新建铁路兰州至重庆线广元至重庆段LYS-12标段第三分部隧道超前地质预报技术交底编 制：审批：批准：中交一公局兰渝铁路LYS-12标段项目经理部第三分部二00九年十月一、工程概况3二、实施超前地质预报目的3三、地质预报的分级管理与方法选择 31、地质灾害分级32、预报方法选择4四、隧道超前地质预报方法和技术要求51、综合超前物探52、常规地质法63、洞外实时监测7五、超前地质预报工艺流程及操作要点81、工艺流程82、操作要点8六、组织机构设置及投入的人力、设备资源91、超前地质预报组织机构92、人员配备103、设备配置10七、安全规定11八、成果资料编制121、信息收集与处理122、预报成果分析及处理13隧道超前地质预报技术交底一、工程概况我分部施工段共有隧道7座，总长2.245km。其中DK815+380 DK815+998唐家沟隧道618m；DK816+960DK817+337天登梁子隧道377 m； DK823+950DK824+202 善苗隧道 252 m； DK824+378DK824+617 铁 蹬山隧道 238 m； DK827+518DK827+836 尖山坡隧道 318 m；DK829+064 DK829+316任家大山隧道252 m；DK829+994DK830+208蔡家坝隧道214 m。隧道开挖断面大，标准要求高，工程地质条件复杂，不同程度地存 在突泥、突水、天然气等不良地质。其中最长隧道为唐家沟隧道，为我 分部的重难点工程。二、实施超前地质预报目的1、进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件， 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；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。三、地质预报的分级管理与方法选择1、地质灾害分级根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，地质灾害分为以下四 级，其影响因素见表4-1。表4-1综合超前地质预报工作分级影响因素施工地质 分级ABCD严重较严重一般轻微涌水涌泥程度特大（日出水10万吨 以上）、大型突水（日 出水110万吨）、突 泥，高水压中小型突水（日出水10001万 吨）、突泥小型涌水（日出水 1001000 吨）、涌泥。日出水小于100吨， 涌突水可能性极小断层稳定大型断层破碎带、自稳能力差、富水，可中型断层带，软弱，中弱富水， 可能引起中型坍塌中小型断层，弱富水， 可能引起小型坍塌中小型断层，无水， 掉块程度能引起大型失稳坍塌地应力影响程度高应力，严重岩爆（拉 森斯判据0.083，即 岩石点荷载强度与围 岩最大切向应力的比 值），大变形高应力，中等岩爆（拉森斯判据0.0830.15），中弱变形弱岩爆（拉森斯判据0.150.2），轻微变形无岩爆（拉森斯判 据0.2），无变形瓦斯影响程度瓦斯突出：瓦斯放散 初速度N10，瓦斯压 力 N0.74mpa高瓦斯：全工区的瓦斯涌出量N 0.5m3/min低瓦斯：全工区的瓦斯 涌出量 0.5m3/min无（地质因素）对隧道施工影响程度危及施工安全，可能 造成重大安全事故存在安全隐患可能存在安全问题局部可能存在安全 问题诱发环境问 题的程度可能造成重大环境灾 害施工、防治不当，可能诱发一般环 境问题特殊情况下可能出现 一般环境问题无A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，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，高地应力、天然气问题严重的地段以及人为坑洞等。B级：存在中、小型突水突泥隐患的地段，物探有较大异常的地段， 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。2、预报方法选择地质复杂隧道的预测预报应坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相 结合、地质方法与物探方法相结合，开展多层次、多手段的综合超前地 质预报，并贯穿于施工全过程。不同地质灾害的预报方式可采用：A级预报：采用地质分析法、地震波反射法、声波反射法、地质雷 达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。B级预报：采用地质分析法、地震波反射法、或声波反射法，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地震波反射法或声波反射法进行探测，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。四、隧道超前地质预报方法和技术要求1、综合超前物探1.1、地质雷达地质雷达是基于电磁波在有效介质中的传播特性工作的。发射天线 发出微波频段的电磁波后，遇到不均匀介质或介电常数有差异时会发生 反射，反射信号由接收天线接收记录，经微机处理形成雷达剖面图。解 译人员对雷达剖面图进行解译分析，提出掌子面前方不良地质体的位置 和规模。该法对30m范围内的不良地质体，尤其是含水地质体探测效果 好。地质雷达主要在临近含水构造地段使用，近距离探测富水溶洞、暗 河、含水断层等。1.2、LDS-1A陆地声纳仪LDS-1A陆地声纳仪具有轻便、操作智能化、工作时间短、操作简 单、震源用锤击、工作人员少等优点，预报时在掌子面上布置水平和铅 垂方向各一条测线，标出测点位置，然后一人在激震点上用812磅锤 敲击岩面，另一人用手按住检波器，用黄油耦合剂使它贴在岩面的测点 位置上施测，检波器接受的震动信号记录在仪器中。各测点施测完毕后， 进行内业数据处理分析和判断资料，施测时间在3050min之间。通过 打印出来的时间剖面图及显示图可作地质判断及计算不良地质体的空 间位置。1.3、超前水平钻探超前钻探是隧道施工期超前地质预测预报最直接、最有效的方法， 也是对其它探测手段成果的验证和补充。通过钻孔钻进速度测试和对钻 孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水、气状况等诸方面的资料。预报分为单孔和多孔水平钻探两种，其中多孔按6孔设计，超前探 孔孔径为89mm，孔深一般30m，采用地质钻机接杆钻孔。钻孔布置：超前钻孔的位置布置在全断面拱顶处与边墙中部及两边 拱脚处。钻孔布置图如下：正洞超前探探孔布置示意图为防止遇高压水时突水失控，开孔采用巾120钻头，孔内放入3.0m 长的巾108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50cm，孔壁间用环氧环 脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以便 遇高压水时及时封堵并注浆。钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施 工时不晃动。施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变 化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质 情况。2、常规地质法对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其 含量、构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。 测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面 的厚度。将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表 地层（岩层）层序中的位置和层位。依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，反复比较分析，最 终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的岩层在隧道中的位置和规 模。施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，并采用数码 摄像机对开挖后、没有支护前的隧道侧壁、洞顶和掌子面按一定纵向间 距进行摄像，通过编辑、制作成具有里程标志的连续影视资料，从而分 析、计算隧道围岩地层节理、裂隙的变化情况。内容包括掌子面正面及 侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、 间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、 水质情况、水的影响、不良气体浓度等。同时定期对地表水文环境进行 观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措 施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影 响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报工程部，以利采取有效的防 护措施。3、洞外实时监测岩溶水地表排泄点监测包括：天窗、泉点和暗河的水量及动态、水 化学与同位素化学变化特征等。地表水河流监测包括：隧道通过地带上下游河水流量及动态、水化 学与同位素化学变化特征等。拟选35个控制断面，要求510天检 测一次。大气降水与气温监测：隧道所处地段设35个检测控制点，要求 每天监测。根据勘测资料以及超前地质预测预报工作和实施的洞外监测所获 得的资料，进行综合分析，对隧道内可能发生大规模（高压）涌（突） 水、突泥的可溶岩地段与断层破碎带施工方案进行设计。五、超前地质预报工艺流程及操作要点1、工艺流程为确保本段隧道按期优质不留后患的建成，对隧道的地质超前工作 尤其重要。为此，我分部成立专职地质组并配专职地质管理人员负责隧 道的地质工作，并进行全过程监控指导，确保各种措施的落实，确保地 质预报工作的准确性。工艺流程详见“隧道超前地质预报工艺流程 图”。图6-1隧道超前地质预报工艺流程图2、操作要点结合隧道不同的地质条件，超前地质工作按照长短结合、上下对照、 定性与定量相结合的办法来保证预报的准确性。根据各种探测方法的特 点，可分为长距离控制预报、中距离预报、短距离验证预报。综合地质 预报主要措施见“综合超前地质预报主要措施表”。表6-2综合超前地质预报主要措施表措 施位置地质素描洞顶及洞壁 吉左侧洞壁、右侧洞壁、洞顶掌子面每10姑白摄一张数码相片计算物探方法LDS-1A陆地声纳仪计划在断层破碎带处地质雷达（基底岩溶探测）在隧底中心和两侧，各布置一条测线地质雷达（掌子面岩溶探测）20m左右一次钻探超前水30-5 0米）灰岩地段每50米计划单孔水平钻探 单孔水平钻探（一般钻孔深度一孔，碎屑岩、花岗岩地2段米计划单孔水平钻探一孔。多孔水平钻探计划在断层破碎带处中距离预报：采用仪器（地质雷达、LDS-1A陆地声纳仪）和超前 地质钻孔进行的距离在3050m的验证预报。短距离预报：地质素描法和采用加长炮眼孔进行的距离小于30m的 预报。六、组织机构设置及投入的人力、设备资源1、超前地质预报组织机构由分部工程部组织实施，纳入施工工序管理，并根据预报结果，及 时反馈设计单位，调整设计、改变施工方案。在设计单位提供的地质资料和施工补充勘探的基础上，将超前地质 预测预报工作纳入到隧道施工的正常工序中，以探明前方围岩的变化情 况，预测施工中可能出现的地质灾害。及时修改、补充和完善隧道施工 设计，为隧道的施工提出措施建议，避免重大事故的发生，保证施工的 顺利进行。地质超前预报由项目总工程师直接负责，具体工作由工程部带领隧 道架子队地质预报组承担。开工前制定详细的工作大纲，施工中严格按 照大纲进行日常的预测预报工作。将预测预报结果及时提交工程部，作 为现场施工的依据。超前地质预报组织机构见图7-1图7-1超前地质预报组织机构图