隧道超前地质预报施工方案
1 编制依据
1)《高速铁路隧道工程施工技术指南》( 铁建设【】241号)
2) 《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工
有关技术规定的通知》铁建设( ) 120号;
3) 《时速250公里铁路双线隧道复合式衬砌》图号: 西成贰
隧参03;
4) 《隧道施工工法》图号: 西成贰隧参09;
5) 施工图纸、设计要求和环境、地质条件。
6) 隧道超前地质预报管理办法( 西成铁路客运专线四川有限公司)
7) 《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设【】105号本
2 工程概况
新建西安至成都客运专线位于陕西省和四川省境内, 川陕界至江油线路长165.836Km。
西成客专设计为双线客运专线, 设计时速: 250km/h; 最小曲线半径: 3200m; 正线线间距: 4.6m; 最大坡度: 一般20‰, 困难山区不大于25‰。
本标段第一项目部管段位于剑阁县、青川县境内, 起讫里程: DK431+660(黄家梁隧道进口)～DK446+500( 岩边里隧道) , 全长14.84km, 主要工程数量为: 桥梁135.35m/1座, 占正线总长的0.9%, 隧道双线14702m/1.5座, 占线路总长的99.1%。
3 工程地质概况
3.1地质构造
我管段位于四川龙门山东北向褶皱带之东翼与四川盆地边缘弧形( 华夏式) 构造带交界处, 龙门山褶皱带的褶皱发育、断裂密布, 岩层多陡顷, 直立或倒转, 地质构造较为复杂。
测段属于扬子准地台西北边缘地带, 位于川西北台陷次级构造与龙门山构造带边缘区。
隧区为单斜构造, 岩层产状N47～64ºE/34～45ºSE,受区域构造影响, 节理多为闭合或微张型, 其延伸较远, , 泥岩风化节理普遍发育, 裂隙多而细小。
3.2水文地质特征
沿线河流较多、灌溉网密布。
沿线基本为山区, 山谷河流较多, 主要有回龙河、清江河, 属于嘉陵江水系。
管段内第四系黏性土中含少量孔隙水, 河床及低阶地砂砾石层含丰富孔隙水。
基岩中泥页岩、泥岩夹砂岩为弱富水岩组, 含少量的裂隙水和风化裂隙水; 厚层砂岩、砾岩为中等～强富水岩组, 含较丰富的基岩裂隙水, 多位潜水, 部分为承压水; 灰岩等可溶岩为强富水岩组, 含丰富的裂隙水和岩溶水。
断裂构造多为压性断裂, 地下水一般含量较少; 褶曲构造核部为可溶岩及砂岩地段含丰富地下水。
经沿线取表水和地下水试验, 水质类型以HCO3－.SO42--Ca2+、 HCO3－-Ca2+型、 HCO3－.SO42--Na+型为主, 对钢筋混凝土一般无侵蚀性, 但三叠系须家河组含煤段地层、嘉陵江组、雷口坡组盐溶角砾岩、侏罗系油砂岩地段地下水以及城市周边受污染表水多具硫酸盐侵蚀性或酸性侵蚀性。
3.3隧道涌水量预测
根据各岩组地层出露位置、岩性、地质构造、节理裂隙发育情况, 地貌形态及在本水文地质单元中的径流条件, 黄家梁隧道预计正常涌水量为7093m3/d,考虑在隧道勘察中较多钻孔揭示承压水, 雨季最大涌水量为14186m3/d,岩边里隧道预计正常涌水量为2071m3/d,雨季最大涌水量为3107m3/d。
3.4不良地质及特殊岩土
3.4.1 油砂岩、有害气体及原油
黄家梁隧道根据钻探揭示在钻井过程中循环水中有大量气泡逸出, 天然气最大为28450ppm, 有2层油砂岩, 有较多稠油流出, 同时根据原油样品测量分析, 隧道内可能存在硫化氢及二氧化硫对隧道工程及隧道施工的危害, 对钻孔采气分析时, 测式结果显示CH4的含量最高为5.7143%。
根据油气专题报告及评审结论, 黄家梁隧道为高瓦斯隧道, 其中DK434+500～DK439+500段为高瓦斯区段, 其余为低瓦斯区段, 同时为原油危害隧道。
岩边里隧道根据前后工点( 黄家梁隧道及庙子梁隧道) 钻孔均揭示油砂岩分布, 虽本隧道钻探未揭示油砂岩, 但根据专题研究结论, 本隧道可能受油气浸较严重, 属低瓦斯隧道和可能原油浸染隧道。
3.4.2 顺层
黄家梁隧道根据地形地貌及勘探, 在DK431+660～DK432+000, DK438+910～DK439+150, DK440+150～DK440+220, DK440+955～
DK441+160, DK442+250～DK442+520, DK443+090～DK443+292段埋深小于50m, 岩层倾角34º～44º, DK437+800～DK437+950段隧道埋深大于250m, 岩层倾角34º～44º。
所有辅助坑道的进口仰坡均存在顺层。
岩边里隧道穿越地层为泥岩夹砂岩, 岩层走向与隧道轴线基本一致, 倾向线路左侧, 我管段DK443+428～DK443+600段埋深小于50m, 右侧存在顺层偏压, 隧道进口边仰坡隧道的横洞仰坡均存在顺层。
3.4.3 滑坡、岩堆、危落石
黄家梁隧道洞口或洞身经过滑坡堆积体或滑坡群, 堆积体主要由碎石土、块石土组成, 其间充填粉质黏土, 总厚度5～20m, 5～30m不等, 经过长期的发展, 当前自然条件下处于稳定状态。
岩堆主要物质为块石土, 其间充填粉质黏土。
在隧道进口及1#、 2#辅助坑道出口坡面较陡, 软硬岩相间分布, 易形面危岩落石区。
隧道进口及出口多形成悬崖陡壁, 节理裂隙发育, 多形成大范围危岩落石区。
岩边里隧道进口右侧多形成悬崖陡壁, 节理裂隙发育, 多形成危石。
坡脚多见崩塌形成的块石, 直径较大。
4 地质复杂程度分级
4.1隧道洞身及洞口工程地质评价
4.1.1隧道洞身
隧道区主要不良地质为油砂岩、有害气体及原油、顺层及滑
坡、岩堆、危落石。
在黄家梁隧道表现尤为突出, 洞身地质较为复杂。
黄家梁隧道DK434+500～DK439+500段为高瓦斯区段, 同时有原油危害。
顺层在洞身多见为DK438+910～DK439+150, DK440+150～DK440+220, DK440+955～DK441+160, DK442+250～DK442+520, DK437+800～DK437+950段, 滑坡多见于洞身DK431+763～DK431+793, DK432+090～DK432+286, DK432+541～DK433+543段, 岩堆多见于DK438+681～DK439+114段。
4.1.2 隧道洞口
隧道区进洞条件均较困难, 洞口主要不良地质为危落石, 主要表现为黄家梁隧道进口、出口及1#、 2#斜井辅助坑道, 岩边里隧道进口进洞极为困难, 下方为绵广高速公路匝道口, 有落石的危险。
4.2地质复杂程度分级
超前地质预报的重点段落及内容主要对隧道开挖前方一定距离的突水突泥、断层破碎带、浅埋段和瓦斯( 天然报) 、原油等有气体的灾害地质的施工探测。
对照勘测阶段的地质数据、预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。
根据我管段水文及工程地质条件及可能存在的风险因素, 按《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设【】105号本, 将我管段的黄家梁隧道定为”复杂”级别, 超前地质预报由设计院主持来完成, 岩边里隧道定为”中等复杂”级别, 超前地质预报由施工单位超前地质预报组来完成。
5 实施超前地质预报的目的
为保证隧道施工安全、优化设计、实现信息化施工, 经过隧道超前地质预报工作, 进一步查清隧道因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题, 及时掌握和回馈隧道地质条件信息, 调整和优化隧道设计参数、防护措施, 为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案, 控制工程变更设计提供依据。
根据西成客专四川段隧道工程及水文地质条件, 在认真分析前期勘察资料的基础上, 结合地表调查情况分析, 隧道地质情况较为复杂, 施工中可能遇含水断层, 不同程度的渗、流水、突水突泥、坍塌、瓦斯( 天然气) 、原油溢出等地质灾害, 对隧道工程施工必须采取多种方法综合预报, 查明隧道掌子面前方存在的较大不良地质缺陷的规模、空间分布情况等, 以便为施工、设计及时做出正确的处理预案, 确保工程施工顺利完成, 避免安全事故发生或造成人员伤亡事故。
经过超前地质预报, 能够了解和判断掌子面前方一定距离内不良地质的性质、位置、宽度和影响隧道的长度, 由此判断地下水、瓦斯、油层情况、围岩级别和对施工的影响, 进而达到以下目的: ( 1) 为制定施工方案和措施提供可靠的参数, 如地下水压力、水量、不良地质的位置、大小及规模;
( 2) 为隧道安全施工, 避免或最大限度地降低施工过程中突水突泥、塌方、瓦斯( 原油) 溢出等灾害, 从而不受或少受损失奠定基础;。