超前地质预报方案

目 录

1.编制依据 ..................................................... 2 2.工程概况 ..................................................... 2 3.地质概况 ..................................................... 2 3.1地形地貌 .................................................. 2 3.2工程地质 .................................................. 3 3.3水文地质 .................................................. 3 3.3气候特征 .................................................. 3 3.4不良地质与特殊岩土 ........................................ 3 4.超前地质预报的目的、内容、方法 ............................... 4 4.1超前地质预报目的 .......................................... 4 4.2超前地质预报的段落及其内容 ................................ 4 4.3超前地质预报的方法 ........................................ 4 5.超前地质预报实施方案 ......................................... 5 5.1地质调查法 ................................................ 5 5.1.1隧道地表补充地质调查 ................................. 5 5.1.2隧道内地质素描 ....................................... 5 5.1.3地质调查法技术要求 ................................... 6 5.2超前钻探法 ................................................ 7 5.2.1超前地质钻探 ......................................... 7 5.2.2加深炮眼探测 ......................................... 9 5.3邻近隧道内不良地质体的前兆标志 ............................ 9 6.超前地质预报资源配臵 ........................................ 10 6.1组织机构 ................................................. 10 6.2人员配臵 ................................................. 10 6.3设备配臵 ................................................. 11 7.资料整理、信息反馈与设计施工 ................................ 11 8.超前地质预报安全防护措施 .................................... 12

吕合1号隧道超前地质预报方案

1.编制依据

1）D3K43+287.5吕合1号隧道设计图（广大施隧-11）；

2）《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设｛2008｝105号）； 3）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）； 4）《铁路隧道施工技术指南》（TZ204-2008） 5）D3K43+287.5吕合1号隧道实施性施工组织设计；

2.工程概况

吕合1号隧道位于楚雄北～南华南区间，双线隧道。设计为4‰单面下坡，全隧除D2K42+663.6～D3K44+420段位于半径R=4504.5m的右偏曲线上外，其余地段均为直线。隧道进口里程D2K42+155，出口里程D3K44+420，全隧长2265米，最大埋深约165米。

本隧D2K42+155～+180段采用明挖法施工，其余地段按照新奥法原理组织施工，光面爆破，锚网喷初期支护。

根据地形地质条件，隧道进口D2K42+155～D2K42+180段采用斜切洞门及斜切延伸段衬砌；出口洞门采用台阶式洞门。

主要工程数量：洞身开挖299226m3;C25喷射混凝土22091m3;Ⅰ18型钢钢架1169000kg;Ⅰ20b型钢钢架1495974kg;Φ42超前小导管133173m；衬砌混凝土60070 m3;HPB235钢筋821284kg;HRB335钢筋2464955kg。

3.地质概况

3.1地形地貌

隧区范围属构造剥蚀低中山地貌，地形波状起伏，地表高程1875～2065米，相对高差约100米；自然坡度约5°～20°不等，隧道进口为冯家村，出口位于托木古水塘沟槽边，洞身植被发育，线路附近人烟稀少。

3.2工程地质

隧区上覆第四系全新统人工填筑（Q4ml）、坡洪积（Q4dl+ml）粉质粘土,坡残积（Q4dl+el）粉质粘土;下伏基岩为白垩系下统普昌河组（K1P）泥岩夹砂岩。

隧区属单斜构造，部分受区域构造影响岩层产状变化较大；根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001）及中国地震局地壳应力研究所《改建广通至大理铁路工程场区地震动参数区划报告》（2009年3月），隧区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s。 3.3水文地质

地表水：地表水为冲沟水及塘水，水量小。地表水主要受大气降水和上游表水补给，流量受季节影响变化较大，对混凝土无侵蚀性。

地下水：地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋存于土层中，由大气降雨及河水补给，水量小；基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中，泥岩隔水性好水量较小，砂岩富水性较好，水量相对较大，区内未见地下水露头。 3.3气候特征

楚雄州属亚热带季风气候，季节变化不明显，干湿季分明、日温差大、年温差小。据楚雄州气象局的气象资料：历年平均气温16.0℃，历年极端最高温度33.6℃，历年极端最低温度-4.8℃。雨季多集中在5～9月，且夏季居多，四季雨量变化很大。

3.4不良地质与特殊岩土

段内不良地质主要为风化剥落、滑坡、顺层、顺层偏压，特殊岩土为泥岩的膨胀性。

1）风化剥落：主要发生在由泥岩组成隧道洞门及路堑挖方地段，在外力作用下，泥岩呈碎屑状剥落，局部形成边坡的小型坍塌。对隧道洞口边仰坡及挖方边坡的稳定有较大影响。

2）滑坡：D2K42+600线路左侧分部一小滑坡，主轴方向和宽度均为65m，厚5～15 m，滑坡体物质成份为粉质粘土夹块碎石。因隧道埋深大，滑坡规模小，滑坡对隧道无影响。

3）顺层：隧道进出口边坡岩层均存在顺层，路堑边坡开挖易引起岩层顺层滑动。

4）隧道顺层偏压：

（1）D2K42+170～D3K44+100段，岩层倾向线路右侧，隧道左侧顺层偏压。 （2）D3K44+100～D3K44+420段，岩层倾向线路左侧，隧道右侧顺层偏压。

4.超前地质预报的目的、内容、方法

4.1超前地质预报目的

1）进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；

2）降低地质灾害发生的几率和危害程度； 3）为优化工程设计提供地质依据； 4）为编制竣工文件提供地质资料。 4.2超前地质预报的段落及其内容

重点段落：全隧；

重点内容：隧道内围岩级别变化趋势。 4.3超前地质预报的方法

根据吕合1号隧道地质情况、风险源及其风险等级，全隧超前地质预报的方法以地质调查法为基础，超前钻探法为主进行综合超前地质预报。

对超前预测预报所得的资料进行综合性分析与评判，相互印证，并结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势及前兆进行预测、判断，根据超前地质预测预报结果，相应优化调整措施、工法及特殊处理措施，以确保施工安全及结构安全，确保工程顺利实施。

5.超前地质预报实施方案

5.1地质调查法

地质调查法是根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、邻近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等，推测开挖工作面的前方可能揭示地质情况的一种超前地质预报方法。

地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。 5.1.1隧道地表补充地质调查

隧道地表补充地质调查包括下列主要内容： 1）对已有地质勘察成果的熟悉、核查和确认；

2）地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是标志层的熟悉和确认。 3）断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位臵、规模、性质及其产状变化情况；

4）人为坑洞位臵、走向、高程等，分析其隧道的空间关系；

5）根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。 5.1.2隧道内地质素描

隧道内地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位臵及出水状态、出水量、溶洞等准确记录下来并绘制成图表，是地质调查法工作的一部分。

隧道内地质素描包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。主要内容为： 1）工程、水文地质

A、地层岩性：描述地层年代、岩性、层间结合程度、风化程度等。 B、地质构造：描述皱褶、断层、节理裂隙特征、岩层产状等。断层的位臵、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系。节理裂隙

的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质、分析组合特征、判断岩体完整程度。

C、地下水的分布、出路形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜色、泥沙含量测定，以及地下水活动对围岩稳定的影响，必要时长期观测。

D、水质分析：判定地下水对结构材料的侵蚀性。 2）围岩稳定性特征及支护情况

记录不同工程地质、水文地质条件下隧道围岩稳定性、支护方式及初期支护后的变形情况。发生围岩失稳或变形较大的地段，详细分析、描述围岩失稳或变形发生的原因、过程、结果等。

3）进行隧道施工围岩分级

地质调查法的相关要求及表格按《铁路隧道超前地质预报技术指南》附表E及附表F、《铁路隧道施工技术指南》附录A办理。

4）影像

对隧道内重要的和具代表性的地质现象进行摄影或录像。 5.1.3地质调查法技术要求

1）隧道地表补充地质调查应在实施洞内超前地质预报前进行，并在洞内超前地质预报实施过程中根据需要随时补充，现场应做好记录，并于当天及时整理。

2）隧道开挖工作面地质素描和洞身地质素描应符合下列技术要求： A、开挖工作面地质素描，主要描述工作面立面围岩状况，应使用统一格式，并统一编号，其格式和内容可参照《铁路隧道超前地质预报技术指南》附录E“施工阶段围岩级别判定卡”。

B、洞身地质素描是对隧道拱顶、左右边墙进行的地质素描，直接反映隧道周边地层岩性及不良地质体的发育规模、在空间上对隧道的影响程度等，通过隧道地质展视图形式表示，其格式和内容参照《铁路隧道超前地质预报技术指南》附录F“隧道地质展视图”。

C、地质素描应随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构造发育部位等复杂、重点地段每开挖循环进行一次素描，其他一般地段不应超过10m进行一次素描。

D、地质素描图采用现场绘制草图、室内及时眷清的方式完成，必须在现场根据实际情况记录，地质素描原始记录、图、表应当天整理。

3）隧道地表补充地质调查和洞内地质素描资料应及时反映在隧道工程地质平面图和纵断面图上，并应分段完善、总结。 5.2超前钻探法

吕合1号隧道根据不同地质条件及其不同的要求，将钻探法分为两类 序号 1 2 5.2.1超前地质钻探

超前地质钻探是利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法。

1）超前地质钻探方法

采用单孔水平取岩芯钻探法，超前探测20～30m，验证中近距离物探超前探测的异常地段。每25m一循环，每孔长30m，其中一孔根据设计要求取芯。

2）超前地质钻探技术要求

A、实施超前地质钻探的人员应经过技术培训和考核，经考核合格后上岗。 B、钻探前地质技术人员应进行技术交底、质量交底。

吕合1#隧道钻探法主要措施 钻探 适应条件 主要手段 备注 类型 加深炮眼 基本 所有工点 ZT-1 （5孔） 手段 D2K42+180～400 超前地质钻探（2孔）+加深ZT-2 / D3K44+297～420 炮眼（5孔），其中一孔取芯。

C、超前钻探过程中应在现场做好钻探记录，包括钻孔位臵、开孔时间、终孔时间、孔深、钻进压力、钻进速度随钻孔深度变化情况、冲洗液颜色和流量变化、涌沙、空洞、振动、卡钻位臵、突进里程等。

D、超前钻探过程中应及时鉴定岩芯、岩粉，判定岩石名称，对于断层带、溶洞填充物、代表性岩土等拍摄照片备查，并选择代表性岩芯整理保存。

E、应加强钻进设备的维修与保养，使钻机处于良好状态；强化协调和管理，各方积极配合，减少和缩短施钻时间。

3）钻孔质量控制措施 A、采用系统的钻探程序

①测量布孔：施钻前按孔位设计图设计的位臵用经纬仪准确测量放线，将开孔孔位用红油漆标注在开挖工作面上。

②设备就位：孔位布好后，设备就位，接通各动力电源和供风、供水管路。安装电路要由专业电工操作，确保安全，供风管路要连接紧密，无漏气现象。

③对正孔位，固定钻机：将钻具前段对准开挖工作面上的孔位，调整钻机方位，将钻机固定牢固。

④开孔、安装孔口管：孔口管必须安设牢固。

⑤成孔验收：施钻满足设计要求，经现场技术人员确认签收后方可停钻终孔。 B、控制钻进方向

①钻机定位完毕后，对钻机进行基座加固，使钻机在钻进过程中位臵不偏移，做到钻孔完毕钻机位臵不变。在钻进过程中定期检查机器的松动情况，及时调整固定。

②钻具的导向装臵尽可能加长，并且选用刚度强劲的钻杆，从而提高钻具的刚度，减少钻具的下沉量，达到技术的要求。不得使用弯曲钻具。

③当岩层由软变硬时应采用慢速、轻压钻进一定深度后，改用硬岩层的钻进参数。钻进中应减少换径次数。

④本循环钻孔完毕后，根据测量结果总结出钻具的下沉量，下一循环钻探时通过调整孔深、仰俯角等措施控制下沉量在设计要求的范围内，达到技术要求的精度。

C、准确鉴定岩性及其分部位臵。 5.2.2加深炮眼探测

加深炮眼探测是利用风钻或凿岩台车等在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息的一种方法。

根据设计要求，吕合1号隧道开挖时在每一循环钻设布设5孔加深3m以上的炮眼作为探测孔。孔位根据开挖断面大小和地质复杂程度确定，严禁在爆破残眼中实施。

5.3邻近隧道内不良地质体的前兆标志

1）临近大型溶洞水体或暗河的前兆标志主要有： ①裂隙、溶隙间出现较多的铁染锈或黏土； ②岩层明显湿化、软化，或出现淋水现象；

③小溶洞出现的频率增加，且多有水流、河沙或水流痕迹； ④钻孔中的涌水量剧增，且夹有泥沙或小砾石； ⑤有哗哗的流水声； ⑥钻孔中有凉风冒出。

2）临近断层破碎带的前兆标志主要有： ①节理组数急剧增加； ②岩层牵引褶曲的出现； ③岩石强度的明显降低；

④压碎岩、碎裂岩、断层角砾岩等的出现；

临近富水断层前断层下盘泥岩、页岩等隔水岩层明显湿化、软化，或出现淋水和其他涌突水现象。

3）临近人为坑洞积水的前兆标志主要有：

①岩层明显湿化、软化，或出现淋水现象； ②岩层裂隙有涌水现象；

③开挖工作面空气变冷或发生雾气； ④有嘶嘶的水声；

4）大规模塌方的前兆标志主要有：

①拱顶岩石开裂，裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬； ②初支开裂掉块、支撑拱架变形或发出响声； ③拱顶岩石掉块或裂缝逐渐扩大； ④干燥围岩突然涌水等。

6.超前地质预报资源配臵

6.1组织机构

成立吕合1号隧道进、出口超前地质预报小组，组长由进、出口隧道队长担任，隧道队技术负责人负责超前地质预报的日常管理；隧道地表补充地质调查、隧道内地质素描、超前地质钻探、加深炮眼探测安排专人负责管理实施。施工中认真分析、研究超前地质预报成果，及时将超前地质预报成果报监理、勘察设计、建设单位，并对超前地质预报成果及数据的真实性负责。 6.2人员配臵

吕合1号隧道进口超前地质预报人员名单

序号 1 2 3 4

姓名 侯大鹏 梁金星 徐国亮 孙 烁 学历 专科 本科 专科 专科 职称 工程师 工程师 工程师 技术员 负责内容 组长 日常管理 隧道地表补充地质调查、隧道内地质素描 超前地质钻探、 加深炮眼探测

吕合1号隧道出口超前地质预报人员名单

序号 1 2 3 4 6.3设备配臵

吕合1号隧道超前地质预报设备配臵

序号 1 2 3 4

姓名 李琨 张云飞 杨致新 张 阳 学历 专科 专科 专科 专科 职称 工程师 工程师 工程师 负责内容 组长 日常管理 隧道地表补充地质调查、隧道内地质素描 超前地质钻探、 工程师 加深炮眼探测 设备名称 地质钻机 凿岩风钻 地质罗盘 陀螺测斜仪 规格 MGY-60 YT-28 JXS-2 单位 台 台 个 台 数量 2 8 2 1 7.资料整理、信息反馈与设计施工

将超前地质预报纳入隧道正常施工工序进行管理，超前地质预报小组设专人管理资料，所有超前地质预报资料及时收集、整理，存档。超前地质预报小组根据超前地质预报结果，依据地质复杂程度分级、风险分级及围岩稳定的标准，发出继续正常施工、加强支护、停止掘进时采取应急措施及可进行二衬施工等信息，及时在施工前下发超前地质预报资料，指出通过该段围岩施工应注意的事项，应采取确的安全的技术措施。加强与监理、勘察设计、建设单位的联系和信息反馈定期发布上报设计与施工地质资料对比情况、超前地质预报报告，总结经验、吸取教训，不断提高超前地质预报水平，降低地质灾害发生的几率和危害程度，为优化工程设计提供地质依据，确保隧道施工安全。

8.超前地质预报安全防护措施

1）超前地质预报人员应认真学习、执行隧道施工安全规程，超前钻探人员还应该认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新参加人员（含临时工）上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全 生产的基本知识，并应在班长或技术熟练人员的指导下工作。

2）隧道超前地质预报实施过程中应积极识别各种安全生产危险源，保障人员和机械设备的安全。

3）进入隧道工作必须穿戴合体的工作服（天然气、瓦斯隧道严禁穿戴易于产生静电的服装）、防护靴、安全帽和防尘（防毒）口罩等安全防护用品。

4）严禁上班前和工作中饮酒。

5）地质预报工作必须在现场找顶作业结束（必要时初期支护）后进行，开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖作业面附近是否还有危石存在，确保预报人员的安全。

6）高处作业时作业台架必须安设牢固，台架周围应安设防护栏，凡患有高血压、心脏病等不适合高空作业者不得上架作业。

7）当隧道岩体中含有煤层瓦斯、天然气等易燃易爆物时，必须严格执行国家现行的《煤矿安全规程》、《铁路瓦斯隧道技术规范》等的有关规定。超前地质预报工作应采用防爆型的仪器、设备。当采用非防爆型时，在仪器设备及操作空间20m范围内瓦斯浓度必须小于1%。超前钻探必须采用水循环钻或湿式钻孔，严禁携带火源进洞。

8）钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均应采用符合要求的高压部件，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂高压风、水伤人；高压电路接线应由专业电工操作。

9）钻孔时，钻机前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴向后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。

10）为便于控制超前钻孔揭露大量地下水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，且孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。