隧道超前地質預報專項施工方案

目錄TOC\o"1-2"\h\u224911、編制說明及依據(jù)1321131.1編制說明1100011.2編制依據(jù)119751.3采用的技術標準、規(guī)范118272、工程概況1140672.1工程設計概況199122.2自然條件1321222.3地質條件2235392.4氣象條件2229072.5地震動峰值加速度247273、進度計劃275464、地質復雜程度分級2149725、實施超前地質預報的目的2188216、具體預報方法3188556.1圍巖等級為A+級段落預報方法3254047、儀器設備的配置690898、超前地質預報人員的配備7273569、針對特殊地質段的處理方法7119659.1、涌水出現(xiàn)處理方法：7158589.2、突水突泥地質現(xiàn)象的處理方法7178479.3、斷層破碎帶處理方法83184710、超前預報實施保證措施82554710.1、提高預報精度的措施82737910.2、為準確預報提供人員、技術保證81598510.3、采取有針對性的科學合理的預測預報程序92618211、安全保證措施9隧道超前地質預報專項施工方案1、編制說明及依據(jù)1.1編制說明根據(jù)對設計圖紙、地質勘察說明及對周邊環(huán)境的調查，并對工程特點進行深入分析，結合考慮我公司的技術、裝備、特長、管理水平，在總結以往同類工程施工經(jīng)驗的基礎上，編寫了本專項施工方案。1.2編制依據(jù)（1）國家、鐵路總公司、交通部現(xiàn)行設計、施工規(guī)范、規(guī)程；質量檢驗標準及驗收規(guī)范等。（2）地方鐵路公司對該項目的建設管理、標準化管理文件。（3）新建貴陽樞紐小碧經(jīng)清鎮(zhèn)東至白云聯(lián)絡線站前施工1標段工程施工總價承包招標文件、施工招標圖紙、答疑等、指導性施組、設計圖紙及工程量清單。（4）本公司的施工技術能力、機械設備能力及相關工程的施工經(jīng)驗、裝備、技術、資金、勞力和物資儲備等方面的綜合實力。（5）施工現(xiàn)場調查獲得的有關資料、數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場實際情況。1.3采用的技術標準、規(guī)范(1)《鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101-2009）(2)《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》（TB10121-2007）(3)《鐵路隧道超前地質預報技術指南》（鐵建設【2008】105號）(4)《環(huán)境管理體系》（GB/T24001-2004）(5)《職業(yè)健康安全標準建立的質量、環(huán)境和職業(yè)健康管理體系》GB/T28001-20112、工程概況2.1工程設計概況本隧道全長304m，中心里程D4K3+078,進口里程D4K2+926,出口里程為D4K3+230。隧道出口段D4K3+043.409～+230段位于R-1600的右偏曲線上，其余段均位于直線上。其中Ⅳ級圍巖90m采用臺階法開挖，Ⅴ級圍巖214m采用臺階法+臨時橫撐發(fā)開挖，都采用超前支護方式。2.2自然條件貴陽地處云貴高原東斜坡上，屬高原溶盆區(qū)，主要山峰、河谷走向與大的地質構造線一致，呈南北向展布。寬坦的背斜形成山嶺，向斜狹窄形成河谷，為典型的隔槽式褶皺山區(qū)。巖溶地貌在測區(qū)占據(jù)主導地位，以溶丘洼地為主，次為構造剝蝕中低山、丘陵區(qū)。海拔高程在1200～1300m間，溶丘低矮、渾圓，一般相對高差50～100m，在褶曲翼部，由于碳酸鹽巖與碎屑巖相間分布，巖溶地貌呈帶狀展布，多為低緩的蜂叢谷地。2.3地質條件本隧道地質較為復雜，溶蝕峰從洼地貌，地形起伏較大，植被稀疏，進出口上覆蓋紅黏土，厚0～2m，下伏巖層為三疊系下統(tǒng)薄層灰?guī)r、白云巖夾泥質白云巖，巖體完整性較差，豎向節(jié)理較為發(fā)育；單斜構造區(qū)巖層走向與洞軸走向夾角小，巖層傾角15～20度間，線路右側順層偏壓；巖溶發(fā)育程度中等至強烈，D4K3+000～+020位于較大型巖溶漏斗邊緣，下部巖溶強烈發(fā)育，但隧區(qū)周邊無暗河出口、巖溶、大泉等出露；進出口線路右側邊坡順層，地下水為巖溶溶隙管道水，洞身位于地下水垂直下滲帶內，賦水量中等，地下水對砼無腐蝕性。2.4氣象條件屬亞熱帶濕潤季風型氣候。境內夏無酷暑，冬無嚴寒。降水主要集中于5月至8月，以大雨、暴雨為主要降水形式。2.5地震動峰值加速度根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306-2001）及《中國地震動系數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），本區(qū)地震動峰值加速度=0.05g，相當?shù)卣鸹玖叶娶龆?。地震動反應譜特征周期值為0.35s。3、進度計劃根據(jù)合同工期要求，結合項目特點和施工組織設計，和年度施工進度方案，預計2014年6月1日開始、12月30日完成地質復雜程度分級我項目部根據(jù)目前現(xiàn)有隧道圖紙的工程地質資料對我項目部關堰隧道地質情況作出如表4-1表4-1關堰隧道地質分級及超前預報方法巖石類別等級超前預報方法對應風險等級有水可溶性巖A+級超前水平炮孔+超前地質鉆+地震波彈性反射法極高風險實施超前地質預報的目的通過超前地質預報，可以了解和判斷掌子面前方一定距離內不良地質的性質、位置、寬度和影響隧道的長度，由此判斷地下水情況、圍巖級別和對施工的影響，進而達到以下目的：（1）為制定施工方案和措施提供可靠的參數(shù)，如地下水壓力、水量、不良地質的位置、大小及規(guī)模等；（2）為隧道安全施工，避免或最大限度的降低施工過程中突泥、涌水、塌方等災害，從而不受或少受損失奠定了基礎；（3）為隧道在安全條件下實現(xiàn)快速施工、減小風險創(chuàng)造了條件；（4）準確的地質預報可以減少施工中的盲目性，減少事故發(fā)生率，減少很多不必要的安全措施，從而降低了工程投資。（5）驗證勘察設計中提供的地質資料，為設計變更提供依據(jù)，且為調整施工方案提供依據(jù)；同時做好超前地質預報工作，能夠對施工區(qū)域的水環(huán)境提供良好的保護措施。具體預報方法關堰隧道主要采用地質素描、加深炮孔、超前地質水平鉆孔、地震波彈性反射法進行超前地質預報。不同段落根據(jù)圍巖地質等級所采用超前地質預報方法不同，具體方法如下所述。6.1圍巖等級為A+級段落預報方法關堰隧道按照圍巖等級劃分為A+級段落如下表所示：序號里程段落圍巖長度圍巖級別巖性超前地質預報措施1D4K2+926～D4K2+94115V白云巖采用地質素描、加深炮孔及超前地質水平鉆加地震波彈性反射法進行預報2D4K2+941～D4K3+00059V白云巖3D4K3+000～D4K3+03030V白云巖4D4K3+030～D4K3+05525V白云巖5D4K3+055～D4K3+14085Ⅳ白云巖6D4K3+140～D4K3+1455Ⅳ白云巖7D4K3+145～D4K3+21570V白云巖8D4K3+215～D4K3+23015V白云巖合計（m）3046.1.1隧道內地質素描隧道內地質素描是將隧道所揭露的地層巖性、地質構造、結構面產狀、地下水出露點位置及出水狀態(tài)、出水量、煤層、巖溶等準確記錄下來并繪制成圖表，是地質調查法工作的一部分，包括開挖工作面地質素描和洞身地質素描。隧道內地質素描應包括下列主要內容（1）工程地質①地層巖性：描述巖性、風化程度等。②地質構造：描述褶皺、斷層、節(jié)理裂隙特征、巖層產狀等。斷層的位置、產狀、性質、破碎帶的寬度、物質成分、含水情況以及隧道的關系。節(jié)理裂隙的組數(shù)、產狀、間距、充填物、延伸長度、張開度及節(jié)理面特征，分析組合特征、判斷巖體完整程度。③巖溶：描述熔巖規(guī)模、形態(tài)、位置、所屬地層和構造部位，充填物成分、狀態(tài)，以及巖溶展布的空間關系。④特殊地層：煤層、瀝青層、含膏鹽層、膨脹巖和含黃鐵礦層等應單獨描述。⑤人為坑洞：影響范圍內的各種坑道和洞穴的分布位置及其與隧道的空間關系。⑥地應力：包括高地應力顯示性標志及其發(fā)生部位，如巖爆、軟弱夾層擠出、探孔餅⑦塌方：應記錄塌方部位、方式與規(guī)模及其隨時間的變化特征，并分析產生塌方的地質原因及其對繼續(xù)掘進的影響。⑧有害氣體及放射性危害源存在情況。（2）水文地質①地下水的分布、出露形態(tài)及圍巖的透水性、水量、水壓、水溫、顏色、泥沙含量測定，以及地下水活動對圍巖穩(wěn)定的影響，必要時進行長期觀測。地下水的出露形態(tài)分布：滲水、滴水、滴水成線、股水（涌水）、暗河。②水質分析，判定地下水對結構材料的腐蝕性。③出水點和底層特性、地質構造、巖溶、暗河等的關系分析。④必要時進行地表相關氣象、水文觀測、判斷洞內涌水與地表徑流、降雨的關系。⑤必要時應建立涌水突水點地質檔案。（3）圍巖特征及支護情況記錄不同工程地質、水文地質條件下隧道圍巖穩(wěn)定性、支護方式以及支護后的變形情況。發(fā)生圍巖失穩(wěn)或變形較大的地段，詳細分析、描述圍巖失穩(wěn)或變形發(fā)生的原因、過程、結果等。（4）進行隧道施工圍巖分級（5）影像隧道內重要和具代表性的地質現(xiàn)象應進行攝影或錄像。6.1.2超前地質鉆探超前地質鉆探采用TYL368A型潛孔鉆機進行超前地質水平鉆孔。超前地質鉆探探測長度為30m，每循環(huán)搭接長度不小于5m。每循環(huán)鉆孔3～5個，鉆孔位置見圖6-1，施工中鉆探孔眼的數(shù)量、位置根據(jù)其他預測方法的預測結果，情況適當增減。圖6-1水平鉆布置圖6.1.3加深炮孔探測加深炮孔采用氣腿式鑿巖機ZY-28進行施工，炮孔深度為5m，每循環(huán)鉆孔3個，炮孔位置與超前水平鉆孔位置基本一致，每循環(huán)搭接長度不小于2m。加深炮孔探測應符合下列要求：①孔深應較爆破孔（或循環(huán)進尺）深3米以上；②孔徑宜與爆破孔相同；③孔數(shù)、孔位應根據(jù)開挖斷面大小和地質復雜程度確定；④在富水巖溶發(fā)育區(qū)每循環(huán)必須按設計認真實施，發(fā)現(xiàn)異常情況應及時反饋信息，嚴禁盲目裝藥放炮；⑤鉆到溶洞和巖溶水時，應視情況采用超前地質鉆探和其他探測手段，查明情況，確保施工安全，為變更設計提供依據(jù)；⑥加深炮孔探測嚴禁在爆破殘眼中實施；⑦揭示異常情況的鉆孔資料應作為技術資料保存。6.1.4彈性波反射法（TSP203）彈性波反射法（即TSP203）是利用人工激發(fā)的地震波、聲波在不均勻地質體中所產生的反射波特性來預報隧道開挖工作面簽發(fā)地質情況的一種物探方法，它包括地震波反射法、水平聲波剖面法、負視速度法和極小偏移距高頻反射連續(xù)剖面法（簡稱陸地聲納法）等方法。在實際工作中，地震波反射法的應用相對普遍和成熟，我部根據(jù)相應的地質情況采用該方法。TSP203探測長度為200～300m，搭接長度不小于30m。地震波反射法超前地質預報應符合下列要求：（1）觀測系統(tǒng)設計應包括下列內容：①收集隧道相關地質勘察和設計資料；②根據(jù)隧道施工情況及地質條件，確定接收器和炮點在隧道左右邊墻的位置③接收器和炮點位置應在同一平面和高度上；④隧道情況特殊或需要探測復雜地質隱患時，可根據(jù)相關理論來設計觀測系統(tǒng)（2）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集應符合下列規(guī)定：①在隧道現(xiàn)場，根據(jù)設計的觀測系統(tǒng)，確定所有接收點和炮點的位置，并作出相應的標識。②鉆孔應按設計的要求（位置、深度、孔徑、傾角等）鉆孔；一般情況下，鉆孔位置不應偏離設定的位置；特殊情況下，以設定的位置為圓心，可在半徑0.2m的范圍內移位；孔身應平直順暢，能確保耦合劑、套管或炸藥放置到位；在不穩(wěn)定的巖層中鉆炮孔時，可采用外徑與孔徑相匹配的薄壁塑料管或PVC管插入鉆孔，防止塌孔。③安裝套管：用環(huán)氧樹脂、錨固劑或加特殊成分的不收縮水泥砂漿作為耦合劑，安裝接收器套管；用電子傾角測量儀測量接收器孔的幾何參數(shù)，并作好記錄。④裝填炸藥：裝填炸藥前，用電子傾角測量儀和鋼卷尺測定炮孔的傾角和深度，并作好記錄；炸藥量的大小應通過試驗確定；用裝藥桿將炸藥卷裝入炮孔的最底部；在激發(fā)前，炮孔應用水或其他介質充填，封住炮孔，確保激發(fā)能量大部分在地層中傳播。⑤儀器安裝與測試：用清潔桿清洗套管內部；將接收單元插入套管，并應確保接收器的方向正確；采集信號前應對接收器和記錄單元的噪音進行測試；7、儀器設備的配置超前地質預報儀器設備的配置詳表7-1表7-1超前地質預報儀器設備序號儀器/設備名稱儀器/設備型號單位數(shù)量備注1地質探測儀TSP203臺12地質水平鉆機TYL368A臺13氣腿式鑿巖機ZY-28臺14地質羅盤DQY-1臺15相機臺18、超前地質預報人員的配備項目隊成立專門的超前地質預報小組，超前地質預報小組人員配備情況詳表8-1。表8-1超前地質預報人員配置序號姓名職務分工1徐奎項目總工預報成果報告的審核2朱林工程部長數(shù)據(jù)的處理、預報成果報告的編制3侯磊磊技術主管水平鉆孔超前探測數(shù)據(jù)的采集及水量、水壓監(jiān)測4湯一統(tǒng)技術主管5姬凱祥技術員掌子面及側壁地質素描6任琨技術員掌子面及側壁地質素描注：TSP超前探測數(shù)據(jù)采集及報告編制委托公司檢測中心人員。9、針對特殊地質段的處理方法當施工過程中發(fā)現(xiàn)前方有異常地質現(xiàn)象出現(xiàn)的時候，立即向監(jiān)理、設計單位、業(yè)主匯報現(xiàn)場的實際情況，組織人員對前方的地質情況做進一步的勘查。當確定前方地質情況后針對具體情況按以下方法進行處理。9.1、涌水出現(xiàn)處理方法：（1）、采用超前鉆孔將水排除法。（2）、采用超前小導管注漿法堵水、止水或超前固巖注漿法堵水。（3）、采用井點降水或深井降水，對于滲透水較小時，也可采用洞內降水法降低地下水。同時做好抽出水后的地面排水工作。（4）、承壓水排放和高壓水處理施工法。在不影響圍巖穩(wěn)定的情況下，可采用注漿前排水降壓，也可采用超前鉆孔、輔助坑道排水，首先采用排水法降低地下水的壓力，然后進行注漿封堵涌水，在注漿過程中應先周圍注漿，對準水源方向注，切斷水源，最后頂水注漿，將涌水堵住。在此施工中，我們必須高度重視而做好防排水工作，務必將涌水或裂隙水引至洞外的排水系統(tǒng)之中。9.2、突水突泥地質現(xiàn)象的處理方法：（1）、采用了注漿加固坍塌體，長管棚超前支護，等施工措施。（2）、對于不同的突水方式分別采用裂隙出水點注漿與溶洞涌水注漿的施工方法。（3）、在突水點設止?jié){墻，然后再對前方圍巖進行全斷面深孔預注漿進行堵水，采用堵排結合的方案。9.3、斷層破碎帶處理方法：（1）、斷層寬度較小,巖體組成物為堅硬巖塊且擠壓緊密,圍巖穩(wěn)定性相對較好,隧道通過這樣的斷層,可不變施工方法,與前后段落的施工方法一致,避免頻繁變更施工方法,影響施工進度,但過斷層帶要加強初期支護和適當?shù)妮o助施工措施渡過斷層帶。如超前錨桿與徑向錨桿配合，加厚噴射砼，并增設鋼筋網(wǎng)等措施。必要時可增設格柵架。（2）、一般斷層破碎帶,采用徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴砼、格柵鋼架等加強初期支護，并在拱部施作超前小導管周壁預注漿，對洞周巖體進行預加固和超前支護。開挖后及時施作拱部初噴砼，徑向錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，格柵鋼架。（3）、斷層出露于地表溝槽,且隧道為淺埋,可采用地面砂漿錨桿結合地面加固和排泄地表水及防止地表水下滲等措施。（4）、當斷層寬度大,巖體極破碎時,可采用注漿管棚和鋼架超前支護,管棚長度一般10m～40m,能一組管棚穿過斷層破碎帶,則采用一組管棚,但受地質和施工條件限制,斷層寬度大,可分組設置,縱向兩組管棚的搭接長度不小于3.0m。管棚用鋼管直徑80～150mm,一般多采用Φ108厚壁熱扎無縫鋼管,環(huán)向鋼管中心間距為管徑的2～3倍即30～40cm,鋼架根據(jù)地質情況，采用型鋼或格棚，其間距0.8～1.0m一榀,開挖后及時施做錨、網(wǎng)、噴、鋼架等初期支護。10、超前預報實施保證措施10.1、提高預報精度的措施將綜合超前地質預測預報納入施工工序，貫穿于隧道施工全過程將綜合超前地質預測預報作為作業(yè)循環(huán)必不可少的環(huán)節(jié)，像對待鉆孔爆破一樣納入施工程序。堅持預報先行、先探后掘，堅持在查清前方地質情況的前提下進行掘進施工。10.2、為準確預報提供人員、技術保證（1）、成立專職的地質工作室成立以項目總工為組長、地質工程師、技術人員、施工人員、質檢人員組成的地質工作室。地質預報由地質工作室負責，其它施工、質檢人員予以配合，進行資料收集、統(tǒng)計、分析和編制信息預報成果，由主管技術人員予以復核，并報設計、監(jiān)理，為變更設計、修改施工方法提供依據(jù)。（2）、與科研單位、業(yè)主、設計、監(jiān)理部門以及兄弟施工單位緊密協(xié)作，切實做好超前地質預報工作。（3）、在隧道掘進施工時，每個作業(yè)循環(huán)指定專