隧道超前预报方案

赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案1中铁十六局集团GL-4标隧道超前地质预报施工方案1、编制依据、目的及适用范围1.1编制依据《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105号）《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）《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）《赣龙铁路超前地质预报等方案研讨会会议纪要》1.2编制目的1、进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，进而指导工程施工的顺利进行。2、降低地质灾害发生的机率和危害程度，尤其是复杂地区隧道施工风险。3、为优化工程设计提供地质依据。4、为编制竣工文件提供地质资料。1.3适用范围本超前地质预报方案编制范围为改建铁路赣州至龙岩GL-4标段一项目部一分部大田隧道、红畲隧道，起讫里程分别为DK180+766～DK183+249、DK179+860～DK180+105。2、工程概况1.1简介大田隧道位于福建省龙岩市长汀县河田镇。大田隧道全长2483m,隧道进出口的里程分别为：DK180+766、DK183+249；明暗分界里程分别为：DK180+783、DK183+232，暗挖段全长为2449m。其中Ⅱ级围岩332m，III级围岩1320m，IV级围岩295m、V级围岩536m。红畲隧道位于福建省龙岩市长汀县河田镇境内。红畲隧道全长245m,隧道进出口的里程分别为：DK179+860、赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案2DK180+105；明暗分界里程分别为：DK179+877、DK180+088，暗挖段全长为211m。全为V级围岩181米；Ⅳ级围岩30米。1.2地形地貌本标段起点位于四川境内，总体上呈丘陵低山地貌，沿线地势起伏。龙泉山、华莹山呈北东25°～30°延绵于盆地中，沿线大面积分部侏罗系、白垩系紫红色泥砂岩，为四川盆地典型的红色丘陵景观。蜿蜒曲折穿越丘陵、长江、沱江等大小江河两岸零星分布河漫滩和河谷阶地。沱江为长江上游的一级支流，发源于四川盆地西北茶坪山脉九顶山南麓，出四川绵竹县汉旺镇进入成都平原，穿越龙泉山进入盆地丘陵区。沿途流经资中、内江。本线所经河流均属于长江水系。途中沱江、小青龙河、清流河及其支流属沱江流域。表2-1隧道围岩分类表1.3地层岩性沿线所经地区地层以侏罗系、白垩系紫红色泥砂岩为主，区内出露中生界白垩系（K）侏罗系（J）三叠系（T）地层；其中以侏罗系上统遂宁组（J3s）中统上沙溪庙组（J2s）为主，三叠系（T）仅见于重庆地区（四川盆地东部平行岭谷区）低山背斜核部或两翼；白垩系（K）地层主要分布于成都平原及龙泉山脉两侧；第三系缺失；第隧道名称起始里程围岩等级合计ⅢⅣⅤ明洞Ⅴ新糖坊隧道DK132+955-DK133+5330055820578梨儿园隧道DK133+647-DK135+2480940636251601坛蹬岩隧道DK135+993-DK136+2150019527222龙神坳隧道DK138+605-DK139+2760061061671四方碑隧道DK140+584-DK141+320014751079736郭家寺隧道DK160+525-DK161+0100043154485赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案3四系（Q）松散堆积物分布较广，以冲积平原区，河谷阶地，缓丘槽谷等低洼地带较为集中且厚度较大。本标段川中丘陵区块体是相对隆起带（四川沉降褶皱带），构造形迹微弱，无明显线性构造，岩层产状平缓，节理较发育，多为鼻状背斜、短轴背斜等低平穹状构造，且方向散漫不定。1.4不良地质及特殊岩土1、不良地质线路走行于四川盆地丘陵区，不良地质现象是煤层瓦斯及煤窑采空区、老窑积水、石灰岩采空区、岩溶；其他尚有滑坡、岩堆、顺层、危岩落石、可燃气体（天然气田）人为坑洞（人防工事）地震区、风化剥落等。2、特殊岩土本线特殊岩土主要为人工弃填土、软土（松软土）、膨胀土（岩）、石膏、盐溶角砾岩等。①人工弃填土主要为碎石土、块石土、粉质黏土等，色杂，松散，主要为既有铁路、公路路基挖方、隧道弃渣，分布于既有公路两侧，局部为房屋建筑弃渣，厚2~30m不等，分布范围广，对线路影响较大。②软土、松软土本线的松软土，在丘间槽谷、堰塘、水田浅表层广泛分布，据静力触探揭示，软土、松软土呈透镜状或软硬互层状（夹层状）分布，单层厚2～8m，最大可达12m，总厚可达2～20m。具有土质不均、含水量及空隙比大、有机质含量小、厚度变化大等特点，沿线软土受季节性影响较大，主要是因排水不畅形成的谷底相软塑状粉质黏土，赢按工点检算处理，特别注意硬底横坡较陡对工程的不利影响。③膨胀（岩）土白垩系、侏罗系“红层”泥岩矿物成分有蒙脱石、水云母等，岩石易风化剥落，具遇水易软化崩解，失水收缩开裂等特性。其风化物具一定膨胀性，但一般膨胀性较小，对工程影响不大。深挖方及隧道洞身处可见此层，设计时应考虑其对路堑边坡支护，隧道洞身的衬砌赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案4及洞及洞口边，仰坡的影响。④人工填土人工填土主要在沿线城镇、道路、河堤等处分布，可分为杂填土和素填土两类。物质组成以生活建筑垃圾为主，土的均匀性差，具高压缩性。不能直接选作天然地基，且对边坡有影响；需采取措施进行处理。1.5水文地质特征（1）地表水本段勘测范围内河流水系发育，沿线江河、水库、堰塘分布较多，水量均受大气降水补给。主要河流沱江及其支流小青龙河、清流河等江河、沟渠为常年地表径流。水质对混凝土无侵蚀性。（2）地下水沿线地下水类型主要有第四系松散岩类空隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水等。据区域地质资料，白垩系（K）侏罗系（J）“红层”泥岩、砂岩地层中含石膏、盐卤，地下水对混凝土多有侵蚀性。1.6地震动参数区别根据国家质量技术监督局颁布的《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001）《中国地震参数区划图》（GB18306-2001）国家标准第1号修改单，图A2《四川、甘肃、陕西部分地区地震动峰值加速度区划图》（1：100万）图B2《四川、甘肃、陕西部分地区地震动反应谱特征周期区划图》（1:100万）以及《成渝铁路区域性地震区划报告》（四川赛思特科技有限公司），结合本区地形地貌、工程地质和水文地质条件及工程设置情况，区内地震动峰值加速度值采用0.05g（DK129+950～DK185+400）和0.10g（DK185+400～DK187+890.7），分别相当于地震基本烈度六度和七度，地震动反应谱特征周期均采用0.35s。1.7气象特征本区属中亚热带湿润季风气候，受西南季风气候和地形影响，四季分明，雨热同季，冬暖春早，夏长秋雨，云雾多霜雪少。春季花明，夏日风清，秋熟香溢，冬至温润，空气湿度大，无霜期时间长，雨量赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案5充沛，日照少，风力小。沿线主要气候指标见“表2-2沿线气象资料主要指标汇总表”。表2-2沿线气象资料主要指标汇总表台站名称资中县内江市隆昌县荣昌县气温(℃)年平均17.317.617.817.4极端最高41.940.440.142最低-3.2-1.7-1.3-3.4湿度(％)年平均相对湿度81828583最小相对湿度171711降水量（mm）年平均986.2949.110641092.8风(m/s)平均风速（m/s）1.71.11.31.1最大风速（m/s）2714.127.120风向WNWENNW雾天平均雾天日数82404954雷暴平均雷暴日数34362932.81.8水文本标段沿线江河分布较多，属沱江流域。沿线重要河流有：沱江、亭溪河、小青龙河、清流河及观音溪等。沱江属于长江水系，发源于四川盆地西北茶坪山脉九顶山南麓，出四川绵竹县汉旺镇进入成都平原，穿越龙泉山进入盆地丘陵区，流域总面积2.8万平方公里，桥位处百年流量约12000m3/s。3、超前地质预报施工工艺及方法3.1工艺流程综合超前地质预报工艺流程如图3-1所示：（1）研究既有资料，制定预报方案应研究既有区域地质、工程地质资料，必要时到地表补充测绘，以达到对整个地区地质情况有一个比较全面和深刻的认识，可溶岩分赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案6布情况、构造发育情况、地表水系发育情况、当地最低侵蚀基准面标高、岩溶大概发育几层、每层大概标高、哪一层对工程影响最大等。通过对这些资料的分析和把握，制定预报预案，针对不同地段的地质情况进行地质预报重要性分级，不同级别的地段采取不同的预报手段，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。正常正常正常深孔水平钻探TSP或HSP预报加深炮孔探测超前水平钻探地质分析法短距离预报异常隧道施工施工方案总工程师地质综合判析异常异常中长距离预报长距离预报研究既有资料制定预报方案地质雷达红外探测地质素描图3-1综合超前地质预报工艺流程图根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级：A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯、天然气问题严重的地段以及人为坑洞等。B级：中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。C级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。D级：非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案7根据不同的地质灾害分级，针对不同类型的地质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。不同地质灾害地段的预报方式为：A级预报：采用地质分析法、TSP隧道地震波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预测预报，然后采用中长距离TSP和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。B级预报：采用地质分析法、TSP，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件较复杂时，按A级要求实施。C级预报：以地质分析法为主。对重要的地质（层）界面、断层或物探异常地段可采用TSP进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。D级预报：采用地质分析法。在岩溶发育的灰岩地区，由于岩溶发育的复杂性，应采用A级预报方式。（2）长距离预报长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，预报距离一般在掌子面前方200m以上，并根据揭示的情况进行不断的修正。地质分析法，包括地质素描法、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析法、地质作图法等。（3）中长距离预报中长距离预报是在长距离预报的基础上采用TSP、深孔水平钻探等对掌子面前方30～200m范围内的地质情况作进一步的预报，如溶洞、暗河的位置、规模、充填情况等作较为详细的预报。在复杂地段应增加TSP预报次数，TSP每次预报有效长度100m左右，需连续预报时前后两次应重叠10m以上，以便前后两次重复地段对比分析，另赣龙铁路扩能改造工程GL-4标段一项目部一分部隧道超前地质预报施工方案8随着预报距离的增大，地质异常带的位置和宽度误差也在增大。（4）短距离预报短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，比如掌子面前方30m范围内有无水、在哪个方位有水、掌子面处地层岩性、地质构造及岩溶发育情况等，对以上判断可能有突泥、突水和其它有害地质情况的地段进行钻孔验证。3.2超前地质预报方法隧道施工超前地质预报以地质分析（地质调查、地质素描、几何作图、块体坐标作图、赤平投影作图）、TSP长距离探