隧道超前地质预报实施方案
目录
第一章总则 (2)
一、编制依据 (2)
二、编制原则 (2)
第二章超前地质预报实施方案 (2)
第一节工程概况 (2)
第二节地质超前预报实施方案 (4)
第三节地质超前预报实施程序 (6)
第四章针对预报对特殊地质段的处理方法 (7)
第五章保证预报质量的对策和措施 (9)
第一章总则
一、编制依据
（1）陇海线宝天段上行改线工程指导性施工组织设计；
（2）铁路隧道超前地质预报技术指南（铁建设【2008】105号）
（3）本单位技术装备、技术水平及类似工作经验；
（4）西安铁路局西安第二工程指挥部超前地质预报管理办法；
（5）塬安坪隧道设计图纸及相关规范。
二、编制原则
(1) 根据工程实际情况，科学、合理的安排地质超前预报，做到既能满足施工需要，又尽可能减少对隧道施工的影响；
(2) 采用长短距离相结合的预报手段，长距离预报宏观控制，中远距离及短距离预报确保预报的准确性，做到预报结果及时指导隧道施工。
(3)即保证预报项目的连续性、全面性，又突出重点，加强重点、难点工程的预报措施，为隧道施工提供工程地质依据，以确保隧道施工顺利进行和工程施工安全。
第二章超前地质预报实施方案
第一节工程概况
塬安坪隧道工程概况
塬安坪隧道位于元龙镇石谷川村附近，属元龙乡渭河左岸中低山与渭河河谷过渡地段，洞身地表起伏不大，分布一处“Y”型泥石流沟，沟口宽度20m，物质成分移碎石类土为主，夹杂黏性土，纵坡坡度约为10°，沟谷形态较顺直，沟口至沟脑延伸长度约1.36km，沟脑发育三处浅层滑坡，植被较为稀疏，根据西铁路局工务段记录该位置涵洞（1-4m）。2005年7月1日和9月20日，涵洞上有爆发泥石流，3000立方淤积堵塞桥孔，洪水慢道，中断行车。泥石流沟右侧山坡发育一小型表层溜塌，溜塌体厚2m，宽
度25m，溜塌体主要由砂质黄土与粗角砾土为主。片石节理裂隙发育，风化较严重，影响较大的落石面积约1500m2，落石方量约200m3。隧道起讫里程为DK1360+722～DK1361+098,全长376m，最大埋深约55m。隧道进口50.53m位于直线上，其余325.47m均位于半径为1000m的曲线上。隧道外侧坡下有乡村水泥路，可急转弯绕行至隧道进口附近，绕行处既有铁路涵洞限高2.8m，通行条件受阻，既有陇海上行线K1360+610处有一座小桥，桥高约4m，便道条件一般。渭河对岸为G310国道，施工场地条件复杂，因此便道条件较为复杂。
二、塬安坪隧道地质特征
1、工程地质特征
隧道地层属于渭河断层影响范围，影响带物质为压碎片岩，呈正断层性质，断层活动性不强，工点范围内压碎岩受构造影响严重，岩体破碎，节理发育。
2、水文地质
根据现场调查，隧道地表水为季节性流水，地下水不发育。
3、不良地质及特殊岩土
（1）不良地质：DK1360+975～DK1360+995(20m)通过泥石流沟。
（2）特殊岩土：
湿陷性黄土，隧道进口附近分布有第四系上更新统风积砂质黄土，第四系上更新统风积，隧道洞身范围内粗角砾土夹有洪积砂质黄土，一般具Ⅱ级自重-Ⅲ级自重湿陷性，湿陷土层厚度8～20m。
4、地震动参数区划
根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001,该工程所属区地震动峰值加速度为0.30g，相当于地震基本烈度八度。
5、气象资料
根据天水市（麦积区）气象站多年资料，年平均气温11℃，极端最高温度38.2℃,极端最低温度-19.2℃,最冷月平均气温-7℃,年平均降雨量520.1mm，年平均蒸发量1363.9mm，平均相对温度67.2%，最大风速21m/s，年平均八级以上大风日数2.3天，最大积雪厚度17cm，最大季节冻土深度66cm。
第二节地质超前预报实施方案
一、施工组织
1、物探工作主要由地质预报单位负责实施，即中铁第一勘察设计院集团有限公司，根据实施情况及时分析数据成果报告提交我项目部做为初步预报信息，为施工提供参考依据；
2、钻探及地质调查工作由项目部根据设计要求实施，并根据物探结果加以验证，确保准确掌握隧道前方地质变化。
二、施工方案
隧道施工中，超前地质预报关系到施工安全、质量和进度，为确保各项目标顺利实现，拟采用的主要预报方法有：地面地质调查、掌子面地质素描、超前地质钻孔、及弹性波反射法。将以上方法有机结合、综合应用，发挥各自长处，相互补充、相互验证，从不同方面发现异常、揭示异常，组成地质超前预报完整的技术体系，并坚持将超前地质预报合理纳入工序进行组织管理。其中：
地面地质调查：核对地质资料，掌握隧道所在地区的地层岩性、地质构造、不良地质及水文地质情况，为隧道内地质预报提供方向性依据。调查范围主要为隧道中线两侧各1～2km的范围。
掌子面地质素描：对隧道正洞或辅助坑道施工过程中的工程地质、水
文地质特性进行详细的描述。操作简便，作为其他方式的补充和验证。
超前地质钻孔：是最直观、最准确的预报方式，在隧道地质复杂地段采用，探测距离为20～30m。
弹性波反射法：适应于软弱围岩地层或岩溶发育地区，用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质的厚度和范围，预报距离可达100～150m。
重点预报预测范围：预报断层破碎带内的岩体破碎程度、地下水赋存在情况、岩体稳定性、岩体风化程度、节理裂隙发育状况、及岩层产状等内容。施作时可具体工点具体分析，根据实际情况采取不同超前地质预报方法或几种方法的组合。
①超前探测
超前物探：主要针对地下水发育地段的断层破碎带及其影响带、岩层接触带、构造及裂隙发育带，远距离超前物探选用TSP—203地质探测仪、SIR-10H型探地雷达(GPR)系统；水平钻孔超前探测，选用钻孔孔径108mm，钻孔深度20～30m。
②常规地质法
通过超前平导、正洞掌子面与侧壁的量测和地质素描，获得地层岩性特征、结构面性质与产状及发育程度、岩体破碎程度与充填情况、洞壁变形破坏特征、突泥与坍方发展情况等第一手资料，在此基础上对掌子面前方一定范围内的地质条件进行预测预报。
③洞外实时监测
塬安坪隧道洞口及浅埋段地表沉降、位移监测是洞外监测的重点。
④由于隧道地质条件的复杂性，在施工中根据开挖揭示的地质情况和出现的地质问题，对超前地质预报应进行适当调整，以确保隧道施工的安
全。
通过以上的系统不良地质检测预报及验证，基本可以达到超前地质预报的目的，但是由于很多检测资料分析结果及软件的应用因人而异，因此我单位委派具有丰富经验的地质预测预报技术人员，形成专职的地质预报组。
第三节地质超前预报实施程序
依据我项目部隧道的具体地质情况，实施地质超前预报的具体程序如下：
第一步：隧道所在地区地质分析与宏观预报
这是地质超前预报的第一步重要工作程序。对于我项目部隧道来说，主要包括区域地质资料的收集、分析和少量隧道临近地区的地表地质调查、分析。在地质分析的基础上，进行宏观预报。
第二步：隧道施工过程中的长期地质超前预报
本隧道地下水发育地段的断层破碎带及其影响带、岩层接触带、构造及裂隙发育带，在宏观预报的指导下，远距离超前物探选用TSP—203地质探测仪、SIR-10H型探地雷达(GPR)系统；水平钻孔超前探测，选用钻孔孔径108mm，钻孔深度20～30m。
第三步：隧道施工过程中的短期地质超前预报
在隧道长期地质超前预报的基础上，对长期地质超前预报确定的异常区段，不良地质分布区段，主要应用风钻等在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息实施掌子面前方3m以上的短期超前预报。
第四步：加深炮孔探测
加深炮孔探测是利用风钻在隧道开挖工作面钻小孔径获取地质信息的一种方法，使用于各种超前地质预报。具体要求是孔深应较爆破孔（或
循环进尺）深3m以上；孔径与爆破孔相同；孔数、孔位应根据开挖面的大小和地质复杂程度确定，加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施。
第五步：超前钻探
超前钻孔时隧道施工超前地质预报中最直接的方法，是隧道施工的重要工序，是对其他探测成果的验证和补充。超前钻孔能最直接地揭示掌子面前方的地质特征，准确率很高。通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关实验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地质岩性资料、岩体完整度及地下水状况等诸多方面的资料。
在隧道长期、短期地质超前预报的基础上，对已经确定的岩体破碎、节理、裂隙、顺层等、岩溶，可能的大涌水区段实施不少于30m的超前钻探，以进一步确定岩溶、破碎、节理、裂隙、顺层岩体的性质、宽度和破碎程度；再通过钻孔水柱的喷距或流速确定赋水地质体的涌水量。
第五步：隧道施工地质灾害临近警报
在前四步预报的基础上，通过可能发生地质灾害的环境分析和地质灾害前兆研究，对可能发生的地质灾害的性质、级别和对隧道施工的危害性及时发出警报，并依据地质情况提出施工建议。
第三章针对预报对特殊地质段的处理方法
当施工过程中发现前方有异常地质现象出现的时候，立即向业主、监理、设计单位汇报实际情况，组织人员对前方的地质情况作进一步的勘察，当确定前方地质情况后针对具体情况按以下方法进行处理。
一、涌水出现处理方法
1、采用超前钻孔将水排除法；
2、采用超前小导管注浆堵水法；
3、采用井点降水或深井降水，对于渗透水较少时，也可采用洞内降
水法降低地下水，同时做好抽水后的地面排水工作；
4、承压水排放和高压水处理施工法，在不影响围岩稳定的情况下可采用注浆前排水降压，也可采用超前钻孔，辅助坑道排水，首先采用排水法降低地下水压力，然后进行注浆封堵涌水，在注浆过程中应先周围注浆，对准水源方向注，切断水源，最后顶水注浆，将涌水堵住。在此施工过程中，必须高度重视做好防排水工作，务必将涌水或裂缝水引到洞外的排水系统。
二、突水突泥地质现象的处理方法：
1、采用注浆加固塌体，长管棚超前支护等措施；
2、对于不同的突水方式分别采用裂缝出水注浆与溶洞涌水注浆的施工方法。
3、在突水点设止水墙，然后再对前方围岩进行全断面深孔预注浆进行堵水，采用排堵结合方案。
4、采用径向锚杆，钢筋网，喷射混凝土，型钢钢架等加强支护，并在拱部施作超前小导管周壁预注浆，对洞周岩体进行预加固和超前支护。开挖后及时施作拱部初喷混凝土、径向锚杆、钢筋网、型钢钢架。
5、根据地质超前预报资料，施工中有针对性地采取注浆封堵措施，防止突水、突泥发生。
通过地质超前预报确定突水、突泥地段的准确位置，留不小于4m的安全岩柱。用钻机向工作面钻眼，使前方地段的水和泥有控制的排出，缓解压力，避免突水、突泥情况的发生。
出现突水、突泥情况，采取以下处置方案：
（1）从炮眼或围岩裂隙往外喷水、喷泥时，说明有突水、突泥可能，立即撤出人员。在这种情况下爆破采用远距离放炮或洞外放炮，人员撤至
洞外。
（2）规模较小，可采取清除填充物，用浆砌片石回填，再进行衬砌。同时注浆加固四周围岩，扩大注浆范围。
（3）规模较大，可能把断层破碎带泥石带出，形成泥石流和塌方。此时应冷静观察规模大小和影响范围，分析原因采取以下处理方法：
①对初支部分进行加固，围岩进行注浆，防止灾害扩大，并加紧完成二衬，对突水涌泥点前方围岩进行深孔注浆固结。
②如突泥点空隙不大，隙口可进入时：先用纤维混凝土封闭隙顶，在保证安全的前提下，用浆砌片石在开挖面回填3m～5m，清除泥石，用双层小导管超前注浆。按预留核心土，环形开挖，短循环的方法向前施工；如突出泥石流量大，堵死隧道，拟采用超前大范围分层注浆，固结开挖线外周边围岩5m以上，并用混凝土小导管短距离超前补充浆液，用短开挖，强支护，预留核心土，环形开挖方式稳步向前推进。
（4）在洞内设集水坑并配备泥浆泵和水泵，分级把泥、水排出洞外。
三、节理裂隙、裂缝发育，溶蚀结构面切割、分离等岩体完整性较差易引起坍方的地质现象后处理方法
1、地表沉陷和裂缝应采用注浆填充和加固，或采用不透水土壤夯填密实，开挖截水坑，防止地表水下渗进入坍体；
2、通顶陷穴口的地表四周应挖沟排水，搭设防雨棚遮盖穴顶；洞内衬砌通过坍方后陷穴应及时回填，回填应高于原地面，并用黏土或浆砌片石封闭穴口，作好排水；
3、坍体内有地下水活动时，采用管、槽引至排水沟排出，无法进行引排时可采用注浆堵水。
第四章保证预报质量的对策和措施
一、组织管理
1、为保证本项目部两个隧道工程施工的顺利进行，专门成立一个隧道施工超前地质预报领导小组，隧道施工地质预报小组的成员包括专门从事隧道施工地质工作的工程技术人员各2人，测量人员各2名，主管负责人各1名。
2、具体的地质预报工作由地质预报组负责，其中包括，地质组、物探组和钻探组。其它人员予以配合，并进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设计、监理，为变更设计、修改施工方法提供依据。经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档。依据综合超前地质预报各阶段的预报资料，及时制订各类施工技术预案，保证顺利通过各类不良地质体。
3、整个地质预报实施动态管理，定期和不定期由设计、监理和施工单位论证和审查地质预报组的预报方案、预报成果的合理性、经济性和结论的可靠性。
二、信息管理
1、建立健全隧道施工地质工作管理机制和信息共享机制。
2、施工现场成立以项目总工直接领导的隧道地质工作小组。项目总工直接管理整个隧道施工地质工作。总工程师负责制定隧道地质预报方案；物探队在工区技术主管和测量队长的联合指导下开展超前地质预测预报的信息采集、收集工作；技术主管负责洞内和地表的地质调查，整理相关地质资料并对有关的隧道地质状况进行初步的评估后，上报项目负责人，由项目负责人主持对围岩稳定性进行评价，准确预报地质灾害可能发生段，并相应提出施工建议并形成隧道施工地质技术报告，及时反馈给施工、设计和监理单位，以共同制定施工技术方案和设计单位现场核查后进
行隧道动态设计。施工决策人依据设计组织施工及时调整施工方法采取相应的技术措施，从而确保隧道安全快速施工、保证隧道的施工质量。