隧道工程施工超前地质预报培训资料

GeologicalForecastinTunnelConstruction隧道工程施工超前地质预报I超前地质预报的重要性：1.在隧道开挖过程中，地层并不仅仅是施工场地，也是承载体和荷载。因此，每一开挖进尺都应获知各异的地质情况对于施工所产生的各异的影响。2.设计中的基本地质预报是在外延掌子面素描，插补间距较大的钻孔的基础上形成的。3.因此，此基本地质预报仅能给出地质总体情况的粗略信息，必须将每一进尺的地质情况与设计进行比对和更新。《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》要求进行超前地质预测、预报。设计应该按照实际的地质情况进行调整，反之不然！即：1.初步勘察阶段的基本地质预报正确与否，需要遵照系统的隧道工程地质素描进行检查，同时进行记录和更新。2.隧道地质素描的频率取决于现场情况。在均质岩土中，每5～10m进行一次详尽的地质素描即已足够；在均质性极其不佳的岩土中，应加密频率至每一进尺进行一次。3.短期隧道地质预报是在隧道开挖过程中查明的尽可能完善的地质情况14/14 信息的基础上形成的。包括：详尽的地质素描及其说明和外延，详尽的地质钻孔信息的记录和说明。采用物理勘探方法（隧道地震波法TSP，声波反射法HSP，地质雷达等等）所得结果，有助于更为完善地了解下段地质情况，但仅采用单一的方法，不尽充分。采用的地质勘探方法：1.判别所有岩石种类，并加以描述。2.查明所有相关地质构造（层理面、断层、节理、风化岩块和岩溶等），并加以描述。3.掌子面地质素描（详尽描绘所有相关地质构造的素描图）。4.量测相关地质构造（层理、节理面产状等）。5.监测隧道进水（源头、流量和位置）。6.投影每一进尺掌子面的素描图于上台、中台高程处的垂直和水平断面图。尤其需要投影地质构造细部，如节理等。7.往掌子面前方加以类推、外延。必备条件：1.好眼力和丰富的地质知识。2.空间想象能力。3.地质罗盘仪。4.绘制掌子面素描图的表格单。5.绘制（水平和垂直）纵剖面的表格单。6.用于绘制垂直、水平断面图的测角器。从隧道内部如何实施：1.检查里程、整体情况和掌子面的情况。2.识别和描述岩石种类及其互层关系。3.识别层理面，描述其基本情况（厚度、平整度、波动性等）。14/14 1.识别节理，描述不同节理组的情况（每米节理数；平直度，波动性，平滑度、张开度等）。2.识别岩溶裂隙，描述其充填情况（充土、流动水等）。3.在素描图中描绘最重要的地质构造（层理、节理和溶洞等）。4.量测层理倾向和走向。5.量测节理倾向和走向（节理组）。6.量测岩溶裂隙的倾向和走向。7.注意岩石颜色（揭示风化情况）。8.注意所有的进水（滴水、流水等；其位置；估计流量；清澈与否）。按照欧洲规范，隧道工程施工中采用的地质记录资料范例14/14 14/14 按照欧洲规范，隧道工程施工中采用的地质记录资料范例14/14 如何为预报绘制纵断面图：1.绘制每一进尺掌子面（上台中台高程处的掌子面）的素描图的垂直和水平投影图，用于纵断面的表格单。2.在插补前考虑每一已量测构造的倾向。3.从一断面至另一断面插补和联系明显关联的重要构造（如节理、断层）。14/14 1.在预报区段，运用所有其它的信息（如地质钻孔、管棚钻孔等）。2.对于短期预报：延展重要的构造至未开挖区域，识别隐患（如与隧道几乎平行的节理和断层、相互交叉的岩溶裂隙可能引起溶洞）。3.基于所有新信息，比较和更新地质预报。4.绘图并给出文字说明。短期地质预报范例：在记录勘探钻孔之后，进行的简单素描（水平纵断面），用于初步处理方案。在记录勘探钻孔之后，进行的简单素描（垂直纵断面），用于初步处理方案。14/14 首次结果记录之后的首幅图（沿隧道线路的水平断面）。汇总图（上：沿隧道线路的垂直纵断面；中：上台高程处水平纵断面图；下：投影至仰拱的水平纵断面）。14/14 基于掌子面素描、勘探钻孔和隧道导洞外延信息的组合地质图某隧道段，包括所有相关信息的完整纵断面图14/14 Detailfromabove上图细部Detailoflongitudinalprofile纵断面详图14/14 Detailoflongitudinalprofile纵断面详图短期地质预报范例（基于掌子面地质素描、管棚钻孔记录和勘探钻孔）如何进行勘探钻孔记录1.记录钻孔类型、孔位、方向和深度。14/14 1.钻进过程中，记录接触压力及其变化情况，测量和记录钻孔进程（每2～3m记录一次时间）。2.钻孔进程中，记录进水的深度（流量或是回水压力增加）和回水损失的位置。3.岩芯钻孔：识别和描述岩石类型和层理面、节理和溶洞裂隙（位置、数/m、开口宽度等）。记录和描述岩芯的完整度（创建如岩石质量指标RQD）。4.泥浆护壁钻孔（无钻芯）：量测和记录钻孔进程、观察和记录涌水颜色（随钻孔深度的变化），每米或钻孔进程、水颜色出现明显改变时检查的钻屑情况。5.绘制钻孔断面图，说明相关的观察结果。6.运用钻孔信息于地质纵断面图。岩溶岩层中的地质预报：1.溶洞及岩溶裂隙很难超前发现，其定位需比常规付出更多的努力。2.对于如金沙洲隧道这样的浅埋隧道，岩溶岩层表面可能刚好位于隧道拱顶之上（岩层表面的溶槽、可能充填有土或水），也可能隧道穿越岩、土交接面。岩溶溶洞可能与上覆土层联系或被水填充。3.结合物理勘探方法（TSP、地质雷达和岩石温度）所获取的信息，综合运用所有从爆破钻孔、管棚钻孔、锚管钻孔过程中获取的可用信息。如前述（旁站）记录至少2～3个管棚钻孔的所有构造信息。14/14 1.补充勘探钻孔：常用的3点钻孔法对于岩溶洞穴的定位不够充分。在拱顶附近和边墙专门增布勘探钻孔以定位岩、土交界处的溶槽和隧道开挖轮廓处的溶洞。而且，应在隧底至少增加一个勘探钻孔（仰拱基底以下）以直接定位仰拱下溶洞。2.仅采用一孔无法准确估计溶洞大小。如果已探明某一溶洞的位置，需至少增布一个勘探钻孔或是采用钻孔摄像设备，进一步加以明确。如有必要，勘探钻孔也可作为注浆孔。3.钻孔时进行旁站，记录前述所有的地质构造。4.钻孔设备应有应对突水情况的构件：钻孔活塞封闭钻孔，防止涌水；准备用以封闭已达终孔深度的钻孔的注浆材料（防止水和土颗粒进一步流入）。5.在已有的（水平和垂直）纵断面上，采取合适的方式，绘制所有记录的钻孔结果，以估计岩溶结构尺寸及其与隧道的相对位置。重要备注：立即止水的重要性1.隧道进水不仅通过软化和进一步弱化岩土而影响岩土强度。2.而且，进水隧道的水来自于隧道开挖断面之外。如果进水不自行流干停止或是开口后迅速封闭，将导致隧道外和隧道顶大量水体的流失。3.如果水质清澈，可能不会导致隧道即刻塌方的危险，但是隧道外水的流失将导致其它地方无法预知和控制的沉降。14/14 1.如果水质不清，携带有洞外、洞上的岩土颗粒，将导致不可控制的沉降，或存在巨大的塌方或是突泥、突水隐患。2.由于上述原因，立即进行隧道止水是非常有必要的！严格、完全实施CRD工法各个步骤的重要性：1.CRD工法是在不稳定土层开挖的过程中采用的有临时支护作用的开挖方法。正确实施各个施工步骤，才能够保证其效果。2.仰拱处5、6部不错开进行开挖；5部开挖后，不将中隔墙与已安装的半幅仰拱连接，将严重影响和降低CRD工法的效果。3.临时仰拱是专门用来防止收敛的。仰拱和中隔墙未连接的情况下，移除临时仰拱，将加剧收敛。4.中隔墙与仰拱连接，承担竖向荷载，防止沉降，并使临时钢架起作用。因此，无论如何都应将两者连接。5.尽可能缩短无临时支护状态的时间间隔和长度。6.如外方隧道监理工程师签发的35＃监理结论和咨询报告（2008-10-15）所述，立即按照CRD工法进行施工，随后安装防水措施是有可能的。7.仰拱一次开挖成形，不错开进行开挖，未与中隔墙连接的做法，很不可靠，将可能引起严重的沉降或是塌方！14/14