隧道地质超前预报及监控量测施工专项方案培训资料

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1、玉溪至临沧高速公路普洱（振太）至临沧（临翔）段控制性工程试验段泰和隧道地质超前预报及监控量测施工专项方案编制：复核：审批：云南公投建设集团有限公司玉临勘察试验段土建施工第二合同段项目部目录第一一章 工程概况 .1第二章地质超前预报和量测的依据 2第三章地质超前预报和量测的目的 3第四章地质超前预报和监控量测方法 4第五章测点布置原则、各隧道量测测点及断面布置 .27第六章信息反馈与预测预报 .28第七章质量保证方案及措施 .30第八章量测过程中的应急处理措施 .32第九章人员与组织机构.34第一章 工程概况1.1 概 述1.1.1 工程概述玉溪至临沧高速公路采用双向四车道高速公路标准建设，设计

2、速度80km/h,整体式路基宽度25.5m,分离式路基宽度 2X 12.75m。泰和隧道为分离式隧道，隧道右幅起止桩号为K201+49A K207+870，全长 6380米；隧道全线位于直线上，隧道所在路段纵坡： K201+490-K204+320为 +0.4%、K204+320-K207+870为-1.9%，最大埋深约 730m 隧道左幅起止桩号 为ZK201+510-ZK207+930全长6420米；隧道全线位于直线上，隧道所在路段 纵坡：K201+510-K204+260为 +0.4%、K204+260-K207+930为-1.9%，最大埋深 约737m本标段右幅长度2976米，左幅长度

3、2976米。1.1.2 地层岩性泰和隧道段为中浅切割中山地貌区。上覆层为第四系坡残积（Qdl+el ）层,下伏基岩为白垩系下统曼岗组（K1n）地层。第四系覆盖层厚度不大，分布广， 基岩出露一般。按照工程力学性能并结合工程特征共划分为四个工程 地质单元层。自上而下分述如下：1 、第四系坡残积（ Qdl+el ）层1 ）粉质粘土：浅黄色、灰绿色, 硬塑状。主要有安山玢岩风化后的碎石、 角砾组成,碎石约占 25%左右,表面无光泽,切面粗燥。承载力基本容许值 240Kpa。2）块石：杂色,中密。骨架颗粒主要由强风化砂岩、泥岩等碎块组成。一般粒组为200mn颗粒质量约占55% 200mr20mn颗粒质量

4、约占20% 20 2mn颗粒质量约占15%其余为粘性土及砂粒充填。承载力基本容许值400kPa。2、白垩系下统曼岗组（K1m地层1 ）砂岩：紫灰、灰紫色，局部呈灰白色，细粒结构，局部含砾，中厚层 状构造，钙质胶结，上部强风化节理裂隙发育，岩体破碎，多呈碎块状，岩 质较硬，承载力基本容许值 500Kpa;下部中风化，节理裂隙较发育，岩体较完整，机械破碎后岩芯呈碎块状，短柱状及柱状，岩质较硬。承载力基本容 许值 800kpa。2）粉砂岩：紫灰、灰白等色，粉粒结构，钙泥质胶结，中厚层状构造。 上部强风化节理裂隙发育，岩体破碎，岩芯多呈碎石状，岩质较软，承载力 基本容许值450kpa;下部中风化，节理

5、裂隙较发育，岩体较完整，机械破碎 后岩芯呈碎块状、短柱状及柱状，岩质较软。承载力基本容许值700kpa。3）泥岩：紫红色，泥质结构，泥质胶结，中厚层状构造，局部砂质含量 较高。上部强风化节理裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈碎块状，岩质软，承载 力基本容许值400kpa;下部中风化，节理裂隙较发育，岩体较完整，机械破 碎后岩芯呈碎块状、短柱状及柱状，岩质较软。承载力基本容许值600kpa。1.2.3 水文地质条件（1）地表水 洞外地表水发育，河床纵坡较小，具有山区河谷暴涨暴跌的特性，最高洪水位涨幅约1.5m。河流宽度约48m水深约0.20.5m,水流量均约1mVs ;隧道洞身段季节性冲沟呈树枝状发育，

6、水量大小不一，总体水量均不大，水 流量 Q=0.055L/s 不等。隧址区降雨充沛，植被茂密，地表水系较发育，地 表水主要接受大气降雨的补给，汇水面积较大，流量受区内降雨量和季节性 控制。（2）地下水 隧道区地下水为第四系孔隙水类型和基岩裂隙水类型。隧址区第四系孔隙水多赋存于第四系松散土体中，多以潜水形式出现，水位严格受季节控制， 径流途径较短，水量甚微;基岩裂隙水埋藏于白垩系岩层的构造裂隙和风化 裂隙中，受地形地貌、气候、地层岩性及构造裂隙和风化裂隙发育程度的控 制，水量相对较大，隧址区沟谷地带均有泉点出露。1.2.4 气象隧址区总体属于亚热带季风气候，地形十分复杂，气候垂直变化明显。年平均

7、气温在10C13C之间，最热时间是5月和6月，月平均气温在18C25C之间。年均降水量在1500mn左右。第二章 方案编制依据根据普洱（振太）至临沧（临翔）段控制性工程试验段（泰和隧道） 两阶段施工图设计 地质超前预报及监控量测的有关内容，为掌握隧道在施 工期间围岩发生的变形，确保隧道施工安全，结合泰和隧道所穿越地层的工 程地质条件，针对该公路隧道的结构特点，制订现场监控量测实施方案，以 利于本项目工作的实施，为隧道的安全施工提供科学依据。本监控量测实施 方案的制订主要依据以下文件和标准：（ 1 ）普洱（振太）至临沧（临翔）段控制性工程试验段（泰和隧道） 两阶段施工图设计；（ 2）泰和隧道地质

8、勘察成果报告 ；（3）公路隧道设计规范 （JTG D70-2004）（ 4）公路隧道施工技术规范 （JTG F60-2009）（5）公路工程地质勘察规范 （JTJC20-2011）（ 6）工程岩体分级标准 （GB 50218-2014）第三章 地质超前预报和量测的目的隧道施工监控量测、现场地质调查及地质超前预报是在隧道开挖过程中 进行，通过现场勘察及使用各种量测仪器和传感器对围岩与支护结构的工作 状态进行测量，掌握隧道围岩与支护结构的工作状况和安全信息，及时预见 事故和险情，并为调整和修改支护设计参数提供重要依据，特别是在采用新 奥法修建的复合式衬砌的隧道支护体系当中，可以根据围岩及初期支护结

9、构 的力学与变形信息来确定二次衬砌的施作时间。通过对泰和隧道在施工过程中围岩与支护结构变形与力学特性的现场监 控量测以及围岩前方的超前地质预报，主要达到如下的目的和任务：1 、监控量测的目的隧道监控量测是隧道施工管理的重要组成部分，应将现场监控量测项目 列入施工管理文件。作为不可缺少的施工工序，它不仅监测各施工阶段围岩 动态，确保施工安全，而且通过 现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信 息（数据），为修正初期支护参数，确定二次衬砌和抑拱施工作时间提拱信息 依据，还能为隧道工程设计与施工积累资料，为今后的设计和施工提拱类比 依据。（1）掌握围岩动态和支护结构的工作动态，利用量测结果修改设计，指

10、 导施工；（2）预见事故和险情，以便及时采取措施，防范于未然；（3）积累资料，为以后的工程设计、施工提供经验；（4）为隧道施工提供可靠的信息；（5）量测数据经分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以 保证施工安全和隧道稳定。2、监控量测的任务（1）制定可靠的监控量测方案，为隧道的安全和优化施工及地下水的自 然状态的保护提供技术支撑；（2）指导并校核项目部的日常量测和掌子面观测；（3）负责对典型断面的量测断面的测点埋设、量测，对开挖后的围岩状态做出评价，对量测数据及时分析整理并及时向业主、监理单位通报；（4）对支护结构型式，支护参数和二次衬砌支护时间提出建议，并书面 通知监理及业主；（5

11、）参与由业主、设计、监理及项目部参加的支护结构型式及参数、围 岩类别变更及其它一些变更讨论会议；（6）对出现的异常情况迅速向有关部门发出警报并及时提出处理方案， 对支护结构的合理性及安全性作出评价；（7）对本隧道水压力对支护衬砌受力影响进行监测和评价；（8）每周和每月提交监控量测报告。每季度在原计划基础上向业主和监理提交修正下季度工作安排，工作完后向业主提交系统的、完整的监控报告及其原始资料，报告的电子文本；（9）根据施工需要向业主提出召开监控工作会议的建议。第四章 地质超前预报和监控量测方法4.1 地质超前预报的内容与工作方法隧道地质超前预报主要是在隧道施工过程中，根据岩土工程勘察及设计 资

12、料和已经揭露的地质情况，采用仪器设备和地质数学方法，对隧道围岩级 别变化、不良地质做出预测，根据预测的结果优化方案并指导施工，有效地 控制灾害。4.1.1 地质超前预报内容 根据工程所处的地质环境，本次隧道施工地质超前预报的内容包括： （1）预报掌子面前方的围岩级别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随 时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等；（2）预报前方可能出现塌方、滑动的部位、形式、规模及发展趋势；（3）预报围岩裂隙发育状态，可能出现突然涌水的地点、涌水量的大小 及对施工的影响；（4）对隧道将要穿过不稳定岩层或较大的断层破碎带做出预报，以便提 早改变施工方法，做好应急预案；（

13、5）浅埋隧道地表出现下沉或裂缝时，预报对隧道稳定和施工的影响程 度；4.1.2 超前地质预报方案根据普洱（振太）至临沧（临翔）段控制性工程试验段（泰和隧道） 两阶段施工图设计，超前地质预报主要采取如下方案：（1）采用地质雷达进行近距离（20m- 40m较微观近期预报；（2） 采用TSP202/203隧道地震探测仪进行远距离（200m）较宏观长期 预报；（ 3 ） 二者可以相互补充和印证；（4） 根据以上综合结果确定是否需要打探孔以及探孔位置和数量（1-3个为宜）；（5）可探测预报孤石、断层（风化）破碎带及含水量等；（6）TSP每次掌子面探测约1h；（7）地质雷达每次掌子面探测约需30min;（

14、8）通过探测预报，超到补充勘探、提高勘探精度、防灾减灾作用4.1.3地质雷达探测预报工作方法地质雷达方法是利用发射天线向地下介质发射广谱、高频电磁波，当电 磁波遇到电性（介电常数、电导率、磁导率）差异界面时将发生折射和反射 现象，同时介质对传播的电磁波也会产生吸收滤波和散射作用。用接收天线 接收来自地下的反射波并做记录，采用相应的雷达信号处理软件进行数据处 理，然后根据处理后的数据图像结合工程地质及地球物理特征进行推断解释, 对掌子面前方的工程地质情况（围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地 下水和溶洞等情况）做出预测。拟采用预报的仪器为瑞典 MALA公司的RAMAC/X3型地质雷达，探测剖面

15、 如图2-1所示布置。探测中使用了 100MH濒率天线，时窗设置为：693ns, 采样频率：1104MHz样点数：766,迭加次数：128次，采集方式：剖面法，收发距0.1米,图2-1地质雷达探测剖面布置示意图开展地质雷达探测以前，必须依据以下条款检查探测适应性:1）探测对象与周围介质之间应存在明显电性差异且电性稳定；40m2）探测对象与探测距离相比应具有一定规模，探测距离不宜过大（ 以内）；3）探测目的体在探测天线偶极子轴方向上的厚度应大于所用电磁波在围岩中有效波长的 1/4 ；4）掌子面不能被极高电导屏蔽层如金属板等覆盖；5）探测工作区内不能有大范围的金属构件或无线电发射频渊等较强的人 工电磁干扰；测网布置应符合下列规定：1）应根据设计、监理等相关单位的技术文件或合同规定布置测线，应使检测成果具有代表性，并能真实地探测区域的工程地质情况；2）测网布置应根据任务要求，探测对象的大小与探测距离等因素综合考 虑。仪器参数选取应符合下列规定：1）通过现场试验确定天线和仪器参数，应得出试验结论。2）记录时窗的选择由最大探测距离、上覆地层的平均电磁波波速以及雷达反射信号的质量来确定，要保证所有可用信号全