目 录
1 工程概况 .................................................................. 1
1.1工程概况 ............................................................. 1 1.2工程地质 ............................................................. 1 1.3水文地质 ............................................................. 1 1.4超前地质预测、预报的重要性 ........................................... 2 2 超前地质预报组织机构及职责 ................................................ 2 3 超前地质预测、预报总体方案 ................................................ 3
3.1预测、预报原则 ....................................................... 3 3.2预测、预报总体方案 ................................................... 3 4 地质超前预报时间安排 ...................................................... 5 5 地质预报主要设备 .......................................................... 5 6 超前地质预报方法和手段 .................................................... 5
6.1地质调查分析法 ....................................................... 6 6.2钻探法 ............................................................... 6 6.3有效利用管棚钻孔 ..................................................... 7 6.4物探法 ............................................................... 7 7 超前地质预报成果 .......................................................... 8
7.1分段地质预报成果表 ................................................... 8 7.2地质预报成果处理 ..................................................... 8 7.3隧道贯通后提供的资料 ................................................. 8 8 安全、质量要求 ............................................................ 9
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中国中铁九局 中铁九局京沈客专辽宁段TJ-4标隧道专项施工方案
超前地质预报施工方案
1 工程概况 1.1工程概况
正线里程DK340+930～DK347+265（不含顾杖子特大桥），正线线路长度5.226km，承建施工任务段内包括路基0.657km；涵洞2座共计51.2横延米；隧道2座共计4.569km。
孙家沟隧道：进口里程为DK341+587；出口里程为DK344+391，隧道全长2804m，为单洞双线隧道，隧道内线间距5.0m。隧道最大埋深93.59m。隧道DK341+587～DK342+307.808724段位于直线上；隧道DK342+307.808724～DK344+391段位于半径为8000m的左偏曲线上。隧道进口至出口为9.5‰的单向下坡。
顾杖子隧道：进口里程DK345+500，出口里程DK347+265，全长1765m，为单洞双线隧道，隧道内线间距5.0m。最大埋深97.02m。隧道进口至DK345+943.632521位于半径为8000m的左偏曲线上，其余地段位于直线上。隧道内纵坡为22‰单向下坡。 1.2工程地质
孙家沟隧道基岩为单斜构造，岩性有侏罗系上统金刚山组（J3j）砂岩，产状为95°∠20°，侏罗系上统吐呼噜组（J3t）覆于金刚山组之上。
顾杖子隧道DK345+485-DK346+405为侏罗系上统吐呼噜组（J3t），主要岩性为玄武岩，地层较简单。DK346+405-DK347+235为侏罗系上统九佛堂组（J3jf），主要岩性为粉砂岩和泥岩。吐呼噜组与九佛堂组为平行不整合接触。上覆第四系上更新统冲洪积或坡洪积地层。岩层产状122°∠20°，节理裂隙较发育。
DK340+930-DK341+587段路基及涵洞地层：细角砾土：褐黄色，潮湿，稍密，砾石成分由砂岩灰岩组成，岩芯成棱为角状，含少量砂土粉土，σ0 =300kPa。凝灰岩：青灰风化，凝灰结构，块状构造，裂隙发育，主要矿物成分为石英、长石及围岩碎屑物，岩芯呈柱状，σ0=800kPa。粗砂岩：褐黄色，全风化，原岩结构及构造基本被破坏，岩芯呈砂状，含少量植物根系，σ0 =250kPa。褐黄色，强风化，砂质结构，层状构造，泥质胶结，主要矿物成分为石英，长石，节理裂隙发育，岩芯多呈成短柱状状，部分岩芯呈碎块状，σ0=400kPa。灰黄色，弱风化，砂质结构，层状构造，泥质胶结，主要矿物成分为石英，长石，节理裂隙较发育，岩芯呈柱状，σ0=800kPa。 1.3水文地质
隧道沿线地下水类型主要基岩裂隙水。基岩裂隙潜水分布较广，以浅部为主，含于基
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岩风化带、风化裂隙及构造节理裂隙中，水位和水量受季节降雨量影响明显。除此之外，雨季或冰雪融化时，在土、石界面以上，常存在暂时性上层滞水，软化了界面附近土层，直接影响堑坡稳定。
沿线地下水及地表水的侵蚀性以硫酸盐侵蚀为主，环境作用等级H1～H2，局部地段地下水具有氯盐侵蚀性，环境作用等级L1。
1.4超前地质预测、预报的重要性
隧道在施工过程中通过超前地质预报，报告施工工作面前方工程地质，水文地质情况，为施工提供可靠有效的地质资料。
通过超前地质预报，预测可能引发隧道地质灾害的不良地质体位置、规模和性质，并根据地质预报成果，提出相应的技术措施与可行性建议，降低地质灾害发生机率，确保隧道工程施工人员和设备的安全，进而提高经济效益。
2 超前地质预报组织机构及职责
成立专业的超前地质预报小组，详见“超前地质预报组织机构框图”，配置专业人员并配备先进的预测、预报设备和仪器，进行超前地质预报工作。在施工过程中积极开展多种方式、方法相结合的长短期超前地质预测预报，并依据超前地质预报数据、开挖揭示的地质情况和监控量测数据，修改完善围岩分级，有效地对前方不良地质做出准确预报，保证施工生产的安全和正常进行。
超前地质预报组织机构框图
总工程师：段林锋 组长：邓满
组员：王岩组员：孟祥辉组员：张洪兴组员：孙超组员：谭昌涛组员：徐进柏职责分工如下：
工程师邓满任组长：全面负责超前地质预报工作；
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各洞口技术负责人王岩、张洪兴、孟祥辉、谭昌涛任副组长：组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作；
水文地质：徐进柏负责水文地质分析，并对前方水文地质特征做出推断；负责隧道的地质结构、岩性分析，并对前方地质特征做出推断；
试验专业：孙超负责岩、土、水样的测试、试验工作。
3 超前地质预测、预报总体方案
3.1预测、预报原则
将超前地质预报纳入施工工序，做到先探测、后施工，不探测，不施工。探测时采用多种探测方法优势互补。
3.2预测、预报总体方案
根据隧道设计图施工说明，隧道复杂程度等级划分为简单，施工时采取加深炮孔探测、地质素描综合手段进行施工预测、预报工作，隧道工程地质复杂程度分级及预测预报措施和工作量见下表。
3.2.1孙家沟隧道地质超前预报工作方法表
地质调查法 掌子面地质素描:2752m 地面地质调查2804Km2 超前地质钻探法 超前地质钻探：720m 加深炮孔探测：17130m 物探方法 地震折射波法：2752m 3.2.2顾杖子隧道地质超前预报工作方法表
地质调查法 掌子面地质素描:1672m 地面地质调查1672Km2 超前地质钻探法 加深炮孔探测：10500m 物探方法 地震折射波法：1672m 地质雷达：240m 红外探测：240m 3.2.3孙家沟隧道地质复杂程度一览表
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长度 地质概况主地质复杂序号 要地质问题 程度分级 起点里程 终点里程 m 1 DK341+587 DK341+960 373 2 DK341+960 DK342+380 420 3 DK342+380 DK342+450 70 进口浅埋、岩体破碎 岩体破碎～较破碎 岩体破碎～较破碎 岩体较破碎 岩体破碎 岩体破碎～较破碎 岩体较破碎 岩体破碎～较破碎 岩体破碎 岩体破碎 岩体破碎 出口浅埋、岩体破碎 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 简单 起始里程 超前预报方法 掌子面素描,地质调绘,TSP,超前地质钻探,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,超前地质钻探,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,超前地质钻探,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,超前地质钻探,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,加长炮孔 掌子面素描,地质调绘,TSP,超前地质钻探,加长炮孔 4 DK342+450 DK342+590 140 5 DK342+590 DK342+850 260 6 DK342+850 DK343+270 420 7 DK343+270 DK343+790 520 8 DK343+790 DK343+970 180 9 DK343+970 DK344+080 110 10 DK344+080 DK344+140 60 11 DK344+140 DK344+310 170 12 DK344+310 DK344+391 81 3.2.4顾杖子隧道地质复杂程度一览表
起始里程 序号 起点里程 终点里程 长度 m 地质概况主地质复杂要地质问题 程度分级 超前预报方法 1 DK345+515 DK345+550 2 DK345+550 DK345+600 3 DK345+600 DK345+683
进口浅埋、35 岩体破碎 50 岩体较破碎 83 岩体较破碎 掌子面素描、地质调绘、TSP、简单 加长炮孔 简单 简单 掌子面素描、地质调绘、TSP、加长炮孔 掌子面素描、地质调绘、TSP、加长炮孔 4
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4 DK345+683 DK345+832 149 岩体较完成 5 DK345+832 DK346+100 268 岩体较破碎 6 DK346+100 DK346+740 640 岩体较破碎 7 DK346+740 DK347+250 510 进口浅埋、岩体破碎 掌子面素描、地质调绘、TSP、简单 加长炮孔 简单 简单 简单 掌子面素描、地质调绘、TSP、加长炮孔 掌子面素描、地质调绘、TSP、加长炮孔 掌子面素描、地质调绘、TSP、加长炮孔 地质超前预报计划安排表
地质预报项目 加深炮孔 地质素描 单位 次 隧道延米 测量频率 每次掌子面开挖 每次开挖后进行 4 地质超前预报时间安排
地质超前预报是隧道施工中的一个重要环节，作为一项工序纳入隧道施工中去。 根据地质超前预报工作量、预测频率及每次开挖支护循环进尺，可以推算每循环各项地质预报所需时间。各种超前预测预报每次使用时间表见表
每循环各分项地质预报使用时间表
序号 1 2 预报项目 地质素描 加深炮孔 每循环使用时间（min） 10 40 5 地质预报主要设备
超前地质预报主要设备配见下表：
序号 1 2 3 设备名称 地质雷达 笔记本电脑 凿岩风钻 型号 TGP206隧道地质超前预报系统 地质雷达配套使用 YT28 数量 1套 1台 2台 6 超前地质预报方法和手段
为了搞好超前地质防水预测预报和快速查明隧道围岩及地下水情况，采用科学的方法
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和手段；主要用地质分析法和加深炮孔法。两种方法有机结合，综合应用，相互印证，从不同方面发现异常、揭示异常情况，组成地质超前预报完整的技术体系，达到判释准确。
6.1地质调查分析法
地质分析法有地质调查和隧道开挖面地质素描两种方法。
地质调查：对地貌、地质进行调查与地质推理相结合的方法有针对性的补充地质资料。补充地质资料的主要内容包括：不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及变化情况；构造在隧道地表的出露、分布、性质、变化规律及产状变化；地表岩溶发育情况和分布规律。
地质调查方法：地质预报组人员根据建立的标准地层剖面，结合地质岩性变化规律，确定各岩层层序、产状、厚度、位置。对地质构造进行跟踪调查后，展开有针对性的地质调会，详细核对勘察设计资料，为地质预报做好基础工作。
隧道开挖面地质素描：地质预报人员对隧道开挖面的地质状况作如实的调查和编录，采集必要的数据，具体包括：开挖面地层、岩性、构造节理发育程度及开挖面渗水、水的来源流量等。受构造影响程度、围岩稳定状态等进行编录。地质素描方法和预报成果见表。
地质素描方法和预报成果
序号 方法 形成成果 1 用罗盘仪，洞内观察等方法，实测岩分析岩体各种参数，对开挖面地质评价，层产状、节理产状、微构造产状、断绘制常规地质预报展示图和分段地质预层层面产状等资料，采取分段测绘。 报书。 绘制标准地层剖面和岩层位 预报预测软弱岩层的位置，围岩稳定况，提出施工措施建议。 2 3 分析断层、微构造的产出的规律和在开观察开挖面断层及微构造出露情况、挖面的部位、构造走向与隧道轴线关系，量测岩层产状 作出地质预报图。 6.2钻探法
在富水软弱断层破碎带、岩溶发育区、瓦斯发育区、重大物探异常区等复杂地质地段应采用超前水平钻探为主的综合方法预报前方地质情况。
超前水平钻探每循环钻孔长度应不低于30m，连续预报时前后两循环孔应重叠5—8 m。钻孔设备的性能和效率应满足地质条件和工期的要求。
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可能发生突泥涌水的地段，超前钻探应设孔口管和止水装置，防止高压水突出。 富含瓦斯的煤系地层或富含石油天然气地层，应采用长短结合的钻孔方式进行探测。
加深炮孔是一种传统而可靠的工程地质探测方法，具有研判准确，直观的优点。针对
本隧道围岩特点，采用加深炮孔方法进行探测。
加深炮孔可根据需要探测和了解隧道开挖前方几米范围内围岩的工程地质情况；通过钻孔了解和释放影响隧道掘进施工的地下水；通过加深炮孔观察和分析对隧道开挖前方的不稳定岩层进行准确定位。
加长炮孔按双层布置，钻眼深度比开挖进尺深度长3米，隧道爆破开挖时难免出现哑炮，为了确保安全，钻眼时不得在原有残眼位置打钻。
加深炮孔方法是在钻进过程中，从钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情况掌握地质条件。综合不同位置钻孔的钻进时间变化曲线，大致确定岩层的规模和产状。超前地质探孔布置见下图。
超前地质探孔布置图
6.3有效利用管棚钻孔
隧道洞口设计长管棚，可以有效利用长管棚钻孔，根据钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情况掌握地质条件。
探1探2开挖轮廓6.4物探法
物探法包括地震波法TSP地震波反射法。
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物探手段的选用应根据不良地质体与周围介质的物性差异确定。
TSP地震波反射法适用于各种地质条件, 对断层、软硬岩接触面等面状结构反射信号较为明显。每次预报的距离宜为100 — 150m，连续预报时，前后两次应重叠10m以上。
7 超前地质预报成果
7.1分段地质预报成果表
各种超前地质预报手段获得的地质信息，应结合监控量测信息进行综合分析，并及时向相关各方提交书面报告，作为制定或修改施工方案、调整支护参数的依据。
超前地质预报报告内容应包括工作概况、采用的预报手段及预报结果、相互印证情况、综合分析预报结论、灾害警报、 施工方法和施工措施建议等。
超前地质预报结果发现异常情况时应及时通知相关各方，并采取应急处理措施。 施工过程中应将实际开挖的地质情况与预报结果进行对比分析，及时总结经验，指导和改进超前地质预报工作。
根据施工进展情况，结合地质条件，分段提出预报成果。在预报完成24小时内，将预报成果报监理单位。
7.2地质预报成果处理
隧道地质预报成果完成后进行分析，如果地质情况与设计相符，可严格按设计进行施
工，如果发现有特殊地质或与设计情况不符时，应立刻启动隧道防坍塌应急预案，同时上报监理单位和建设单位，申请设计变更。
7.3隧道贯通后提供的资料 7.3.1原始资料
地质素描，现场各种观测调绘记录，岩石物理力学试验图表，岩性鉴定、水质分析报告等，每次预报原始通知书，效果检查报告，并整理成册。
7.3.2正式成果
全隧道地质素描图册和实际地质纵断面图及成果报告。
7.3.3重大预报次数和预报效果统计表
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对施工影响大的地质问题进行预报应提出预报根据和对施工的影响程度，开挖后进行总结。预报效果统计表是对每次预报成功和失败的评价，以此作为检查超前地质预报准确度的根据。
7.3.4全隧道代表性岩石标本。 8 安全、质量要求
（1）人员进出口时需要登记。
（2）仪器设备按照要求使用（专人保管、专人使用）。
（3）进行超前地质预报工作时需要注意个人与他人安全（佩戴安全帽，穿专用工作服）。 （4）做到记录完整、预报及时、成果准确、研讨方案可行。
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