隧道预测方案优化.docx
新建山西中南部铁路通道瓦塘至汤阴(东)段站前工程ZNTJ-5标超前地质预报中铁十七局集专题施工方案E.中铁十七局集团山西中南部铁路通道ZNTJ-5标项目经理部二。一O年六月超前地质预报专题施工方案中铁十七局集团山西中南部铁路通道ZNTJ-5标项目经理部目录1 .编制阐明错误!未定义书签。2 .工程概况错误!未定义书签。3 .超前地质预报的目的和目的错误!未定义书签。4 .超前地质预报重要项目错误!未定义书签。5 .超前地质预报的措施和手段错误!未定义书签。6 .超前地质预报实行计划错误!未定义书签。7 .超前地质预报措施错误!未定义书签。8 .超前地质预报保证措施错误!未定义书签。9 .对的处理地质预报与施工的关系错误!未定义书签。隧道超前地质预报专题施工方案1.编制阐明1.L编制根据为保证山西中南部铁路通道ZNTJ-5标隧道工程施工安全,切实履行企业安全生产的责任主体,根据建设工程安全生产管理条例和危险性较大工程安全专题施工方案编制及专家论证审查措施的规定,结合本工程日勺特点,制定ZNTJ-5标隧道工程超前地质预报专题施工方案。1.2.采用日勺原则规范、图纸铁路隧道超前地质预报技术指南(铁建设2023105号);铁路隧道喷锚构筑法技术规范TB10108-2023;铁路隧道工程施工技术指南TZ202-2023;铁路隧道施工质量验收验收原则TB10417-2023;铁路工程基本作业施工安全技术规程TB10301-2023;铁路隧道工程施工安全技术规程TB10304-2023;隧道施工设计图纸。2.工程概况2.1.线路概况中南铁路通道ZNTJ-5标段起讫里程为DK198+350-DK259+000,全长57.70km,所有位于山西省石楼县、隰县境内,线路起点位于石楼县沙塘沟,穿过沙塘2号隧道,跨越屈产河、柳石公路和县乡道路,抵达石楼车站,然后在谭家庄东侧进入石楼隧道,从朱家峪出来后,沿山脚前行,终点止于隰县车站。2.2.隧道工程概况本标段隧道25.2km/18座。详细设计概况详见表1表1隧道工程概况表序号隧道名称长度(米)序号隧道名称长度(米)1石楼隧道1280210高家坡2号3702谭庄隧道44711郭家村隧道26083前王庄3号隧道16012二郎坡隧道3624前王庄2号隧道61513刘家堡1号隧道1345前王庄1号隧道43214刘家堡2号隧道2956沙塘2号隧道72315刘家堡3号隧道1807麻家庄隧道167516员家庄1号隧道3788东卫隧道284817员家庄2号隧道3509高家坡1号78518苛西隧道2082 .3.工程地质条件:.地形地貌本线路位于山西省石楼、隰县境内,处在吕梁山西侧的黄土梁穿区,是吕梁山地向黄河峡谷的延伸部分。地势总体由东向西倾斜。上部覆盖的厚层黄土,受长期水流侵蚀和切割作用,形成以黄土梁、即和深切冲沟为主的经典黄土丘陵地貌,地形起伏较大且凌乱破碎。3 .3.2.工程地质沿线不良地质重要包括如下几种方面:人为坑洞、岩溶、黄土陷穴和窑洞、倒塌落石、顺层等。4 .3.3.特殊岩土沿线特殊岩土重要分布有:新黄土、膨胀土。沿线新黄土分布广泛,具湿陷性,多为坡洪积层,多属非自重湿陷性黄土,一般厚度为510m,湿陷等级一般为I、I1级。膨胀土重要为第三系黏性土层,零星分布,具弱膨胀性。5 .超前地质预报的目的和目的5.1. 目的:超前探测地层岩性、软弱层的I位置、岩体完整程度、断裂带位置、宽度、破碎程度、富水性,为围岩变更提供根据。预报突水突泥及断层破碎带详细位置及也许带来的灾害程度;提供必要日勺地质参数如:地下水压力、涌水量等;提供施工掌子面前方地质信息,深入确定保证围岩稳定性的工程措施及合理的施工措施;为优化施工方案提供根据,指导施工顺利进行,保证施工安全。5.2. 目的:精确预报掌子面前方围岩地质状况及富水状况,重点预报突水突泥及断层破碎带等不良地质日勺详细位置、规模及影响程度,控制掌子面前方30m范围内不良地质体预报误差在Im以内。6 .超前地质预报重要项目超前地质预报重要项目见下表。超前地质预报重要项目表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类另U岩性特性,节理,裂隙发育特性和岩体构造特性地质素描法,TSP203断层破碎带软弱围岩地段水态涌状涌水量大小、压力、变化规律,环境水文地质特性钻探孔,测流计,TSP203,压力计高水压地段异常预报断层位置,规模,破碎程度,充填状况,含水状况等TSP203,钻探孔、地表观测及地质素描法断层破碎带水泥突突一位置,规模,泥屑流成分性质地质素描法,超前水平钻孔,物探法,测流计高水压地段7 .超前地质预报的措施和手段本标段按照设计规定进行超前地质预报,拟综合应用地质调查分析法、物探法和超前探孔法。地质分析措施作为基本措施,物探措施作为迅速侦察手段,超前探孔法在地质特殊复杂地段纳入工序进行组织管理;三种措施有机结合,配合应用,发挥各自长处,从不同样方面发现异常、揭示异常,构成超前地质预报完整日勺技术体系。超前地质预报工作纳入现场施工组织统一管理,并应编制超前地质预报的)安全保障措施.8 .超前地质预报实行计划6.L施工组织及管理机构成立以项目总工程师郭明为组长的动态超前地质预报管理组织机构。下设地质组、物探组、隧道组三个专业组,组员由具有丰富地质工作经验日勺专业技术人员担任。施工中坚持轮班制,进行24h全过程监控指导,保证多种措施日勺贯彻。各组亲密配合、协作,及时反馈和分析,为信息化设计和施工提供有力支撑和保障。地质预报组织管理详见图Io地质预报工作遵照“安全优质、高效、低耗”的宗旨,结合施工实际和地质复杂程度制定工作计划,查对设计文献,保证常规地段每天进洞,持续预报,重点地段亲密注视,当好先行军、千里眼。6.2.隧道超前地质预报实行计划安排本标段隧道地质条件复杂,尤其是石楼隧道IV级、V级围岩比例高,洞身多位于土石分界处,软硬不均,易产生围岩失稳,施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理,做到先探测后施工,不探测不施工。图1地质预报施工管理机构图项目总工程师:郭明实行计划总的思绪是:长期预报和短期预报相结合,采用TSP203超前地质预报系统进行长距离宏观控制,红外探水持续实行,地质雷达深入强化、补充和验证,加大超前水平钻探和孔内数码成像的力度,加强常规地质综合分析,力争把发生地质灾害的几率降至最低。详细预报措施、实行计划安排见下表。长期预报和短期预报措施表地质预报项目预报内容长期地表调查岩层产状及其变化,构造在隧道地表的发育规律等TSP203探测断层、围岩等级变化及不良地质状况预报超前水平地质探孔验证物探预报状况,围岩类别鉴定等地质素描隧道掌子面地质素描及地质分析预报短期预报地质雷达隧道底部探测、周围出水部位探测石楼隧道超前地质预报实行计划安排表地质预报项目计量单位计划工作量测量频率备注正洞斜井地表调查延米128002400工前、工中、工后岩层产状及其变化;构造在隧道地表时体现。TSP203探测次60IO每次测量200m范围断层及不良地质状况地质雷达延米35001000每次测量20m30m范围隧道底部探测、隧道周围出水部位探测超前水平地质探孔延米12023200每次测量30m以上范围为防止地质灾害发生广泛采用超前水平探孔地质素描延米128002400每次开挖后进行围岩描述及预报注:其他隧道根据设计规定施做地质超前预报6. 3.超前地质预报时间安排超前地质预报是隧道施工中的一种重要环节,作为一项工序纳入隧道施工进行管理,该项工序在每循环中安排见图2。图2超前地庸前相循环由挑示童图1. 4.超前地质预报重要设备配置计划重要设备配置计划见下表。超前地质预报重要设备配置计划表序号设备名称型号数量备注1超前预报仪TSP2031套2地质雷达RAMAC-II1台3红外探水仪HY-3031台4水平钻机YQlOO2套5地质钻机ZYG1502套6高密度电法仪WDJD-I2套7沼气一氧气两用测试仪2套8地质罗盘仪2套9数码相机、光学相机CANNON2部10笔记本电脑联想thinpad2台6. 5.专业技术人员配置专业技术人员配置见下表。专业技术人员配置表序号人员配置数量1地质工程师2名2地质及物探工程师4名3水文地质工程师2名4计算机工程师4名6.6.地质预报流程及信息反馈超前地质预报的措施就是建立一种地质信息系统,通过多种措施搜集地质信息,输入信息处理系统,进行综合分析、判断,并将处理成果反馈给施工,及时调整施工措施和支护参数。采用新的施工体系后,重新从施工过程中获取新的地质信息,更新地质信息系统,经处理后,再一次反馈给施工,如此往复。通过地质信息系统的及时、精确预报,为信息化施工提供决策根据。地质预报信息系统见图3。7. 超前地质预报措施7. 1.有针对性的补充地质调查补充地质调查的重要内容包括不同样岩性、地层在隧道地表时出露及接触关系,岩层产状及其变化;构造在隧道地表时出露、分布、性质、规模及其产状变化;地表岩层发育、规模及分布规律。补充地质调查日勺措施:预报组根据建立的原则地层剖面,结合沉积规律,确定各岩组的地层层序、厚度、标志层位置。对地质构造进行追踪调查后,根据施工进展状况,展开有针对性的地质描绘,详尽地查对细化勘察设计资料,为地质预报做好基础工作。图3地质预报信息系统图7.2.地质素描地质素描是对已开挖掌子面的地质状况作如实的调查,并进行详细编录,采集必要的数据,详细包括:对掌子面地层岩性、节剪发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态等进行详细编录。地质素描的措施及预报成果见下表。地质素描的措施及预报成果表序号方法形成成果1采用罗盘仪,洞内观测等措施,实测岩层产状、节理产状及间距、微构造产状、断层面产状等,分段测绘分析岩体多种参数,进行掌子面的工程地质评价,作出掌子面断面图,据其作常规预报展示图和分段预报汇报书。2做原则地层剖面和岩层层位预报预测软弱岩层的位置,提出施工提议措施3观测掌子面断层及微构造出现实状况况、对产状进行量测分析断层、微构造日勺产壮规律,据其在学子面部位、构造走向与隧道轴向的关系作出地质预报图7.3.TSP203超前地质预报系统TSP203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开发的目前世界上在这个领域先进的设备,它为以便快捷地预报掌子面前方100200m范围内的断层破碎带、软弱地层等不良地质状况提供了一种强有力的措施和工具,通过超前地质预报提前理解掌子面前方的地质变化状况,合理安排掘进速度,及时优化施工方案,加强防护措施,从而可以保证安全、顺利地通过不良地质地段,使施工真正做到科学、安全、高效。工作措施:TSP203超前地质预报系统测线布设在掌子面附近的边墙上,它由两个接受器孔和24个炮孔构成,两个接受器孔对称分布在两边墙,24个炮孔等间距布置在两侧边墙。在数据采集前,钻孔、接受传感器套管的安装,以及接受器孔、炮孔倾角倾向和各孔距基准点距离日勺测量要先期完毕。由于这些准备工作不影响正常施工,因此可与隧道施工作业同步进行。当正式爆破采集数据时,洞内一切施工必须停止,以保证采集到的数据尽量少的受外界噪声的干扰。在数据采集时,互相间要做好配合,以减少对施工的影响。在纯熟的状况下,数据采集时间可控制在Ih以内。TSP数据处理流程见图4TSP203预测的措施及预报成果见下表。图4数据处理流程图TSP203预测的措施及预报成果表预测措施预报成果运用地震波的反射原理推断断层、岩层破碎带等不良地质体的位置、规模、性质预测反射界面日勺岩性参数、产状及岩石力学参数7.4.地质雷达预报应用电磁波反射原理进行探测。通过测定与岩溶含水性有关的介电常数E向变化来探测充水的地质体,如含水的断层、岩性界面等。采用地质雷达对岩性构造变化进行短距离(1040m以内)的精确预报。地质雷达作为TSP203超前地质预报的补充,在高水压地段对TSP203预报日勺异常点进行补充探测。例如确定异常体的规模、性质、危害等有困难时采用地质雷达进行补充探测。同步地质雷达用于隧道底部、边墙、隧顶外或其他出水部位也许隐伏洞穴日勺探测,效果很好。地质雷达预报措施和预报成果见下表。地质雷达预报措施和预报成果表预测措施预报成果探测充水的地质体鉴定断层、岩性的界面,确定异常体的规模、性质、危害隧道底部、边墙、隧顶外或其他出水部位也许隐伏洞穴的探测7. 5.超前地质钻孔超前钻孔对揭示掌子面前方日勺地质特性精确率高。超前地质探孔布置见图5、图6。图5斜井超前地质探孔布置图7. 6.红外探水红外探水每20m测量一次。红外探水测量速度快,基本不占用工序时间。资料分析快,测量完毕,即可得出初步结论,室内整顿及编写汇报也可在2h内完毕。红外探水有较高的精确率,不过它对水量、水压等重要参数无法预报。红外探水处理的问题有:超前防水预测预报:理解掘进前方2030m范围内,与否存在隐伏水体、与否存在含水断层、与否存在含水破碎带。每次防水超前探测预报需15mino向隧道上方探测与下方探测:是保证掘进工程安全不可缺乏的1一环,其主线原因在于上方或下方都存在承压隐伏水或含水构造,一旦在卸压时岩溶水溃入隧道,将会导致重大灾害。向隧道两壁外侧探测:其目的是理解支承顶板的两个侧壁外缘与否存在威胁隧道安全的含水构造。红外探水措施:红外探测属非接触探测,在隧道壁上定探点,是用仪器的激光器在壁上打出一种红色斑点。定好探点后扣动板机,就可在仪器屏幕上读取探测值。探测数据输入计算机后,由专用软件绘成顶板探测曲线、两壁探测曲线。根据探测曲线特性判断含水构造或含水体日勺潜在危害。当红外探测发现前方存在含水构造时,通过高密度电法电测处理前方含水构造至掌子面距离和给出破碎带的宽度。7. 7.钻探钻探欧I重要作用之一是通过钻探给出前方含水构造的涌水量。由于涌水量与水源有关、与水头压力有关、与爆破后出水断面大小有关,因而目前所有物探仪器均不能确定涌水量的大小。通过钻探,当水量很小时,可继续掘进;当水量超过排水能力时,就注浆堵水。本标段石楼隧道个别地段也许富集大量孔隙水及基岩裂隙水,需要进行注浆堵水处理.注浆堵水处里程预报工点见下表。石楼隧道注浆堵水里程预报工点表序号隧道里程围岩级别长度(m)地下水状况1DK231+840DK231+940V100弱富水段2DK231+940DK232+830IV890弱富水段3DK232+830DK233+055V225弱富水段8.超前地质预报保证措施8.1. 建立严格的岗位责任制隧道施工中的超前地质预报关系到工程的安全、质量和进度,应作为一项工序纳入施工过程中,施工中应建立严格的岗位责任制。各预报组技术负责人和技术人员即是该工点地质预报的直接负责人,对所施工的工点预报工作负全责。须详细熟悉施工图纸、预报原则和技术规定,对预报成果负责。严格岗位培训和持证上岗制度,超前地质预报人员必须通过隧道施工安全教育培训I,并掌握安全操作技术和安全生产基本知识。及时整顿预测资料,按规定期间将预测汇报及时上报上级部门。定期分析预报的精确度,及时总结预报过程中不利原因,采用有力措施,消除影响,不停提高工作水平。8. 2.地质预报工作管理地质预报由地质专业工程师负责,其他施工、隧道质检人员配合,进行资料搜集、记录、分析和编制信息预报成果,由项目总工程师和分部总工程师复核,并报设计、监理。为变更设计、修改施工措施提供根据飞不停总结经验,对已披露的实际地质状况与前期地质预报内容相比较,评估预报的精确性,为后来的超前预报工作积累经验。经分析、整顿的地质资料作为施工技术资料存档。8 .3.安全措施超前地质预报作业应考虑下列重要危险源、危害原因:工作面坍塌、找顶不彻底、高处作业台架失稳、安全防护失效、突泥突水。进行超前地质预报时必须监测有害气体浓度,加强通风,浓度符合卫生原则后方可进入工作面。钻探法预报时应编制作业指导书,开钻前做好安全技术交底,采用电机驱动钻机,电工应持证上岗,多种设备应做好安全防护,非操作人不得进入工作区。在也许突泥突水地段超前钻探时应做好钻孔突涌水处治方案,保证人员与设备安全。采用地震波反射法预报时,使用炸药量部不不大于75kg,炸药、雷管必须由持有爆破证的专人领取和操作。9 .对的处理地质预报与施工的关系9. 1.超前地质预报与施工的协调问题实践证明,超前地质预报在复杂长大隧道预测预报工作中发挥了重要作用,为隧道施工安全、保证工程质量和进度提供可靠保障。不过地质预报工作需占用一定的时间。如100nI超长钻孔花费2430h可以精确判断前方100nl范围地质状况是非常值得的。施工中地质预报尽量减少监测时间,而施工尽量为地质预报提供良好的检测环境,如降噪等。9. 2.超前地质预报的费用问题各级管理者要充足认识超前地质预报在复杂长大隧道施工中的重要性,应将地质预报工作作为一道工序排进作业循环时间表内,对地质预报所需的费用,在工程预算中应有专题费用和对应的会计科目,保证资金贯彻,保证地质预报所需日勺仪器设备齐备,人员、技术规定满足施工规定。9.3. 与建设、设计、科研、监理等单位协调问题施工地质工作需各方亲密配合、协作,及时反馈和分析,为信息化设计和信息化施工提供有力支撑和保障。地质超前预测预报小组将各项预报资料和数据及时反馈到动态设计组,并大力协助设计单位做好满足隧道工程综合超前地质预报和动态设计所规定的所有配合工作。动态设计组根据超前地质预报资料,提出围岩变更意见,修改支护参数,向建设单位提出施工措施提议书,建设单位审核同意后,施工单位认真组织实行。