杨家山隧道超前地质方案.doc
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1、目目 录录 1 编制依据及范围 1 1.1 编制依据.1 1.2 编制范围.1 2.工程概况及超前地质预报的目的、意义1 2.1 工程概况.1 2.2 地层岩性.1 2.3 地质构造及地震动参数.2 2.4 水文地质特征.3 2.5 不良地质及特殊岩土.4 2.6 地质预报重点.4 2.7 围岩级别统计.4 2.8 超前地质预报的目的、意义.5 3.施工地质工作组织原则5 3.1 施工地质工作组织机构和人员设备配置.5 3.2 施工地质工作实施分工及职责.7 4.施工地质工作程序9 4.1 总则.9 4.2 施工地质工作程序图.9 4.3 施工地质技术工作10 4.4 超前地质预报主要工作内容
2、11 5 施工地质工作的实施.15 5.1 工程地质分级标准15 5.2 不同工程地质分级相对应的超前地质预报方案16 6 施工地质工作、技术要求.16 6.1 工作要求16 6.2 不同预报方法及测试技术要求17 6.3 施工地质工作记录、报表及资料整理要求17 附录一 不同预报方法及测试技术要求18 附录二: 施工地质资料整理要求及各种记录图表26 1 杨家山隧道超前地质预报方案杨家山隧道超前地质预报方案 (DK149+986DK149+986DK152+096DK152+096) 1 编制依据及范围 1.1 编制依据 1.1.1 中国中铁五院工程集团有限公司有关新建大准至朔黄铁路联 络线
3、 ZCZQ-9 标段 杨家山隧道有关的设计文件和相关标准的施工图纸; 1.1.2 新建大准至朔黄铁路联络线神华集团筹备组有关超前地质预 报的文件、规定及要求; 1.1.3 国家及铁道部颁布最新的客运专线铁道工程施工技术指南 、 铁路隧道超前地质预报技术指南 、 铁路隧道施工技术规范等相关 的客运专线施工技术规范及指南; 1.2 编制范围 新建大准至朔黄铁路联络线 ZCZQ-9 标段 杨家山隧道进出口,按 此进行超前地质预报编制,以指导现场施工。 2.2.工程概况及超前地质预报的目的、意义工程概况及超前地质预报的目的、意义 2.12.1 工程概况工程概况 杨家山隧道位于中山区,地势起伏较大,地形
4、陡峭,自然坡度 2030,植被不发育。工点所经区域地面标高 15401770m,相对高 差约 230m。进出口地表均为粗角砾土覆盖,出口存在威岩落石。进出口 均无道路到达,交通不便。隧道隶属山西省朔州市境内。 隧道起止里程为 DK149+986DK152+096,2110m,洞身最大深埋约 220m,为单洞双线隧道。隧道左线进口至 DK150+088.77 右线进口至 DK150+098.76 位于右偏曲线上,半径均为 R=800m 和 R=795.6m。其余均 位于直线上。洞内设计纵坡为-5.5的单面坡。 2 2.22.2 地层岩性地层岩性 工点内地层为第四系全新统残坡积角砾土;下伏基岩为奥
5、陶系中统 灰岩,局部夹薄层泥灰岩。其岩性特征详述如下: 第四系全新统残坡积地层: 粗角砾土(Q4el+dl6):主要分布在隧道进口,褐黄色,稍实中密, 矿物成份以灰岩、泥灰岩为主,呈棱角状,厚 56m,粒径 2060mm 的 约占 50,大于 60mm 的约占 25余为粘质黄土填充。级硬土,- 0=400kPa。 奥陶系中层: 灰岩(O2Ls):灰青色,隐晶质结构,中层状构造,岩质较硬,节理 裂隙较发育。强风化厚度 13m,级软石,0=600 kPa;其下弱风化 灰岩,级次坚岩,0=1200 kPa. 泥灰岩(O2MI):灰黄色,泥质结构,中层状构造,岩质较硬,节理 裂隙较发育。强风化层 13
6、m,级软石,0=400 kPa;其下弱风化泥 灰岩,级次坚岩,0=600 kPa. 岩层产状:N8W/9N。 发育三组节理: J1:N80E/80S,密闭节理,节理间距约 0.5m,延伸长度约 3m。 J2:N60E/85N,密闭节理,裂隙中铁锰质浸染,节理间距 0.20.4m,延伸长度 13m。 J3:NS/70W,微张节理,无填充,裂隙中铁锰质浸染,节理间距 0.3m,延伸长度 12m。 杨家山隧道围岩级别概况如下:级围岩 1160m;级围岩 680m;级围岩 145m;级围岩 125m。 2.32.3 地质构造及地震动参数地质构造及地震动参数 场内地形地貌单一,地层岩性主要为第四系全新统
7、残坡积角砾土及 奥陶系中统灰岩、泥灰岩,地质构造简单,新构造运动活动轻微,本工 3 点内未发现对工程有影响的大地质构造。 根据中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001)的划分,本 段地震动峰值加速度值为 0.10g,相当于地震基于烈度七度,地震动反 应谱特征周期为二区。 2.42.4 水文地质特征水文地质特征 (一)地下水类型 工区地下水主要为基岩裂隙水级岩溶水,不发育,勘察期间未见地 下水,属地下水较为贫乏区。 (二)隧道水文地质特征 地下水的补给来源主要为大气降水补给,补给能力受降水强度、江 水持续时间、汇水面积及地表节理裂隙的发育程度控制。遂址区地层单 一,地质构造简单,地下
8、水不发育。 2.52.5 不良地质及特殊岩土不良地质及特殊岩土 1、不良地质 本隧道的不良地质现象主要为危岩落石及溶洞。 为岩落石:分布于隧道出口,再出口坡面上分布零星落石。 溶岩:在隧道出口左侧陡壁见溶岩,洞口直径 23m,其余地段岩体 溶沟、溶槽不发育,综合判定段岩溶若发育。 2、特殊岩土 无特殊岩土分布 2.62.6 地质预报重点地质预报重点 全隧道采用 TSP、地质雷达等综合物探手段对掌子面前方进行综合超 前预测预报,并对综合物探结果加以分析,若物探异常则应增设超前水 4 平进行验证。 2.72.7 围岩级别统计围岩级别统计 隧道围岩主要以、级围岩为主,其中级长度为 1160m,占 5
9、5%;级长度为 680m,占 32%;级长度 145m,占 7%; 级长度为 125m,占 6%。 2.82.8 超前地质预报的目的、意义超前地质预报的目的、意义 隧道工程地质条件复杂,安全隐患多,同时存在浅埋、断层破碎带 等不良地质现象,易产生突水、突泥、坍塌等现象。为规避施工风险、 预防施工过程中的地质灾害和事故,保证隧道施工安全和工程质量,能 否做好隧道施工地质工作,尤其是超前地质预测预报,做到超前预判, 及时决策预防、处理突发性地质灾害是工程建设成败的关键之一。 选定科学、合理的施工工艺。 施工地质工作可进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探 查的、隐伏的重大地质问题,根据掌握的地
10、质灾害前兆和超前预测预报 地质灾害,及时改进施工方法,调整施工工艺,确定防灾预案,进而指 导工程施工的顺利进行。 施工地质工作可降低地质灾害发生的机率。 通过开展施工地质工作,为变更设计提供地质依据。 为编制竣工文件提供地质依据。 3.3.施工地质工作组织原则施工地质工作组织原则 为了应对不良地质及突发地质灾害,确保工程安全和施工进度,项 目部成立了超前地质预测预报工作组,组织编制、实施施工地质工作, 并接受指挥部的指导。地质预报组参与审核本标段施工地质工作实施方 案,决策处理复杂地质问题。同时,项目部成立超前地质预测预报工作 小组,负责具体实施日常性施工地质工作。 3.13.1 施工地质工作
11、组织机构和人员设备配置施工地质工作组织机构和人员设备配置 3.1.13.1.1 施工地质工作组织机构施工地质工作组织机构 5 项目部地质预报专项工作组 杨家山隧道地质预报组 进口、出口地质预报工作小组 中交股份神华准池铁路工程指挥部 图 3-1 组织机构图 3.1.23.1.2 人员组成人员组成 表 3-1 杨家山隧道超前地质预报专项工作组成员表 序号姓 名职责职 务备 注 1李长福组长项目总工 2李文明组员 副总工兼工程部长 3汤春阳 组员 地质工程师 4徐茂华 组员 隧道工程师 5赵志学 组员 地质工程师 项目部 6吴季岩 组员 隧道工程师 7国晓亮 组员 地质工程师 隧道进口 8张亮 组
12、员 隧道工程师 9张大伟 组员 地质工程师 隧道出口 3.1.33.1.3 仪器设备的配置仪器设备的配置 本管段隧道工程施工地质工作主要仪器设备(见表 3-3) 。 表 3-2 隧道施工地质工作主要仪器设备表 6 序号仪器名称规格型号单位数量备 注 1TSP/ 套 1 标段统一调配 2 地质雷达 / 套 1 标段统一调配 3 地质钻机台 2 每个洞口 1 台 4 红外探水仪 HY-303 台 1 一项目管段统一调配 5 数码摄影机 / 部 2 每个洞口 1 部 6 电 脑 / 台 2 每个洞口 1 台 7 地质罗盘 / 套 2 每个洞口 1 套 8 地质锤 / 把 4 每个工作面 2 把 9
13、放大镜 / 套 2 每个工作面 1 套 3.23.2 施工地质工作实施分工及职责施工地质工作实施分工及职责 3.2.13.2.1 施工地质工作实施与分工施工地质工作实施与分工 3.2.1.1 指挥部地质预报工作组 (1)受指挥部总工程师领导,负责全标段隧道施工地质工作技术策 划、管理工作。并组织一系列技术培训与讲座。业务上受局项目部地质 核查组指导。 (2)编制全标段隧道的施工地质工作实施方案,包括各隧道地质超 前预报分段预报内容、方法及技术要点。 (3)负责复杂工程地质条件下或中、长距离的地质预报(地质雷达 和 TSP)和地质资料汇总、分析工作。 (4)必要时组织实施隧底隐伏岩溶勘察和地面气
14、象水文观测。 (5)组织围岩分级现场核对和修正。 (6)组织重大地质灾害研讨,根据超前预报结果及施工地质工作监 测试验资料,结合地面勘测资料综合分析,提出地质灾害预报和施工方 法及施工技术建议。 (7)按照砼耐久性要求,进行相关地层地下水侵蚀性分析。 3.2.1.2 项目部地质预报专项工作小组 (1)杨家山隧道日常施工地质工作的具体实施单位。行政上受项目 部总工程师的领导,业务上受指挥部地质超前预报工作组的指导。 (2)开工前对洞口地表及出露的围岩情况进行必要的、简单地质核 7 查;开工后定期进行地质超前预报,包括 TSP、地质雷达等综合物探探 测的配合及超前钻孔实施与预报。 (3) 施工中及
15、时进行地质素描,填写施工阶段围岩级别素描卡, 提出围岩分级修正建议。 (4)根据设计与施工需要,进行隧道采空区、断层、地应力、地温 等项目的监测。 (5)洞内涌水的流量、水压的监测。 3.2.23.2.2 职责职责 3.2.2.1 项目部地质预报专项工作组 (1)负责编制施工地质工作实施方案,包括采用的方法、设备选型、 段落部位、预报频次等,对数量、质量及成果进行检查。 (2)负责建立中、长距离及重点地段的地质预报资料台帐;对 TSP、地质雷达的原始数据和成果的真实性负责。每次超前预报完成后 23 天内,将预测预报成果及时报送设计、监理单位和内部通报,重大 问题实时通报。 (3)对施工地质工作
16、成果进行分析、研究,组织重大地质灾害研讨, 及时调整施工方案,并对下阶段施工地质工作、完善设计方案提出建议。 (4)负责施工地质工作的地质与物探专业技术人员必须相对固定, 地质技术人员应具备一定的地质工作经验和隧道施工经验,能较准确的 判断隧道开挖掌子面前方与侧壁的地质情况,物探专业技术人员熟练掌 握物探仪器、设备的操作及分析方法,能够较准确的判释地质情况。 (5)总工程师应参与重大地质灾害研讨。 2.2.2.2 工点架子队地质预报专项工作小组 地质预报小组提供预测预报的原始数据和成果,并对预测预报数 据的真实性负责。每次超前预报完成后 23 天内,将预测预报成果及时 报送设计、监理单位,重大
17、问题实时通报。架子队及时分工点建立管段 8 所有地质预报及日常施工地质工作资料台帐。 实施施工地质工作工作,包括隧道地形地貌踏勘等,以及洞壁及 掌子面地质素描、超前水平钻孔等预测预报和物探探查的验证。 认真研究设计文件,对施工地质工作结果同设计单位提供的设计 文件进行对照验证,根据变更设计方案及时调整施工方案,并对下阶段 施工地质工作、完善设计方案提出建议。 负责施工地质工作的技术人员必须相对固定,并具备一定的地质 工作经验和隧道施工经验,能较准确的判断隧道开挖掌子面前方与侧壁 的地质情况。 当设计单位需进行补充施工地质工作时,应提供工作条件。 4.施工地质工作程序 4.1 总则 4.1.1
18、施工地质工作应作为一道正常的工序纳入施工组织设计管理 中。 4.1.2 施工地质工作超前预报,信息化设计和信息化施工是一有机 整体,需各方协调一致,相互配合,做到资源信息共享、传递顺畅、反 馈及时,决策迅速。 4.1.3 施工地质工作主要由项目分部、架子队实施,完成的数据和 预报成果,各项目部必须及时汇交设计院、监理站,经综合分析,提出 综合预报和地质灾害警报。 4.2 施工地质工作程序图 开工准备 地质预报 确定施工方案方法 短期预报及是否与长期 预报相同 组织施工 竣工 修正施工方案 否 是 报设计单位 报设计单位 9 图 4-1 施工地质工作程序图 4.3 施工地质技术工作 施工地质技术
19、工作流程图见图 4-2。隧道施工地质工作内容包括: 超前地质预报; 施工围岩分级及稳定性评价; 隧底及周边岩溶 探查; 灾害评估及防治工程措施建议。 10 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 TSP203 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、
20、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 图 4-2 施工地质技术工作流程图 4.4 超前地质预报主要工作内容 超前地质预报是隧道施工地质工作最主要的工作内容。其工作分为 既有资料收集; 地质素描; 洞内外水文调查; 监测测试; 11 超前地质预测; 综合超前预报和成灾警报等六项任务。 1.既有资料收集 既有资料和相关地质成果的收集和分析,对存疑虑的相关重大地质 问题和地段,必要时进行踏勘和补充恰当的地质工作。 2.地质素描:施工地质最基础的工作,包括正洞地质及掌子面地质 素描。根据围岩地质条件,一般情况下每 35m 做一次地质素描。异常 地段适当加密。其主要内
21、容包括: 地质观察 1) 地层岩性地层时代划分,岩组划分,岩石划分,岩体性态, 切割程度,围岩等级等。 2) 断层、褶皱断层、褶皱性质、位置、产状、破碎带宽度及 构造岩划分,断层岩体的围岩级别划分及稳定性评价。断层、褶皱坍方 的地质原因,是地质素描的重点。 3) 贯穿性节理产状、密度、延伸情况,节理面特征、力学性质。 分析判断组合特征、岩体完整程度及控制局部坍方的构造内因。 4) 特殊地层含膏盐层单独素描。 岩溶调查:岩溶规模(形态) 、位置(洞体里程) 、所属地层和构 造部位,充填物(成分、状态) 、洞体展布的空间关系。 3.洞内外水文调查 洞内水文调查 1) 涌水点(处)调查: a 空间:
22、层次、构造部位、洞周分布,含水体分布; b 时间:点(处)间的时效关系; c 制约:制约因素、补给来源、途径、连通关系。 2) 涌水量预测: a 实用量测:反映瞬时特征和短期变化特征; 12 b 长期观测:反映长期变化特征和动态特征; c 涌水量预测。 3) 水质水压测试:包括水压、水温、水色、含泥沙量测定; 4.危害评估。 洞外水文调查 1) 气象观测; 2) 重要排泄点、径流点长期观测; 3) 相关岩溶水文地质及环境水文地质调查 4) 调绘:相关岩溶水文调绘、地表坍方、变形调查; (4) 监测测试:隧道周边位移量测,包括拱顶下沉、净空水平收敛 及必要时增设的隧底上鼓量测(采用仪器为收敛计、
23、水准仪、塔尺)和 隧道浅埋段地表下沉量测(采用仪器为水准仪、塔尺等) ,详见监控量 测施工方案 。 5. 超前地质预测 预测方法 1) 地质编录预测法(图解法、类比法、断层参数法) ; 2) 超前物探预测法:采用超前物探预测方法与仪器类型包括 TSP 超 前地质预报系统、地质雷达、红外探水仪等。 TSP 超前地质预报方法在施工过程中进行连续探测,预报搭接长度 为 1020m,主要用于预报掌子面前方 150 米左右范围内的断层破碎带、 岩溶溶洞、暗河、不同岩层接触带等不良地质体的界面位置、范围。 地质雷达预报距离为 2530m,搭接长度为 35m,在需要的条件下 代替 TSP203 探测法。主要
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