隧道超前地质预报实施细则.doc

新建东北东部铁路通道前阳至庄河段DT2标段

苗家堡隧道
超前地质预报实行大纲及细则

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中铁九局集团前庄DT2标段项目部
月 日目 录
1 编制根据 - 3 -
2 工程概况 - 3 -
3 地质概况 - 3 -
4 地质复杂程度分级 - 4 -
5 实行超前地质预报的目的 - 6 -
6 超前地质的实行 - 6 -
7 超前地质预报工艺流程及操作要点 - 8 -
8 组织机构设置及拟投入的人力、设备 - 10 -
9 超前地质预报质量保证措施 - 10 -
10 超前地质预报安全保证措施 - 11 -
11 成果资料编制的内容与规定 - 13 -
12 工作制度 - 14 -
13 成果验证及技术总结 - 14 -

苗家堡隧道超前地质预报实行细则
1 编制根据
（1）《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-；
（2）《铁路隧道超前地质预报技术指南》 铁建设【】105；
（3）《铁路隧道工程施工质量验收原则》（TB10417-）；
（4）设计院下发的苗家堡隧道施工图纸。
2 工程概况
苗家堡隧道位于辽宁省丹东市苗家堡，进口里程DK146+735，出口里程 DK146+985，全长250m，为单洞双线隧道,隧道内最大埋深约31.56m,最小埋深10.52m。隧道进口出口均位于曲线上，曲线半径为R=5500m；隧道内纵坡为单面坡，坡率为5.8‰的上坡。
3 地质概况
3.1 地形地貌
苗家堡隧道位于丘陵。地势起伏较大，属丘陵地貌单元。地下水受季节变化较大。
3.2 地质、水文及气象条件
3.2.1 工程地质条件
3.2.1.1 地层岩性
在测区内露出的地层单位有：第四系残坡积层（Q4el+dl），及元古界震旦系大理岩。现将地层由新到老分述如下：
（1）第四系全新统坡积层（Q4el+dl）
粉质粘土：黄褐色为主，软塑，含少许碎石，本层分布持续，层厚1.60～2.10m，平均1.85m。
（2）二云片岩(Aran)
全风化二云片岩（W4）:深灰色为主，构造已破坏，岩芯呈砂土状，用手可捏碎，层厚0.80～17.70m。
（3）大理岩（Ptlh）
强风化大理岩（W3）：灰褐色～黄褐色等，粒状变晶构造，块状构造。岩芯呈碎石状，层厚2.80～10.40m
弱风化大理岩（W2）：灰白色, 粒状变晶构造，块状构造，岩芯较完整，岩芯呈柱状 ,锤击声脆不易击碎。
3.2.1.2地质构造
隧道区地处丘陵区，区域位于中朝准地台的南部，总体较稳定，区内褶皱不发育，但断裂构造十分发育，尤其是NE、NNE向的断裂较密集，但对隧道影响不明显，总体上为相对稳定区段。
3.2.2 水文地质
该隧道在勘探深度内有少许第四系空隙潜水及基岩裂隙水，地下水对混凝土构造无侵蚀性，重要靠大气降水补给。
本次勘察显示，第四系地层具有孔隙潜水，隧道沿线基岩中，尤其是沟谷深处具有少许基岩裂隙水，对隧道工程影响较大，对进口开挖有影响。
3.2.3 气象资料
隧道区地处温带季风性大陆气候区，区内四季分明，温差较大。春季多风少雨，夏季湿热高温，降雨集中，秋季凉爽，冬季寒冷干燥。数年平均降水量为1019mm,降水量年际变化较大，年内降水重要集中在6-9月份，占整年降水的75%以上，数年平均蒸发量约为1200mm，数年平均气温8.5℃，极端最高气温34.3℃（1956年8月2日），极端最低气温-28℃（1952年2月3日）。该区常风向为NE，频率为12%，强风向为N，最大风速20m/s；次强风向为NNE、NW、NNW，最大风速为18m/s。4—8月份以S向风为主，8—10月份以NE向风为主，冬季则以NW向风为主，整年≥6级风天数为39.7d。
隧道区土壤最大冻结深度1.2m。
3.2.4 地震动参数
根据《中国地震动参数区划图（）》（GB18306）。场区处在地震基本烈度Ⅶ度区，沿线地震动峰值加速度为 0.15g，地震动反应谱特性周期为0.35s。
4 地质复杂程度分级
围岩分级和岩土施工工程分级及地质复杂程度分级见表1，表2，表3。

表1 围岩分级表
序号
分布里程
围岩级别
长度
岩体特性
起始里程
终止里程
1
DK146+735
DK146+985
Ⅴ
250
粉质黏土,强风化至弱风化混合花岗岩,洞身岩体呈碎块状
表2 岩土施工工程分级表
地层时代
岩土名称
状态
岩土施工工程分级
填料组别
Q4el+dl
粉质粘土
硬塑
Ⅱ
C组
Aran
二云片岩
W4
Ⅲ
可加工成B组
Ptlh
大理岩
W4
Ⅴ
C组
大理岩
W3
Ⅳ
可加工成B组
大理岩
W2
Ⅲ
可加工成B组
表3 地质复杂程度分级
复杂程度分级

影响原因
复 杂
较 复 杂
中等复杂
简 单
地质复杂程度(含物探异常)
岩溶发育程度
强烈发育，以大型暗河、廊道、较大规模溶洞、竖井和落水洞为主，地下洞穴系统基本形成
中等发育，沿断层、层面、不整合面等有明显溶蚀，中小型串珠状洞穴发育，地下洞穴系统未形成，有小型暗河或集中径流
弱发育，沿裂隙、层面溶蚀扩大为岩溶化裂隙或小型洞穴，裂隙连通性差，少见集中径流，常有裂隙水流
微弱发育，以裂隙状岩溶或溶孔为主，裂隙不连通，裂隙透水性差
涌水涌泥程度
特大型涌突水(涌水量＞100000m3/d)、大型涌突水(涌水量10000～100000m3/d)、突泥，高水压
较大型涌突水(涌水量1000～10000m3/d)、突泥
中型涌突水(涌水量100～1000m3/d)、涌泥
小型涌突水(涌水量＜100m3/d)、涌突水也许性极小
断层稳定程度
大型断层破碎带、自稳能力差、富水，也许引起大型失稳坍塌
中型断层破碎、软弱，中～弱富水，也许引起中型坍塌
中小型断层，弱富水也许引起小型坍塌
中小型断层，无水，掉块
地应力影响程度
极高应力(Rc/σmax＜4)，开挖过程中硬质岩时有岩爆发生，有岩块弹出；软质岩岩芯常有饼化现象，岩体有剥离，位移极为明显
高应力(Rc/σmax=4～7)，开挖过程中硬质岩时也许出现岩爆，岩体有剥离和掉块现象；软质岩岩芯时有饼化现象，岩体位移明显
—
—
瓦斯影响程度
瓦斯突出：瓦斯压力P≥0.74MPa，瓦斯放散初速度ΔP≥10，煤的结实系数f≤0.5，煤的破坏类型为Ⅲ类及以上
高瓦斯：全工区的瓦斯涌出量≥0.5 m3/min
低瓦斯：全工区的瓦斯涌出量＜0.5 m3/min
无
地质原因对隧道施工影响程度
危及施工安全，也许导致重大安全事故
存在安全隐患
也许存在安全问题
局部也许存在安全问题
诱发环境问题的程度
也许导致重大环境灾害
施工、防治不妥，也许诱发一般环境问题
特殊状况下也许出现一般环境问题
无

根据施工地质状况及地质复杂程度分级表，苗家堡隧道地质复杂程度定为较复杂程度，其中重要受断层稳定程度及地应力影响程度控制。
5 实行超前地质预报的目的
由于岩土工程自身的复杂性、不均匀性和偶尔性等特点，使得每项工程均有一定的独特性，只有在施工过程中结合超前地质预报，跟踪理解围岩的动态，以便及时地变更设计和指导施工，才能使每项岩土工程设计愈加经济合理。
超前地质预报作为岩土工程动态设计的关键，对评价施工措施的可行性，设计参数的合理性，理解围岩及支护构造的受力、变形特性等可以提供精确而及时的根据，对隧道二次衬砌的施作时间具有决定性意义，因此，它是保障隧道建设成功的关键原因。
超前地质预报是保证隧道施工安全、优化设计、实现施工信息化的重要基础。为保证隧道安全施工和工程质量，我们将超前地质预报纳入施工工序。在平常施工中做到有疑必探，先探后掘，实现隧道“信息化”施工。通过超前地质预报，要到达如下目的：
（1）深入查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的，隐伏的重大地责问题，进而指导工程的顺利进行；
（2）减少地质灾害发生的机率；
（3）为调整施工方案、设计变更提供地质资料及参照根据；
（4）为编制竣工文献提供地质资料。
6 超前地质的实行
6.1 技术规定
对不良地质地段要首先做好超前地质预报和施工地质工作。超前地质预报重要运用TRT6000型地质探测仪物探手段和超前水平钻孔，结合常规地质法,预测岩体的完整性、岩溶发育状况、涌突水位置、水量、水压及岩体的综合渗透系数，进行必要的岩体物理力学指标和水量、水压和岩体注浆加固圈的综合渗透系数等指标测试，开展地表岩溶水排泄点（井泉、暗河）和洞内涌突水的实时监测，通过水化学与同位素化学分析，综合分析地下水的补、径、排等特点，预测隧道修建对生态环境的影响程度。
隧道穿越段也许存在岩溶和破碎带等不良地质状况。在隧道开挖中，每个开挖工班设一值班地质工程师，负责超前地质预报等工作，预报开挖掌子面前方地质条件，以便确定初期支护的参数、开挖措施和爆破参数，对的指导施工。
6.2 超前地质预报内容
⑴探明前方岩溶、破碎带等状况。探测间距不不小于150米。
⑵预报也许出现的突水、突泥地点、涌水量大小、泥沙含量及对施工的影响。
⑶软岩地段，垮帮、坍顶地段及其对施工的影响程度。
⑷预报围岩的级别与否有变化。
项目
预报重要内容
重要措施/仪器
重点预报地段
常规预报
围岩级别
岩性特性，节理，裂隙发育特性和岩体构造特性
地质素描法，TRT6000
断层破碎带
软弱围岩地段
涌水量
涌水量大小、压力、变化规律，环境水文地质特性
TRT6000
富水地段

异常预报
断层
位置，规模，破碎程度，充填状况，含水状况
TRT6000
断层地段
溶洞
大小，位置，与水的关系
地质素描法， TRT6000
岩溶发育带
突水突泥
位置，规模，泥流成分性质
地质素描法， TRT6000
岩溶发育带，向斜核部
表4 地质预报重要项目表
6.3 预报措施及工作量
6.3.1掌子面的地质素描
地质素描是超前地质预报的基本措施。每次放炮后由地质工程师对掌子面的岩性、节理、断层和出水状况进行素描，然后按经验和地质规律对下一茬炮的地质状况进行预报。每一开挖循环进行一次全断面素描，根据地质素描进行推断，推断地质条件有也许变坏，则立即下达地质预报告知书给主管工程师，采用对应的措施；推断地质条件变好，经5m以上长度验证后再下达地质预报告知书。
6.3.2 岩溶地质预报
在有也许出现岩溶的地段，由地质工程师组织施工技术人员对地表进行详细的勘查，根据地表状况，研究岩溶的状态，推断其在隧道内的位置，并找出其规律，用以指导掌子面开挖。
6.3.4 超前探水预报
对可溶岩非可溶岩接触带和也许突水、突泥段采用超前钻孔探水。拟在工作面运用钻爆钻杆钻3～4个深孔（每孔深5m，开挖3m，保留2m，再开始下一次探水；探水终孔超过开挖轮廓线外150cm）。在钻孔的同步，记录钻孔速度、岩碴岩粉特性、冲洗液颜色、含泥量、出水部位、钻杆与否突进（及深度）等状况，钻完之后测定出水量，必要时作压水试验；结合设计和开挖面的地质素描，鉴定工作面前方的水文地质状况，以采用必要的防止措施。
6.3.5 TRT6000地质探测仪的应用
TRT6000超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制的、目前世界上在这个领域最先进的设备，经施工开挖验证，其预报成果与实际地质状况吻合很好，对施工具有良好的指导意义。
7 超前地质预报工艺流程及操作要点
7.1工艺流程
见图1，超前地质预报工艺流程图。

图 1 超前地质预报工艺流程图
地质分析法

地质素描

分析判断
报请变更设计
新的施工方案
隧道施工

其他预测手段
TRT6000

观测监测

正常

异常

7.2 操作要点
7.2.1 超前地质预报的组织
为保证超前地质预报的精确性，从而采用对的的决策，特把超前地质预报列为施工工序之一，并成立地质预报组，在科技攻关小组的指导下进行工作。值班地质工程师跟班作业,现场指导工作。每次开挖前由地质工程师、施工工程师、施工负责人和操作人员在掌子面交待地质状况和施工应注意事项，施工人员据以确定开挖措施、爆破参数和初期支护参数。
7.2.2 超前地质预报信息的处理
⑴地质预报由专业地质工程师负责，其他施工、质检人员予以配合，进行资料搜集、记录、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核。会同设计、监理人员一起进行变更设计、修改施工措施并采用防止措施。
⑵为保证超前地质预报工作的精确性，不停总结经验，应对已施工地段保证地质超前进行地质复查，并与前期地质预报内容相比较，评估预报成果的精确性，积累经验，为后来的预报工作提供借鉴。
8 组织机构设置及拟投入的人力、设备
8.1 组织机构设置
为保证超前地质预报顺利实行，作业队成立领导小组，组长由总工担任，详情如下：
组 长：张江平
副组长：贾进勇 张 伟
组 员：范鹏峰 贲 贝 张 勇 于永革
组长对总体工作进行布置和安排，副组长详细负责进行任务的贯彻，各个组员负责实行和信息的处理，并将成果反馈给副组长，由专家综合评估后确定下步施工方案，并提交组长，以确定方案的变更及下步工作的执行。
8.2 人力配置及机械配置
表5 投入人力计划表
序号
人员岗位
数量
序号
人员岗位
数量
1
专家
2
5
架子工
5
2
技术员
4
6
质量员
1
3
爆破人员
3
7
安全员
1
4
钻孔
3
8
施工负责人
1
拟投入的机械设备包括：液压凿岩台车， TRT6000地质探测仪。
9 超前地质预报质量保证措施
为保证超前地质预报资料的真实可靠及持续性，应遵照如下各项质量保证措施：
(1) 超前地质预报与监理工程师亲密配合工作，及时向监理工程师汇报状况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录。
(2) 制定切实可行的超前地质预报实行方案，并将其纳入工程的施工进度控制计划中。
(3) 超前地质预报项目人员要相对固定，保证数据资料的持续性。
(4) 超前地质预报仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。
(5) 超前地质预报设备、元器件等在使用前均应通过检校，合格后方可使用。
(6) 超前地质预报项目在预报和检测过程中必须严格遵守对应的实行细则。
(7) 超前地质预报数据均要经现场检查，室内两级复核后方可上报。
(8) 超前地质预报数据的存储、计算、管理均采用专用计算机系统进行。
(9) 超前地质预报项目从设备的管理、使用及资料的整顿均设专人负责。
(10) 针对施工各关键问题开展对应小组活动，及时分析、反馈信息，指导施工。
(11)对于本项目工程地质超前预报，重要采用工程地质分析、宏观地质预报和长期超前预报相结合的措施进行综合预报，对于地质条件较复杂的地段再结合短期超前预报和超前钻探的措施进行预报。
10 超前地质预报安全保证措施
在隧道超前地质预报过程中，树立“安全第一、防止为主”的方针，建立健全安全生产组织机构：设置项目安全领导小组，行政一把手任组长，主管生产、安全的副职担任副组长。设专职安全员，定期对施工现场进行检查，发现问题及时处理。对从事隧道超前预报工作的人员进行岗位安全生产教育，做到操作人员经考核合格后，持证上岗。对从事隧道超前地质预报的施工人员发放多种必需的劳动保护用品。
开展“安全、迅速超前地质预报”建设；预报现场做到工作规范，多种预报仪器设备布局合理；在超前预报过程中严禁双层作业。
(1）爆破作业施工安全措施
采用TRT6000预报需要电雷管产生信号时，必须按国家现行的《爆破安全规程》的有关规定执行。进行爆破作业人员，严禁穿化纤衣物。所有参与爆破作业人员，均必须根据《爆破安全操作规程》的有关规定进行培训，经考核合格后才容许从事作业。
照明局限性、工作面岩石破碎尚未及时支护、有也许高压涌水地段等严禁装药爆破。洞内爆破作业使用安全炸药，爆破作业后通过通风排烟，才准检查人员进入工作面。当发既有瞎炮时必须由原爆破人员按规定处理。严禁在炸药加工房以外地点改装炸药包等加工作业。装炮时严禁火种，无关人员与机具等撤至安全地带。爆破工随身携带手电筒，并设事故照明。
爆破作业要由信号采集人员统一指挥，设置警戒线，及时撤离机械和人员，加强爆破后的安全检查，由爆破人员负责瞎炮的处理，防止事故；所有人员撤至不受振动及飞石伤害的安全地点。严格按爆破设计装药联线并检查，消除不安全原因。
(2）临时用电及照明安全措施
a.施工用电管理
进行TRT超前地质预报现场需要用电时，提前提出向项目部申请，通过用电管理机构审核同意，告知运行、维护班组进行接引。机电设备部作为用电管理机构，组织好运行、维护专业电工班组，明确各自的职责。建立、健全供用电设施的运行和维护操作规程。运行及维护人员必须熟悉操作规程，熟悉供用电系统的状况。接引电源工作，必须由维护电工进行，并设安全监察员进行监护。非电工不得私自接引电源。施工用电用毕后，应由施工现场厂队或班组用电负责人告知维护班组电工进行电源拆除。非电工不得私自拆除电源。严禁非电工拆装电气设备，严禁乱拉乱接电源。
b.照明安全
安全规定
地下工程照明系统的电压不得高于36V，在潮湿和易触及带电体场所的照明供电电压不应不小于24V。照明设备及电源线的安装拆卸均由专业持证电工进行作业。
照明装置使用安全规程
照明灯具的金属外壳必须作保护接零。单相回路的照明开关箱内必须装设漏电保护器。灯具内的接线必须牢固。灯具外的接线必须做可靠的绝缘包扎。灯具的相线必须通过开关控制，不得将相线直接引入灯具。损坏的灯具应及时更换，保障施工照明需要。
(3）机械车辆作业施工安全措施
超前预报作业前，操作人员必须认真听取施工技术人员的现场交底及有关安全注意事项，并对机械作详细检查，作业中集中精力，不得私自离动工作岗位。
工作所用车辆应建立定期检修和保养制度，使车辆保持在良好状态，车辆驾驶员必须熟悉所驾车辆性能、保养程序及操作措施。
(4）防火安全保证措施
严格执行《消防法》中的有关规定，在库房及临时房屋集中的地方，配置多种消防器材并定期检查。加强对职工的防火教育，建立严格的防火管理制度。
（5）隧洞超前预报的安全保证措施
a.操作安全措施
TRT6000超前预报时，严禁施工人员及其他人员站雷管附近。
车辆进出隧洞要亮灯和不停鸣笛，保证刹车良好。
b.地质灾害防治安全措施
每次进洞进行超前地质预报前先问询现场人员和监控量测人员理解掌子面状况、然后观测掌子面状况，然后再进行超前预报，保证工作安全。
（6）人员安全保证措施
超前预报进场前对职工进行岗前培训，进行安全基本知识和技能教育，进行遵章守纪和原则化作业的教育，经考试合格持证上岗。
11 成果资料编制的内容与规定
将各预报手段所获得的资料进行综合分析与判断，并编制地质综合分析成果汇报，内容应包括工作概况、采用的多种预报手段及预报成果、互相印证状况、综合分析预报结论、施工措施提议及下步预报工作计划等。
地质测试与超前预报成果资料采用分汇报与总汇报相结合的交付方式。每天将现场采集的资料进行分析和汇总，并向施工和技术负责人进行汇报；每周进行一次归纳汇总。
对地质条件与设计变化较大、影响隧道施工安全，也许产生地质灾害的重点地段所做的地质超前预报，及时报业主、设计单位；状况紧急时，先采用防备措施，再以书面形式汇报业主、设计单位，以保证施工安全。
12 工作制度
成立QC小组。为了保证地质测试与超前预报质量，成立QC小组，实行全面质量管理，按ISO9000质量体系的规定，建立内部管理机制，制定岗位责任制，保证测试预报工作按计划（实行细则）运行，所有
地质资料实行计算机管理，保证资料的完整性和持续性。测试预报人员根据现场实际每天或常常、积极地深入施工现场，及时理解施工动态，进行地质测绘与编录，同步对某些地质条件复杂的地段，设置质量控制点，进行重点测试预报，保证地质测试与超前预报工作的质量。
为了地质测试与超前预报和施工的顺利进行，实行定期会议制度，每天进行一次调度协调会，每周召开分析总结会，若遇特殊状况，根据需要随时召开，适时邀请业主和设计单位及监理参与，及时协调处理存在的问题，保证地质测试与超前预报和施工顺利进行。
13 成果验证及技术总结
施工过程中将实际开挖地质状况与预报成果进行对比分析，及时总结经验教训，指导和改善地质预报工作；实行方案应根据实际地质状况及时进行调整，并按有关程序经同意后执行。
超前地质预报工作应编制技术总结，技术总结应包括地质概况；设计预报方案和根据实际地质状况调整后的预报实行方案；记录各预报措施和实际工作量，并与超前地质预报设计工作量进行对比，分析增减原因；预报与施工验证对比状况，包括预报精确率的记录成果，对预报绩效进行评价；设计与施工地质资料对比状况，对勘察资料进行评价；施工过程中碰到的重大地责问题及其处理的通过、措施、效果，运行中应注意的事项；超前地质预报工作的经验与教训，采用新技术、新设备、新措施的状况及推广应用的提议。