DB41T 2139-2021 公路隧道施工地質(zhì)預報技術(shù)規(guī)范

41I 3 3 4 6 本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定1公路隧道施工地質(zhì)預報技術(shù)規(guī)范規(guī)模及可能發(fā)生地質(zhì)災害性質(zhì)和規(guī)模進行預報的一2地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)的勘探方法，簡稱“導水構(gòu)造分布和發(fā)育情況的一種直流電法探次場并對所觀測的數(shù)據(jù)進行分析和處理，解釋地下介質(zhì)及相關(guān)物理參數(shù)的一種物探方34基本規(guī)定4.1預報內(nèi)容c)巖溶（暗河、溶洞、溶管、溶縫、溶隙）及廢棄礦巷分布位置、規(guī)模及4.2預報遵循的原則a)預報方法依實際掌握地質(zhì)條件動態(tài)調(diào)整原則；c)地質(zhì)調(diào)查與地球物理探測、地球物理探測與鉆探、長短距離、地面與地下四結(jié)合原則；4.3預報工作程序4.4預報工作中要求4.4.1建設單位應負責隧道施工地質(zhì)預報實施大綱的審批，并對施工地質(zhì)預報工作實施進行監(jiān)督和檢），4.4.3施工單位應在隧道施工開始前編制或委托隧道施工地質(zhì)預報實施單位編制施工地質(zhì)預報實施大4.4.4監(jiān)理單位應對施工地質(zhì)預報工作實施過程進行監(jiān)理，對施工地質(zhì)預報實施單位現(xiàn)場專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量及能力、設備類型及數(shù)量進行監(jiān)督檢查，協(xié)調(diào)4.4.5承擔施工地質(zhì)預報工作的單位，應具備實施隧道施工地質(zhì)預報工作的能力；應根據(jù)預報方案和5公路隧道施工地質(zhì)預報方案編制5.1一般規(guī)定5.1.1公路隧道施工地質(zhì)預報應進行施工地質(zhì)預報方案編制，方案編制應根據(jù)隧道地質(zhì)復雜程度分級結(jié)果，不同地質(zhì)預報技術(shù)方法應用條件和隧道施工可能遭遇的不良地質(zhì)體類型進行，參照JTG3370.145.1.2施工地質(zhì)預報可采用地質(zhì)調(diào)查法、地球物理探測法、超前鉆探法和超前導洞法進行。5.1.3地球物理探測法包括地質(zhì)雷達法、地震波反射法、地震波反射層析成像法、瞬變電磁法和高分5.1.4超前鉆探法包括超前地質(zhì)鉆探法和加深炮孔法。5.2預報方案編制5.2.1施工地質(zhì)預報可采用長、中長和短距離預報，預報長度的劃分和預報方法的選擇可執(zhí)行下列規(guī)a)長距離預報：100m≤預報距離＜200m，采用地質(zhì)調(diào)查法、地震波反射法、地震波反射層析成像法、超前鉆探法及洞外隧道上方地面地球物理探測法等b)中長距離預報：30m≤預報距離＜100m，采用地5.2.2隧道施工地質(zhì)預報應編制施工地質(zhì)預報文件，文件應包括下列內(nèi)容：d)施工地質(zhì)預報設計原則、預報方案，（分段）預報內(nèi)容、預報方法及方法組合、技術(shù)要求；b)開挖工作面地質(zhì)素描圖，比例尺根據(jù)需要確定；d)地層分界線及構(gòu)造線隧道內(nèi)和地表相關(guān)性分析預報圖（必要時作），比例尺根據(jù)需要確定；56.1.4地質(zhì)調(diào)查法包括隧道勘察設計資料的收集與分析、隧道地表補充地質(zhì)調(diào)查和隧道內(nèi)地質(zhì)素描。6.2.1在進行隧道地質(zhì)調(diào)繪工作前，應對隧道勘察設計資料進行收集、整理、分析，在全面了解隧址a)收集前期隧道勘察設計資料，熟悉設計文件、資料、圖紙；地層、不良構(gòu)造與隧道的相互關(guān)系及因隧道施工揭穿可能發(fā)生的地質(zhì)災害（見附錄C），初步b)地層、巖性在隧道地表的出露及接觸關(guān)系，特別是對標志層的確認；c)斷層、褶皺、節(jié)理密集帶等地質(zhì)構(gòu)造在隧道地表的出露位置、規(guī)f)人為坑洞位置、走向、高程等，分析其與隧道的空間關(guān)系；6.4.1隧道內(nèi)地質(zhì)素描應包括下列工程地a)地層巖性：描述地層時代、巖性、層間結(jié)合程度、風化程度等；d)特殊地層：煤層、含膏鹽層、膨脹巖土和含黃鐵礦層等應單獨描述；e)人為坑洞：影響范圍內(nèi)的各種坑道和洞穴的分布位置及其與隧道的空間關(guān)系；66.4.2隧道內(nèi)地質(zhì)素描應包括下列水文地d)必要時進行地表相關(guān)氣象、水文觀測，判斷洞內(nèi)涌水與地表徑流、降雨的關(guān)系；6.4.3隧道內(nèi)地質(zhì)素描應對圍巖穩(wěn)定性特征及支護情況進行a)記錄不同工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件下隧道圍巖穩(wěn)定性、支護方式以及初6.4.6隧道開挖工作面地質(zhì)素描和洞身地質(zhì)素描應符合下列技術(shù)b)洞身地質(zhì)素描通過隧道地質(zhì)展視圖形式表示（隧道地質(zhì)展視圖的格式和內(nèi)容可參考附錄E并與其他探測方法相配合，對所測得的物探資7.1.3物探應按搜集資料、踏勘、編制計劃、施測、初步解釋、最終解釋、成果核對、報告編制的程7.1.4物探儀器及其附屬設備必須滿足性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、構(gòu)件牢固可靠、防潮、抗震和絕緣性良3)物探儀器校驗、標定及一致性檢查的記錄。b)原始記錄必須完整、真實、清晰，標示清楚，簽署齊全，不得隨意涂改或重抄。a)在分析各項物性參數(shù)的基礎上，按定性指導定量的原則進行；果不一致時，應分析原因，并對推斷的前提7d)有鉆孔驗證的隧道，應充分利用鉆探資料對解釋結(jié)果進行全面的修正。7.2.1地質(zhì)雷達法可適用于巖溶、采空區(qū)、空洞、斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻地質(zhì)體探測，并應a)探測目的體與周邊介質(zhì)之間應存在明顯介電常數(shù)差異，電磁波反射信號明顯；7.2.2地質(zhì)雷達探測儀器的技術(shù)指標應滿h)水平定位誤差≤1%，測深測量誤差≤10%（測深小于0.i)具有可選的信號疊加、實時濾波、點測與連續(xù)測量、手動與自動位置標記等功能。7.2.3地質(zhì)雷達探測的數(shù)據(jù)采集應符c)選擇合適的時間窗口和采樣間隔，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集中的干擾變化和效果及時調(diào)整工作參數(shù)；d)掌子面超前地質(zhì)預報常采用單點探測方式，同時可結(jié)合連續(xù)探測方式進行對比；e)支撐天線的器材應選用絕緣材料，天線操作人員應與工作天線保持相對固定的位置；g)現(xiàn)場記錄應注明觀測到的不良地質(zhì)體與地下水體的位置與規(guī)模等；h)重點異常區(qū)應重復探測，探測不一致數(shù)據(jù)不采用，采用其他手段進行探測；8b)解釋前宜做編輯、濾波、增益等處理。情況較復雜時，還宜進行道分7.3.1地震波反射法儀器（TSP）7.3.2觀測系統(tǒng)均沿著隧洞邊墻等距離布置發(fā)射孔和接收孔，沿隧道方向不同爆炸孔激發(fā)地震波，由b)接收道數(shù)二維反射不應少于6道，三維反射不應少于12道；h)加速度或速度傳感器頻率范圍不窄于20Hz~2000i)加速度傳感器靈敏度不應低于0.c)觀測系統(tǒng)宜采用單壁多點激發(fā)，雙壁e)二維觀測時，兩側(cè)壁應各布置不少于一f)三維觀測時，應在兩側(cè)壁同一斷面上各布置兩個3分量接收器，激發(fā)點數(shù)不應g)觀測系統(tǒng)布置參數(shù)和條件宜符合附錄F的規(guī)定。a)應根據(jù)設計的觀測系統(tǒng)，進行接收孔或接收點、激發(fā)點或炮孔放點，并進行編號標識；c)采用表面錘擊時，錘擊點位置允許偏差應為±0.1m；9a)數(shù)據(jù)采集前，應對儀器進行檢查和環(huán)境噪音測試，消除噪聲施工影響；c)應先將裝藥包安置在炮孔底部，后用水或其它介質(zhì)充填，封住炮孔口；d)應根據(jù)現(xiàn)場噪聲強度、頻率分布、探測范圍等條件設置儀器采集參數(shù)；f)采集系統(tǒng)采用線路錘擊開關(guān)計時時，應保證各激發(fā)點計時精度一致；g)激發(fā)觸發(fā)應選在噪音振幅峰值較小的時段進行；h)應現(xiàn)場檢查激發(fā)點記錄質(zhì)量是否合格，記錄不合格時，應查明原因，重新激發(fā)；i)每次激發(fā)時，應核對激發(fā)點編號、準確填寫班報。7.3.8單炮記錄存在下列情況之一者a)預報目標體的反射波信號信噪比低，有效信號無法分辨；c)班報記錄的炮孔號與記錄文件對應關(guān)系錯誤。a)數(shù)據(jù)處理前應根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)建立二維或三維幾何模型；c)三分量數(shù)據(jù)模塊的時間窗口長度不應小于預g)可根據(jù)實際炮點位置對初至時間曲線進行斜率或截距的偏移校正處理，使截距時間為0；h)應對處理后的地震信號進行能量均衡處理、傾角濾波處理，提取來自掌子面前方的反射波；i)應進行縱橫波分離處理，將X、Y、Z分量轉(zhuǎn)換成P、SH、SV波進行j)可采用直達波、模型試算、偏移地震數(shù)據(jù)至共反射距離道集等方式進行速度分k)應分析斜率和校正的速度模型的合理性來選取合適的拾取速度；l)應計算從炮點到潛在反射點再到接收位置的最終縱波和橫波時間來進行深度偏移處理；m)應拾取覆蓋次數(shù)不小于全部炮點20%的反射點來構(gòu)建反射層；a)對反射地震剖面或三維圖應從隧道已揭露的洞段確定巖性；b)將巖性相似的反射層進行匯總、分別著色和確定邊界；e)應結(jié)合隧道勘察、掌子面附近的地質(zhì)資料進行解釋和推斷；7.4.1地震波反射層析成像法儀器在國內(nèi)器，在掌子面多點激發(fā)，進行空間地震波反射掃描層析成像的一種a)應具有地震信號觸發(fā)、信號放大、增益調(diào)整、濾波等功能的數(shù)字化地震波接收設備；7.4.4地震波反射層析成像觀測系統(tǒng)布置應符d)對于TBM施工法，宜使用TBM護盾上安裝的自動機械震源或錘擊震源。7.4.5地震波反射層析成像現(xiàn)場工作應符a)應根據(jù)設計的觀測系統(tǒng)，進行接收點和激發(fā)點位置測量放點，并進行編號標識；b)錘擊點應選在裂隙少、巖體完整、穩(wěn)定的位置，錘擊點位置允許偏差應為±0.1m；c)接收點應按設計的觀測系統(tǒng)進行鉆孔安裝或使用石膏粘貼安裝，位置允許偏差應為±0d)單分量檢波器極性應指向隧道開挖方向，三分量檢波器極性應為7.4.6地震波反射層析成像現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集應符合a)數(shù)據(jù)采集前，應對儀器進行檢查和環(huán)境噪音測試，消除噪聲施工影響；c)應根據(jù)現(xiàn)場噪聲強度、頻率分布、探測范圍等條件設置儀器采集參數(shù)；f)錘擊觸發(fā)應選在噪音振幅峰值較小的時段進行；g)每個震源點應進行5次擊發(fā)和接收，分別形成記錄；h)如果是由于信號能量弱造成記錄質(zhì)量差，可采取多次擊發(fā)疊加成一個記錄；i)每次激發(fā)時，應核對錘擊點編號、準確填寫班報。a)數(shù)據(jù)處理前應根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)建立三維幾何模型；b)應根據(jù)現(xiàn)場觀測系統(tǒng)，將三分量地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到建立的坐標系中；d)應對處理后的地震信號進行能量均衡處理e)應采用波速掃描對比分析方法，測算預報范圍段的巖體波速、提高三維成像精度；c)根據(jù)三維成像結(jié)果圖，確定掌子面前方巖層軟弱、斷層破碎帶、節(jié)理密集帶的位置和規(guī)模；d)應結(jié)合隧道勘察、掌子面附近的地質(zhì)資料進行解釋和推斷；e)應根據(jù)波速、三維成像結(jié)果圖進行綜合分析，編寫隧道預報綜合解釋成果圖表。7.4.9地震波反射層析成像預報距離、不合7.5.1高分辨率直流電法適用于探測任何地層中存在的地下水體位置及相對含水量大小，如斷層破碎7.5.3現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集應嚴格按照測試要求進行，保證數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，并應符合下列b)發(fā)射、接收電極間距測量準確，誤差應小于5cm；f)數(shù)據(jù)重復測量誤差應小于5%，否則應檢查電極和儀器電源是否正常、工頻干擾是否過大等。7.5.4現(xiàn)場數(shù)據(jù)資料處理與分析應符b)地質(zhì)異常體（儲、導水構(gòu)造）判斷標準應以現(xiàn)場多次采集分析驗證的數(shù)據(jù)為依據(jù)，總結(jié)規(guī)律，7.6.2瞬變電磁儀發(fā)射部分主要技術(shù)參數(shù)應符b)最大發(fā)射電流不低于3A，發(fā)射信號宜為雙極性方波，時間宜隨7.6.3瞬變電磁儀接收部分主要技術(shù)參數(shù)應符7.6.4采用線框接收時應采用重疊回線裝置a)巖體完整地低導電率和低導磁率的洞段宜每80m預報一次；b)巖體破碎、含水率高、高導電率和高導磁率的洞段宜每60m預報一次，c)當隧道洞徑較大時，宜布置相距一定間扇形掃描，直至線框的法線方向與隧道右壁垂直（180°)。鉛垂測線宜以線框的法線方向與c)測試過程中的測量應使用非金屬測量尺或測量繩；d)測試前應移開近掌子面附近洞段的金屬物體，測試過程中不應有金屬、磁性物質(zhì)接近線框；e)工作前應檢查儀器，特別是發(fā)射線圈、發(fā)射機的高壓連接點應絕緣；f)儀器參數(shù)設置應與預報距離、線框參數(shù)等條件相適應；g)當?shù)刭|(zhì)條件復雜時，宜增加線框法線方向與隧道開挖方向呈上下或左右30h)使用磁探頭時，其方向應與發(fā)射線框的法線方向一致；a)先對每個測點測試的各測道數(shù)據(jù)曲線進行跳點平滑預處理；a)根據(jù)試驗或開挖驗證所得到的異常幅值與背景值來劃分異常范圍；b)單一或“十字”形測線布置時，進行各角度及多測線的相關(guān)解釋，確定異常的范圍和走向；c)多組測線測量時，進行各角度三維相關(guān)解釋，確定異常的范圍和走向；d)結(jié)合地質(zhì)勘探、地質(zhì)調(diào)查和其它預報成果解釋異常的性質(zhì)。8.1.1超前地質(zhì)鉆探是利用鉆機等在隧道a)斷層、節(jié)理密集帶或其他破碎富水地層每循環(huán)宜布設1~3個孔；富水巖溶發(fā)育區(qū)每循環(huán)宜鉆3~5個孔，揭示巖溶時，應適當增加，以滿足安全施工孔情況可適時調(diào)整鉆孔深度，以達到預報目的為原則；在需連續(xù)鉆探時，一般每循環(huán)可鉆30c)鉆孔直徑應滿足鉆探取芯、取樣和孔內(nèi)測試的要求；d)富水巖溶發(fā)育區(qū)超前鉆探應終孔于隧道開挖輪廓線a)鉆孔前地質(zhì)技術(shù)人員應進行安全、技術(shù)、質(zhì)量交底；其流量隨鉆孔深度變化情況，涌砂、突進、振動、卡鉆d)鉆孔施做完成后，及時編制鉆孔柱狀圖、鉆孔布置圖、代表性巖芯照片；e)進行富水破碎帶、季節(jié)變動帶及以下巖溶預報時，應安裝防突和測壓裝置。8.2.1加深炮孔法，是利用手持風鉆或鑿巖臺車在隧道施工掌子面施做小孔徑鉆孔獲取掌子面前方地8.2.2加深炮孔法適用于各種地質(zhì)條件下的近距離的隧道施工地c)孔數(shù)和孔位應根據(jù)隧道開挖斷面大小和隧道地質(zhì)復雜程度確定；d)在巖溶發(fā)育區(qū)遇異常（涌水、涌泥、涌砂）應及時反饋信息，等待處理決策，嚴禁裝藥放炮；9超前導洞法9.1正洞超前導洞法，利用導洞揭示的地質(zhì)情況，對正洞擴挖可能遭遇的地質(zhì)條件進行推測，進行施9.2超前平行導洞法是利用超前平行導洞施工開挖揭示的地質(zhì)情況，通過地質(zhì)作圖的方法，推測隧道a)洞地質(zhì)展視圖、預測地質(zhì)平面圖，比例宜為的位置、性質(zhì)及規(guī)模，地下水出露的位置、水質(zhì)、水量，分段圍巖分級等，橫向比例宜為近距離電磁波反射法和超前鉆孔法為主要手段10.1.3巖溶充填性質(zhì)預報，以地質(zhì)調(diào)查法為基礎，以巖體溫度法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法、BEAM在隧道洞身開挖范圍內(nèi)出現(xiàn)的大致位置、充填c)采用巖體溫度法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法、高分辨直流電法等，探測預報其充水狀態(tài)；d)必要時，采用超前鉆孔法進行分布位置、性質(zhì)、規(guī)模和含水狀態(tài)的精準探測和驗證；地質(zhì)調(diào)查、地表與地下構(gòu)造相關(guān)性分析、斷層趨勢分析等手段預報斷層的分布位置。b)采用彈性波反射法確定斷層在隧道內(nèi)的大致位置和寬度；c)必要時采用紅外探測、高分辨直流電法探測斷層帶地下水的發(fā)育情況；d)必要時采用超前鉆探預報斷層的確切位置和規(guī)模、破碎帶的物質(zhì)組成及地下水的發(fā)育情況等；e)采用隧道內(nèi)地質(zhì)素描、斷層趨勢分析等手段預報斷層的分布位置；f)地質(zhì)綜合判析，提交地質(zhì)綜合分析成果報告。性，評價隧道瓦斯嚴重程度及對工程的影響，提出技術(shù)措施建議10.4.3超前鉆探作業(yè)應有防爆應急預10.5.2有害氣體濃度監(jiān)測應在煤層等產(chǎn)生有害氣體的地層分布位置以及產(chǎn)生有害氣體地層兩側(cè)一定a)本次施工地質(zhì)預報任務，預報實施時間，以往實施情況等；b)隧道工作面與洞身地質(zhì)編錄，測繪，隧道地表補充地質(zhì)調(diào)查情況等；d)隧道地質(zhì)調(diào)繪收集到的原始資料的評價、資料處理與解釋方精度表等。其中公路隧道施工地質(zhì)預報成果表的格式和內(nèi)c)設計預報方案和根據(jù)實際地質(zhì)情況調(diào)整后的預報實施方案；d)統(tǒng)計各預報方法實際工作量，并與超前地質(zhì)預報設計工作量進行對比，分析增減的原因；e)預報與施工驗證對比情況，包括預報準確率統(tǒng)計結(jié)果，對預報績效進行評價；f)設計與施工地質(zhì)資料對比情況，對勘察資料進行評價；g)施工過程中遇到的重大工程地質(zhì)問題及其處理的經(jīng)過、措施、效果，運營中應注意的事項；h)超前地質(zhì)預報工作的經(jīng)驗與教訓，采用新技術(shù)、新設備、新方法的情況及推廣應用的建議；地質(zhì)條件復雜程度強烈發(fā)育，以大型暗河、廊道、較大規(guī)模溶洞、豎井和落水洞為主，地下洞溶蝕擴大為巖溶化裂通性差，少見集中徑差特大型涌突水（涌水量＞大