铁路隧道隧道地质超前预报方案.docx
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铁路隧道隧道地质超前预报方案
云桂铁路（广西段）YGZQ-4
那茶隧道
超前地质预报方案
编制人：
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审核人：
___________________________
批准人：
___________________________
中铁十九局集团有限公司
云桂铁路（广西段）YGZQ-4项目经理部三工区
二〇一〇年七月
目录
1.工程简介3
2.地形、地貌、及地质情况3
3.地质预测预报工作的原则和要求3
4.超前地质预报的内容4
5.超前地质探测与预报组织机构及职责4
6.超前地质探测与预报方法及工艺6
6.1.地质预报系统6
6.2.地质分析方法6
6.3.超前水平钻探7
6.4.红外探水法8
7.预报工作技术要求8
8.预报资料编制9
9.资料交付与质量保证措施9
9.1.资料交付9
9.2.质量保证措施10
10.安全保证措施10
1.工程简介
那茶隧道位于百色市田阳县头塘镇境内，中心里程为DK207+605，起讫里程为DK207+520～DK207+690，全长170m，最大埋深25米，坡度为6‰，净高9.32米，自进口端DK207+520起，至出口端DK207+690均为V级围岩，支护主要采用I18工字钢架、格栅钢架、中空锚杆、砂浆锚杆、超前锚杆、Φ42小导管、Φ108、89管棚加强支护。
本隧道为曲线隧道,进、出口均采用坡拱式洞门，洞门端墙采用钢筋混凝土结构。
2.地形、地貌、及地质情况
那茶隧道址区属低山丘陵喀斯特地貌，地面高程114～145m，相对高差114m，自然横坡20～50°。
上覆第四系全新统坡洪积层、坡残积层粉质黏土，厚度2～6m不等。
地表水较发育，受大气降水控制。
地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水，含水量较弱，地下水受大气降水及沟水、河水补给。
3.地质预测预报工作的原则和要求
超前地质预测、预报是隧道信息化施工的重要组成部分，施工阶段应将超前地质预测、预报纳入施工工序进行组织管理。
地质预测预报坚持贯穿于施工全过程。
超前地质预报的结果应体现出及时性，有异常情况时应及时通知决策部门和施工单位，及时采取措施，使不良地质体始终处于可控状态；在预报前方地质情况正常的情况下，亦应将预报结果及时通知决策部门和施工单位，使其安排正常施工工序，组织正常施工生产。
地质预报结论应有书面报告，并及时交由决策部门和施工单位，对所有预报资料应存档备查。
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，以指导和改进地质预报工作。
4.超前地质预报的内容及设备
针对本隧道工程的特点和施工技术要求，预报应包括以下内容：
1）地质调查，地质素描。
2）超前水平钻探。
施工中将超前地质预报工作纳入施工工序管理，由专人负责，主要设备配置见表4-1。
表4-1超前地质预报主要设备配置表
序号
设备名称
数量
1
SIR－3000型地质雷达
视需要
2
红外探水仪
1台
3
TQ100F风动钻机（超前水平地质钻机）
1台
4
地质罗盘
1台
5
数码相机、光学相机
各1部
超前地质预报的重点内容：
预测开挖面前方地质情况，围岩整体性、断层、软弱围岩破碎带在前方的位置和对施工的影响，地下水活动情况等。
超前地质预报组合见图4-1。
图4-1综合超前地质预报示意图
5.超前地质探测与预报组织机构及职责
成立专业的超前地质预报室，配置物探、水文、地质、试验专业工程师并配备先进的预测、预报设备和仪器，进行超前地质预报工作，由总工程师负责。
将超前地质预报作为隧道施工的一道工序,组织机构见下图。
预报室主任：
预报室副主任：
试验专业:
物探专业：
工程地质:
水文地质:
图5-1超前地质预测预报组织机构图
职责分工如下：
主任：
全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向项目经理负责；
副主任：
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；
工程地质：
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，提出施工措施建议；
水文地质：
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：
负责物探测试工作；
试验专业：
负责岩、土、水样的测试、试验工作。
施工中积极协调配合设计单位做好综合地质超前预报工作。
6.超前地质探测与预报方法及工艺
根据那茶隧道工程地质条件,本隧道在施工过程中应对全隧道开展超前地质预测预报工作。
全隧道应进行全断面地质素描、水平超前钻孔等综合手段，以获取开挖面前方的地质信息，及时调整隧道施工方案，指导隧道安全施工，避免发生地质灾害。
超前地质钻长度为30m；超前炮孔长度为5m。
各种手段的探测长度不同，采取长、中短程组合探测，结合掌子面地质素描、地表调绘、地表水监测情况、有害气体浓度监测和设计已探明的地质资料，最大限度地规避地质风险。
6.1.地质预报系统
6.2.地质分析方法
地质调查：
对地貌、地质进行调查与地质推理相结合的方法有针对性的补充地质资料。
补充地质资料的主要内容包括：
不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及变化情况；构造在隧道地表的出露、分布、性质、变化规律及产状变化；地表岩溶发育情况和分布规律。
地质调查方法：
地质预报组人员根据建立的标准地层剖面，结合沉积规律，确定各岩层层序、厚度、位置。
对地质构造进行跟踪调查后，展开有针对性的地质调会，详尽地核对细化勘察设计资料，为地质预报做好基础工作。
隧道开挖面地质素描：
地质预报人员对隧道开挖面的地质状况作如实的调查和编录，采集必要的数据，具体包括：
开挖面地层、岩性、节理发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态等进行编录。
地质素描方法和预报成果见下表。
地质素描方法和预报成果表
序号
方法
形成成果
1
用罗盘仪，洞内观察等方法，实测岩层产状、节理产状及间距、微构造产状、断层层面产状等资料，采取分段测绘。
分析岩体各种参数，对开挖面地质评价，绘制常规地质预报展示图和分段地质预报书。
2
绘制标准地层剖面和岩层位
预报预测软弱岩层的位置，围岩稳定况，提出施工措施建议。
3
观察开挖面断层及微构造出露情况、量测岩层产状
分析断层、微构造的产出的规律和在开挖面的部位、构造走向与隧道轴线关系，作出地质预报图。
6.3.超前水平钻探
超前水平钻探工作程序：
预测分析→布孔→钻孔→分析→编制探测报告→得出探测结论。
采用超前水平钻探法，对开挖面前方30～60m范围的含水构造、水量及水压进行预测，在长期长距和其它长期短距预报基础上，用超前水平钻探法进一步对特别差的地质段取得可靠资料。
采用潜孔钻打设φ89mm超前地质钻探孔。
钻探孔时，根据钻进速度的变化，钻孔中出水的清浊及颜色，对开挖面前方含水构造进行判断（在开挖钻孔作业时，将部分眼孔加深5～6m，作为辅助超前探测，辅助超前探孔数量可根据实际地质情况酌情增减）。
超前探孔布置示意图见下图。
6.4.红外探水法
由于所有物体都发射出不可见的红外线能量，该能量大小与物体的发射率成正比。
而发射率的大小取决于物体的物质和它的表面状况。
当掌子面前方及周边介质单一时，所测得的红外场为正常场，当存在隐伏含水构造或有水时，他们所产生的场强要叠加到正常场上，从而使正常场产生畸变。
据此判断掌子面前方一定范围内有无含水构造。
现场测试有两种方法：
一是在掌子面上，分上、中、下及左、中、右六条测线的交点测取9个数据，根据这9个数据之间的最大差值来判断是否有水；二是在已挖洞段按左边墙、拱部、右边墙的顺序进行测试，每5m或3m测取一组数据，共测取50m或30m，并绘制相应的红外辐射曲线，根据曲线的趋势判断前方有无含水。
掌子面上9个数据的最大差值大于10μw/cm2，就可以判定有水；红外辐射曲线上升或下降均可以判定有水，其他情况判定无水。
红外探测的特点是可以实现对隧洞全空间、全方位的探测，仪器操作简单，能预测到隧洞外围空间及掘进前方30m范围内是否存在隐伏水体或含水构造，而且可利用施工间歇期测试，基本不占用施工时间。
但这种方法只能确定有无水，至于水量大小、赋水形态、具体位置没有定量解释
7.预报工作技术要求
地质素描，随开挖进行，一般地段10～20m素描一次，复杂地段每循环进行一次，包括掌子面、左右边墙、拱顶及隧底。
超前水平钻孔，每循环30～40m，钻孔应终孔于隧道开挖轮廓线以外5～10m，孔口按计算应安设一定长度的孔口管；连续预报时前后两循环钻孔重叠5～8m。
8.预报资料编制
1）地质分析法，应编制资料：
掌子面素描图
隧道与导坑地质展示图
导坑预报正洞平面图
地层分界线及构造线隧道内和地表相关性分析预报图
特殊地段纵、横断面图
各种监测和测试资料
有关摄影和影像资料
隧道竣工工程地质纵断面图
2）超前水平钻探预报应编制探测报告，内容包括工作概况、钻孔探测结果、钻孔综合柱状图。
3）综合分析探测报告及灾害警报，内容包括工作概况、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、灾害警报、施工方法和施工技术建议。
4）超前地质预报工作应编制周报、月报、年报。
9.资料交付与质量保证措施
9.1.资料交付
地质测试与超前预报成果资料采取分报告与总报告相结合的交付方式。
每天将现场采集的资料进行分析和汇总，并向施工和技术负责人进行汇报；每周进行一次归纳汇总。
对地质条件与设计变化较大、影响隧道施工安全，可能产生地质灾害的重点地段所做的地质超前预报，及时报业主、设计单位；情况紧急时，先采取防范措施，再以书面形式报告业主、设计单位，以保证施工安全。
9.2.质量保证措施
1）成立QC小组
为了保证地质测试与超前预报质量，成立QC小组，实行全面质量管理，按ISO9000质量体系的要求，建立内部管理机制，制定岗位责任制，保证测试预报工作按计划（实施细则）运行，全部地质资料实行计算机管理，保证资料的完整性和连续性。
测试预报人员要根据现场实际每天或经常、主动地深入施工现场，及时了解施工动态，进行地质测绘与编录，同时对一些地质条件复杂的地段，设置质量控制点，进行重点测试预报，确保地质测试与超前预报工作的质量。
2）定期会议制度
为了地质测试与超前预报和施工的顺利进行，实行定期会议制度，每天进行一次调度会，每周召开周例会，每月进行一次汇总和分析，若遇特殊情况，根据需要随时召开，适时邀请业主和设计单位参加，及时协调解决存在的问题，保证地质测试与超前预报和施工的顺利进行。
10.安全保证措施
1）本隧道严格按照铁路隧道施工规范施工。
2）隧道在施工过程中对于监控量测的成果做好统计分析，尤其本隧洞地处黄土地段，根据收敛情况及时施工二次衬砌或调整支护参数。
3）隧道进洞时应加强洞口支护，取保安全进洞，必要时对仰坡采取加固措施。
4）所有施工人员均需经过岗位培训和安全培训，合格后方可上岗作业。
5）隧道施工过程中，应设置逃生通道，并保持畅通，并加强逃生演练。
6）隧道施工坍塌事故应急预案
①坍塌事故发生，立即成立以施工项目经理和项目总工程师为首的，施工部和项目安全部参加的事故抢救指挥中心，立即开展抢救工作。
②若有人员被埋、被困、事故抢救指挥中心立即作出抢救符合实际情况的方案，按被埋部位采取安全有效地抢救。
③如果坍塌已达地表，应立即在坍塌孔周围作好地表排水，以防地表水汇入而增加坍塌和被困者抢救困难。
并视坍塌孔情况，有条件者，可边加固边开挖，作为营救被困者的供养和逃生口。
④如果开挖面后方坍体清理难度过大，人员被困掌子面，一次无法将被人员救出，可依被困人员所在位置及隧道埋深情况，本隧道埋深较浅，埋深均不超过50m，指挥指挥中心可立即决定，调及100型钻机，于适当部位钻孔营救，借此输入流食和氧气或富氯水，以供被除困者维持生命，静候营救。
⑤要编制好应急预案，储备必须的应急物资，进洞后必须进行应急预案现场演练。
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