超前地質預報實施細則(經(jīng)典版).doc

隧道超前地質預報實施細則目 錄1、適用范圍12、工程概況12.1獅子巖隧道概況12.2白山同隧道概況12.3地質巖性12.4 地震基本烈度22.5水文特征23、編制依據(jù)24、超前地質預報目的25、超前地質預報的主要內(nèi)容和方法25.1 超前地質預報的主要內(nèi)容25.2超前預報的主要方法25.3主要實施方法36、 TSP203地質預報系統(tǒng)47、掌子面地質素描58、水平超前鉆孔59、地質預測、預報工藝流程610、地質信息收集與處理711、針對預報可能出現(xiàn)特殊地段的處理方法711.1涌水出現(xiàn)處理方法711.2涌水突泥地質現(xiàn)象的處理方法712、地質工作組織機構713、 資料管理8附圖19附表1. 10中鐵十局集團第二工程有限公司 11、適用范圍本實施細則適用于莆永高速公路泉州段A3合同段隧道地質超前預報作業(yè)，對超前地質勘探進行過程控制，保證超前地質勘探滿足施工要求。2、工程概況2.1獅子巖隧道概況獅子巖隧道屬于構造剝蝕低山丘嶺地貌，地形起伏大，局部地段地形較陡，進出口段坡度約25-30，均與山間溝谷盆地相連，切割深達15-30m，線路經(jīng)過山頂最高約687.9m，最低約121.4m。相對高差約566.5m。隧道出口段地表溪水發(fā)育，洞身山體表面多溝谷、盆地；隧址區(qū)地表多植被覆蓋，多溝谷、陡坎，自然經(jīng)濟欠發(fā)達。隧道最大埋深560m，圍巖主要為燕山早期花崗巖和侏羅系上統(tǒng)南園組中微風化凝灰?guī)r、流紋巖及長林組凝灰質砂巖，厚層狀、塊體狀構造，結構面結合較好或好?？傮w穩(wěn)定。圍巖級別為級。隧道區(qū)地表水體不發(fā)育，局部低洼溝谷中發(fā)育有季節(jié)性溪流，雨季多水，旱季少水甚至無水；地下水主要有第四系松散土層孔隙潛水、基巖風化裂縫系水兩種類型。2.2白山同隧道概況白山同隧道在福建省莆田至永定高速公路泉州段A3標段內(nèi)，左線里程為ZK20+040ZK21+498.840；右線里程為K19+995K21+500。屬構造剝蝕低山丘陵地貌，地形起伏大，局部地段地形較陡，進口坡度較大，約4045m。進口與山間溝谷盆地相連，切割深度達1550米，線路經(jīng)過山頂最高標高約659.6米，最低標高209.5米，相對高差約450米。隧道進口段地表水系較發(fā)育，隧址區(qū)地表多茶園種植區(qū)，多溝渠、小陡坎，自然經(jīng)濟較發(fā)達。根據(jù)工程地質調查、鉆探及物探資料，本隧道進口地段圍巖主要由粉質黏土及全-強風化凝灰?guī)r組成，進口段圍巖級別為級，工程性質差，浸水易軟化，穩(wěn)定性差。施工開挖洞頂極易塌方，側壁易垮塌。2.3地質巖性根據(jù)工程地質調查、鉆探及物探資料，隧道進口地段圍巖主要由粉質黏土及全-強風化凝灰?guī)r組成，進口段圍巖級別為級，工程性質差，浸水易軟化，穩(wěn)定性差。施工開挖洞頂極易塌方，側壁易垮塌。2.4 地震基本烈度隧道地區(qū)地震抗震設防烈度7度，基本地震加速度為0.10g，峰值頻譜周期0.45s。2.5水文特征隧道區(qū)地表水體不發(fā)育，多為溝谷中發(fā)育的季節(jié)性溪流，雨季多水，旱季少水；地下水以松散土層孔隙水及基巖風化裂隙水為主,水量較小，受季節(jié)影響，雨季呈股狀或淋雨狀滲出。3、編制依據(jù)1、公路隧道施工技術規(guī)范；2、福建省高速公路施工標準化管理指南；3、福建省莆田至永定高速公路永春至永定泉州段施工圖（隧道）。4、超前地質預報目的通過超前地質預報可以了解和判斷掌子面一定距離內(nèi)不良地質的性質、位置、寬度和影響隧道的長度，由此判斷地下水情況、圍巖的級別和對施工的影響。降低地質災害發(fā)生的風險及幾率，進而達到以下目的：（1）為制定施工方案和措施提供可靠參數(shù)。（2）為隧道安全施工，避免或最大限度的降低施工過程中突泥、涌水、塌方等災害，從而不受或者少受損失奠定基礎。（3）為隧道在安全條件下快速施工、減少事故發(fā)生率，減少不必要的安全措施，從而降低工程投資。5、超前地質預報的主要內(nèi)容和方法5.1 超前地質預報的主要內(nèi)容5.1.1地層巖性，如軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土。5.1.2地質構造，特別對斷層、節(jié)理密集帶、褶皺構造等。5.1.3不良地質，特別是溶洞、暗河、人為坑洞、放射性、有害氣體、高地應力、高地溫、高巖溫等發(fā)育情況。5.1.4地下水，特別是巖溶管道水、富水斷層、富水褶皺軸及富水地層地帶等。5.2超前預報的主要方法采用TSP地質超前預報系統(tǒng)或地質雷達、紅外線探水儀、地質素描、超前水平鉆孔等綜合勘探的方法進行探測，超前地質預報是制定施工方案和工程措施的主要依據(jù)，也是隧道施工的一道重要工序。本隧道施工中，在重點地段,上述各種預報手段并用。一般地段以地質素描為主，特殊和不良地質地段則采用物探、鉆探相結合的方式。實行動態(tài)監(jiān)控，信息化施工。加強對圍巖監(jiān)測，進一步掌握圍巖的特性，為施工提供可靠的技術依據(jù)。 5.3主要實施方法結合各隧道不同的地質條件，超前地質工作按照長短結合、上下對照、定性與定量相結合的辦法來保證預報的準確性。根據(jù)各種探測方法的特點，可分為長距離控制預報、中距離預報、短距離驗證預報。長距離、中距離預報主要采用TSP、地質雷達、瞬變電磁儀法等方法進行；短距離預報主要利用地質素描和加長炮眼的方式進行。綜合地質預報主要措施見下表“綜合超前地質預報主要措施表”。 綜合超前地質預報主要措施表代號超前地質預報方案組合適用段落C1TSP遠距離（200m）較宏觀長期預報C2TSP+TEM適用于可能發(fā)生涌突水段落 地質風化層交替變化段C3TSP+TEM+超前水平鉆孔適用于斷層破碎帶和構造帶段落 地質巖性變化段C4TSP+TEM+超前水平鉆（取芯）適用于可能發(fā)生大變形段落1、遠距離宏觀控制預報除洞口55m范圍外通長布置，采用TSP隧道地震探測儀進行遠距離（200m）較宏觀長期預報。2、中距離預報對于初步判斷可能發(fā)生涌水段，提前2030m采用TEM（瞬變電磁儀法）探測地下水情況。3、短距離預報根據(jù)遠距離宏觀控制預報和中距離預報結果確定是否需要打超前探孔以及探孔位置和數(shù)量（13為宜），鉆孔時對鉆進速度、取芯（巖芯采取率、RQD值）、出水位置、流量、水壓、水溫及出水狀態(tài)等作詳細記錄，必要時應作水質分析判斷地下水的腐蝕性等。鉆機鉆孔時要固定牢固，并安設孔口管及高壓閘閥，確保超前鉆孔涌出高壓地下水時，能夠有效地控制。在溶巖地段、溶巖與非溶巖過度接觸帶以及斷層破碎帶施工中運用開挖用的鉆具進行長5米的超前鉆孔，對洞身前方進行全方位空間探測，探孔成放射形布設。利用工作面地質素描預報地質素描在隧道施工中全段進行。地質素描內(nèi)容為：對開挖掌子面和洞身周邊綜合分析圍巖的巖性、結構、構造和地下水情況，分析判斷開挖面前方圍巖的工程地質、水文地質特征，并依此提出工程措施建議和進一步預報的方案。根據(jù)開挖段圍巖的工程地質、水文地質特征進行預報結果的驗證，提出是否修改預報方法及參數(shù)的意見。4、其它地質工作內(nèi)容及方法地表監(jiān)測依據(jù)提供的工程地質、水文地質圖，巖溶隧道中線兩側各一定范圍內(nèi)與居民生活、生產(chǎn)關系密切的泉水、井水等進行監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容主要為水量、水溫、水壓、水質的變化以及當?shù)氐臍庀笈c降水。必要時采用超前導坑法進行開挖揭示地質情況。根據(jù)幾種探測手段的探測結果進行綜合分析，互相驗證，提出預測預報意見和工程措施建議，及時反饋，以調整優(yōu)化設計，進一步改進和完善施工工藝和方法，實施信息化動態(tài)施工管理。6、 TSP203地質預報系統(tǒng)本合同段隧道采用TSP203系統(tǒng)探測，主要用于預報掌子面前方200m左右范圍內(nèi)的斷層破碎帶、富水帶、不同巖層接觸帶等不良地質體的界面位置。TSP203地質超前預報系統(tǒng)，可以進行隧道地質超前預報，擴展配置又可以對開挖過程中未發(fā)現(xiàn)的隧道隱蔽病害（如隧底巖溶等）進行檢測，和檢測隧道圍巖的彈性波速度、劃分隧道圍巖類別，以及檢查混凝土襯砌與圍巖之間是否存在脫空缺陷等。TSP203地質超前預報系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質體中產(chǎn)生的反射波特性來預報隧道掘進面前方及周圍臨近區(qū)域地質狀況的。它是在掌子面后方邊墻上一定范圍內(nèi)布置一排爆破點，依此進行微弱爆破，產(chǎn)生的地震波信號在隧道周圍巖體內(nèi)傳播，當巖石強度發(fā)生變化，比如有斷層或巖層變化時，會造成一部分信號返回，界面兩側巖石的強度差別越大，反射回來的信號也就越強。返回的信號被經(jīng)過特殊設計的接收器接收轉化成電信號并進行放大，根據(jù)信號返回的時間和方向，通過專用數(shù)據(jù)處理軟件處理，可以得到巖體強度變化界面的方位。TSP超前地質預報系統(tǒng)和超前探孔見附圖。為保證隧道的安全正常順利施工，有效地采取針對性措施，確定并選擇有效的施工方案，為動態(tài)設計提供理論性指導，本合同段隧道采取綜合超前地質預測預報系統(tǒng)，以確保預測預報結果的準確性，并將綜合超前地質預測預報系統(tǒng)必須作為一道工序，貫徹于隧道施工掘進全過程，以確保隧道安全、順利施工。TSP數(shù)據(jù)采集要求詳見附表1。7、掌子面地質素描隧道開挖后通過地質素描手段，及時查看掌子面地質狀況，通過和設計資料對比，為隧道掘進提供地質情況預報。掌子面地質素描應在隧道作業(yè)每一開挖循環(huán)后立即進行，根據(jù)掌子面暴露巖層的層理、節(jié)理、裂隙結構狀況，巖體軟硬程度，出水量大小判斷開挖前方地質情況。觀察中應具體記錄以下各項，并描繪掌子面地質素描圖：、地質狀況及其分布、性質和掌子面自穩(wěn)性；、圍巖的軟硬、裂隙間距及方向等圍巖狀態(tài)；、斷層的分布、走向、粘土化程度等、出水地點、涌水量及其狀態(tài)；8、水平超前鉆孔水平超前鉆孔是最直觀、最可靠的超前探測手段。通過洞內(nèi)外觀察與地質描述、TSP203地震波探測儀等有關地質與水文資料分析，配合采用超前水平地質鉆探加以驗證。通過超前水平鉆孔巖芯的分析，進一步探明掌子面前方的隧道圍巖地質狀況與水文地質的具體情況，根據(jù)探孔鉆進的時間、速度、壓力、成分以及卡鉆力、鉆芯和巖性構造性質及地下水情況，掌握隧道前方的地質條件與水文條件。9、地質預測、預報工藝流程地質預報工作必須在地質工作小組的統(tǒng)一管理下嚴格按流程進行，其具體的工藝流程框圖如下：注：根據(jù)現(xiàn)有地質勘測資料，本合同段隧道地質較簡單，無大的構造帶等，暫不布置地質雷達及超前鉆孔。主要采用TSP203超前地質預報系統(tǒng)和地質素描來保證施工的安全進行，必要時做水平超前探孔。10、地質信息收集與處理通過超前地質預報建立一個地質信息系統(tǒng)，通過各種方法收集地質信息，進行綜合分析、判斷，編制信息預報成果，由主管技術人員予以復核，并報設計、監(jiān)理，為變更設計和施工提供決策依據(jù)，及時調整施工方法和支護參數(shù)。經(jīng)分析、整理的地質資料作為施工技術資料存檔。采用新的施工方法和支護參數(shù)后，又從施工過程中獲取新的地質信息，更新地質信息系統(tǒng)，經(jīng)處理后，再一次反饋給施工，如此往復，形成地質信息系統(tǒng)化。11、針對預報可能出現(xiàn)特殊地段的處理方法 當施工過程中發(fā)現(xiàn)前方有異常地質現(xiàn)象出現(xiàn)時，立即向監(jiān)理、設計單位、業(yè)主匯報現(xiàn)場實際情況、組織人員對前方的地質情況作進一步的勘測。當確定前方地質情況后針對具體情況按以下方法進行處理。11.1涌水出現(xiàn)處理方法1、采用超前鉆孔將水排除法2、采用超前小導管注漿堵水法。3、采用井點降水或深井降水、對于滲透水較少時，也可采用洞內(nèi)降水法降低地下水。同時做好抽水后的地面排水工作。在此施工中，必須高度重視并做好防排水工作，務必將涌水或裂縫水引致洞外的排水系統(tǒng)中。11.2涌水突泥地質現(xiàn)象的處理方法1、采用了注漿加固塌體，長管棚超前支護，等施工措施。2、對于不同的突水方式分別采用裂縫出水注漿與溶洞涌水注漿的施工方法。3、在突水點設置止?jié){墻，然后在對前方圍巖進行全斷面深孔預注漿進行堵水，采用排堵結合的方案。12、地質工作組織機構隧道施工地質超前預報工作是保證安全施工的重要前提，為了更好地完成施工階段的地質超前預報工作，應成立專門的地質工作機構，設置專門人員負責地質超前預報工作，確保各種地質超前預報措施的落實，保證地質超前預報工作的準確性。我項目部地質工作組織機構見圖 “地質工作組織機構圖”。地質工作組織機構圖地表監(jiān)測TSP預測紅外探水洞內(nèi)監(jiān)測地質復查和素描地質雷達預報工程部地質組超前探孔13、 資料管理超前地質預報的各項資料管理由專人負責，內(nèi)容填寫必須及時、規(guī)范，數(shù)據(jù)真實、可靠，嚴禁有涂改、造假的現(xiàn)象。各項數(shù)據(jù)應及時整理，進行分析，準確判定前方的地質情況，指導現(xiàn)場，及時調整開挖和支護參數(shù)，防止地質災害事故發(fā)生。14、人員與設備配置TSP超前地質預報由莆永公司統(tǒng)一招標確定，TSP超前探測配合人員3名，超前水平探孔人員3名，地質素描人員1人。鉆孔工人4名。徠卡TCRP1201全站儀1臺，DSZ3水準儀一臺，鋼尺5m 2把。風槍4臺，相應鉆頭4個。附圖1 中鐵十局集團第二工程有限公司 10掌子面55米接收孔120米炮孔S1 S2 S3 S23 S24隧道軸TA接收孔2上傾510)(上傾5101m接收器孔接收器孔橫截面（接收器孔）)(下傾10201m炮孔炮孔橫截面（炮孔）下傾1020接收器孔和炮孔平面分布觀 測 系 統(tǒng)要求接 收(檢波)器 孔炮 孔數(shù) 量2個，位于隧道左右兩邊墻24個（同側）, 位于隧道左或右邊墻，視地質情況而定直 徑50mm(鉆頭鉆孔)38mm(鉆頭鉆孔)深 度1.8m1.5m定 向垂直隧道軸向（邊墻），上傾510垂直隧道軸向（邊墻），下傾1020高 度離地面（隧底）高1m離地面（隧底）高1m位 置距離掌子面約55m第1個炮孔離同側接收器孔20m，炮孔距1.5m示意圖其他要求每