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1、黄织铁路岩溶隧道黄织铁路岩溶隧道 施工工法施工工法申报单位： 中铁二十五局集团柳州公司申报时间： 2009 年 1 月申 报 人：黄坚 刘学良 李军明 宁卫 刘存贵目 录一、前言 1二、工法特点 1三、适用范围 1四、工艺原理 2五、施工工艺流程及要点 2（一）超前地质预报 2（二）判定岩溶类型，确定穿越方案11（三）超前预加固措施13（四）开挖支护25（五）衬砌施工26六、施工机具设备27七、质量控制28八、安全措施30十、技术经济分析33十一、工程实例331黄织铁路岩溶隧道施工工法黄织铁路岩溶隧道施工工法中铁二十五局集团柳州铁路工程有限公司 黄坚 刘学良 李军明 宁 卫 刘存贵一、前言喀斯
2、特地形地貌广泛分布在我国西南地区，特别是云贵高原及高原边缘地区的广西、湖南、川渝等，喀斯特地区代表性岩石为石灰岩（碳酸钙）在略有酸性的水中容易发生溶解，存在岩溶极发育的地质特点，溶沟、溶槽、管道、落水洞、暗河、天坑、溶蚀大洼地、石林遍布等，可溶性的碳酸盐岩层与非可溶性的砂页岩、火山岩交互成层，再加上褶皱紧密、断裂错综，形成许多各异的可溶岩体及富含滞流水，地下水经过岩溶管道以及岩石节理渗透，无所不在，在该类型地区修筑铁路隧道必定要穿越大小不等的岩溶不良地质，由于存在不可预见性、不确定性，盲目掘进必然要发生塌方、突泥涌水等安全风险。二、工法特点隧道岩溶施工工法是针对我国西南地区的岩溶极发育的隧道施
3、工中常发生塌方、突泥涌水事故，把超前地质预报、预加固措施与隧道施工的常规工艺程序结合起来科学管理，并把超前地质预报、预加固措施的施工作为重点工艺，纳入到作业循环之中，确保穿越岩溶施工有序、安全，减少盲目揭示岩溶发生塌方、突泥涌水的安全风险。该工法能及时预报地质情况便于及早变更设计，不必等到揭示不良地质再决定方案，极大地争取了调整施工方法及机械的时间；超前进行了预加固措施，确保安全地穿越不良地质地段。三、适用范围2适用于岩溶极发育的西南地区铁路、公路、过水洞等的岩溶隧道施工，也可用于一般地质的隧道施工。四、工艺原理重点突出超前地质预报的作用和效果，着重确保预加固等安全措施，有机的与隧道常规施工工
4、艺程序相结合，统一纳入作业循环中科学管理，充分利用超前地质预报、预加固等手段措施避免安全风险。严格遵循：超前地质预报判定岩溶类型确定穿越方案预加固措施施工开挖支护施工衬砌施工的施工流程进行。五、施工工艺流程及要点（一）超前地质预报（一）超前地质预报1、超前地质预报工作原则把超前地质预报、预测列入到工序管理行列，纳入到作业循环之中，把地质预报作为施工越险和不良地质隧道一个必不可少的工序进行管理、检查、验证；对岩溶地区的地质超前预报必须坚持长短结合，以短为主的思路原则，地质预报坚持以钻探为主。根据地质预报的结果个性化的问题提出解决方法措施。 （开挖）对复杂岩溶地质必须坚持十六字方针：物探先行，综合
5、验证，有掘必探，先探后掘。综合验证就是要进行物探和钻探相结合，物探前方有明显异常时，必须执行超前钻孔验证，及时调整思路和方法，提供可靠依据。2、超前地质预报工作流程为确保安全、按计划地穿越存在岩溶、地下暗河、断层破碎带及可溶岩与非可溶岩接触带，岩溶及岩溶水丰富等诸多不良地质地段，根据3具体情况，分别采用长距离、中距离、短距离相结合的开展预报工作。超前地质预报工作流程如下图示。图 1 超前地质综合预报工作流程图采用工程地质法，根据地面测绘、施工揭示地质条件和其它基础资料对隧道的地层界线、地质构造、围岩级别、赋水构造、富水规模以及隧道中线地表勘测细化设计地质总体推断细化TSP-203 地质超前预报
6、一般地段 150m 一次 异常地段 100m 一次地质预报分析超前水平地质钻探作业计划每次钻进 30m 20m 一环超前水平地质钻探结果分析判断按设计的方案施工存在异常(不良地质)报科技攻关组及建指、设计、 监理四方研究制定穿越方案按批准方案组织施工， 相关领导干部跟班作业岩性描述；出水、水 压、水量及变化描述正常4其它特殊工程地质问题进行宏观预测，预测距离在掌子面前方 100m 以上。中长距离预报采用地震波勘探法对岩溶、暗河、断层、可溶岩与非可溶岩接触带的位置、规模、性质作较为详细预报，预报距离50200m。短距离预报是在长距离预报及中距离预报基础上采用超前探孔和局部加深炮眼对掌子面前方 3
7、0m 范围地质情况作较为准确的预报和验证。3、地表勘测细化由地质工程师沿隧道中线地表进行全线勘测，记录具体里程的地表岩性、走向倾角、风化程度以及地形地貌植被情况，结合设计的地质进行进一步细化分析。4、采用 TSP203 预报系统进行长距离预报采用 TSP203 隧道地质超前预报系统对进行长距离探测，可预测掌子面前方 150m 范围不良地质，包括断层、特殊软岩、溶洞、暗河和岩溶陷落柱、断层等，通过专用数据处理软件进行处理，从而准确预报掌子面前方及周围区域的地质情况，为隧道掘进施工提拱依据。（1）TSP203 超前预报系统图示及流程S1S24接收器20m1.5m*23=34.5m接收器掌子面5图
8、2 TSP203 超前预报系统布置图图 3 TSP203 超前地质预报工艺流程（2）准备工作探测系统（测量剖面）设计。根据隧道施工情况及地质条件，确定接收器（检波器）和炮点在隧道左右边墙的位置。根据隧道轴确定参考面位置。参考面是用来将 TSP 测量的相对坐标系（X、Y、Z）与隧道里程连接起来（即隧道轴 X 由隧道 m“TM”来注记） 。参考面应接近器的位置，或条件许可，参考面应包括由接收器和隧道轴组成的横剖面。根据参考面，确定所有接收器和炮点的相对位置。接收器和炮点的位置应在同一水平面上。根据实际情况，若需要较短或较长距离的探测，上述距离也可相应地减少或增加。所有接收器和炮点的位置应测定，并作
9、出相应的标识。（3）接收器孔和炮孔的钻制隧道掘进不少于 150m， 接近前次预报结束里程测量放样，确定爆破 孔位和接受器孔位钻爆破孔和接受器孔清孔装药、安装传感器掌子面 200m 范围不得 有噪音，停止一切活动连接主机、传感器、 起爆器和爆破孔确认安全、实施爆破 和数据采集原始数据处理预测成果报告与施工过程揭示的 工程地质核对，总结提高6根据测定的接收器和炮点的位置进行钻孔。一般情况下，不能偏离测定的位置。特殊情况下，以测定位置为圆心，在半径 0.2m 范围内钻孔。在不稳定的岩层中钻炮孔，应防止炮孔围岩坍塌，可以利用薄壁的塑料管（外径应与孔径一致）放入孔中加以保护。安装接收器接管。（4）TSP
10、 测量装炸药。用装药杆通过 PVC 管将炸药包装入孔中。在 TSP 测量中，炸药采用二号岩石乳化炸药，雷管采用瞬发雷管，药量配置参考如下：炮点号炮检距（m）较硬岩层药量（g）较软岩层药量（g）1-220-21.550-6060-703-423-24.560-8070-905-2426-54.580-10090-110系统安装。启动记录单元。在操作面板上标有 POWER，通过按黑色的 ON 开关启动记录单元。电压显示至少应为 6V。噪音测试。使用 TSPwin 软件，对装入的接收器和记录单元的噪音进行测试。起爆和记录成功后地震数据从记录单元缓冲储存上载到电脑储存。（5）地震数据采集及数据处理建立
11、 TSPwin 文件、确定数据采集参数、噪音检查、数据记录。采集地震道显示。野外数据质量控制。通过检查显示地震道特征来进行数据质量控制。7记录回放。回放地震炮记录，用于比较和检查保存在计算机中的数据。系统整理。所有数据记录完成后，应对测量文件的正确存储进行最终检查。（6）成果解释与评估对探测数据的处理结果进行解释和评估时，应结合以下成果资料进行：隧道工程勘察资料；隧道设计资料；隧道施工地质资料；探测时间剖面；深度偏移剖面；反射层提取；二维成果显示；岩石力学参数。推断隧道工作面前方围岩的工程地质和水文地质情况，如弱岩层、断层、岩层破碎带、裂隙发育带、富水带、溶洞、河等不良地质的性质、规模和位置。
12、结合岩石物理力学参数、围岩软硬、含水情况、构造影响度、节理裂隙发育等资料，参照铁路隧道设计规范 ，读围岩稳定性进行评估。（7）成果报告要求及应用成果结论报告要明确掌子面前方围岩的软硬情况、破碎情况、节理裂隙发育情况，是否有软弱夹层带、是否存在岩溶及填充、是否含有裂隙水。成果报告出来后，现场地质工程师、施工负责人、技术人员认真学习，针对成果报告进行分析，施工掘进过程中全程对照、核实，预报结果与设计地质相同或相近的，则按原设计措施继续掘进。对探测出可能存在的不良地质或与设计地质有差异段，应提前 30m，采用其他手段进8行验证，并上报监理、设计、建指。5、超前水平钻孔验证针对 TSP203 在长距离预报地质情况基础上
