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地质预报
1 工程概况
1.1 工程简述
中铁三局武广客运专线XXTJIV标第六总队施工管段位于湖南省郴州境内, 里程为: DK1713+536.018～DK1820+029.53, 正线全长105.497km, 主要隧道工程29座, 全长9.058km, 六总队承建20( 丹水岭隧道2203M、 贺家隧道928M、 湘芝塘隧道746M) 。
1.2 隧道工程施工队伍布署
根据管段隧道工程具体分布情况, 设置了三个隧道工程队, 分别承担本队管段范围内的隧道工程施工。
1.2.1 隧道工程一队:
承担丹水岭隧道( 包含出口) 以南至终点的所有的10座隧道工程施工。自北向南为丹水岭隧道出口段( 计划施工703m) 松树坳隧道( 全长214m) -红江领1#隧道( 全长124m) -红江领2#隧道( 全长91m) -牛角湾1#隧道( 全长165m) -牛角湾2#隧道( 全长123m) -下形塘隧道( 全长100m) -甘棠里隧道( 全长167m) -马山隧道( 全长120m) -贺家隧道( 全长928m) -陈家湾隧道( 全长266m)
1.2.2 隧道工程二队:
承担丹水岭隧道进口段及以北本段内共5座隧道的施工。自北向南为群丰隧道( 全长194m) -湘芝塘隧道( 全长746m) -王家冲明洞( 全长130m) -丹水岭隧道进口段( 计划施工1500m) 。
1.2.3 隧道工程三队:
承担黄塘隧道和四、 五总队管段内共6座隧道的施工。自北向南分别为会江村隧道( 全长185m) -新湾明洞-( 全长152m) -龙家隧道( 全长250m) -新田隧道( 全长249m) -金子岭隧道( 全长433m) -黄塘隧道( 全长342m)
1.3 当地自然条件
1.3.1 地形地貌
六总队管段主要为低山丘陵区, 地势起伏变化大, 多属剥蚀地貌, 上层覆盖为棕红-棕黄色黏土, 植被发育, 局部地段有泉水和地表水汇集形成的池塘。
1.3.2 工程地质
隧道上层为第四系残坡积土层主要有粘土, 粉质粘土组成, 局部碎石含量较高时相变为碎石、 砾石类土。第四系残坡积厚度一般小于3m, 多呈硬塑状态。局部傍山地段厚度达30m。局部地段属覆盖型岩溶区, 残坡积及坡洪积红黏土厚度达5～30m, 下部与基岩接触面附近一般存在有地层厚度为0～5m的软塑-流塑土, 工程性质差。
下伏基岩主要以灰岩为主。可溶岩主要为灰岩、 白云岩、 白云质灰岩、 炭质灰岩等, 局部夹厚薄不等的砂页岩, 局部岩溶发育。
隧道工程数量较多地质条件各不相同, 不可预料的情况相对较多, 施工中要做好地质超前预测预报, 做好相关施工预案, 保证施工安全。
1.4 超前地质预测、 预报的重要性
施工中经过超前地质预测预报工作, 能够预测和报告施工工作面前方工程地质, 水文地质情况, 为进一步修正、 完善设计, 优化设计和施工方案提供有效的地质资料。
经过超前地质预测预报, 预测可能引发隧道地质灾害的不良地质位置、 规模和性质, 并根据地质预报成果, 提出相应的技术措施与可行性建议, 降低地质灾害发生几率, 确保隧道施工人员和设备安全, 进而提高经济效益。
2 超前地质预测、 预报总体方案
2.1 预测、 预报总体方案
将超前地质预测预报工作纳入施工工序, 做到先预测预报、 后施工, 根据设计图中设计院提供地质条件并结合施工单位预测预报结果综合分析。超前探测预报时采用长短距离结合, 多种探测方法优势互补。根据隧道所处地带设计地质条件、 隧道长短、 覆盖层厚度、 现场地质踏勘情况综合分析, 按照武广公司有关文件要求划分的四个地质风险等级进行确定每座隧道预测预报等级。每个隧道工程队根据划分的等级结合每座隧道中具体地段地质条件对每座隧道按施工段里程具体确定每个里程段的预测预报等级, 按照划分的等级进行各项预测预报工作。
每座隧道划分预测预报等级如下表: 表2-1超前地质预测预报等级划分表。
对于地质预测预报工作, 首先根据设计地质推断情况确定预测预报方式后, 对推断的地质异常地段采用地震波反射法或地质雷达或超前水平钻短距离钻探。如果一种方式反映不能明确前方地质条件时, 辅助以另外一种方式进行联合探测推断前方地质条件, 针对隧道突泥、 突水、 瓦斯可能性大的地段, 每20m-30m左右采用探测一次, 直到本段施工完毕; 每次放炮以后对掌子面进行地质素描, 以初步推断前方岩层情况。
2.2 超前地质预测预报项目和内容
按隧道工程地质情况, 我单位管段预测预报内容主要分为超前预测、 常规预报和异常预报三种情况, 具体见表2-2 超前地质预报主要项目、 内容表。表2-3 地质超前预报计划安排表
表2-2 超前地质预报主要项目、 内容

项目
预测预报主要内容
主要方法/仪器
重点预报地段
超前预测
岩层倾向、 倾角、 走向地下水的来源、 工作面埋深等
预测岩层相同特征向施工方向延伸的长度、 地下水源头、 隧道埋深、 断层延伸长度、 裂隙发育和岩体结构特征
地质分析法
软弱围岩地段、 断层破碎带、 每个循环记录
常规预报
围岩等级
岩性特征, 节理、 裂隙发育特征和岩体结构特征
地质分析法( 地质罗盘、 地质锤、 卷尺、 地表观察、 工作面观察)
断层破碎带、 软弱围岩地段、 渗滴水地段
地下水赋存状态
涌水量大小、 水压力、 变化规律, 环境水文地质特征
地质雷达, 超前钻探孔, 测流计
岩溶地带、 高水压地段
异常预报
断层带
位置、 规模、 破碎程度及宽度、 充填情况
超前钻探孔, 地质分析法
断层破碎带
岩溶
大小、 位置, 充填情况 与水关系
地质雷达, 超前地 质钻探孔、 地表观察。必要时增加声波反射法
岩溶发育地段

表2-1超前地质预测预报等级划分表。
序
号
地质风险等级划分
地质条件描述
预测预报方案、 方法
符合性隧道划分
备注
1
A
存在重大地质灾害隐患( 如暗河、 可溶岩与非可溶岩接触带, 软弱、 破碎、 富水、 导水性良好的地质和大型断层破碎带) ; 可能诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、 瓦斯、 人为坑洞、 放射性等问题地段; 可能发生特大型、 大型突水、 突泥地段, 特殊地质及重大物探异常地段。
采用地质分析法、 地震波反射法、 声波反射法、 地质雷达、 红外线探测、 超前水平钻探交叉结合

2
B
中、 小型突水突泥地段、 较大物探异常地段, 断裂带
采用地质分析法、 地震波反射法或声波反射法和地质雷达、 红外探测、 必要的超前水平钻探
丹水岭隧道
计划采用地质分析法和地质雷达、 超前钻孔探测
3
C
水文地质条件较好的碳酸岩及碎屑岩地段、 小型断层破碎带, 发生突水突泥的可能性较小
采用地质分析法为主, 重要特殊的地质界面、 断层或物探异常地段可采用地震波反射法进行探测, 必要时采用红外探测和超前水平钻孔
湘芝塘隧道、 贺家隧道
采用地质分析法结合局部地质雷达或超前水平钻孔进行探测
4
D
非可溶岩地段, 发生突水、 突泥的可能性极小
采用地质分析法
会见村隧道、 新湾明洞、 龙家隧道、 新田隧道、 金子岭隧道、 黄塘隧道、 群丰隧道、 王家冲明洞、 松树坳隧道、 红江岭1#、 2#隧道、 牛角湾1#、 2#隧道、 下形塘隧道、 甘棠里隧道、 马山隧道、 陈家湾隧道
采用地质分析法

表2-3 地质超前预报计划安排表

地质预报项目
单位
工作面地质情况
测量频率
地质雷达
次
岩层破碎、 设计地质物探异常、 有渗水现象
有异常时每30m左右进行探测一次
超前水平地质探孔
次
岩层破碎、 岩溶发育、 有渗滴水现象、 地表有天坑、 水塘
有异常时进行( 2～3) 孔
声波反射法
次
物探比较异常、 地质条件较差

地质素描
隧道延米
全部地段
每次开挖后进行
3 地质超前预报时间安排
地质超前预报是隧道施工中一个重要环节, 作为一项工序纳入隧道施工中。
根据地质超前预测预报工作量、 预测频率及每次开挖支护循环进尺, 能够推算每循环各项地质预报所需时间。各种超前预报每次使用时间见表3-1
表3-1 每循环各分项地质预报使用时间表
序号
预报项目
每循环使用时间( min)
1
地质素描
5～10
2
地质雷达探测
10
3
超前水平钻孔探测
1260
4 地质预测预报主要设备及人员
地质预报主要超前设备配置、 专业技术人员配备及组织机构见下表
表4-1 超前地质预报主要设备配置表。
表4-2 超前地质预测、 预报人员名单。
图4-3 地质预测预报组织机构。

表4-1 超前地质预报主要设备配置表
序号
设备名称
型号
数量
1
地质雷达
SIR
1台( 临时租用)
2
水平钻机
DK-150
1台( 自有)
3
地质罗盘仪

3台
4
笔记本电脑
联想
3台
5
卷尺、 地质锤

各3～5把
表4-2 超前地质预测、 预报人员名单
序号
隧道工程队
姓名
专业
负责人
联系电话
1
隧一队
秦亮、 袁峰、
刘永波
隧道工程
袁峰

2
隧二队
褚晓辉、
邓丛刚、 杨艳丰
隧道工程
邓丛刚

3
隧三队
王浩玉、
狄方国、 李鹏
隧道工程
狄方国

5 超前地质预测预报方法和手段
为了搞好超前地质预测预报和快速查明隧道外围岩及地下水情况, 采用科学的方法和手段; 主要用地质分析法、 地质物探法和超前水平钻孔法。三种方法有机结合, 综合应用, 相互印证, 从不同方面发现异常、 揭示异常情况, 组成地质超前预报完整的技术体系, 达到判断准确。
5.1 地质分析方法
地质分析方法有地质调查和隧道开挖面地质素描以及设计图地质分析三
图4-3 超前地质预测、 预报组织机构图
超前地质预测预报组长( 姚智慧)

隧三队
隧二队
隧一队

超前探孔
王浩玉
地质雷达 邓丛刚
地质分析 狄方国
超前探孔
褚晓辉
超前探孔 秦亮
地质分析 刘永波
地质分析 杨艳丰
地质雷达 王浩玉
地质雷达 袁峰

种方法。
地质调查: 对隧道所处地带地形、 地貌、 地质进行调查与地质推理相结合的方法有针对性的补充地质资料。补充地质资料的主要内容包括: 不同岩性、 地层在隧道地表的出露及接触关系, 岩层产状及变化情况; 构造在隧道地表的出露、 分布、 性质、 变化规律及产状变化; 地表岩溶发育情况和分布规律。
地质调查方法: 地质预报组人员根据建立的标准地层剖面, 结合沉积规律, 确定各岩层层序、 厚度、 位置。对地质构造进行跟踪调查后, 展开有针对性的地质商讨, 详尽的核对细化勘察设计资料, 为地质预报作好基础工作。
隧道开挖面地质素描: 地质预报人员对隧道开挖面的地质状况作如实的调查和编录, 采集必要的数据, 具体包括: 开挖面地层、 岩性、 节理发育程度、 受构造影响程度、 围岩稳定状态等进行编录, 每次开挖后按照施工指南第141页附录H表格填写”施工阶段围岩级别判定卡”, 最后根据里程段汇总, 编制地质预报成果。
地质素描方法和预报成果见表5-1。

表5-1 地质素描方法和预报成果

序号
方法
形成成果
1
用罗盘仪、 地质锤、 卷尺, 洞内观测等方法, 实测岩层产状、 断层层面产状等资料, 去分段测绘。
分析岩体各种参数, 对开挖面地质评价, 绘制常规地质预报展示图和分段地质预报成果
2
绘制标准地层剖面和岩层位
预测预报软弱岩层的位置, 围岩稳定情况, 提出施工措施建议。
3
观察开挖面断层及微构造出露情况、 量测岩层产状
分析断层、 微构造的产出的规律和在开挖面的部位、 构造走向与隧道轴线关系, 作出地质预报图
设计图地质核对分析: 在每座隧道开工前和施工中, 对开挖施工工作面里程的设计地质资料进行分析, 是否存在突水、 突泥、 岩溶、 断层等不良地质条件, 根据分析情况和现场地质素描内容填写判定卡, 确定是否需要进行采用其它方法进行探测, 确保施工安全。
5.2 物探法
物探的方式有很多种, 在隧道施工中经常采用的是地震波反射法和声波反射法, 当前在中国隧道施工采用的仪器主要是TSP203超前预报( 地震波反射法) 、 HSP超前预报( 声波反射法) 、 红外线探水仪和地质雷达超前探测( 电磁波反射法) 几种, 针对我单位隧道具体情况和隧道地质风险等级划分, 计划采用地质雷达进行超前预报。
5.2.1 地质雷达预报
地质雷达预报是用电磁波反射原理进行探测, 经过测定与岩溶含水性有关的介电常数的变化来探测充水的地质体, 含水的断层、 岩性界面和溶洞等。
采用地质雷达进行短距离( 10～40m) 的精细岩性结构变化情况的预报, 比如确定异常体的规模、 性质、 危害等有困难时, 采用地质雷达作为补充。同时地质雷达用于隧道底部、 边墙、 隧顶外或其它部位可能隐伏洞穴的探测, 效果较好。地质雷达预报方法和预报成果表见表5-2。
表5-2 地质雷达预报方法和预报成果表

预测方法
预报成果
探测充水的地质
确定断层、 岩性和溶洞的界面, 确定异常岩体的规模、 性质、 危害程度。
隧道底部、 边墙、 隧顶外或其它出水部位
可能隐伏岩溶洞穴
5.3 超前水平钻探
采用超前水平钻探法, 对开挖面前方15～30m范围的地质岩层整体性、 含水构造、 水量及水压进行预测, 在地质雷达和地质分析法预报的基础上, 用超前水平钻探法进一步对比较差的围岩地段取得可靠的资料。
钻探孔时, 根据钻进速度的变化和冲击振动频率, 钻孔中出水的清浊及颜色, 对开挖面前方围岩整体性进行分析, 含水构造进行判断( 在开挖钻孔作业时, 可将部分眼孔加深8～10m, 作为辅助超前探测, 辅助超前探孔数量在施工中可根据实际地质情况酌情增减) 。超前地质探孔布置见图5-3。
图5-3 超前地质探孔布置图
开挖轮廓
探1
探2

6 超前地质预测预报成果
6.1 分段地质预报成果表
根据施工进展情况, 结合地质条件, 分段提出预报成果。在预报完成后, 将预报成果报监理单位审核, 发现有异常时及时反馈给设计单位, 由设计单位制定相应对待措施。预报成果表格式见附表一。
6.2 隧道贯通后提供的资料
6.2.1 原始资料
地质素描, 现场观测调绘记录, 岩石物理力学性质图表, 岩性鉴定、 水质分析报告等, 每次预报原始通知书, 效果检查报告, 并整理成册。
6.2.2 正式成果
全隧道地质素描图册和实际地质纵断面图及成果报告。
6.2.3 重大预报次数和预报效果统计表
对施工影响大的地质问题进行预报应提出预报根据和对施工的影响程度, 开挖后进行总结。预报效果统计表是对每次预报成功和失败的评价, 以此作为检查超前地质预报准确度的根据, 为下步或其它隧道的施工提供参考依据。
7 其它
7.1 统一记录内容和图表格式( 附表一、 附表二、 附表三) 。
7.2 超前地质预报随施工连续, 及时收集资料、 整理分析、 预报直至隧道贯通。
7.3 将地质预报纳入施工工序, 统一安排, 确保施工、 预报两不误。

附表一: XXX隧道施工地质预测预报成果表
施工单位: 中铁三局集团武广客专XXTJIV标项目经理部第六总队隧X队 年 月 日
序号
预报预测 地点
预报方法
超前预报 结论
评价及建议
预报负责人
备注
1

地质 分析

地质素描和施工阶段围岩级别判定卡
2

工作 面地 质雷达

3

超前地质钻探

附件
地质雷达探测图象

附表二: 工作面地质素描记录表
工程名称: XXXXX隧道 施工里程: DKXXX+XXX 编号: 质统-地质001
编号
项目
名称
状态描述
1
掌子面尺寸
开挖 宽度 ( m)

开挖高度( m)

开挖 面积 ( m2)

开挖方式

其它

2
掌子面状态
稳定
正面掉块
正面挤出
正面不能 自稳
其它:
3
毛开挖面状态
自稳
随时间松弛、 掉块
自稳困难、 要及时支护
要超前支护
其它:
4
岩石 强度( MPa)
30～60
15～30
5～15
＜5
其它:
5
风化 程度
微风化
弱风化
强风化
全风化
其它:
6
裂隙 间距
( mm)
＞5
3～5
1～3
＜1
其它:
7
裂隙 形态
密集
部分张开
开口
夹有粘土
其它:
8
裂隙 形态
随机、 方形
柱形
层状、 片状
土砂状、 细片状
其它:
9
涌水 状态
无水
渗水
整体湿润
涌出或喷出
特别大
10
围岩级别划分

附图
地质素描图
填表单位: 中铁三局集团武广客运专线XXTJIV标项目经理部第六总队隧X队
填表: 技术主管: 驻地监理:
附表三: 施工阶段围岩级别判定卡

工程
名称

位置
里程

评定
距洞口距离( m)

岩性
指标
岩石类型( 名称)
黏聚力C= Mpa; ф=
极硬岩硬岩
中硬岩
较软岩
软岩
极软岩
土
单轴抗压极限强度Rc= Mpa
点荷载强度Ix= Mpa
变形模量E= Mpa
泊松比ν=
天然重度γ= kN/m3
其它
岩体完整状态
地质构造影响程度
轻微
较重
严重
极严重

地质结构面
间距( m)
>1.5
0.6～1.5
0.2～0.6
0.06～0.2
<0.06
延伸性
极差
差
中等
好
极好
粗糙度
明显台阶状
粗糙波纹状
平整光滑有擦痕
平整光滑
张开性( mm)
密闭
<0.1
部分张开0.1～0.05
张开0.5～1.0
无充填张开>1.0
黏土充填
风化程度
未风化
风化轻微
风化颇重
风化严重
风化
极严重
简要说明

地下水状态
渗水量[L/(min.10m)]
<10
干燥或湿润
10～25
偶有渗水
25～125
经常渗水
干燥或湿润
偶有渗水 经常渗水
初始应力状态
埋深H= m

地质构造应力状态
其它
围岩级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
备注

记录者:
复核者:
日期:
1.地形地质图'水文地质图。2区域构造图。( 主要是看有没有导水构造) 。3.储量。开采煤层。。4细则上看有没有发生地质灾害的可能 5。化验煤质报告, 看下煤爆性, 自燃倾向性等。6, 巷道分布情况。支护方式, 开拓方式, 。