 地质素描 隧道内地质素描应包括下列主要内容 a 工程地质 地层岩性 描述地层时代 岩性 层间结合程度 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 含水情况以及与隧道的关系 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 力学 性质 分析组合特征 判断岩体完整程度 岩溶 描述岩溶规模 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 含膏岩层 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 包括高地应力显示标志及其发生部位 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 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 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 b 水文地质 地下水的分布 出露形态 渗水 滴水 滴水成线 股水 涌水 暗河 及围岩的透水性 水量 水压 颜色 泥沙含量测定等 水质分析 判定地下水对结构材料的腐蚀性 出水点和地层岩性 地质构造 岩溶 暗河等的关系 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 必要时应建立涌突水点地质档案 3 3 1 4 围岩稳定性特征及支护情况 记录不同工程地质 水文地质条件下隧道围岩稳定性 支护方式以及初 期支护后的变形情况 发生围岩失稳或变形较大的地段 详细分析 描述围 岩失稳或变形发生的原因 过程 结果等 3 3 1 5 影像 隧道内重要的和具代表性的地质形象应进行摄影或录像 3 3 1 6 地质调查法的相关要求及表格按现行 铁路隧道超前地质 预报技术规程 办理 参见附表 3 3 2 地震波反射法 设计文件要求对王庄隧道 DK249 895 DK250 200 段 305m 范围围岩进行 弹性波反射法探测 探测要求 在软弱 破碎地层或岩溶发育区 每次预报 距离采用 100 120m 前后两次搭接长度 10m 以上 岩体完整的硬质岩地层 每次预报距离采用 120 150m 前后两次搭接长度不小于 10m 本项目我方拟采用北京水电物探研究所生产的隧道地震波超前预报仪 TGP206 型 TGP206 隧道地震波超前预报仪测试时 在隧道壁上一定高度布 设一定数量的炮眼 一般 18 24 个 进行爆破激振 沿隧道方向炮眼断面上 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 产生震波信号 这种信号也会在隧道轴向上传播 当岩石波阻抗发生变化时 比如伴有断层带或岩层变化 发出的信号其中一部分就会返回 如果隧道掌 子面前方有这种情况 经过一段时间传播后 接受器会收到反射信号 借助 岩层波速转化反射信号传播时间 可以确定有变化地带与隧道轴线的夹角及 距掌子面距离 把采集到的震波数据传送到 PC 机上 并用专用软件处理 该 软件的主要组成部分为震波数据处理程序和计算程序 处理后的震波信息反 映在隧道掌子面前方和隧道周围的坐标系上 根据需要可做出沿隧道轴向的 剖面图和与隧道轴向成任意角度的断面图 超前预报隧道掌子面前方一定范 围及周围地带岩层中有关结构面的变化 如软硬岩界面 断层 空洞等 便 是震波预测结果 图 1 TGP206 地震波超前预报系统原理与布设方法 TGP206 系统由爆破装置 接受器系统 记录系统 消耗材料部分组成 爆破装置 包括传统的爆破装置 爆破孔药量一般控制在 50 70 克 在 孔中灌满水的条件下激发 按序依次起爆和进行数据采集 采用线炸断的触 发计时方式 接受器系统 定向安置孔中三分量检波器 采用黄油耦合 用于搜集震 波信号 2 个接收器 检波器 接收 观测系统示意图见图 2 记录系统 借助记录装置可完成震波信号的记录 主要由一个所完成震 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 波信号模拟数 据转化的电子部分和一个操作装置 记录和贮存数据的 Husky 数据记录 器系统组成 消耗材料 包括爆速大于 6000m s 的炸药 电雷管 导线 耦合接受器 的黄油等 数据采集时 采用 X Y Z 三分量同时接收 采样间隔 0 1ms 采样数 4096 起爆前注水封堵炮孔 表表 2 2 主要参数主要参数 项目接 收 检波 器 孔 炮 孔 数量2 个 隧道左右边墙各 1 个20 24 个 位于隧道右边墙 直径 50mm 钻头钻孔 42mm 钻头钻孔 深度 2m1 5m 定向垂直隧道轴向垂直隧道轴向 下倾约 5 高度离隧底高 1m离隧底高 1m 位置距离掌子面 50m第 1 个炮点离同侧检波器 20m 炮点距 1 5m 掌子 面 50 米 检波 器 R2 20 米 mm 米 米米 炮孔 S1 S2 S3 S20 S20 隧道本 项目拟采 用北京水 电物探研 究所生产 的隧道地 震波超前 预报仪 TGP206 型 TA 检波 器 R1 图 2 观测系统平面示意图 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 数据采集及处理 使用小计量的炸药作为震源 保证在安全的情况下 使隧道前方异常体 反射信号明显 对采集的数据及时经专用软件分析处理后 经综合分析可对前方地质情 况做出判断 一般岩层探测深度 100 200 米 提交以下资料 TGP206 野外记录表 原始波形记录 二维和三维反射界面的透视图像 频谱 速率和位移结果 地质解释结果 3 3 3 地质雷达法 本项目选用美国 GSSI 公司产的 SIR 3000 型地质雷达 见图 3 其主 要由主机 发射天线 连接线及解译软件四部分组成 每次预报距离 30m 前 后两次搭接长度 5m 雷达测线分布参见图 5 图 6 现场测试时可根据掌子面 适当调整 要求对王庄隧道暗洞段 DK249 835 DK250 260 段 425m 进行全区 段连续探测 地质雷达法是利用高频电磁波在不同电性界面上的反射特性进行探测预 报 雷达天线向地层发射一定强度的高频电磁脉冲波 电磁波传播过程中遇 到不同电磁性介质分界面时 一部分能量会转换成反射波返回 另一部分能 量透过界面继续传播 再次遇到界面时 又产生反射波返回 接收到反射波 并利用所带信息加以分析 就可获得被探测介质的工程特性 该法适用范围 广 精度高 对隧道施工干扰小等特点 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 图 3 SIR 3000 型地质雷达 图 4 雷达预报测试原理示意图 图 5 台阶法开挖雷达测线示意图 图 6 全断面开挖雷达测线示意图 3 3 4 超前钻探法 超前钻探法分为超前地质钻孔和加深炮孔 3 3 4 1 超前地质钻孔的探测 超前地质钻孔 拟采用冲击钻和回转取芯钻 验证中近距离物探超前探 测存在异常的地段 钻孔直径 89 活动断裂带超前探测长度 80 100m 搭接 长度不小于 10m 其余地段超前探测长度不小于 30m 前后两次搭接长度不小 于 5m 钻孔是否取芯根据不同地质条件和探测目的确定 超前地质钻孔孔位 布置参见图 7 图 8 超前地质钻孔技术要求 1 一般地段外插角宜控制在 10 30 软岩破碎岩层外插角可适当加大 富水岩溶发育区超前地质钻孔应终孔于隧道开挖轮廓线以外 5 8m 外插角宜控 制在 100 150 当设计图明确孔位的地段按设计图布置孔位 没有明确时 可根据现场 情况灵活布孔 孔位 孔数 孔深 孔径以满足安全施工 整治处理和预报 所需资料为原则 当钻孔遇到岩溶时 钻孔应穿透岩溶顶底板深度 并进入后方完整基岩 不小于 5m 当钻孔遇到煤层时 钻孔应穿透煤层至后方完整基岩不小于 0 5m 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 图 7 超前地质钻孔孔位布置示意图 1 孔 图 8 超前地质钻孔孔位布置示意图 3 孔 3 3 4 2 加深炮孔探测 加深炮孔探测 即加深炮眼超前探测 要求对王庄隧道暗洞段进行全区 段连续探测 利用在隧道开挖工作面上的小孔径浅孔获取地质信息的一种方 法 在每一循环钻设炮孔时布设 3 8 个加深炮孔 较循环进尺加深 3m 以上作 为探测孔 加深炮孔法严禁在爆破残眼中实施 加深炮孔孔位布置参见图 9 图 10 预留核心土法施工时 可根据现场情况酌情减少加深炮孔数量 但周边 加深炮孔的布置应均匀分布 现场施做时 当掌子面局部出现夹泥 裂隙增多 含水量增大等特殊情 况时 孔位 孔数的布置可结合掌子面揭示的地质情况做动态调整 图 9 加深炮孔孔位布置示意图 3 孔 图 10 加深炮孔孔位布置示意图 5 孔 图 11 加深炮孔孔位布置示意图 8 孔 4 超前地质预报工作计划 4 1 超前地质预报的工艺流程 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 隧道施工过程中应对全隧道开展超前地质预报工作 并将其纳入正常的施 工工序管理 本隧道超前地质预报应在地质调查法的基础上采用地震波反射 法进行长距离探测 地质雷达法进行中距离探测 对重点区段或物探异常区 段采用超前钻探法进行综合探测 准确查明掌子面前方一定范围工程地质及 水文地质条件 预防突水 涌泥等安全事故的发生 图 12 超前地质预报工艺流程图 4 2 超前地质预报工作要求 提供掌子面前方及开挖段 20 30 米范围内的地质情况 提供开挖段前方及周边的水文地质预报 提供开挖段前方及周边断层 破碎带 富水带 溶洞等不良地质条件 的规模及位置的预报 测试后 24 小时提交地质预报成果电子版给施工单位及相关单位 超前钻探法应编制钻孔柱状图 结合其它预报方法编制超前地质预报 综合分析成果报告 必要时应附钻孔位置图 代表性岩芯照片 预报成果报告应包括掌子面前方地质情况的测试图和简明的文字说明 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 通过对围岩完整性和岩性的判定得出围岩级别建议 并对开挖过程中围岩稳 定性进行评价 4 3 超前地质预报工作安排 根据现场施工情况 及时安排预报测试工作 详见表 3 4 4 地质素描计划 开挖工作面地质素描 主要描述工作面立面围岩状况 使用统一格式 并统一编号 工作面地质素描是对隧道掌子面进行的地质素描 直观反映隧道周边 地层岩性及不良地质体的发育规模 在空间上对隧道的影响程度等 地质素描应随隧道开挖及时进行 对构造发育部位 围岩变化附近等 复杂 重点地段应每开挖循环进行一次素描 其它地段一般 10m 进行一次素 描 4 5 常见不良地质体超前地质预报 1 断层预报 a 断层预报应探明断层的性质 产状 富水情况 在隧道中的分布位置 断层破碎带的规模 物质组成等 并分析其对隧道的危害程度 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 表表 3 3 王庄隧道王庄隧道超前地质预报工作安排统计表表 超前预报 序号起讫桩号 长度 m 围岩 级别 地质复杂 程度分级 地质调查 法 物探法 超前 钻探 基底是 否探测 备注 1 DK249 810 DK249 835 25V 明洞 2 DK249 835 DK249 895 60V 地质雷达法 3 DK249 895 DK249 925 30V 4 DK249 925 DK249 965 40 较复杂 ZT3 加深炮孔 8 孔 5 DK249 965 DK250 020 55 中等复杂ZT3 加深炮孔 5 孔 6 DK250 020 DK250 200 180 地震波法 地质雷达法 7 DK250 200 DK250 260 60V 全隧开展 地质雷达法 ZT3 加深炮孔 8 孔 暗洞 8 DK250 260 DK250 280 20V 较复杂 是 明洞 注 ZT3 代表钻孔类型 贯通施做超前钻孔 1 孔 对水 瓦斯进行探测 若遇富水地段 钻孔需设置关水阀门 1 孔设置测压装置 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 b 断层预报应以地质调查法为基础 通过弹性波反射法 地质雷达法及 加深炮孔法 必要时采用红外法探测断层带地下水的发育情况及超前钻探法 验证 c 当隧道施工接近规模较大的断层时 多具有明显的前兆 见 铁路隧 道超前地质预报技术指南 附录 C 可通过地表补充地质调查 洞内地质调 查 地表与地下构造相关性分析 断层趋势分析等手段预报断层的分布位置 d 断层破碎带与周围介质多存在明显的物性差异 可采用弹性波反射法 探测破碎带的位置及分布范围 e 断层为面状结构面 可采用超前钻探法准确预报其位置 宽度 物质 组成及地下水发育情况等 结合各种预报方法进行综合判断分析 提交地质综合分析成果报告 2 岩溶预报 a 岩溶预报应探明岩溶在隧道内的分布位置 规模 充填情况及岩溶水 的发育情况 分析其对隧道的危害程度 b 岩溶预报应以地质调查法为基础 主要通过地质雷达法 超前钻探法 及加深炮孔法 结合多种物探手段进行综合超前地质预报 并应采用宏观预 报指导微观预报 长距离预报指导中短距离预报的方法 3 涌水 突泥预报 a 隧道涌水 突泥预报应探明可能发生涌水 突泥地段的位置 规模 物质组成 水量 水压等 分析评价其对隧道的危害程度 b 涌水 突泥预报应以地质调查法为基础 以超前钻探法及加深炮孔法 为主 结合多种物探手段进行综合超前地质预报 c 物探异常段及在可能发生涌水 突泥的地段必须进行超前钻探 且超 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 质量保证体系 质量领导小组 思想保证措施制度保证体系 各预报 检测项目 检测前准备工作 试验仪器设备调试检查环境条件检查记录表格编制检测方案 按规程 规范 技术要求进行各项检测 做好记录 原始记录的整理 计算 分析 复合 有疑问时 重新核对符合 汇总 编制 复合报告 报告及时发送 归档 预报结果与实际对比 信息及时反馈 不断总结 调整检测参数 前钻探必须设有防突装置 分析评价其对隧道的危害程度 c 隧道反坡施工地段处于富水区时 超前钻探作业时做好钻孔突涌水处 治的方案 确保人员与设备的安全 避免淹井事故的发生 5 超前地质预报质量保证措施 5 1 建立超前地质预报质量管理体系 为实现本标段隧道施工地质超前预报的工程质量目标 成立以项目负责 人为组长的质量管理领导小组 建立质量管理体系 制定质量管理办法及质 量保证措施和预报安全管理措施以及进度保证措施 施工超前地质预报的质 量管理体系见下图 13 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 图 13 质量保证体系图 5 2 制度保证措施 1 建立质量责任制度 为确保施工质量 自上而下逐级建立工程质量 责任制 明确各工作岗位的质量职责和义务 建立完善的质量责任制度 以 确保工程质量得到有效控制 2 建立质量检查考核制度 每月底组织质量检查及与月终奖励相结合 的质量评比 并不定期进行质量评比 召开质量分析会议 分析质量保证计 划的执行情况 及时发现问题 研究改进措施 积极推动全面质量管理工作 的深入开展 5 3 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细则所制定的 各项技术指标的要求 严格技术交底 做到目的明确 清晰地开展预报工作 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 1 加强物探工作与地质工作结合 及时跟踪预报结果 进行预报误差 原因分析 总结经验 改进措施 调整各种参数 方案组合等 对预报结果 做出修正 提高准确性 2 保证测试仪器的良好工作状态 规范仪器操作行为 项目执行期间 加强对项目技术人员的专业技术培训工作 3 测试人员相对固定 保证预报工作的连续性 资料的完整性 4 地质素描应及时进行 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 并辅以适当图形 图片 5 TGP 超前探测前应对炮孔及接收器孔进行仔细测量 其参数应严格满 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 足设计要求 接收器套管安装要耦合完好 检测噪音振幅峰值小于 78d B 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 6 地质雷达探测时 应保证天线密贴掌子面 移除近处电场干扰 保 证测试效果 7 超前钻孔前应进行详细的技术交底 根据需要探明哪些地质问题 明确设计钻孔的参数 钻孔时应严格按照交底操作 钻进过程中对钻进速度 岩粉及冲洗液变化情况 卡钻情况 地下水情况等做详细记录 如遇特殊情 况 需钻孔取芯 8 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 审核 9 成果报告及时提交给指挥部 监理单位及施工单位 做到信息化施 工 10 把预报结果与实际开挖情况进行比对 6 组织机构及人员设备 6 1 组织机构 地质预报专业性强 技术含量高 因此该项工作由具备专业资质的合作 队伍实施 现场配备技术人员和普通劳工协助实施 预报小组如下 1 组 长 姜维亮 宋战平 2 副组长 荀广义 技术负责 3 组 员 李重群 王亚琼 李又云 晏长根 张进 王勇 闫根财 杨涛 荀伟宁 佟泽有 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 领导小组 项目负责人 技术负责人 专家顾问组 安全质量组物理勘探组地质素描组超前钻探组综合管理组 图 14 超前地质预报组织机构图 预报小组人员证件见附件 负责超前地质预报工作的具体实施工作 包 括 现场情况的初始调查 按规定要求进行现场数据采集及原始数据的分析 处理及信息反馈 提交预报成果报告 6 2 超前地质预报主要设备 根据本项目工程地质及水文地质特点 本隧道超前地质预报配置主要仪 器及设备情况见表 5 所示 表表 5 5 超前地质预报主要仪器及设备配置表超前地质预报主要仪器及设备配置表 序号设备名称型号规格单位数量 1 地震波超前预报探测仪 TGP206 TSP203 台 1 2 地质雷达 SIR3000 台 1 3 地质罗盘 DQY 1 台 3 4 计算机 联想 戴尔台 3 5 多功能地质钻机 凿岩机台 4 6 照相机尼康台 3 7 打印机 HP1500 台 2 8 越野车长城辆 1 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 7 超前地质预报工作安全保证措施 安全问题是生产中的一个重要环节 包括施工安全 人员安全 针对我 们的工作性质主要采取以下措施 1 听从工地安全负责人员的指挥 以避免发生人员及仪器事故 2 根据现场施工情况灵活安排测试任务 及时避让工程车辆 同时请施 工单位提供有效协调和支持 3 对预报及观察结果及时进行分析 如有异常情况及时通知施工单位 监理单位等相关单位 4 严格按行车要求行车 严禁上班前 24 小时内饮酒 确保人员安全 5 地质预报人员应认真学习 执行隧道施工安全规程 超前水平钻探人 员还应认真学习 执行钻探安全技术操作规程 新技术人员和工人上岗前 必须经过安全生产教育 具有安全生产的基本知识 并应在班长或技术熟练 人员的指导下工作 6 进入隧道工作必须穿戴适宜的工作服 防护靴 安全帽和防尘口罩等 防护用品 7 施工地质预报工作必须在完成爆破 清碴 初期支护作业后进行 开 始工作前应巡察操作空间上方 周围有无安全隐患 特别是判断钻探工作面 附近是否还有危石存在 对危险情况及时进行治理 确保预报人员的安全 8 在弹性波反射法物探现场工作时 使用灵敏度较高的高爆速 威力 炸药 危险性大 炸药和雷管必须由取得公安部门签发的爆破作业 爆炸物 品使用许可证件的人员领用 并由专业爆破工操作 非专业人员严禁爆破作 业 9 钻机使用高压风 高水压 各连接部件均应采用符合要求的高压配件 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 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 枪 水枪伤人 高压电路接线应由专业电工操作 10 钻孔时 钻机前方安设挡板 严禁在钻具的轴向后方站人 以防钻 具和高压冲出的岩屑 泥沙等伤人 11 地质超前钻探孔口应安设孔口管和止水闸阀 以便于控制揭露岩溶 水时的水流 孔口管必须安设牢固 防止水压将孔口管冲出伤人 12 富水区隧道超前地质钻探时 发现岩壁松软 片帮或钻孔中的水压 水量突然增大 以及有顶钻等异状时 必须停止钻进 立即上报有关部门 并派人监测水情 当发现情况危急时 必须立即撤出所有受水威胁地区的人 员 然后采取措施 进行处理 8 超前地质预报成果资料整理技术要求 1 采用多项超前预报方法完成隧道超前地质预报外业实施后 应编制隧 道超前地质预报综合成果报告 隧道贯通后可编写隧道超前地质预报总结性 报告 2 隧道超前地质预报综合成果报告内容应包括 工程概况 地质背 景 超前地质预报 工程地质和水文地质条件综合分析 3 隧道超前地质预报总结性报告内容应包括 工程概况 地质背景 超前地质预报 结论与建议 4 另外 还应附各种原始记录表格 图件 包括 超前物探成果报告 超前钻探成果图 含超前地质钻探记录表 钻孔柱状图 及说明 加深 炮孔探测成果资料 地质素描表 9 超前地质预报结果的信息传递机制 超前地质预报的根本宗旨是为施工提供掌子面前方地质条件建议 减小 施工地质灾害发生的几率 降低施工风险 为安全施工提供保证的 这就要 求每次预报信息要及时地传递到施工 监控等各方 根据各种预报手段的不 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 同 预报结果的信息传递方式与时效要求有所不同 9 1 地质调查法 根据现场地质状况进行初步分析后 若判断没有重大不良地质隐患 可 以在现场直接给施工方提供口头建议 如果现场调查发现有较大不良地质隐 患 应立即通知施工单位暂停或减慢施工进度 安排进行超前钻探 地质雷 达等其它的超前预报方法 并在 24h 内出具预报报告 详细分析不良地质的 性质 分布位置 规模以及对隧道施工的危害程度 并提出施工处治建议 9 2 地质雷达 地质雷达测试原始数据经简单处理以后即可较为直观地反映前方地质状 况 在现场测试完成后 应在现场给施工单位提供前方地质情况的简要说明 并提供相关施工建议 如发现工作面前方有较明显不良地质体分布 宜叫停 施工或建议施工方加深炮孔进行超前钻探探测加以验证 每一次测试后 24h 内应出具一份正式的地质雷达超前地质预报物探报告 9 39 3 地震波法 TGP206 或 TSP203 TGP206 地震波法测试由于其预报距离长 原始数据直观性差 物探结果 解译较为耗费时间 一般不要求现场对前方地质状况进行判断 TGP206 预报 报告一般宜在测试后 48 小时内出具超前地质预报物探报告 最迟不宜超过 3 天 9 4 超前钻探 实施超前钻探要求在施工方停工条件下进行 且在钻探报告未出具前 施工方不得重新开工 为减小对施工时间的占用 完成钻探后应快速处理资 料 编制超前钻探柱状图并在 12h 内提交超前地质预报小组 9 5 加深炮孔钻探 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 加深炮孔钻探 一般利用风钻进行超前钻探 探测距离短 一般为 3 5m 但速度较快 对施工影响较小 根据钻进的难易程度及出水情况等 现场就 可初步确定前方围岩情况 可快速形成钻探报告 并在 6h 内提交超前地质预 报小组 9 6 综合分析报告 超前预报小组及时综合分析各种预报方法成果资料 提出结论性意见 并出具综合成析成果报告 报监理单位审核后 上报建设单位 可先传电 子版 后报纸质文档 高风险段落由总监理工程师审核 10 超前地质预报信息反馈系统 建立超前预报地质信息系统 通过各种超前预报方法收集地质信息 输 入信息处理系统 进行综合分析 判断 并将处理结果反馈给施工 及时调 整施工方法和支护参数 采用新的施工体系后 重新从施工过程中获取新的 地质信息 更新地质信息系统 经处理后 再一次反馈给施工 如此往复 通过地质信息系统的及时 准确预报 为信息化施工提供决策依据 超前地 质信息系统见下图 15 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 超前地质预报信息反馈系统 超前地质预报 TSP或TGP探测地质雷达探测加深炮孔超前地质钻探地质扫描 超前地质预报信息采集系统 超前地质预报信息处理系统 超前地质预报小组 建设单位监理单位设计单位 修改设计与设计一致 地质预报反馈信息化施工 否 是 图 15 超前地质预报信息系统 11 地质预报成果的验证及技术总结 1 施工过程中应将实际开挖的地质情况与预报结果进行对比分析 及时 总结经验教训 指导和改进地质预报工作 超前地质方案应根据实际地质情 况及时进行调整 并按有关程序经批准后执行 2 采用综合超前地质预报方法时 应将各预报手段所获得的资料进行综 合分析和判断 并编制超前预报综合分析成果报告 内容应包括工作概况 采用的各种预报手段及预报结果 相互印证情况 综合分析预报结论 施工 措施建议及下步预报工作计划等 3 超前地质预报工作应编制各预报方法预测报告 地质综合分析成果报 告 月报 年报 超前地质预报竣工总报告 4 隧道超前地质预报竣工总报告应包括下列内容 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 a 工程概况 b 地质概况 包括原有地质资料的概略情况及其结论 施工开挖过程 中揭示的不良地质 特殊岩土及存在的主要工程地质问题 c 设计预报方案和根据实际地质情况调整后的预报实施方案 d 统计各预报方法实际工作量 并与超前地质预报计划工作量进行对 比 分析增减的原因 e 预报与施工验证对比情况 包括预报准确率统计结果 对预报绩效 进行评价 f 设计与施工地质资料对比情况 对勘察资料进行评价 g 施工过程中遇到的重大工程地质问题及其处理的经过 措施 效果 运营中应注意的事项 h 超前地质预报工作的经验与教训 采用新技术 新设备 新方法的 情况及推广应用的建议 j 其它需要说明的问题 k 附图和附件 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 附件 1 主要人员资格证 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 中国铁建大桥工程局集团有限公司 鲁南高铁 LQTJ 3 标王庄隧道超前地质预报施工方案 中国铁建