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一概述2・二.工程简介2三.超前地质预报的目的6四.超前地质预报的主要项目及内容6五.超前地质预报的主要方法8六.针对特殊地质段的处理方法12七.地质预报小组成员1414A.超前预报实施保证措施进速率,并据此来推断前方的地质状况施钻过程中,由地质预报组成员详细记录钻速、水质水量变化情况及开挖后的岩面观测素描,并采集钻孔排喳取样分析,综合判断预报前方水文、地质情况超前探孔在工作面上超前钻个孔,其中个位于上部拱腰处,3〜52另个位于边墙部位超前探水孔采用地质钻机施做,探水孔探水段长230m探水孔终孔位于隧道开挖轮廓线外在一般区域选择为〜40m,
0.5m-
1.5m
1.5m对掌子面的范围通过地质观测和打的探孔预测前3m〜51n3m〜51n方的围岩情况、利用工作面地质述描与正洞地质编录结合预报2地质素描是对开挖面的地质情况如实而准确的反映,是判断围岩类别的最直接的资料,也是用以推断掌子面进深方向围岩状况的主要参照物和推断进深方向地质状况的边界条件利用地质理论将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量等准确记录下来并绘制成图表,结合已有勘测资料,进行隧道开挖面前方地质条件的预测预报其优点是占用施工时间很短,设备简单,不干扰施工,成果快速,预报效果较好,而且为整个隧洞提供了完整的地质资料;缺点是与隧洞夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报掌子面地质素描1主要内容如下
①岩性是最基本的地质资料主要描述岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分、风化程度等
②断层是地壳上主要的构造痕迹,它的形成、特性及规模决定地区地质构造复杂程度,对隧道施工影响极大,是开挖时发生塌方的主要地质原因之一主要描述断层位置、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质及其与其它断层的关系、派生节理产状、密度及充填物等
③贯穿性节理是造成块体塌方的主要原因之一主要描述节理产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征光滑、粗糙、起伏不平、出露位置等
④岩脉岩脉侵入的位置往往是地壳的薄弱点我们主要描述岩脉的岩性,出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度等
⑤地下水地下水增加了隧道施工难度地层渗水影响喷射混凝土的质量,如在断层带内岩体破碎,或节理被次生粘土充填地段有水,则会大大降低围岩的自稳能力,增加坍塌甚至突水的可能主要描述出水点位置、出水状态滴、流、涌、水量、出水点附近有无沉淀物等同时了解水对混凝土的侵蚀性数据处理分析2包括确定围岩级别变化及围岩变化趋势,分析掌子面前方断层破碎带等构造、软层发育分布相关性等提交预报报告3将收集的地质资料定期上报,针对特殊情况及时汇报施工验证4隧道开挖后及时与预报进行核对,验证预报与实际情况的差别,不断总结经验以提高预报精度、断层参数预测法3利用断层影响带的特殊节理或集中带的分布规律,通过对断层影响带的系统编录,来预报隧洞断层破碎带的位置和规模由于大多数不良地质现象与断层破碎带有密切的关系,故依据断层破碎带推断其它不良地质体的位置和规模六.针对特殊地质段的处理方法当施工过程中发现前方有异常地质现象出现的时候,立即向监理、设计单位、业主汇报现场的实际情况,组织人员对前方的地质情况做进一步的勘查当确定前方地质情况后针对具体情况按以下方法进行处理、涌水出现处理方法
1、采用超前钻孔将水排除法
1、采用超前小导管注浆法堵水、止水或超前固岩注浆法堵水
2、采用井点降水或深井降水,对于渗透水较小时,也可采用洞内降水3法降低地下水同时做好抽出水后的地面排水工作、承压水排放和高压水处理施工法在不影响围岩稳定的情况下,可采4用注浆前排水降压,也可采用超前钻孔、辅助坑道排水,首先采用排水法降低地下水的压力,然后进行注浆封堵涌水,在注浆过程中应先周围注浆,对准水源方向注,切断水源,最后顶水注浆,将涌水堵住在此施工中,我们必须高度重视而做好防排水工作,务必将涌水或裂隙水引至洞外的排水系统之中、突水突泥地质现象的处理方法
2、采用了注浆加固坍塌体,长管棚超前支护,等施工措施
1、对于不同的突水方式分别采用裂隙出水点注浆与溶洞涌水注浆的施2工方法、在突水点设止浆墙,然后再对前方围岩进行全断面深孔预注浆进行3堵水,采用堵排结合的方案、断层破碎带处理方法
3、断层宽度较小,岩体组成物为坚硬岩块且挤压紧密,围岩稳定性相对1较好,隧道通过这样的断层,可不变施工方法,与前后段落的施工方法一致,避免频繁变更施工方法,影响施工进度,但过断层带要加强初期支护和适当的辅助施工措施渡过断层带如超前锚杆与径向锚杆配合,加厚喷射碎,并增设钢筋网等措施必要时可增设格栅架、一般断层破碎带,采用径向锚杆、钢筋网、喷碎、格栅钢架等加强2初期支护,并在拱部施作超前小导管周壁预注浆,对洞周岩体进行预加固和超前支护开挖后及时施作拱部初喷碎,径向锚杆,挂钢筋网,格栅钢架、断层出露于地表沟槽,且隧道为浅埋,可采用地面砂浆锚杆结合地面3加固和排泄地表水及防止地表水下渗等措施、当断层宽度大,岩体极破碎时,可采用注浆管棚和钢架超前支护,4管棚长度一般叫能一组管棚穿过断层破碎带,则采用一组管棚,10m〜40但受地质和施工条件限制,断层宽度大,可分组设置,纵向两组管棚的搭接长度不小于
3.0mo管棚用钢管直径80~150mm,一般多采用
①108厚壁热扎无缝钢管,环向钢管中心间距为管径的倍即钢架根据地质2〜330〜40cm,情况,采用型钢或格棚,其间距一根,开挖后及时施做锚、网、
0.8〜
1.0m喷、钢架等初期支护七.地质预报小组成员组长刘扬组员王志坚杨宏军李明磊王石磊周连波八.超前预报实施保证措施、提高预报精度的措施1将综合超前地质预测预报纳入施工工序,贯穿于隧道施工全过程将综合超前地质预测预报作为作业循环必不可少的环节,像对待钻孔爆破一样纳入施工程序坚持预报先行、先探后掘,坚持在查清前方地质情况的前提下进行掘进施工、为准确预报提供人员、技术保证
2、成立专职的地质工作室1成立以项目总工为组长、地质工程师、技术人员、施工人员、质检人员组成的地质工作室地质预报由地质工作室负责,其它施工、质检人员予以配合,进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果,由主管技术人员予以复核,并报设计、监理,为变更设计、修改施工方法提供依据、与业主、设计、监理部门以及兄弟施工单位紧密协作,切实做好超2前地质预报工作、在隧道掘进施工时,每个作业循环指定专门的地质工程师,及时对3掌子面进行地质素描、对已披露的实际地质情况与前期地质预报内容相比较,评估预报的4准确性,不断总结经验,为以后的超前预报工作积累经验、经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档
5、采取有针对性的科学合理的预测预报程序3为保证隧道的施工安全,有效地采取针对性措施,确定并选择有效的施工方案,为动态设计提供理论性指导,在地质素描的基础上,采取综合超前地质预测预报系统,以确保预测预报结果的准确性对工作面前方范围内进行短距离的地下水定性探测;采用地质钻30m机或台车加长钻孔对探测结果进行验证在不良地质带,每循环钻孔时均实施的超前浅孔探测,通过增加15nl孔数,放大外插角,以弥补深孔探测的盲区,提高超前预测预报的准确度从而探测出断层、风化槽、节理裂隙的发育规模、几何型态和介质填充构造特点根据设计提供的地质资料,结合地质观测资料,有针对性地采取相应的预报措施小团山隧道超前地质预报方案一.概述小团山隧道超前地质预报施工专项方案根据《小团山隧道实施性施工组织设计》和云桂铁路隧道设计文件,结合现场实际情况特制定的预报方案超前预报主要是加强施工期间的地质工作,是在开挖之前,除根据开挖时揭露出来的实际地质情况,校正补充地勘时未能查到的资料外,还要根据这些成果资料,分析推断掌子面前方的地质情况,是否存在前期勘察时没有查到的不良地质体,以便预先采取措施二.工程简介.工程概况1小团山隧道进口里程出口里程全长DK691+280,DK691+542,262m,按速度预留条件设计,满足双层集装箱的通行要求洞200km/h,250km/h内采用双块式无硝道床,铺设钢轨,设计轨面至道床底面高度为60kg/m
51.5cm隧道设计为单面下坡(南宁至昆明),纵坡为隧道需要运梁通过行,3%隧道的净空加宽左右线间距20cm,
4.6m.隧道工程地质和水文情况2施工地质划分
2.1为了使超前地质预报更具有针对性,以最合理的预报手段、最短的预报时间取得期望的预报效果,达到规避风险保证工程进度的目的,根据隧道风险等级、隧道不同地段地质的复杂程度以及物探异常程度将施工地质分为共级ABCD4级岩溶强烈发育,以大型暗河、廊道、较大规模溶洞、竖井和落A水洞为主,地下洞穴系统基本形成;特大型涌突水、大型涌突水、突泥,高水压;大型断层破碎带、自稳能力差、富水,可能引起大型失稳坍塌(特别是位于岩溶的水平发育带或地下水的水平循环带或由垂直发育向水平发育的过渡带中,存在重大物探异常或区域性导水或储水构造,岩溶或地下暗河发育,地表补水面积大,可能存在大型突水突泥等重大地质灾害);极高地应力、瓦斯突出等;施工中危及施工安全可能造成严重安全事故,可能造成重大环境灾害级岩溶中等发育,沿断层、层面、不整合面等有显著溶蚀,中小B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,较大型涌突水、突泥中型断层带、软弱,中-弱富水,可能引起中型坍塌(特别是位于岩溶垂直发育带或地下水的垂直循环带中,存在较大物探异常或区域性断层)高应力、高瓦斯等;存在安全隐患,施工防治不当,可能诱发一般环境问题级岩溶弱发育,沿裂隙、层面溶蚀扩大为岩溶化裂隙或小型洞穴,C裂隙连通性差,少见集中径流,常有裂隙水流中型涌水、突泥,中小型断层,弱富水,可能引起小型坍塌,低瓦斯等,可能存在安全问题,特殊情况下可能出现一般环境问题级岩溶相对不发育,以裂隙装岩溶或溶孔为主,裂隙不连通,裂D隙透水性差,涌水突水可能性极小,中小型断层,无水,掉块,局部可能存在安全问题根据隧道施工地质等划分,确定隧道不同地质环境条件下的超前预报模式云桂铁路隧道超前地质预报模式地质等级预报模式.地质素描.地震波法.地质雷达.红外探水.多孔(123453-6A,B孔)水平超前钻探.加深炮眼孔.建立地表(降雨量)/隧67道内水文观测系统.地质素描.地震波法红外探水.水平超前钻探(孔)12341-3B,C.加深炮眼孔
5.地质素描.加深炮眼孔D12工程地质
2.2小团山隧道所在区属滇东南高原低中山丘陵地貌高程1645〜1741m,最大埋深自然坡度约不等,局部较陡地表植被不发育,52m,12°〜45°大部分被辟为耕地,局部为荒地,基岩零星出露隧道进口段仅有乡村便道相通,交通不方便;洞口段有公路通往,交通方便隧区范围内上履第四系全新统洞穴堆积()粉质黏土,坡残积Q4C0层(Q4dl+el)粉质黏土、细角砾土、粗角砾土,下伏基岩为志留系中统马龙群组中段()泥灰岩夹泥岩,下段()泥灰岩S2mb S2ino隧区内不良地质为岩溶、仰坡顺层,无特殊岩土岩溶隧区内地层均以泥灰岩为主,表层岩体石芽、溶隙等不发育,仅隧S2mq,S2mb道口段钻孔揭示溶蚀小孔洞、溶隙等,且揭示溶洞,洞身段钻孔未揭示,岩溶弱中等发育,隧道洞身段可能会遇溶洞等隐伏的岩溶形态仰坡顺〜层隧道出口段主要岩层产状有、与铁路夹N10E/17°NW N5°E/22°NW,角约.纵断面视倾角月,岩性为泥灰岩,中薄层状,层面光57〜62°15-19°滑,存在仰坡顺层水文情况
2.3地表水主要为隧道进出口横向沟槽之沟槽流水,沟水多为常年流水,水质清澈目前水量小,流量受大气降雨及上游补给控制据区域水文地质资料及本次取水样分析,地表水属等型水,对混凝土结构HCO3-Ca+无侵蚀性地下水主要为第四系土层孔隙水和岩溶水第四系孔隙水潜水主要赋存与土层中,由大气降雨补给,水量较小;隧区岩性以泥灰岩为主,仅隧道进口段钻孔揭示溶蚀小孔洞、溶隙等,且揭示溶洞,洞身段钻孔揭示,岩溶弱中等发育,岩溶水弱中等发育区内未见地下水露头据〜〜区域水文地质资料及本次取水样分析,地下水水质类型属型水,HCdCd对混凝土结构无侵蚀性根据《铁路工程水文地质勘察规程》的规定,结合本TB10049-2004隧道的勘察现状、水文地质条件,选用降水入渗法及地下水动力学法预测隧道正常涌水量预测涌水量雨季最大涌水量按Q=47845m3/d,47845X
1.考虑3=62500m3/d三.超前地质预报的目的通过超前地质预报,可以了解和判断掌子面前方一定距离内不良地质的性质、位置、宽度和影响隧道的长度,由此判断地下水情况、围岩级别和对施工的影响,进而达到以下目的、为制定施工方案和措施提供可靠的参数,如地下水压力、水量、1不良地质的位置、大小及规模等;、为隧道安全施工,避免或最大限度的降低施工过程中突泥、涌水、2塌方等灾害,从而不受或少受损失奠定了基础;、为隧道在安全条件下实现快速施工、减小风险创造了条件;
3、准确的地质预报可以减少施工中的盲目性,减少事故发生率,减少4很多不必要的安全措施,从而降低了工程投资四.超前地质预报的主要项目及内容主要对隧道开挖面前方一定距离的岩溶、岩溶突水(突泥)、断层破碎带、浅埋段、高地应力(可能产生硬岩爆和软弱围岩塑性变形)和瓦斯等有害气体的灾害地质的施工探测对照勘测阶段的地质资料,预测、预报地质条件变化及其对施工的影响针对不同地段的工程地质情况采用不同的预报手段,以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的超前地质预报由超前地质预报组来完成,超前地质预报工作内容主要包括、不良地质预报及灾害地质预报预报掌子面前方一定范围内有无突水、1突泥、岩爆及有害气体等,并查明其范围、规模、性质,提出施工措施或建议;、水文地质预报预报洞内突涌水量的大小及其变化规律,并评价其对环2境地质、水文地质的影响;、断层及其破碎带的预报预报断层的位置、宽度、产状、性质、充填物3的状态,是否为充水断层,并判断其稳定程度,提出施工对策;、围岩类4别及其稳定性预报预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合,并判断其稳定性,随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等;隧道施工中,超前地质预报关系到工程安全、质量和进度,为确保各项目标顺利实现拟采用的主要预报方法地质雷达、远红外线TSP203,探水、超前水平钻孔,地质素描(数码成像)将以上方法有机结合、综合应用,发挥各自长处,相互补充、相互验证,从不同方面发现异常、揭示异常,组成地质超前预报完整的技术体系,并坚持将超前地质预报合理纳入工序进行组织管理其中预报系统该系统是目前最先进的方式,准确率高,适用范围广,TSP203适用于极软岩至极硬岩的任何地质情况;预报距离长,能准确预报掌子面前方100〜200m;不占用工作面,对隧道施工干扰小地质雷达能判断短距离(10〜40nl以内)的精细岩性结构变化情况的预报,作为超前地质预报的补充,地质雷达用于隧道底部、边墙、TSP203隧顶外或其它出水部位可能隐伏岩溶洞穴的探测,效果较好红外探水遇到断层和涌水量较大的地段时,可以准确判断其含水量和水压,为防止出现涌水突泥地质灾害提供可靠依据超前水平钻孔是最直观、最准确的预报方式,拟在隧道全长采用地质素描操作简便,可以作为其他方式的补充和验证五.超前地质预报的主要方法超前地质预报工作采用“全面正规、长短结合、贯穿全程、因地制宜”的工作原则长距离预报和短距离预报兼而有之、搭配进行不论长距离预报还是短距离预报,都要经过种以上方法进行综合预报,以便相互补2充、验证,提高准确率由于超前水平钻孔在获取较准确的地质资料中有突出的作用,因而即使占用施工时间长,费用较高也要坚持在隧道中使用,以便确认地质情况及地下水量、超前钻孔预报方法1超前钻孔是隧道施工期超前地质预报方法中最直接的方法,是隧道施工中的重要工序,是对其他探测手段成果的验证和补充超前钻孔能最直接地揭示掌子面前方的地质特征,准确率很高其通过钻孔钻进速度测试和所采取的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状况等诸多方面的资料,是中短距离超前地质预报必不可少的手段超前钻孔可在掌子面进行,超前钻孔探测的记录方式有不取芯钻探1主要系利用钻机的冲击力、推力及扭力的变化,配合回水颜色及岩屑的观察,记录钻进时间、钻进速率,并据此来推断前方的地质状泳不取芯钻探的优点是施作时间较短、费用较低与取芯钻探比较,若隧道前方有地下水层,可以通过不取芯钻孔探测并排水,缺点是不取芯探孔常会因坍孔而无法量得正确的水压及水量资料在施作期间开挖面通常需配合停工,且钻进过程中,容易受操作人员人为影响,因此变数较大,造成判读岩体比较困难不取芯探孔另一缺点是因无法得到完整岩芯,在地质解释方面,常存有其不确定因素取芯钻探2利用钻芯钻机取出完整岩芯供地质判别,取芯钻探可得到直接的地质资料,从而做出较正确的地质判别岩芯取出后,可经由实验室施作该岩块的物理、化学试验进而得其相关力学参数,钻探完成后的孔洞也可以当成排水孔,对于穿越含高压地下水层的岩体而言,可利用此先行降低水压但取芯钻探施作期间开挖面通常需配合暂停,且施作时间比不取芯钻用工进要长,费用也较高在海底隧道施工中,将有效利用横通道作为取芯钻孔的工作面,以减少超前探孔对正常施工掘进的干扰,钻孔长度可以调整到甚至更远200m台车加长钻孔法3液压台车接杆钻孔是一种短期超前预报探孔,对于掌子面前方以30m内的超前探孔,适合用钻孔台车钻孔,占用生产时间较少,速度快,有利于提高施工进度台车加长钻孔主要利用钻机的冲击力、推力及扭力的变化,配合回水颜色及岩屑的观察,记录钻进时间、钻。