超前地質(zhì)預(yù)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(zhì)預(yù)報小村隧道超前地質(zhì)預(yù)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(shè)計概況及編制依據(jù) .23、驗收標準 .34、作業(yè)準備 .35、技術(shù)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(zhì)調(diào)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(shè)備配置 .1110 機械設(shè)備配置 .11、質(zhì)量控制及檢驗 .1111.1 質(zhì)量保證措施.1111.2 資料交付.1211.3 質(zhì)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(shè)計概況及編制依據(jù)設(shè)計概況及編制依據(jù)2.12.1 設(shè)計概況設(shè)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(cè)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(nèi)縱坡為 11和 3的人字坡。隧道主體結(jié)構(gòu)采用曲墻帶仰拱復合式襯砌，襯砌采用 C35 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。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(shè)置有 20m 明洞，洞口段基礎(chǔ)采用 125cm 鉆孔樁加固地層，并設(shè)置鋼筋混凝土承臺。隧道出口采用斜切式洞門，設(shè)置有 32m 緩沖結(jié)構(gòu)。洞口邊仰坡采用拱形骨架護坡，拱形骨架的上緣設(shè)排水槽，在拱形骨架內(nèi)植草綠化。2.1.22.1.2 工程地質(zhì)工程地質(zhì) 隧道通過地層為第四系上更新統(tǒng)風積黏質(zhì)黃土及黏質(zhì)黃土(古土壤)，下部為第

4、四系中更新統(tǒng)風積黏質(zhì)黃土夾黏質(zhì)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(gòu)造。2.1.32.1.3 水文地質(zhì)水文地質(zhì)隧道通過地段內(nèi)地表水及地下水均不發(fā)育。2.1.42.1.4 方案設(shè)計方案設(shè)計小村隧道屬黃土淺埋隧道，其不良地質(zhì)構(gòu)造主要是軟弱土層及斷層，超前地質(zhì)預(yù)報主要對上述隧道開挖面前方一定距離的淺埋段災(zāi)害地質(zhì)的施工探測，對照勘測階段的地質(zhì)資料，預(yù)測、預(yù)報地質(zhì)條件變化及其對施工的影響。針對不同地段的工程地質(zhì)情況采用不同的預(yù)報手段，以達到既預(yù)報準確又節(jié)省有限預(yù)報資源的目的。超前地質(zhì)預(yù)報由超前地質(zhì)預(yù)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(shù)指南 （鐵建設(shè)【2010

5、】241 號） ；2.2.2 高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收標準 （鐵建設(shè)【2010】240 號） ；32.2.3 鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南(鐵建設(shè)2008105 號)；2.2.4 西寶客運專線小村隧道設(shè)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(shè)計 。3 3 驗收標準驗收標準3.1 隧道應(yīng)在一次開挖后及時進行；3.2 采用的超前地質(zhì)預(yù)報方法、預(yù)報范圍、頻次等應(yīng)符合設(shè)計要求規(guī)定；3.3 超前地質(zhì)預(yù)報施作里程、位置、搭接長度應(yīng)符合設(shè)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(diào)查資料。4.2 開

6、工前組織相關(guān)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(zhì)預(yù)報方案設(shè)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(shù)交底，實行三級交底制度。 4.6 建立管理機構(gòu) 成立由總工程師為組長、工程部長為副組長，相關(guān)專業(yè)工程師任成員的地質(zhì)預(yù)報管理機構(gòu)。現(xiàn)場建立地質(zhì)預(yù)報檢測組，固定專人，負責日常的超前地質(zhì)預(yù)報工作。4.7 編制實施大綱 收集工程范圍內(nèi)的地質(zhì)資料，分析和掌握存在的主要工程地質(zhì)問題、主要地質(zhì)災(zāi)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(zhì)預(yù)報實施細則。4.8 配置儀器設(shè)備 按照長距離預(yù)報：預(yù)報長度100m以上；中長距離預(yù)報：預(yù)

7、報長度30-100m；短距離預(yù)報：預(yù)報長度30m內(nèi)選擇預(yù)報方法并配置儀器設(shè)備。根據(jù)小村隧道地質(zhì)情況，長距離預(yù)報采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制的WGMD-3 高密度電法測量系統(tǒng)，短距離預(yù)報采用不取芯加洛陽鏟超前水平鉆孔的方法，進行綜合預(yù)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(zhì)預(yù)報檢測組都應(yīng)立即前往掌子面，及時觀察、描述開挖面地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況，分析主要地質(zhì)問題，進行地質(zhì)綜合判斷，提交地質(zhì)綜合分析報告。遇不良地質(zhì)，或地質(zhì)變化，且已有明顯前兆，需要變換預(yù)報方法，盡可能提前準備，以減少超前地質(zhì)預(yù)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(shè)備；制作“施工階段圍巖級別判定卡” 、 “隧道地質(zhì)展示圖”等表格，為數(shù)據(jù)及時采集整理奠定基礎(chǔ)。5 5 技術(shù)要求技術(shù)要求小村隧道屬大跨度黃土淺埋隧道，洞身不良地質(zhì)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(zhì)資料，小村隧道超前地質(zhì)預(yù)報采用三種方法進行，即：物探法、地質(zhì)調(diào)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(zhì)預(yù)報方法為主控方法，采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制的WGMD-3 高密度電法測量系統(tǒng)，其技術(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換器的供電、測量電極的自動轉(zhuǎn)換，配合電阻率成像（CT）等高新技術(shù)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(diào)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(zhì)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(yīng)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(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查法 隧道掌子面每進行一次循環(huán)都應(yīng)進行掌子面地質(zhì)素描和洞身地質(zhì)素描，通過掌子面和洞身的地質(zhì)變化情況對掌子面前方近距離范圍可能揭示的地質(zhì)情況進行預(yù)測預(yù)報。其技術(shù)要求：5.2.1 開挖工作面地質(zhì)

12、素描，主要描述工作面立面圍巖狀況，應(yīng)使用同一格式，并統(tǒng)一編號，其格式和內(nèi)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(zhì)超前預(yù)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(jié)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(zhì)構(gòu)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(zhì)結(jié)構(gòu)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(yīng)力狀態(tài)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)其他圍巖級別開挖工作面素描圖及地質(zhì)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(zhì)素描是對隧道拱頂、左右邊墻進行的地質(zhì)素描，直觀反映隧道周邊地層巖性及不良

14、地質(zhì)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(nèi)容見“小村隧道地質(zhì)展示圖” 。7小村隧道地質(zhì)展視圖小村隧道地質(zhì)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(shè)計工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件設(shè)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(gòu)造特征施工揭示水文地質(zhì)特征施工圍巖穩(wěn)定性及初期支護 繪制： 復核：5.2.3 地質(zhì)素描應(yīng)隨隧道開挖及時進行，對地層巖性變化點等重點地段應(yīng)每開挖進行一次素描，其他一般地段不應(yīng)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(zhì)預(yù)報后發(fā)現(xiàn)隧道掌子面前方存在重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的地段和超前預(yù)報的范圍提及的重點地段，采用超

15、前地質(zhì)鉆孔驗證高密度電法超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果和進一步查清重點地段的地質(zhì)情況。采用不取芯加洛陽鏟鉆孔法進行，超前地質(zhì)鉆探應(yīng)符合下列技術(shù)要求：5.3.1孔數(shù)不良地質(zhì)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(yīng)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(yīng)滿足鉆芯、取樣和孔內(nèi)測試的要求。5.3.4連續(xù)預(yù)報時前后兩循環(huán)鉆孔應(yīng)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(zhì)預(yù)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(yīng)進行掌子面地質(zhì)素描和洞

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

17、循環(huán)預(yù)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(nèi)容應(yīng)包括： 1 概況：隧道工程概況、地質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(jié)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(zhì)和水文地質(zhì)隱患，以及施工過程中應(yīng)采取的措施。7.2 地質(zhì)調(diào)查法工作要求7.2.1 現(xiàn)場調(diào)查做好記錄；地質(zhì)素描圖采用現(xiàn)場繪制草圖，室內(nèi)及時謄清的方式完成；地質(zhì)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(yù)報結(jié)論綜合分析，施工措施建議及時提出。7.2.2 小村隧道地質(zhì)調(diào)查法超前地質(zhì)預(yù)報，應(yīng)編制下列資料： 1 地質(zhì)調(diào)查法預(yù)報報告； 2 開挖工作面地質(zhì)素描圖； 3 隧道洞身地質(zhì)展示圖，比例尺為1:1001:500； 4 地質(zhì)檢測與測試資料； 5 有關(guān)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(zhì)以IV、V類圍巖為主，11為保證隧道施工安全、質(zhì)量，項目部將隧道超前地質(zhì)預(yù)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(zhì)預(yù)報管理組織機構(gòu)。組織機構(gòu)見圖8.1。圖圖8.18.1 超前地質(zhì)預(yù)報組織機構(gòu)圖超前地質(zhì)預(yù)報組織機構(gòu)圖8.28.2 其

20、職責分工為：組長：全面負責超前地質(zhì)預(yù)報工作，向項目經(jīng)理負責；副組長：組織工程地質(zhì)、物探及試驗等專業(yè)組成人員進行超前地質(zhì)預(yù)報日常工作；地質(zhì)工程師：負責隧道工程的地質(zhì)超前預(yù)報和調(diào)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(shè)備配置機械設(shè)備配置表表1010.1.1 機械設(shè)備配置表機械設(shè)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(shù)研究所新自有2水平地質(zhì)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(zhì)量控制及檢驗質(zhì)量控制及檢驗11.1 質(zhì)量保證措施 11.1.1 施工開始前施工單位應(yīng)編制地質(zhì)預(yù)報實施大綱，并納入實施性施工組織設(shè)計，按程序?qū)彶楹团鷾屎蟮膶嵤┐缶V組織實施。11.1 .2 超前地質(zhì)預(yù)報現(xiàn)場工作人員、設(shè)備；預(yù)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(zhì)預(yù)報實施大綱。組長：總工程師副組長：工程部長地質(zhì)工程師物探工程師試驗工程師1211.1.3 隧道應(yīng)在每一次開挖后及時觀察、描述開挖面地質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀況、土質(zhì)的軟硬程度、含水量等，核對設(shè)計地質(zhì)情況，判斷圍巖穩(wěn)定性。地質(zhì)素描的內(nèi)容應(yīng)真實可靠，應(yīng)有文字和數(shù)碼影像。11.1.4 超前地質(zhì)預(yù)報采用的方法、預(yù)報范圍、頻次等符合設(shè)

22、計要求。11.1.5 超前地質(zhì)預(yù)報施作后，應(yīng)及時收集相關(guān)數(shù)據(jù)，及時收集分析預(yù)報資料，完善設(shè)計方案并指導施工。11.1.6 實行定期會議制度，超前地質(zhì)預(yù)報情況列入項目部每日調(diào)度會、周例會、月度生產(chǎn)會的重要內(nèi)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(shè)計單位參加。11.1.7 及時向建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理等相關(guān)各方提供預(yù)報成果。11.2 資料交付地質(zhì)測試與超前預(yù)報成果資料采取分報告與總報告相結(jié)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(shù)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(zhì)條件與設(shè)計變化較大、影響隧道施工安全，可能產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的重點地段，采用超前地質(zhì)鉆孔，所做的地質(zhì)超前預(yù)報，及時交付業(yè)主、設(shè)計單位進行動態(tài)設(shè)計；情況緊急時，先及時采取防范措施，有條件時邀請有關(guān)方進行現(xiàn)場會勘，再以書面形式報告業(yè)主、設(shè)計單位，以