超前地質預報 作業(yè)指導書-12.15ggx

1、新建鐵路西安至寶雞客運專線新建鐵路西安至寶雞客運專線 小村隧道超前地質預報小村隧道超前地質預報施工作業(yè)指導書施工作業(yè)指導書 二 0 一一年十二月 西安1目 錄1、適用范圍 .22、設計概況及編制依據(jù) .23、驗收標準 .34、作業(yè)準備 .35、技術要求 .36、施工程序與工藝流程 .87、 施工要求 .107.1 WGM7D-3 高密度電法測量系統(tǒng)工作要求 .107.2 地質調查法工作要求 .107.3 超前鉆探法工作要求 .108、勞動組織 .109、材料及設備配置 .1110 機械設備配置 .11、質量控制及檢驗 .1111.1 質量保證措施.1111.2 資料交付.1211.3 質量檢驗

2、 .1212、安全及環(huán)水保要求 .1212.1 安全要求.1212.2 環(huán)保注意事項.1321 1 適用范圍適用范圍適用于對新建鐵路西安至寶雞客運專線 XBZQ-2 標段小村隧道施工掌子面前方和周邊圍巖情況的探測。2 2 設計概況及編制依據(jù)設計概況及編制依據(jù)2.12.1 設計概況設計概況2.1.12.1.1 工程概況工程概況小村隧道，位于陜西省寶雞市陳倉區(qū)，渭河南岸三級階地，屬秦嶺山前黃土塬區(qū)；從 310國道小村附近山坡進洞，下穿唐家塬，從馬尾河右側山坡出洞，隧道起訖里程DK627+747DK628+650，全長 903m，其中明挖 52m,IV 級圍巖 300m，V 級圍巖 551m。最小埋

3、深為 16.0m 最大埋深為 46.0m，為雙線黃土淺埋隧道；隧道位于 R-8000m 圓曲線上，洞內縱坡為 11和 3的人字坡。隧道主體結構采用曲墻帶仰拱復合式襯砌，襯砌采用 C35 鋼筋混凝土結構。隧道初期支護由鋼拱架，鋼筋網(wǎng)、錨桿和噴射混凝土組成。隧道進口采用臺階式洞門，設置有 20m 明洞，洞口段基礎采用 125cm 鉆孔樁加固地層，并設置鋼筋混凝土承臺。隧道出口采用斜切式洞門，設置有 32m 緩沖結構。洞口邊仰坡采用拱形骨架護坡，拱形骨架的上緣設排水槽，在拱形骨架內植草綠化。2.1.22.1.2 工程地質工程地質 隧道通過地層為第四系上更新統(tǒng)風積黏質黃土及黏質黃土(古土壤)，下部為第

4、四系中更新統(tǒng)風積黏質黃土夾黏質黃土(古土壤)，底部為中更新統(tǒng)沖積砂及圓礫土等。無斷裂構造。2.1.32.1.3 水文地質水文地質隧道通過地段內地表水及地下水均不發(fā)育。2.1.42.1.4 方案設計方案設計小村隧道屬黃土淺埋隧道，其不良地質構造主要是軟弱土層及斷層，超前地質預報主要對上述隧道開挖面前方一定距離的淺埋段災害地質的施工探測，對照勘測階段的地質資料，預測、預報地質條件變化及其對施工的影響。針對不同地段的工程地質情況采用不同的預報手段，以達到既預報準確又節(jié)省有限預報資源的目的。超前地質預報由超前地質預報組來完成。2.2 編制依據(jù)2.2.1 高速鐵路隧道工程施工技術指南 （鐵建設【2010

5、】241 號） ；2.2.2 高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準 （鐵建設【2010】240 號） ；32.2.3 鐵路隧道超前地質預報技術指南(鐵建設2008105 號)；2.2.4 西寶客運專線小村隧道設計圖紙 ；2.2.5 西寶客運專線小村隧道勘測報告 ；2.2.6 西寶客運專線小村隧道施工組織設計 。3 3 驗收標準驗收標準3.1 隧道應在一次開挖后及時進行；3.2 采用的超前地質預報方法、預報范圍、頻次等應符合設計要求規(guī)定；3.3 超前地質預報施作里程、位置、搭接長度應符合設計要求。4 4 作業(yè)準備作業(yè)準備 4.1 在施工過程中隨時注意收集現(xiàn)場及地表氣候、環(huán)境變化等調查資料。4.2 開

6、工前組織相關專家級人員進行隧道施工風險評估，得出指導性意見知道施工。4.3 編制超前地質預報方案設計。4.4 對施工及操作人員進行崗前培訓。4.5 施工前必須進行技術交底，實行三級交底制度。 4.6 建立管理機構 成立由總工程師為組長、工程部長為副組長，相關專業(yè)工程師任成員的地質預報管理機構。現(xiàn)場建立地質預報檢測組，固定專人，負責日常的超前地質預報工作。4.7 編制實施大綱 收集工程范圍內的地質資料，分析和掌握存在的主要工程地質問題、主要地質災害隱患及其分布范圍等，根據(jù)掌握的資料及現(xiàn)場施工組織編制超前地質預報實施細則。4.8 配置儀器設備 按照長距離預報：預報長度100m以上；中長距離預報：預

7、報長度30-100m；短距離預報：預報長度30m內選擇預報方法并配置儀器設備。根據(jù)小村隧道地質情況，長距離預報采用重慶奔騰數(shù)控技術研究所研制的WGMD-3 高密度電法測量系統(tǒng)，短距離預報采用不取芯加洛陽鏟超前水平鉆孔的方法，進行綜合預報，以便相互補充、驗證，提高準確率。4.9 建立工作信息反饋制度 作為一道工序，每一個循環(huán)開挖后現(xiàn)場超前地質預報檢測組都應立即前往掌子面，及時觀察、描述開挖面地質結構狀況，分析主要地質問題，進行地質綜合判斷，提交地質綜合分析報告。遇不良地質，或地質變化，且已有明顯前兆，需要變換預報方法，盡可能提前準備，以減少超前地質預報占用工作面的時間。4.10 制作檢測表格 配

8、備計算機、照相機、鋼尺、繪圖儀等必要的辦公設備；制作“施工階段圍巖級別判定卡” 、 “隧道地質展示圖”等表格，為數(shù)據(jù)及時采集整理奠定基礎。5 5 技術要求技術要求小村隧道屬大跨度黃土淺埋隧道，洞身不良地質一是濕陷性黃土，濕陷土層 7.5-15.2m；二是膨脹土，厚 1-3m 不等，判定為弱膨脹土。根據(jù)已掌握的地質資料，小村隧道超前地質預報采用三種方法進行，即：物探法、地質調查法及超前鉆孔法。45.15.1 物探法物探法以高密度電法超前地質預報方法為主控方法，采用重慶奔騰數(shù)控技術研究所研制的WGMD-3 高密度電法測量系統(tǒng)，其技術要點是：5.1.1該系統(tǒng)由DZD-6A 多功能直流儀和多路電極轉換

9、器（）組成，基于常規(guī)電阻率法勘探原理并利用多路電極轉換器的供電、測量電極的自動轉換，配合電阻率成像（CT）等高新技術來進行高分辨、高效率的電法勘探。這套系統(tǒng)能夠完成溫納四極、施貝1、施貝2、偶極偶極、聯(lián)合剖面、微分、二極電阻率成像CT 法、三極滾動連續(xù)測深法及單邊三極滾動連續(xù)測深等裝置形式的高密度電阻率法數(shù)據(jù)采集、顯示工作。與其配套的軟件具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)文件存盤、數(shù)據(jù)文件回放調用等功能。實測數(shù)據(jù)的定量解釋是采用RES2DINV電阻率成像軟件進行。5.1.2勘探工作采用的測量裝置是溫納（WN）和單邊三極裝置（P-Dpole） 。如圖所示，溫納裝置電極位置示意圖溫納裝置電極位置示意圖溫納裝置的電

10、極排列規(guī)律是A，M，N，B（A，B 是供電電極，M，N 是測量電極） ，裝置系數(shù)K=2a，其中a 為電極間距，AM=MN=NB=na，隨著電極隔離系數(shù)n 由1逐漸增大到nmax，四個電極之間的間距也均勻拉開。該裝置適用于固定斷面掃描測量，其特點是測量斷面為倒梯形，如圖3 所示。探測深度隨著供電電極AB 距離的增加而增大，當隔離系數(shù)n 逐次增大時, AB 電極距也逐次增大，對地下深部介質的反映能力亦逐步增加。探測深度一般為AB 間距的1/3，所以測線長度至少要達到目標勘探深度的3 倍。單邊三極裝置是將供電B 置于無窮遠，僅通過加大供電電極距AO 來達到測深的目的，如圖4 所示。三極測深為非對稱裝

11、置，它對地下地電異常體的電性響應更強，異常分辨能力比對稱裝置高。5.1.3以下為根據(jù)實測原始視電阻率反演獲得的巖層真電阻率斷面色塊圖圖例。溫納裝置數(shù)據(jù)采集圖形溫納裝置數(shù)據(jù)采集圖形5單邊三極裝置電極位置示意圖單邊三極裝置電極位置示意圖 溫納裝置斷面成像圖例溫納裝置斷面成像圖例5.1.4 WGMD-3 高密度電法測量系統(tǒng)有效探測深度60.0m, 探測長度可一次性完成900 m測距。5.25.2 地質調查法地質調查法 隧道掌子面每進行一次循環(huán)都應進行掌子面地質素描和洞身地質素描，通過掌子面和洞身的地質變化情況對掌子面前方近距離范圍可能揭示的地質情況進行預測預報。其技術要求：5.2.1 開挖工作面地質

12、素描，主要描述工作面立面圍巖狀況，應使用同一格式，并統(tǒng)一編號，其格式和內容參見“施工階段圍巖級別判定卡” 。小村隧道高密度電法地質超前預報成像示意圖6施工階段圍巖級別判定卡施工階段圍巖級別判定卡 編號施工里程工程名稱位置距洞口里程（m）評 定巖石類型（名稱）黏結力 C= Mpa；=單軸飽和抗壓強度 Rc= MPa點荷載強度極限 Ix = MPa變形模量 E= GPa泊松比 V =巖性指標天然重度 r= KN/m其他極硬巖硬 巖較軟巖軟 巖極軟巖地質構造影響程度輕微較重較重極嚴重間距（m）1.50.6-1.50.2-0.60.06-0.20.06延伸性極差差中等好極好粗糙度明顯臺階狀粗糙波紋狀平

13、整光滑有痕跡平整光滑地質結構面張開性（mm）密閉0.1部分張開0.1-0.5張開0.1-1.0無充填張開1.0黏土充填風化程度未風化微風化弱風化強風化全風化巖體完整狀態(tài)簡要說明完 整較完整較破碎破 碎極破碎地下水狀態(tài)滲水量/（min10m)10干燥或濕潤10-25偶有滲水25-125經(jīng)常滲水干燥或濕潤偶有滲水經(jīng)常滲水埋深 H= m 初始地應力狀態(tài)地質構造應力狀態(tài)其他圍巖級別開挖工作面素描圖及地質簡要描述 開挖工作面簡要描述開挖工作面素描圖記錄者：復核者：日期： 備注：巖性指標欄巖石力學強度指標必要時做。5.2.2 洞身地質素描是對隧道拱頂、左右邊墻進行的地質素描，直觀反映隧道周邊地層巖性及不良

14、地質的發(fā)育規(guī)模、在空間上對隧道的影響程度等。其格式及內容見“小村隧道地質展示圖” 。7小村隧道地質展視圖小村隧道地質展視圖隧道方位： 比例： 作圖日期：左邊墻拱部展視圖右邊墻里程設計工程地質水文地質條件設計圍巖分類施工圍巖分級施工揭示地層巖性特征施工揭示構造特征施工揭示水文地質特征施工圍巖穩(wěn)定性及初期支護 繪制： 復核：5.2.3 地質素描應隨隧道開挖及時進行，對地層巖性變化點等重點地段應每開挖進行一次素描，其他一般地段不應1超過10m進行一次素描。5.35.3 超前鉆探法超前鉆探法在進行高密度電法超前地質預報后發(fā)現(xiàn)隧道掌子面前方存在重大地質災害隱患的地段和超前預報的范圍提及的重點地段，采用超

15、前地質鉆孔驗證高密度電法超前地質預報結果和進一步查清重點地段的地質情況。采用不取芯加洛陽鏟鉆孔法進行，超前地質鉆探應符合下列技術要求：5.3.1孔數(shù)不良地質地段每循環(huán)宜鉆3-5個孔。5.3.2孔深不同地段不同目的應采用不同的鉆孔深度。級圍巖一般孔深23m；級圍巖一般孔深45m。5.3.3孔徑鉆孔直徑應滿足鉆芯、取樣和孔內測試的要求。5.3.4連續(xù)預報時前后兩循環(huán)鉆孔應重疊50cm。8超前探孔現(xiàn)場照片超前探孔現(xiàn)場照片6 6 施工程序與工藝流程施工程序與工藝流程6.1 高密度電法超前地質預報方法為主控方法，即從隧道進口至出口，全隧貫通一次完成；6.2 隧道掌子面每前進一次都應進行掌子面地質素描和洞

16、身地質素描，通過掌子面和洞身的地質變化9情況對掌子面前方近距離范圍可能揭示的地質情況進行預測預報；6.3 在進行高密度電法超前地質預報后發(fā)現(xiàn)隧道掌子面前方存在重大地質災害隱患的地段和超前預報的范圍提及的重點地段，采用超前地質鉆孔驗證高密度電法超前地質預報結果和進一步查清重點地段的地質情況。異常段 正常段 異常段圖圖 6.16.1 超前地質預報工作流程圖超前地質預報工作流程圖施工準備制定預報方案預報分級長距離預報地質分析地質預報報告項目技術決策預報驗證反饋地質綜合判斷施工建議施工方案選擇隧道施工地質素描研究地質資料物探法深孔水平鉆探法中長距離預報短距離預報超前開挖探測超前水平鉆探地質描述分析下一

17、循環(huán)預報107 7 施工要求施工要求 7.1 WGM7D-3 高密度電法測量系統(tǒng)工作要求 7.1.1 開機檢測儀器工作正常；發(fā)射、接收電極間距測量準確；無窮遠電極大于探測距離，有效探測深度60.0m,；發(fā)射、接地電極接地良好；電池電量充足。7.1.2 編制探測報告內容應包括： 1 概況：隧道工程概況、地質概況、探測工作概況等； 2 高密度電法原理及儀器； 3 野外數(shù)據(jù)采集：觀測系統(tǒng)、采集方法、數(shù)據(jù)質量等； 4 數(shù)據(jù)處理：采用的軟件及處理流程、參數(shù)選擇說明、處理成果及質量等； 5 資料分析與判釋：附上成果圖，主要是溫納裝置斷面成像圖； 6 結論及建議：提出隧道掌子面前方存在的對隧道施工有影響的工

18、程地質和水文地質隱患，以及施工過程中應采取的措施。7.2 地質調查法工作要求7.2.1 現(xiàn)場調查做好記錄；地質素描圖采用現(xiàn)場繪制草圖，室內及時謄清的方式完成；地質素描原始記錄、圖、表當天整理。標本按要求采集，并及時整理；預報結論綜合分析，施工措施建議及時提出。7.2.2 小村隧道地質調查法超前地質預報，應編制下列資料： 1 地質調查法預報報告； 2 開挖工作面地質素描圖； 3 隧道洞身地質展示圖，比例尺為1:1001:500； 4 地質檢測與測試資料； 5 有關影像資料。7.3 超前鉆探法工作要求7.3.1 根據(jù)需要在掌子面上部掏出1-3個超前水平探孔，深度4-5米，孔徑滿足要求；7.3.2開

19、挖后及時掏孔，每次保證孔深至少有50cm的搭接長度；7.3.3 認真記錄掏孔樁號，取土樣進行含水量實驗；7.3.4對不同巖層代表性取樣；7.3.5 超前水平鉆探資料現(xiàn)場記錄描述；7.3.6 及時提交完整的鉆孔探測報告，以指導掌子面前方掘進施工。8 8 勞動組織勞動組織8.18.1 鑒于小村隧道圍巖地質以IV、V類圍巖為主，11為保證隧道施工安全、質量，項目部將隧道超前地質預報工作作為一道重要工序進行控制，建立起由項目總工程師任組長，項目部工程部長任副組長，各專業(yè)工程師任成員的地質預報管理組織機構。組織機構見圖8.1。圖圖8.18.1 超前地質預報組織機構圖超前地質預報組織機構圖8.28.2 其

20、職責分工為：組長：全面負責超前地質預報工作，向項目經(jīng)理負責；副組長：組織工程地質、物探及試驗等專業(yè)組成人員進行超前地質預報日常工作；地質工程師：負責隧道工程的地質超前預報和調繪、監(jiān)測以及測試、試驗資料的分析、研究，提出施工工程措施建議；物探專業(yè)工程師：負責物探測試工作；試驗專業(yè)工程師：負責巖、土、水樣的測試、試驗工作。9 9 材料要求材料要求1010 機械設備配置機械設備配置表表1010.1.1 機械設備配置表機械設備配置表序號名稱單位數(shù)量產(chǎn)地新舊程度自有或租用1WGMD-3 高密度電法儀套1重慶奔騰數(shù)控技術研究所新自有2水平地質鉆機 XY-1臺1北京探礦機械廠新自有3洛陽鏟把1/新自有1 1

21、1 1 質量控制及檢驗質量控制及檢驗11.1 質量保證措施 11.1.1 施工開始前施工單位應編制地質預報實施大綱，并納入實施性施工組織設計，按程序審查和批準后的實施大綱組織實施。11.1 .2 超前地質預報現(xiàn)場工作人員、設備；預報位置、頻次；數(shù)據(jù)采集、表格填寫、影像資料等符合超前地質預報實施大綱。組長：總工程師副組長：工程部長地質工程師物探工程師試驗工程師1211.1.3 隧道應在每一次開挖后及時觀察、描述開挖面地質的結構狀況、土質的軟硬程度、含水量等，核對設計地質情況，判斷圍巖穩(wěn)定性。地質素描的內容應真實可靠，應有文字和數(shù)碼影像。11.1.4 超前地質預報采用的方法、預報范圍、頻次等符合設

22、計要求。11.1.5 超前地質預報施作后，應及時收集相關數(shù)據(jù)，及時收集分析預報資料，完善設計方案并指導施工。11.1.6 實行定期會議制度，超前地質預報情況列入項目部每日調度會、周例會、月度生產(chǎn)會的重要內容；若遇特殊情況，根據(jù)需要隨時召開專題會議，適時邀請業(yè)主、監(jiān)理和設計單位參加。11.1.7 及時向建設、設計、監(jiān)理等相關各方提供預報成果。11.2 資料交付地質測試與超前預報成果資料采取分報告與總報告相結合的交付方式。每天將現(xiàn)場采集的資料進行分析和匯總，并向施工和技術負責人進行匯報；每周進行一次歸納匯總。高密度電法從隧道進口至出口，全隧貫通一次完成，每200m分段提供報告。對地質條件與設計變化較大、影響隧道施工安全，可能產(chǎn)生地質災害的重點地段，采用超前地質鉆孔，所做的地質超前預報，及時交付業(yè)主、設計單位進行動態(tài)設計；情況緊急時，先及時采取防范措施，有條件時邀請有關方進行現(xiàn)場會勘，再以書面形式報告業(yè)主、設計單位，以