琚家湾隧道超前地质预报方案

琚家湾隧道工程超前地质预报方案

编制：

复核：

审批：

中铁二十一局集团有限公司黔张常德铁路

项目经理部第三分部

二〇一五年七月琚家湾隧道超前地质预报方案

1编制依据

（1）《新建铁路黔江至张家界至常德线站前工程QZCZQ-9标段施工总价承包招标文件》、有关设计图纸，指导性施工组织设计。

（2）国家和铁路总公司、广铁集团颁布的现行铁路工程施工技术规范、规程、验收标准及工程建设相关文件。

（3）国家、铁路总公司、湖南省及广铁集团发布的有关施工技术安全规则。

（4）对本标段现场实地踏勘调查了解的有关情况以及近年来铁路、高速公路等类似工程施工经验、施工工法、科技成果。

（5）本地区自然环境、气候条件和资源条件。

（6）本项目为完成本工程拟投入的专业技术人员、机械设备等资源。

（7）本项目采用的技术标准、规范、规程、技术指南。

2编制原则

⑴全面响应和符合《新建铁路黔江至张家界至常德线站前工程QZCZQ-9标段施工总价承包招标文件》的原则，严格按招标文件要求的工期、质量、安全、设计速度等目标编制施工组织设计。

⑵遵循招标文件的原则。严格按照招标文件要求的工期、安全、质量等目标编制技术标文件，使发包人的各项要求均得到有效保证。

⑶遵循设计文件的原则。在编制施组时，认真阅读核对所获得的技术设计文件资料，了解设计意图，掌握现场情况，严格按设计资料和设计原则编制施组，满足设计标准和要求。

⑷遵循“安全第一、预防为主、综合治理”的原则。严格按照铁路施工安全操作规程，从制度、管理、方案、资源方面编制切实可行的施工方案和措施，确保施工安全。

3编制范围

新建铁路黔江至张家界至常德线琚家湾隧道，起迄里程：

DK291+157.75～DK291+317.75（全长160米），中心里程DK291+237.75，隧道工程主体及附属施工。

4隧道工程概况

琚家湾隧道通过地层主要为砂岩夹泥岩、砾岩、岩质较软，受f12断层影响，岩体破碎，围岩强度低，多为Ⅴ级，稳定性较差，地下水多为岩裂隙水，施工中支护难度较大。而且隧道埋深整体浅，易产生突水、突泥、坍方及冒顶等危害，施工中必须加强超前地质预报，并采取相应的工程措施，保证安全顺利地通过不良地质段。

琚家湾隧道风险等级为中度和高度两级，根据设计提供风险等级和超前地质预报设计要求，我单位采取加深炮孔探测和超前水平地质钻孔俩种方法进行围岩观测，以提供有效的施工措施保证施工安全、顺利的进行，对于出现地质异常区域，我单位另增加TSP或地质物探手段进行详细的地质分析，并报设计单位进行核对、审批，重新进行隧道风险等级划分。

项目部对标段内隧道作业高度重视，在施工组织设计中已经把超前地质预报列入的施工工序进行检测，制定“有预报才施工，不预报坚决不允许施工”的要求发放各架子队执行实施。

为有效的执行超前地质预报的实施，项目部特别成立专职超前地质预测预报实施小组，其中组长1人，副组长2人，组员6人，负责现场超前地质预测预报工作的具体实施和资料收集整理，对隧道施工起到实施性的指导作用。并组建专职预报队伍负责管段内的隧道地质超前预报施工。

5.隧道工程地质条件

（1）琚家湾隧道通过地层主要为砂岩夹泥岩，砾岩等，岩质较软，受f12断层影响，节理较发育，岩体较破碎。埋深整体浅，隧道围岩较差。

（2）隧道洞身处于丘陵地区小丘包。地表水不发育。地下水类型为基岩裂隙水，主要分布于基岩节理、裂隙中、受大气降水补给，水量较小，水质良好，对圬工不具侵蚀性。钻探揭示地下水位高程处于隧道轨面高程附近。

（3）根据国家质量技术监督局颁布的1：:400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）（2009版）的有关规定，结合沿线工程地质与水文条件和工程设置情况，确定地震动参数值和有关抗震设计所需参数为：地震动峰值加速度值为0.05g（相当于地震基本烈度六度）地震动反应谱特征周期为0.35s。

6超前地质预测预报目的

进行隧道地质超前预报的目的是：提供隧道掘进前方的地质情况，包括围岩的完整性、断层破碎带和溶洞的规模和位置、不良地层的可能富水情况，进而做出对围岩类别的划分和隧道开挖时稳定性的分析，以确定合理的工程措施和合理的施工方法，以确保隧道施工安全顺利的进行。

7超前地质预测预报组织机构和人员设备配置

7.1组织机构与人员职责

在项目部设超前地质预报工作管理办公室，负责组织检测基地有关人员进行预报培训和学习工作；预报物探设备管理与协调使用；预报实施情况监督检查。第二架子队分别成立专职超前地质预测预报实施小组，负责现场超前地质预测预报工作的具体实施和资料收集整理。超前地质预测预报组织机构见图7-1-1。人员组成及主要职责分工见表7-1-2。

图7-1-1超前地质预测预报组织机构图

表7-1-2超前地质预测预报人员分工职责表

序号姓名职务职责

1总工程师

对地质预报工作负全责，制定预报工作计划和实施细则，审核预报成果。

2工程部

负责预报工作的全面落实，分析整理预报数据，编制预报成果报告，提出施工建议。

组长：

副组长：

组员：预报队：

7.2设备配置与使用管理

（1）超前地质预测预报工作仪器设备配备见表7-2-1。物探设备由项目部统一调配使用。

表7-2-1地质超前预测预报仪器设备表序号设备名称型号单位数量生产厂家

1TST探测仪TST—G12套1北京同度工程物探

公司

2地质罗盘台1哈尔滨

3数码相机索尼台1日本

8.工作程序

地质预报主要流程为：预报通知（筹建处相关科室）通知相关施工单位现场勘查、实施检测资料整理报告提交筹建处办公室

具体操作流程见图8-2-1所示。

9地质超前预报的内容和方法

9.1地质预报的要求

本段隧道主要采用TST探测仪进行长距离超前探测。

图9-2-1超前地质预报操作流程

探测必须以地质为中枢，加强隧道地质工作，将地质综合分析贯穿到施工的整个过程中，实行地质、物探相结合，优化组合，综合应用，确保隧道安全、快速、优质施工，不留后患，全面确保隧道施工取得经济效益、社会效益和环境效益三者的最优结合。

9.2地质超前预报的内容

1、超前地质预报的内容

超前地质预报是隧道施工地质工作最主要的工作内容。其工作分为（1）既有资料收集；（2）地质调查；（3）超前地质预测；（4）综合超前预报和成灾警报等六项任务。

（1）既有资料收集

既有设计资料和相关地质成果的收集和分析，对存疑虑的相关重大地质问题和地段，必要时进行踏勘和补充恰当的地质工作。

（2）地质调查

施工地质最基础的工作，主要内容包括：

①地质观察

A.地层岩性：岩性划分，岩体性态，切割程度，围岩等级等。

B.断层：断层性质、位置、破碎带宽度及构造岩划分，断层岩体的围岩级别划分及稳定性评价。

C.贯穿性节理：产状、密度、宽度、延伸情况，节理面特征、力学性质。分析判断组合特征、岩体完整性程度，控制局部坍方的构造内因。

D.地应力：高地应力显示性标志(岩爆、软弱夹层挤出，探孔饼状岩心等现象)及其发生部位。

E.特殊地层：煤层、含膏盐层和含黄铁矿等地层单独素描。

（3）超前地质预测

①预测方法超前物探预测法：TST-G12。

②预测有效距离

长距离超前地质预测：其预报距离为100～150m，具体预报距离为（隧道开挖宽度+4）*10米。以TST、断层参数法等为手段结合地面地质工作综合预报。

（4）综合超前预报和成灾警报

①综合超前预报内容

地层、完整性情况；断层情况；大型岩溶情况。

②超前地质灾害警报内容

塌方；突水突泥；岩爆。

9.3地质超前预报的方法

本管段隧道地质超前预报的主要方法为TST-G12。

采用TST-G12探测仪根据地震泼的回波原理，通过人工制造一系列规则布置的轻微震源，由三维地震波接收仪在计算机的监控下采集这些震源所发出的地震波沿隧道前方及四周区域传播而遭遇不良地质体（如地层层面、节理面、岩溶面，特别是断层破碎带等）被反射返回的地震波数据。这些回波信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向是与相应的不良地质体的性质和分布状况紧密相关的，通过分析可以得到前方地形的地层力学参数和空间位置数据，从而形成预测预报结果。

TST测量原理见下图所示：

1)钻孔要求：一般将检波器与炮点布置在隧道两侧，检波器尽量靠近掌子面，炮点远离掌子面。详细观测系统的布置如下图3、图4：

0-5°

距隧道底约1米

①检波器12个，均匀布置于两侧壁内，靠近掌子面处，间距4.0m，埋深1.5m，图中为S1-S12。接收器与孔壁的藕合必须紧密，施测时隧道中应没有其它振动源。每次预报有效检波器个数不少于10个，否则该次预报作废。

②爆炸震源点6个，均匀布置于两侧壁内，远离掌子面处，间距24.0 m，埋深2.5m，图中为P1-P6。检波器与震源点布置详见图3、图4。每次预报的有效炮数不少于4个，否则该次预报作废。爆炸震源点若布置在有横洞和停车道的一侧，则应舍去该爆破点，并在报告中注明。爆炸震源点应选择布置在完整灰岩段落上，不宜在隧道边墙岩溶发育的段落做TST试验，此时应加强地质雷达和水平钻孔进行超前探测。钻孔完成后应注意保护，防止塌孔。

孔位技术要求：

①孔径≥50mm，便于放入检波器；深度必须达到要求。

②孔道角度要求近似水平，但与水平夹角不得大于5°；孔道顺直，孔道中不得有碎石等杂物，尽量将水清除干净。

③S6和S7两个孔尽量贴近掌子面，距离掌子面的不得超过20米。

④所有孔位的高度一致，在同一水平面上，孔位间距按布置图要求设定。当遇钢拱架或其他障碍物时可在20cm范围内适当调整左右高低位置。

2)爆破要求：遵守《爆破安全规程》的规定，使用毫秒级无延迟电雷管，炸药量应大于200m探测距离要求，一般P2-P5使用II号岩石硝铵炸药300g左右，P1和P6使用450g。应保证炸药与炮孔严密藕合，所有炮孔必须采取堵孔措施。

3）资料的处理和整理：数据采集时应对每一炮的波幅进行调节，记录不好或存在干扰时应重新放炮。对采集的数据及时进行三维波场处理，提取反射界面。

④提交以下资料：

A.现场数据记录表（如表7-3-6）；

B.X、Y、Z三个分量的原始记录；

C.预报段偏移成像图（横坐标为里程）；

D.岩石V P波速分布图（横坐标为里程）；

E.岩石V P波速曲线图（横坐标为里程）；

表7-3-6TSP现场数据记录表

隧道名称掌子面里程

参考点坐标X：Y：Z：

桩号名称X坐标X里程Y坐标Y坐标Z坐标高程1P1

2P2

3P3

4S1

5S2

6S3

7S4

8S5

9S6

10S7

11S8

12S9

13S10

14S11

15S12

16P4

17P5

18P6

记录文件名

P1P2P3

P4P5P6

8预报成果

预测预报的成果在3天之内由检测基地办公室进行汇总后将报告报筹建处办公室。报告内容包括：不良地质体的位置、性质和规模；围岩类别及相关参数；提出相应的技术措施及可行性建议。综合确定围岩级别，对不连续界面、层面进行细化，着重查清地质构造、岩溶、断层破碎带。同时查明地下水循环规律、水流动特征及地下水化学成分等。

若发现有重大地质变化时，可先电话通知筹建处和施工单位。

成果由检测科进行再次分析，对可能出现的地质问题提出必要的安全措施，以指导现场施工。

并根据预报结果，及时反馈监理和设计单位，调整设计，改变施工方案。