半壁山超前地质预报实施方案

1、中国中铁中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标二分部新建张唐铁路ZTSG-6标段(DK356+10A DK365+570)半壁山隧道超前地质预报实施方案项目总工：项目经理：中铁四局张唐铁路 ZTSG-6标项目部第二项目队二O年三月病虱中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队新建张唐铁路ZTSG-6标段(DK356+10A DK365+570)半壁山隧道超前地质预报实施方案编号：版本号：发放编号：编制：复核：审核：批准：有效状态：中铁四局张唐铁路 ZTSG-6标项目部第二项目队二O年五月GJ嵩矗中铁四局一公司新建张唐铁路ZTSG-即二分部目 录 TOC o 1-5 h z HYP

2、ERLINK l bookmark6 o Current Document 1、编制依据1. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2、工程概况1. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3、地质概况.1. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 4、地质复杂程度分级 2. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 5、实施超前地质预报的目的 3. HYPERLINK l bookmark22 o Current Do

3、cument 6、具体预报方法 4.隧道内地质素描4.加深炮孔探测 错误！未定义书签。 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 弹性波反射法（TGP206 5. HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 超前地质钻孔7. HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 7、仪器设备的配置 9. HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 8、超前地质预报人员的配备 10 HYPERLINK l bookmark40 o Current

4、 Document 9、预报结果分析处理1.0 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 10、超前预报实施保证措施 .10 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 提高预报精度的措施 10 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 为准确预报提供人员、技术保证 1.0 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 采取有针对性的科学合理的预测预报程序 1 1病茶铁中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队半壁山隧道超前

5、地质预报方案1、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 10121-2007)铁路隧道超前地质预报技术指南(铁建设【2008】105号)半壁山隧道相关设计文件中铁四局张唐铁路项目经理部隧道超前地质预报方案2、工程概况中铁四局ZTSG-6标半壁山隧道位于承德市兴隆县境内， 进口里程为DK358+835 出口里程为DK361+893全长为3058m II级围岩755米，田级围岩957米，IV级围 岩816米，V级围岩530米。隧道进口至 DK358+85M 10.5%的下坡，DK358+850 至隧道出口为9.5 %的下坡，包含粉砂岩、石英岩、黑云斜长

6、片麻岩、粗面岩等多 种岩性，局部地段含有基岩裂隙水。隧道里程内包含四个断层破碎带，里程分别为:DK359+342DK359+370,DK359+990DK360+054,DK360+602DK360+635,DK360+770 DK360+806，破碎带长分别为28m 64m 33m 36m总长161m 半壁山隧道进出口端均有较长的浅埋段，洞口浅埋段使用 V级加强复合式衬砌，进口有151mV级浅埋 段采用V级加强复合式衬砌，出口 218n级浅埋段采用V级加强复合式衬砌。隧道 进口位于直线上，出口位于曲线上。进、出口洞门均采用翼墙式洞门。3、地质概况工程地质特征： 地层岩性隧道范围穿越地层较复杂

7、，洞身范围穿越长城系用岭沟组粉砂， 长城系常州沟 组二段石英砂岩，长城系常州沟组一段含砾砂岩，印支期粗面岩，太古界单塔子群 片麻岩。另外山涧沟底部多有第四系全新统坡洪积层角砾土，因洞身未揭露，仅在 隧道进口分布薄层，厚1.02.0m。地质构造a.区域地质构造特征本隧道区大地构造位置处于华北地台北缘燕山台褶带(班内造山带)中段，1蠹%中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队三级构造单元位于马兰峪复式背斜的背部，为前人所称宽城凹褶束的一部分。区 内主要出露太古代变质地体和中元古界长城群地层，总体上呈北东-近东西向分布。结合区域地质构造资料，本区经历了基底形成阶段，盖层发展阶段和陆内造

8、山三个阶段。工区不发育大型褶皱，所见褶皱为变质基底中残留的小型褶皱，其 规模属露头尺度，形态主要为勾状褶皱、同斜褶皱、不协调褶皱、弧线形褶皱等, 对工程施工影响较小，地层优选产状为 10 Z 700 0b、主要断层本隧道段断层构造比较发育，依铁路设计里程从北至南，发育的断裂构造依次 为：F1断层，为区域断层，走向NNE 450 75。断层带宽25米，岩石发生 大量褶曲，地层产状混乱。F2断层，为区域断层，整体呈弧型，走向 75-95 ,倾向北倾角70-75 0 ： 长约5500m，贯穿全区，具小于30m的碎裂带和角砾岩断层带，岩石发生大量褶曲， 地层产状混乱。F3断层，为物探推测构造破碎带，断

9、层破碎带宽约510米。F4断层，为物探推测构造破碎带，断层破碎带宽约510米。隧道洞身穿越F1、F2、F3、F4四条断层，其断层性质见表1:表1 隧道断层详表断层编号位置性质产状( )影响带宽度(项破碎带 宽度(m断距(m)F1DK359+350性质不明推测(30-50) 0605-10不明/ (60-70) 0F2DK359+990正断层/ (165-185) 016020-50不明/ (70-75) 0F3DK360+610物探推测断层4010-20不明F4DK360+782物探推测断层4010-20不明4、地质复杂程度分级我队根据设计图纸的工程地质资料对我队隧道所包含的隧道地质情况作出如

10、下分级:病虱中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队表2地质预报分级表序 号地质类型地质 素描加深 炮孔TGP206g前地质预 报超前水 平钻孔地质 雷达预报 等级1洞口浅埋段VVC2IV、V级围岩正常段VVC断层富水带VVVVB/A3n、m级围岩无地下水非 可溶岩VVC4有地下水非 可溶岩VVVVB/A说明：1.预报等级为C级的全程施做地质素描和 5m加深炮孔。2. IV、V级围岩断层富水带和H、出级围岩有地下水非可溶岩段，做地质素描、5m加深炮孔和TGP206超前地质预报。若TGP206预报前方有异常地质时，再增加30m长超前水平钻孔进行验证 此为A级预报；若TGP206预报前

11、方无异常地质时，不需要再用30m长超前水平钻孔确认地质，此时为B级预报。5、实施超前地质预报的目的通过超前地质预报，可以了解和判断学子面前方一定距离内不良地质的性质、 位置、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 质的位置、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

12、全措施，从而降低了工程投资。(5)验证勘察设计中提供的地质资料，为设计变更提供依据，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。病不铁中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队6、具体预报方法半壁山隧道主要采用地质素描、加深炮孔、超前水平钻孔和TGP206a行超前地质预报。不同段落根据围岩地质等级所采用超前地质预报方法不同，具体方法如 下所述，半壁山隧道按照围岩等级划分个段落的预报方法如下表所示：表3半壁山隧道按照围岩等级划分表厅P里程段落围岩长度围岩级别等级备注1DK358+835 DK358+986151VCB/A具 体采 用

13、上 义表2 中的 说明2 划分2DK358+986 DK359+342356IVC3DK359+342 DK359+37028VB/A4DK359+370 DK359+990620RB/A5DK359+990 DK360+05464VB/A6DK360+054 DK360+602548mB/A7DK360+602 DK360+63533VB/A8DK360+635 DK360+770135RB/A9DK360+770 DK360+80636VB/A10DK360+806 DK361+215409mB/A11DK361+215 DK361+675460IVC12DK361+675 DK361+8

14、93218VC6.1地质素描隧道内地质素描是将隧道所揭露的学子面尺寸、掌子面状态、毛开挖面状态、 岩石强度(Mpa、风化程度、裂隙宽度、裂隙形态、涌水状态、围岩级别划分等准 确记录下来并描述状态。隧道内地质素描包括下列内容：(1)学子面尺寸：包括掌子面开挖宽度、高度、开挖面积、开挖方式(台阶 法或全断面法)等。(2)学子面状态：围岩是否稳定，正面是否掉块，正面是否挤出等。(3)毛开挖面状态：是否自稳，是否随时间松弛掉块，是否自稳困难要及时 支护，是否需要超前支护等。(4)岩石强度：560Mp必问或其它。(5)风化程度：分微风化，弱风化，强风化，全风华等。(6)裂隙宽度：05m苗间或其它。蠡4中

15、铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队(7)裂隙形态：分密集，部分张开，开口，夹有粘土等情况。(8)涌水状态：无水，渗水，整体湿润，涌出或喷出，特别大等。(9)围岩级别划分：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，详细分析、描 述围岩失稳或变形发生的原因、过程、结果等。(10)进行隧道施工围岩分级根据现场围岩情况及时判定分级， 并根据判定情况与设计分级对比分析， 有现 场与设计不相符的情况，及时申请变更。(11)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。 要求每循环进尺均需进 行学子面地质素描，不得缺少

16、。加深炮孔探测加深炮孔采用气腿式凿岩机 ZY-28进行施工，炮孔深度不小于 5成每循环搭 接长度不小于2nl每循环钻孔5个(断层带地段为8个孔)，炮孔具体位置按不同 围岩级别不同见下图，三台阶施工时上台3孔，中台2孔；两台阶施工时上台5孔, 加深炮孔为全隧道贯通探测，不得断缺。IV、V级围岩三台阶施工加深炮孔位置断层带地段加深炮孔位置图加深炮孔注意事项：必须按要求认真实施，发现异常情况应及时反馈信息，严禁盲目装药放炮;病茶铁中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施；认真做好钻孔记录，如实反映地质情况；揭示异常情况的钻孔资料应作为技术资料保存。弹性波反

17、射法（TGP206弹性波反射法（即TGP206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。TGP206S测长度为150200m搭接长度不小于30m地震波反射法超前地质预报应符合下列要求：（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；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

18、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。（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

19、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7病我中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队传播；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；分析测试结果，依据相应报表分析找出异常，采集信号前应对 接收器和记录单元的噪音进行测试。（注：该工作委托有资质的检测单位进行操作，具体细节说明有带完善）超前地质钻孔当弹性波反射法发现前方有地质异常时，采

20、用超前地质水平钻进行验证。超前 地质钻探采用TYL368A型潜孔钻机进行超前地质水平钻孔。超前地质钻探探测长度为30m每循环搭接长度不小于5m每循环钻孔1个， 不同围岩级别具位置有有所不同，其钻孔位置见下图。施工中钻探孔眼的数量、位 置根据其他预测方法的预测结果。V级围岩超前地质水平钻布孔示意图病输,中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队I.见r 工 _ _ , 1 _ _ *_ _*1* d _ 一 - B -1n、出、W级围岩超前地质水平钻布孔示意图超前地质钻探应符合下列要求实记录钻孔过程情况，分析并保留原始记录。（记录格式见后附表）每钻孔之间搭接不小于5nl 钻探过程技术人

21、员必须全程旁站。7、仪器设备的配置超前地质预报仪器设备的配置详见下表。厅P仪器/设备名称仪器/设备型号单位数量备注1地质探测仪TGP206台12地质水平钻机TYL368A台13气腿式凿岩机TY-28台64地质罗盘DQY-1台25相机台26地质锤把27卷尺把2病我中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队8、超前地质预报人员的配备项目队成立专门的超前地质预报小组，超前地质预报小组人员配备情况详见下表:序号姓名职务专业从业时间分工1郭立军项目总工铁道工程11预报成果报告的审核2沈迺才工程部长岩土工程7数据的处理、预报成果报告的编制3朱林副部长隧道工程8半壁山出口：水平钻孔超前探测数据的采

22、集及水量、水压监测4马森森技术主管土木工程3半壁山进口：水平钻孔超前探测数据的采集及水量、水压监测5王琪技术贝土木工程2掌子面及侧壁地质素描6张兴明技术贝土木工程2掌子面及侧壁地质素描9、预报结果分析处理当施工过程中发现前方有异常地质现象出现的时候，及时跟设计图纸对比分 析，有与设计不符之处及时做变更建议书上报；现场情况立即向监理、设计单位、 业主汇报。组织人员对前方的地质情况做进一步的勘查，经过四方确认后，按变更 处理结果确定前方施工方案。10、超前预报实施保证措施提高预报精度的措施将综合超前地质预测预报纳入施工工序，贯穿于隧道施工全过程将综合超前地 质预测预报作为作业循环必不可少的环节，像

23、对待钻孔爆破一样纳入施工程序。坚 持预报先行、先探后掘，坚持在查清前方地质情况的前提下进行掘进施工。为准确预报提供人员、技术保证(1)、成立专职的地质工作室成立以项目总工为组长、地质工程师、技术人员、施工人员、质检人员组成的 地质工作室。地质预报由地质工作室负责，其它施工、质检人员予以配合，进行资 料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设计、 监理，为变更设计、修改施工方法提供依据。10病茶铁中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队(2)、与科研单位、业主、设计、监理部门以及兄弟施工单位紧密协作，切实 做好超前地质预报工作。(3)、在隧道掘进施工时，每个

24、作业循环指定专门的地质工程师，及时对学子 面进行地质素描。(4)、对已披露的实际地质情况与前期地质预报内容相比较，评估预报的准确性，不断总结经验，为以后的超前预报工作积累经验。(5)、经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档。采取有针对性的科学合理的预测预报程序为保证隧道的施工安全，有效地采取针对性措施，确定并选择有效的施工方案， 为动态设计提供理论性指导，在地质素描的基础上，采取综合超前地质预测预报系 统，以确保预测预报结果的准确性。对工作面前方30m范围内进行短距离的地下水定性探测；采用地质钻机或台车 加长钻孔对探测结果进行验证。在不良地质带，每循环钻孔时均实施15m的超前浅孔探测，通过

25、增加孔数，放 大外插角，以弥补深孔探测的盲区，提高超前预测预报的准确度。从而探测出断层、 风化槽、节理裂隙的发育规模、几何型态和介质填充构造特点。根据设计提供的地质资料，结合地质观测资料，有针对性地采取相应的预报措 施。11.附件附表1学子面地质素描记录表附表2加深炮孔记录表附表3超前地质钻探记录表附表4隧道超前地质钻孔柱状图11病我中铁四局一公司新建张唐铁路 ZTSG-6标第二项目队附件1:学子面地质素描记录表掌子面地质素描记录表张唐线标段隧道DK + -DK +里程掌子面地质素描记录表工程名称：施工里程：编号项目 名称状态描述1学子面 尺寸开挖 宽度 （m）开挖 高度（项开挖（项开挖 力式其他2学子面 状态稳定止面掉块止面挤出止面/、能自 稳其它：3毛开挖面状态自稳随时间松 弛、掉块自稳困难、要及时支护要超前支护其它：4岩石强度（Mpa30-6015-305-1553-51-