隧道超前地质预报监理实施细则.docx
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隧道超前地质预报监理实施细则
张呼铁路客运专线ZHZQ-6标段
隧道超前地质预报监理实施细则
编制：
审核：
批准：
北京中铁诚业工程建设监理有限责任公司
新建张呼铁路客运专线监理站
2015年5月
一、编制依据3
二、工程概况、技术标准及专业特点3
1、工程概况3
2、技术标准10
3、专业特点10
三、监理工作范围及重点11
1、监理工作范围11
2、监理工作重点13
四、监理工作流程13
五、监理工作控制目标、要点和控制手段14
1、控制目标14
2、控制要点14
3、控制手段16
六、监理工作方法和措施16
（一）隧道预报方式方法16
（二）隧道超前地质预报重点地段内容16
1、城卜子隧道16
2、坝梁隧道17
3、莫盖图隧道17
4、大西隧道18
5、福生庄一号隧道18
6、福生庄二号隧道19
8、上毫村一号隧道20
（三）隧道超前地质预报方法与措施20
1、地质素描20
3、加深炮孔探测21
4、地震反射波法（TSP）21
1、超前水平钻孔24
2、加深炮孔探测24
隧道施工超前地质预报监理实施细则
一、编制依据
1、已批准的施工组织设计、施工方案及专项施工方案；
2、建设单位的有关专业管理规定；
3、新建张呼铁路客运专线ZHZQ-6标段工程设计文件、施工图纸；
4、已批准的监理规划；
5、《铁路隧道工程施工安全技术规范》（TB10304-2009）；
6、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设[2010]120号文）；
7、《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105号）；
8、《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121一2007）。
二、工程概况、技术标准及专业特点
1、工程概况
（1）线路地理位置
张家口至呼和浩特铁路位于华北北部，呈东西走向。
线路东起河北省张家口市，经河北省万全县、怀安县、尚义县后进入内蒙古自治区境内，经兴和县、察右前旗、乌兰察布市（原集宁市）、卓资县，西迄于呼和浩特市。
张呼正线线路自张家口南站引出，以义兴堡洋河特大桥依次跨越张石高速、环城西路、国道G110、京藏高速、国道G207、大洋河至大洋河南岸，沿县道X454北侧西行，于第十屯起依次跨越南洋河、西洋河、既有京包铁路，于怀安县城北侧环城路以南设高架站，出怀安站后沿西洋河南岸西行，于西洋河水库大坝下游以翁家湾西洋河特大桥依次跨越西洋河、国道G110、京藏高速，于其东侧以短隧道群穿越大尖山进入内蒙境内，上跨张集线于兴和县新老城区间规划中央绿地通过并设兴和北站，经大淖海、小淖海，于二台沟上跨国道G110、京藏高速公路，以桥跨越黄旗海湿地保护区实验区，进入乌兰察布市区，于京藏高速公路南侧商都街和达尔登大道间设乌兰察布站。
出站后，以集宁南特大桥依次跨越国道G208、张集线、二广高速公路，以东土坎隧道下穿京藏高速公路，上跨国道G110、印河、既有京包线、集包第二双线，于马盖图乡北侧上跨集包第二双线至其南侧与之并行设卓资东站，出站后三跨大黑河、一跨既有京包线、国道G110、京藏高速公路，以福生庄1号、2号隧道穿越梁山至杜家沟，沿京藏高速公路南侧西行，以榆林镇大黑河特大桥再次跨越大黑河，而后线路于既有京包线南侧西行至呼和东站。
设计正线全长286.803km，其中河北省境内75.476km，内蒙古自治区境内211.327km，共设怀安、兴和北、乌兰察布、卓资东、旗下营南、呼和浩特东站6个站。
本标段主要工程数量：
区间路基长度8009m，土石方约225.8万立方；桥梁长度8822延米，其中特大桥6座；隧道8座共9932延米；制存梁场1座完成207孔预制标准箱梁；铺轨基地1座，负责DK143+000至终点里程范围内铺轨工程（不含动车运用所、呼东站站线及K639+800=GDK639+800~GDK646+900=K646+819.37段京包改线铺轨工程）；以及线路里程范围内的四电工程及系统调试等。
本标段工程造价约27.6亿。
（2）地形地貌
本段线路由东向西分别经过洋河河谷区、怀安~乌兰察布低中山丘陵区、黄旗海湖积盆地区、卓资一带低中山区、大青山山前倾斜平原等四类五大地貌单元，各单元特征分述如下：
①洋河、西洋河河谷区：
张家口至大尖山隧道进口，线路位于洋河、西洋河两岸阶地及河道。
地形相对较平坦，起伏不大，地表多为农田、村落，海拔高程一般为500～1200m，相对高差50～200m。
②兴和低中山丘陵区：
大尖山至黄旗海以东，地形起伏相对较大，其中大尖山隧道越岭地段山势陡峻，基岩裸露，向大里程方向，地形起伏趋缓，山体多成缓丘状，并有丘间宽谷、小型山间盆地相间。
③黄旗海湖积盆地区：
线路自黄旗海盆地东北部及北部通过，地势开阔平坦，地表多为农田，靠近黄旗海有湿地、沼泽分布，高程1280m～1330m，相对高差小。
④卓资剥蚀低中山区：
乌兰察布以西至陶卜齐段，地形起伏较大，高程一般介于1000m至1500m之间，山势陡峻，线路连续穿过大脑包山、梁山、小平顶山等山体，冲沟发育，河流较多，大部分地段基岩出露，植被发育程度一般。
⑤大青山山前冲积倾斜平原区：
陶卜齐至呼和浩特段线路位于平原区，地形平坦开阔，多见宽浅的沟谷及漫流洪积裙。
部分地段地势低洼，地下水位埋藏浅，形成沼泽。
（3）工程地质特征
1）地层岩性：
沿线地层除寒武系至三叠系地层缺失外，其余各时代地层出露较齐全。
河谷区、冲积平原区以及湖积盆地区均以第四系松散地层为主，主要有黏土、粉质黏土、粉土、砂质黄土、黏质黄土、砂类土、碎石类土等。
兴和、集宁一带地中山区广泛分布上第三系红黏土及半成岩的泥岩、砂岩等，与同时期玄武岩混杂分布，部分地段有白垩系、侏罗系泥岩、砂岩、砾岩分布，成岩作用均较差。
大尖山以及卓资低中山区山体陡峻，基岩裸露，主要为太古界变质岩、岩浆岩，分布麻粒岩、大理岩、花岗岩、长石石英岩、片麻岩等。
2）不良地质的评价及工程措施意见
线路通过区发育的不良地质类型主要有危岩、落石、岩堆、滑坡、泥石流、危岩落石、崩塌体、岩溶、风吹雪、采空等。
①滑坡：
全线与线路相关的的滑坡主要分布在大尖山5#隧道上方右侧韭菜沟滑坡群，滑坡范围里程为DK71+300～DK71+500，本次线路以隧道形式从1#滑坡、2#滑坡外侧通过，滑坡对工程无影响。
②泥石流：
沿线泥石流集中发育于卓资-陶卜齐间大黑河左右岸及大尖山冲沟内，以水石流及砂石流为主。
主要在公忽洞沟、七甲村沟、小西沟、神山洞沟、白石头沟、杜家沟等冲沟内发育。
泥石流沟一般规模较小，线路以桥涵工程或以隧道工程从冲沟底部通过，对工程影响不大，可采取合理方式通过。
线路通过位置多位于泥石流沟通过区。
泥石流沟低隧道应充分考虑泥石流沟的下切冲刷作用，采用深埋隧道，避免在泥石流沟中浅埋。
以桥涵形式通过时应加大孔径留足净空，避免淤堵，保证泥石流的排放，桥台应注意留足冲沟塌岸安全距离。
③危岩、落石、岩堆：
危岩、落石主要分布于乌兰察布以西、卓资一带山区。
乌兰察布至卓资间广泛分布上第三系地层，该时期喷发的玄武岩覆盖于第三系泥岩、砂岩之上，形成典型的平顶山地貌。
大理岩的风化、构造节理发育，在其陡峻的边坡极易形成危岩、落石。
山体岩盖边缘坡度多大于40°，岩体节理裂隙发育，风化强烈，卸荷裂隙变形破坏明显，岩体松动破碎而呈散体状或碎块状，斜坡稳定性差。
部分路段落石堆积，形成岩堆。
线路选线中，对于大部分危岩、落石分布区域采用了绕避方式。
仅有部分隧道进、出口及个别段落分布有小范围的危岩、落石，需要进行清理、加固处理。
④岩溶：
三岔口、卓资及旗下营一带大理岩区，存在不同程度的岩溶现象。
根据调查显示，岩溶以小规模的溶蚀为主，常见的为溶隙等为主，局部溶蚀洞穴大小一般在0.5～2m之间，主要沿岩层面发育，也存在沿节理面发育的现象。
调查中没有发现大型的岩溶洞穴，本次桥梁钻探中发现卓资一带局部存在岩溶洞穴，直径约2m，数量相对较少。
根据京藏高速公路卧佛山隧道开挖资料，线路梁山隧道经过山体岩溶发育，分布有较多溶洞，公路隧道挖掘中，所开挖到的大溶洞分别有：
长×宽×高24m×18m×2.5m，8m×6m×4m，11m×8m×8.4m，19.9m×39.2m×12.5m等规模。
溶洞洞壁及顶部不稳定，洞底多见有坍塌岩块。
部分溶洞内有少量渗水。
施工中分别采取隧道衬砌支护加固、溶洞回填、注浆填充、网喷护壁，锚索加固等方法进行了加固支护。
⑤风吹雪：
兴和、乌兰察布、卓资一带最大积雪厚度可以达到20-30cm。
通过对风吹雪雪害资料的分析和典型事件实地调查，风吹雪害容易发生在地形相对平缓、容易积雪并能被风力汇集的地段。
⑥采空：
线路已绕避了沿线矿区采空。
乌兰察布以西至福生庄一带，分布有较多人为坑道，线路基本绕避了该区域，但部分地段可能分布有小型废弃巷道、坑洞等。
村落附近也有村民取土、挖掘窑洞等形成的小型坑洞。
对于小型坑洞，可采取适当措施处理。
本线路已绕避矿区采空区，对于生活、取土等形成的小型坑洞，仅在黄土区有少量分布，可采取回填并加固等适当措施通过。
（4）特殊岩土的评价及工程措施意见
线路沿途的特殊性岩土主要为软土、松软土、黄土、膨胀岩、盐渍土等。
①软土：
本线软土分布较少，仅在洋河河谷、小淖尔一带湖积盆地区有少量夹层分布，局部呈透镜体状夹层。
一般段落不长，岩性主要为淤泥质粉质黏土。
对于浅层软土，路基工程可采用换填、砂井、石灰砂桩等措施加固地基；桥工点和软土埋置较深的路基工点，应采用桩基础等方式进行深地基处理。
②松软土：
松软土分布较为广泛，沿线地表分布的第四系黏性土、粉土、砂质黄土、粉细砂等地层的表层，承载能力较低，沉降变形较大，随不同的地形地貌单元其分布的厚度变化较大。
根据工程设置的需要结合地层和地下水的情况，采用换填、强夯、碎石桩或CFG桩等措施处理。
松软土对于工程地基的危害和处理方法与软土类似。
③黄土：
大洋河、西洋河两岸阶地表层、怀安以北山体坡脚部位以及卓资福生庄至陶卜齐一带山坡部位，均分布有冲积、风积黄土。
黄土类型以砂质黄土为主，一般具有Ⅰ～Ⅱ级非自重湿陷性，局部Ⅲ级自重，湿陷土层厚度2～15m。
局部可达20m以上。
对线路通过处的湿陷性黄土场地应采取重机碾压、重锤夯实、石灰桩挤密加固、换填土等方法来提高土层承载力，消除湿陷。
同时采取拦截、排除地表水的措施，防止地表水下渗，减少地基地层湿陷性下沉，对地下排水构造物与地面排水沟渠必须采取防渗措施。
④膨胀岩（土）：
大尖山隧道大里程一侧侏罗系泥岩、砂岩、大尖山出口至兴和段，兴和至乌兰察布、乌兰察布至呼和浩特以东陶卜齐段，广泛分布的第三系、白垩系、侏罗系泥岩夹砂岩具有膨胀性。
乌兰察布一带部分地段分布的粉质黏土（黄褐-棕红色）具弱~中等膨胀潜势。
（5）水文地质特征
全线属中温带亚干旱蒙东区，其气候特点是：
春季干旱多风、沙尘频发；夏季短促而温热、昼热夜凉，日温差大；秋季较短；冬季漫长，寒冷而干燥；全年降水量小，且多集中在7～9月份，蒸发量大，霜冻期长。
年平均气温4.0～9.6℃，极端最高温度33.2～40.3℃，极端最低温度-21.4～-38.2℃，年平均降雨量329～425.7mm，年平均蒸发量1035.0～2037.9mm，年平均风速1.8～3.3m/s，最大风速11.3～33m/s，最大积雪厚度9～30cm。
沿线土壤最大冻结深度见下表。
沿线土壤最大冻结深度表
序号
里程范围
土壤最大冻结深度（cm）
气象站
1
DK0+000m～DK11+560m
131
万全县
2
DK11+560m～DK65+013m
138
怀安县
3
DK65+013m～DK77+176m
197
尚义县
4
DK77+176m～DK124+215m
191
兴和县
5
DK124+215m～DK178+163m
191
乌兰察布市
6
DK178+163m～DK258+150m
246
卓资县
7
DK258+150m～终点
143
呼和浩特市
2、技术标准
（1）铁路等级：
客运专线；
（2）正线数目：
双线；
（3）正线线间距：
4.6m；
（4）速度目标值：
250km/h；
（5）限制坡度：
一般地段20‰。
大尖山越岭地段或节省投资明显时可采用不大于25‰的坡度；
（7）牵引种类：
电力；
（8）机车类型：
动车组；
（9）到发线有效长度：
650m；
（10）列车运行控制方式：
自动控制；
（11）调度指挥方式：
综合调度集中。
3、专业特点
目前物探方法预报有效距离长的可达到100-150m，短的达到10-30m。
由于各种物探方法有一定的局限性，且物探解译具有多解性，因此宜采用两种物探方法结合地质综合分析，才能较为准确地进行超前地质预报。
三、监理工作范围及重点
1、监理工作范围
本标段共有8座隧道工程，总长9932延米，隧道工点分布及地质条件见下表。
本标段隧道工点分布表
序号
隧道名称
进口里程
出口里程
全长（m）
线路概况
地质概况
各级围岩长度
洞门
型式
坡度（‰）/
坡长（m）
曲线半径（m）/长度（m）
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级
Ⅴ级
Ⅵ级
进口
出口
1
城卜子
DK
214+261
DK
214+
875.
614
-15/
539
-4.5/75
4000/
400.463
∞/
213.537
隧道洞身围岩以弱风化大理岩为主，岩质坚硬，岩体总体较完整，隧道进出口浅埋段及局部节理发育密集带岩体较破碎，易塌方，大理岩岩溶不发育，局部可能发育小型溶洞，地下水不发育，局部可能渗水，隧道进、出口均有危岩落石不良地质
0
409
50
155
0
等环宽斜切式
挡墙式
2
坝梁
DK
215+378
DK
215+
830
452
-4.5/
452
5500/
452
隧道洞身围岩以弱风化大理岩为主，岩质坚硬，岩体总完整，隧道进出口浅埋段较破碎，易塌方，大理岩岩溶不发育，局部可能发育小型溶洞，地下水不发育，局部可能渗水，隧道进、出口均有危岩落石不良地质；隧道进出口边，仰坡为碎石边坡，稳定性较差。
195
115
35
107
0
挡墙式
挡墙式
3
莫盖图
DK
216+348
DK
217+
330
982
18/
982
5500/
380.555
∞/
601.445
洞身部位为主要为太古界大理岩，隧道出口段位于白垩系下统砂砾岩。
隧道进口位于全-强风化大理岩中，岩体较破碎。
自然山坡陡峻，危岩落石分布较多。
未见地表水，松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水，地下水不发育。
隧道进口处山体陡峻，洞口上方分布有大量天然风化形成的危岩体，分布范围较大，高约50m，长约100m，宽约10m，对工程影响较大。
隧道围岩主要为大理岩，局部可能发育岩溶，以溶孔、溶隙为主。
524
126
113
219
0
端墙式
端墙式
4
大西
DK
218+210
DK
218+
554
344
8.65/
344
5500/344
洞身部位为主要为太古界片麻岩，隧道出口段位于白垩系下统砂砾岩。
0
0
142
202
0
等环宽斜切式
等环宽斜切式
5
福生庄1号
DK
218+760
DK
222+
036
3276
8.65/
3190
-24/86
5500/
1583.857
∞/
421.797
5500/
650.346
隧址区洞身分别穿越2条实测及推测断层。
F1断层，与洞身相交于DK218+954～DK219+086，与线路夹角约为60°，为推测断层，上下盘均为太古界片麻岩，断裂带及其影响带宽度约150m，断层产状264°∠75°。
F2断层，与洞身相交于、DK219+632～+662，与线路夹角约为63°，为正断层，上盘为太古界变粒大理岩，下盘为片麻岩，断裂带及其影响带宽度约90m，产状63°∠55°。
岩溶：
调绘及勘测未遇到溶洞，但与之并行相距约1.7km的京藏高速公路卧佛山隧道开挖过程中遇到大量溶洞，部分空间可达九千多方。
1456
982
305
533
0
端墙式
端墙式
6
福生庄2号
DK
222+
930
DK
226+
310
3380
-24/
2670
-20/
710
5500
/1522.8889
∞/734.5186
5500/1122.5925
隧道穿越的地层主要第四系上更新统风积层砂质黄土、坡积层粉质粘土、粗角砾土、白垩系下统凝灰岩、太古界集宁群大理岩、片麻岩。
隧道中部侏罗系泥质砂岩发育，泥岩和砂质泥岩具有中~强膨胀性，大理岩可能发育岩溶。
1310
910
500
660
0
等环宽斜切式
等环宽斜切式
7
小通全
DK
234+
880
DK
235+
440
560
3.45/
160
-7.9416/400
4500/
560
隧道进口位于砂质黄土层中，该层砂质黄土具有Ⅱ级自重湿陷性，隧道洞身位于人工填土、砂质黄土、全风化泥质砂岩、强风化泥质砂岩及砾岩中，泥质砂岩具中等膨胀性，隧道出口位于人工填土层中。
0
0
0
560
0
等环宽斜切式
等环宽斜切式
8
上毫村1号
DK
243+
894
DK
244+
218
324
-3.1028/56
-6.9/
268
∞/324
隧道进出口围岩主要为第四系上更新统风积层砂质黄土，隧址范围内无大型构造分布。
岩体发育俩组节理，节理间距0.1～0.4m，节理裂隙不发育，岩体较完整。
0
0
0
324
0
等环宽斜切式
等环宽斜切式
2、监理工作重点
（1）超前地质钻探孔法（旁站）；
（2）加深炮孔探测法（旁站）；
（3）地质调查法（见证）；
（4）地震波反射法（TSP）；
（5）地质雷达探测法（见证）。
四、监理工作流程
地质预报和开挖控制程序图
五、监理工作控制目标、要点和监控手段
1、控制目标
建立实施地质预报的高压线，严禁未经监理批准，擅自无序开挖。
2、控制要点
（1）全过程参与施工地质超前预报的各项工作，协调好设计与施工的关系。
（2）检查施工单位落实执行设计单位制定的施工地质方案的情况，重点检查施工单位现场专业人员的数量及能力、设备的型号及数量、超前预报操作工艺的规范性、数据采集的及时性和准确性。
（3）负责施工地质超前预报的工作监理，侧重过程检查和控制，着重检查是否按设计要求施做，是否满足试验要求，签认单项施工地质超前预报报告。
（4）为确保地质预报有序进行，现场采取见证和旁站两种手段控制，如对于钻探，不能只监控孔位、数量和孔深，更要控制钻进过程中揭示的地质情况，施工、监理单位相关人员必须全过程值班和分别做好记录，做到二者相互印证。
（5）建立设计、施工、监理高效联动机制，不断完善预报方案。
由于大部分复杂隧道工程地质情况变异性大，超前地质预报方案不可能一成不变，需要与时俱进，不断完善。
为提高预报准确度，监理单位会同施工单位依据前一阶段超前地质预报成果与开挖揭示条件的对比情况，督促设计单位调整预报方案，对下一循环地质预报重新设计。
这样既可减少盲目性，同时也可节约地质预报设备有限的资源，提升预报准确度。
（6）及时督办进行地质预报成果分析和运用预报成果。
实施地质预报的目的是杜绝无序开挖，化解施工风险。
因此在实施每次地质后，监理单位均及时督促施工单位将预报成果资料提交设计单位判释，评估掌子面前方可能发生的地质灾害及其规模、程度，为开挖提供安全保障。
（7）监理工程师应对施工过程中超前地质预报的实施情况进行检查。
地质预报是否按照已批准实施细则的方法、手段、程序、频率进行，预报过程中采集的各项数据是否客观、真实。
（8）监理工程师应督促施工单位对超前地质预报的结果及时进行反馈，要求施工单位建立健全超前地质预报台账、周报、月报制度。
（9）施工中应做好各项相关协调工作。
3、监控手段
（1）审核技术文件、报告和报表,主要审核施工单位的施工组织设计方案和各种管理图表；
（2）指令文件与一般管理文书是监理工程师运用指令控制权的具体形式，对施工承包单位提出指示或命令，属于强制性执行的文件；
（3）现场监督和检查：
监理工程师对施工队人员、机械和现场操作状况的检查；
（4）规定的监控工作程序：
地质预报工作从开始到完成，工作环节比较简单。
但每个环节施工单位必须先自检合格后报监理验收。
其各环节是：
开工前准备阶段检查人、机、料、法、环是否准备到位；施工阶段主要检查现场安全、环境及质量是否符合要求；数据数量与分析判断阶段主要是参与分析，确认其真实可靠；最后阶段是跟踪检查新方案（措施）执行情况。
六、监理工作方法与措施
（一）隧道预报方式方法
在施工过程中需对全隧道进行地质编录。
在设计中的断层带、岩性接触带、富水带、节理密集带、褶皱发育等地段采用物探方法探测，必要时辅以超前水平钻探，进行地质物探综合分析法超前预报。
并应根据施工地质编录成果资料的分析，及时调整设计提出的超前物探范围、段落。
（二）隧道超前地质预报重点地段及内容
1、城卜子隧道
序号
里程
长度（m）
主要工程地质问题
预报方法
1
DK214+261~DK214+875
618
塌方、岩溶
地质素描、加长炮孔等
2、坝梁隧道
序号
里程
长度（m）
主要工程地质问题
预报方法
1
DK215+378~DK215+496
118
塌方、岩溶
地质素描、加长炮孔探测
2
DK215+496~DK215+691
195
塌方、岩溶
地质素描、加长炮孔探测
3
DK215+691~DK215+830
139
塌方、岩溶
地质素描、加长炮孔探测
3、莫盖图隧道
序号
里程
长度（m）
主要工程地质问题
预报方法
1
DK216+348~DK21+500
152
节理裂隙较发育，岩体较破碎
地震反射法波、地质素描、加长炮孔探测、监控量测等
2
DK216+500~DK217+050
550
靠近断层岩体破碎、地下水主要为基岩裂隙水、地下水不发育。
大理岩局部可能发育溶洞，或有少量岩溶水。
地震反射法波、地质素描、超前地质钻探、加长炮孔探测、监控量测等
3
DK217+050~DK217+091
41
岩体较破碎。
DK217+050~DK217+091断裂破碎带及DK217+091~DK217+180大理岩与砂砾岩不整合接触带，岩体破碎，围岩易坍塌。
断层破碎带，不整合接触带可能发育溶洞。
地震反射法波、地质素描、超前地质钻探、加长炮孔探测、监控量测等
4
DK217+091~DK217+180
89
地震反射法波、地质素描、超前地质钻探、加长炮孔探测、监控量测等
5
DK217+180~DK217+330
150
地震反射法波、地质素描、加长炮孔探测、监控量测等
4、大西隧道
序号
里程
长度（m）
主要工程地质问题
预报方法
1
DK218+210~DK218+316
106
埋深较浅、岩体受风化及大气降水影响较大，围岩相对较破
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