隧道超前地質(zhì)預報與監(jiān)控量測技術方案

1、第八篇技術實施方案一、現(xiàn)場超前地質(zhì)預報和監(jiān)控量測編制依據(jù) 本次新建鐵路巴 準線2標段隧道工程的監(jiān)控量測所執(zhí)行的國家和行業(yè)標準與規(guī)范主要有：1鐵路隧 道監(jiān)控量測技術規(guī)程tb10121-2007 2工程測量規(guī)范gb50026-93 3鐵路隧道 設計規(guī)范tb10003-2005 4鐵路隧道工程施工技術指南tz204-2008 5錨桿噴 射混凝土支護技術規(guī)范gb500862001 6鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程 tb10223-2004 7鐵路隧道超前地質(zhì)預報技術指南鐵建設2008105號8超聲冋 彈綜合法檢測混凝土強度技術規(guī)程cecs02:88二、總體概況和特點概述占線路總 長的15.11。新建鐵路

2、巴準線隧道共19359km/16座，其中第2標段隧道8918 米/8座，主要分布于低中山區(qū)。1工程概況1隧道概況 敖包溝隧道位于內(nèi)蒙古 高原區(qū)，主要地貌單元為低中山區(qū)，地形凌亂，沖溝較發(fā)育，溝底多見基巖出露， 地面高程在1343.51431m,相對高差87.5m,隧道最大埋深86.8m。全長1954m, 隧道起訖里程為dk32809dk34763,洞身左線dk34506.82為雙線隧道，至隧道 出口段于r800m的曲線上，其余段均位于直線上，洞內(nèi)縱坡為5.0%。和3.0%。單面 下坡。王家梁隧道位于內(nèi)蒙古高原區(qū)，主要地貌單元為低山丘陵區(qū)，地形凌亂，沖 溝和溝谷多呈較發(fā)育，“v"字形，

3、部分呈“it字形，溝底多見基巖出露，地面高程 在13151420m,相對高差105m。隧道起饑里程為dk45599dk48816全長3217m, 為雙線隧道，最大埋深約83m,洞身除左線進口至dk45637.45位于r 1200m的 曲線段上及右線進口至dk45655.70位于r1195.7m的曲線段上外，洞內(nèi)設計縱坡 為3.0%。、余均位于直線段上，3.5%。的單面坡。忽吉圖溝隧道位于低中山區(qū)，地形 起伏不大，沖溝較發(fā)育，沖溝斷面多呈“v”字形，進出口端坡度較陡。隧道起訖里 程為dk48920dk49604全長684m,為雙線隧道，隧道最大埋深約43m。洞身均位 于直線段上，洞身縱坡為3.5

4、%。和4%。單面上坡。李家吃卜1號隧道位于低山丘 陵區(qū)，地形起伏不大，沖溝較發(fā)育，進口段坡度較陡，洞身、出口端覆蓋砂質(zhì)黃土, 進口段基巖裸露。該隧道下穿高速公路，高速公路處埋深約20mo隧道起倫里程為 dk58272.38至dk58513.47段位于半徑2000m的曲線上，其余均位于直線段上, 洞內(nèi)縱坡為-10.5%o單面下坡。李家屹卜2號隧道位于鄂爾多斯市準格爾旗李家屹 卜村境內(nèi)。屬低山丘陵區(qū)，地形起伏較大，沖溝較發(fā)育兩洞口端坡度較陡，洞身基 巖裸露。隧道洞頂?shù)孛孀罡咛幐叱?335.949m,隧道最大埋深48.41嘰 隧道起訖里 程為dk59230dk60000全長770m,為雙線隧道。洞身

5、均位于直徑1600m的曲線 上，洞內(nèi)縱坡為11%。單向下坡。王連繪卜1號隧道位于低山丘陵區(qū)，地形起伏較 大，沖溝較發(fā)育，進、出口端坡度較陡，洞身局部覆蓋砂質(zhì)黃土；進、出口端基巖 裸露，地面高程1289.94m,洞頂?shù)孛孀罡咛幐叱?315.345m,隧道最大埋深34m。 隧道起誥里程為dk60212dk60457全長245m,為雙線隧道，洞身均位于直線段上, 洞內(nèi)設坡度為-11.5%o的單面坡。王連吃卜2號隧道位于低山丘陵區(qū)，地形起伏大, 沖溝較發(fā)育，進、出口端坡度較陡，隧道最大埋深約41im洞身基巖裸露，全 隧 道起倫里程為dk60830dk61015,長185m,為雙線隧道，洞內(nèi)均位于r 1

6、200m的 曲線上，洞身縱坡為-ll.5%o的單面下坡。哈拉溝隧道位于低山丘陵區(qū)，地形起伏 較大，沖溝較發(fā)育，進、出口端坡度較陡，洞身大部分基巖裸露。隧道洞頂?shù)孛孀?高處高程1344.36m,隧道最大埋深83m。工點位于鄂爾多斯市準格爾旗郝家廟嫣 村境內(nèi)，交通不便利。隧道起訖里程為dk61762dk62590,全長828m,為雙線隧 道，隧道最大埋深約72m。洞身主線dk61790.63至dk62566.28至出口段位于r 1600m的曲線上，其余均位于直線上，洞內(nèi)縱坡為11%。和11.6%o單面下坡。1.2主 要工程及水文地質(zhì)（1）地層巖性沿線各時代地層復雜，自新生界到太古界地層均 有出露。

7、（2）地質(zhì)構(gòu)造 線路所經(jīng)過地區(qū)在大地構(gòu)造單元上屬于華北地臺鄂爾多斯 臺向斜，為一較穩(wěn)定的中生代內(nèi)陸坳陷盆地。構(gòu)造運動極其微弱，只有輕微的波狀 褶皺和小斷裂構(gòu)造，地殼運動主要表現(xiàn)為升降運動，褶皺構(gòu)造輕微。地層多為屮生 代沉積巖，產(chǎn)狀平緩或近于水平，呈寬緩波狀起伏，為一自北東向南西緩傾斜的單 斜巖層，沿線地質(zhì)構(gòu)造簡單。（3）不良地質(zhì) 全線的不良地質(zhì)主要有：采空區(qū)、泥 石流、錯落、崩塌、落石等。（4）主要水文地質(zhì)特征沿線主要河流、溝川有：束 會川、四道柳川、暖水川、納林川、十里長川等均屬黃河水系?？菟谒亢苄?， 甚至干涸，洪水期水量突增，水勢兇猛。由于河流內(nèi)植被稀疏，坡度大，水土流失 嚴重。沿線主

8、要的地下水類型有溝谷松散地層孔隙潛水和基巖裂隙水。含水層呈條 帶狀分布于各溝谷中，由第四系沖積、沖洪積松散堆積物組成，厚度0.810.1m不 等。地下水埋深0.42.5m。地下水水位變幅12m,主要靠大氣降水及部分河水 補給。含水層主要賦存于侏羅系、泥巖風化裂隙屮，三疊系砂巖、地下水埋深 3.624.3m主要靠大氣降水補給。不等。沿線地表水及地下水對混凝土結(jié)構(gòu)一般不 具侵蝕性。表1第2標段隧道工程一覽表序號隧道名稱起倫里程長度（米）1 敖包溝隧道 dk32809dk34763 1954 2 王家梁隧道 dk45599dk48816 3217 3 忽吉 圖溝隧道 dk48920dk49604 6

9、84 4 李家繪卜 1 號隧道 dk58272.38dk58513.47 1035 5李家吃卜2號隧道dk59230dk60000 770 6王連疙卜1號隧道 dk60212dk60457 245 7 王連吃卜 2 號隧道 dk60830dk61015 185 8 哈拉溝隧道 dk61762dk62590 828三、監(jiān)控量測的目的由于全線隧道工程跨度大，最大開挖跨 度達到13.8m。而且所穿越的地層圍巖條件較差；同時巖體的生成條件和地質(zhì)作用 復雜，巖體的產(chǎn)狀和結(jié)構(gòu)也非常復雜；并且在隧道掘進過程屮，由于開挖方法、支 護時機、支護結(jié)構(gòu)剛度等均對i韋i巖穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此可通過對隧道施工期間i韋i

10、 巖和支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)控，及時分析圍巖與支護結(jié)構(gòu)的工作狀況，以指導隧道施工和支 護結(jié)構(gòu)的設計。開展本次隧道現(xiàn)場監(jiān)測的口的主要有：1掌握隧道圍巖動態(tài)和支 護結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，利用量測結(jié)呆修改設計，及時指導施工；2預測事故和險情, 以便及時釆取措施，控制圍巖發(fā)生過大的變形，防止發(fā)生坍塌和事故；3積累資料, 為今后類似地質(zhì)條件下的隧道設計和施工提供技術資料和依據(jù)；4量測數(shù)據(jù)經(jīng)分析 處理與必要的計算和判斷后，進行預測和反饋，以保證隧道的施工安全和i韋i巖穩(wěn)定, 為隧道安全施工提供可靠的信息。通過對隧道施工期間開展的現(xiàn)場監(jiān)控量測，可獲 得圍巖和支護結(jié)構(gòu)的力學與變形狀況，并且此項工作還是加強工程安全質(zhì)量管理，

11、防止重大事故發(fā)生的有力措施。現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)和資料，需耍滿足以下幾方面的要 求：1現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)和資料將使業(yè)主能完全客觀真實地了各隧道工程安全狀態(tài)和 質(zhì)量程度，掌握工程各主體部分的關鍵性安全和質(zhì)量指標，確保隧道工程能按照預 定的要求順利完成；2現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和資料是處理工程合同糾紛的重要依據(jù)，它可 以防止承包商提供虛假的資料和數(shù)據(jù)隱瞞工程安全和質(zhì)量真相，并在業(yè)主進行索賠 時提供確鑿的證據(jù)；3現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)和資料可以按照安全預警發(fā)出報警信息，既 可以對安全和質(zhì)量事故做到防患于未然，又可以對各種潛在的安全和質(zhì)量風險進行 監(jiān)控。4通過現(xiàn)場監(jiān)測，掌握隧道爆破對圍巖的影響程度，用以修改鉆爆設計參數(shù) 而保護圍

12、巖，防止圍巖過大變形和坍塌而失穩(wěn)。通過對新建鐵路巴準線沿線隧道工程所開展的第三方監(jiān)控量測，可以實現(xiàn)如下目的：1掌握隧道i韋i巖的變形規(guī)律，用 以調(diào)整施工方法和支護參數(shù)。2通過對圍巖壓力和支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的測定，了解支護 結(jié)構(gòu)的受力狀況和應力分布，揭示圍巖變形與襯砌結(jié)構(gòu)的相互作用關系，對原支護 結(jié)構(gòu)形式、支護參數(shù)和做出評價。3通過對開挖面地質(zhì)狀況以及己支護地段襯砌結(jié) 構(gòu)工作狀況的觀察和分析，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患并予采取相應的措施，確保隧道施工 期間的安全。4通過現(xiàn)場的監(jiān)控量測可為變更設計和調(diào)整施工方法提供科學依據(jù)。 為了達到以上的監(jiān)控量測目的，監(jiān)控量測工作將貫穿隧道施工的全過程。監(jiān)控量測 數(shù)據(jù)及其分析結(jié)

13、果町立即與事先預設計支護參數(shù)相比較，并對預設計做出正確評價, 如監(jiān)控量測結(jié)果與原設計有較大出入，有必要對支護作加強和減弱的修正，使隧道 的設計和施工納入動態(tài)的科學管理中。為了確保沿線各隧道施工的順利進行，并較 為準確地掌握施工過程屮圉巖的穩(wěn)定狀態(tài)，指導施工和變更設計，現(xiàn)場監(jiān)控量測按 照隧道設計圖紙和鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程(tb10121-2007)的要求開展。四、現(xiàn)場監(jiān)控量測的內(nèi)容和數(shù)量4.1監(jiān)控量測的內(nèi)容 根據(jù)新建鐵路巴準線(巴圖站 至點岱溝段)工程地質(zhì)超前預報與現(xiàn)場監(jiān)控量測招標文件的要求，并結(jié)合隧道設計 文件以及鐵路隧道工程施工技術指南tz204-2008的相關內(nèi)容，為確保隧道施 工的安

14、全與順利進行，并較為準確地掌握隧道施工過程中圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，采用現(xiàn) 場監(jiān)測的方式監(jiān)測各項支護手段的效果，以利于指導施工和變更設計。沿線隧道均 按照“新奧法"原理進行設計，現(xiàn)將現(xiàn)場監(jiān)測的主要內(nèi)容和數(shù)量安排如下。表2沿線 各隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項目一覽表序號監(jiān)控量測項目量測方法及工具地質(zhì)1開挖 面地質(zhì)及支護狀況觀察巖性和產(chǎn)狀編錄地質(zhì)羅盤，數(shù)碼相機超前2紅外探水紅 外線探測儀預報3地質(zhì)超前預報隧道地震探測儀tsp203 4開挖面超前鉆探工程 鉆機5隧道周邊位移測樁和收斂計或激光隧道斷面檢測儀6隧道地表下沉測樁 和水準儀或激光隧道斷面檢測儀監(jiān)控7隧道拱頂下沉測樁和水準尺或激光隧道斷 面檢測儀量測

15、8鋼拱架內(nèi)外力鋼筋應力計和頻率讀數(shù)儀9 i韋i巖變形量測單點或 多點位移計隧道10支護噴射混凝土強度超聲回彈綜合法檢測及鉆芯檢測11襯 砌支護厚度和空洞地質(zhì)雷達、鉆芯及尺量表3隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測項目及量測方法 量測間隔時間序項目名稱方法及工具斷面布設16天1大于3個號 115dl3月月月巖性、結(jié)構(gòu)面開挖面地質(zhì)產(chǎn)狀及支護裂開挖后及初期1和支 護狀況每次爆破后進行縫，地質(zhì)羅盤、支護后進行觀察數(shù)碼相機等開挖面超 前2工程鉆機間隔100m 個斷面，每個斷面取3個鉆孔鉆探地震法超前預 地質(zhì)超前預3報儀或掌子面間隔100m 個斷面報地質(zhì)超前鉆孔4紅外探水 紅外線探測儀 間隔100m 個斷面 水平儀、水準 隧

16、道拱頂下 每1050m 12 次12次/13次/5尺、鋼尺或測1次/2d沉個斷面/d周月桿每1050m 一 隧道周邊位12次12次/13次/6收斂計個斷面，每斷1次/2d移/d周月面 23個測點12開挖面距量測斷面前后v2b時，次/d；隧道地表下水平儀、水準 每10m 一個斷7開挖面距量測斷面前后v5b時，1次/2d；沉尺面 開挖面距 量測斷面前后gt5b吋，1次/周 每代表性地段軸力計或鋼筋一個斷面，每12次 12次/13次/8鋼支撐內(nèi)力1次/2d計斷面宜為5個/d周月測力計隧道圍 巖變單點或多點位9間隔200米一個斷面，每個斷面取2個測點形觀測移計 支護噴射混超聲回彈綜10間隔200米一齬

17、廈媯 孔?3個試樣凝土強度合法 或鉆心襯砌支護厚11地質(zhì)雷達襯砌施工完成后，按3條測線測試度及空洞注：b為隧道開挖的寬度。4.2監(jiān)控量測的數(shù)量根據(jù)新建鐵路巴準線（巴圖站至點 岱溝段）工程地質(zhì)超前預報與現(xiàn)場監(jiān)控量測招標文件的要求，并結(jié)合隧道設計文件 以及鐵路隧道工程施工技術指南tz204-2008的相關內(nèi)容，為確保隧道施工的 安全與順利進行，并較為準確地掌握隧道施工過程中圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，采用現(xiàn)場監(jiān) 測的方式監(jiān)測各項支護手段的效果，以利于指導施工和變更設計?，F(xiàn)將現(xiàn)場監(jiān)測的 主耍內(nèi)容和數(shù)量安排如下。表4敖包溝隧道地質(zhì)超前預報與監(jiān)控量測匯總表（第2 標段）隧道全長（1954米）工程量合計序iv級v級項

18、目內(nèi)容號705.5米1248.5 米數(shù)量數(shù)量數(shù)量1開挖面地質(zhì)及支護狀35個125個160個況觀察2紅外探 水705.5米1248.5米1954米3地質(zhì)超前預報7次（每100米一次）12次（每200 米一次）19次4超前鉆孔7x321個12x336個57個5隧道周邊位移（35個 每20米一個斷面）125個每10米一個斷面）800點次6隧道地表下沉淺埋（874/1088個）深埋（1248.5/5022）1320點次7隧道拱頂下沉35個（每20米一個斷面）125個每10米一個斷面）160點次8鋼拱架內(nèi)外力（35 個每20米一個斷面）125個每10米一個斷面）800點次9圍巖變形量測 98x2196 196點次10支護噴射混凝土強度10x330個30個11襯砌支護厚度和 空洞1954x35862米5862米表5王家梁隧道地質(zhì)超前預報與監(jiān)控量測匯總表（第 2標段）隧道全長（3217）米 工程量合計iv級v級序號項目內(nèi)容1