隧洞超前地質(zhì)預(yù)報專項方案

隧洞超前地質(zhì)預(yù)報專項方案目 錄一、編制目的 2二、編制依據(jù) 2三、工程概況 2四、工期計劃 3五、超前地質(zhì)預(yù)報方案 3 5.1 超前鉆孔探測 4 5.2 地質(zhì)雷達(dá) 4 5.3 TSP203地質(zhì)預(yù)報 5 5.4 地質(zhì)調(diào)查 6 5.5 紅外線探測 7 5.6 加深炮孔探測 8 5.7 水文地質(zhì)分析 8六、超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容 9 6.1 斷層預(yù)報 9 6.2 涌水突泥預(yù)報 10七、超前地質(zhì)預(yù)報組織機(jī)構(gòu) 11八、相關(guān)儀器配置 12九、數(shù)據(jù)記錄與分析 13十、安全與環(huán)保措施 16隧洞超前地質(zhì)預(yù)報專項方案 一、編制目的 進(jìn)一步查清隧洞開挖工作面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，指導(dǎo)工程施工的順利進(jìn)行，降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生幾率和危害程度，隨時掌握隧洞前方地質(zhì)變化情況，確保隧洞工程施工順利開展。根據(jù)本工程地質(zhì)特點(diǎn)，特編制此專項方案。二、編制依據(jù) 1、工程測量規(guī)范(GBJ50026-2007) 2、水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范(SL303-2004) 3、水工建筑物地下工程開挖施工技術(shù)規(guī)范(DL/T 5099-2011) 4、建設(shè)工程施工現(xiàn)場供用電安全規(guī)范（GB 50194-1993） 5、建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB50300-2001） 6、爆破安全規(guī)程（GB6722 -2011)） 7、水利水電建設(shè)工程驗收規(guī)程（SL223-2008） 8、質(zhì)量管理條例（2013） 三、工程概況 漿水泉水庫孟家水庫段: 本段工程為新建隧洞，斷面形式選用城門洞斷面，洞高為3m，洞寬為2.9m。漿水泉水庫上游設(shè)漿水泉分水口，埋設(shè)DN800螺旋鋼管54m;洪山溪設(shè)分水口，埋設(shè)DN800螺旋鋼管32m。隧洞長約2.55km，其中類圍巖915米，類圍巖1058米，級圍巖444米，洞身最大埋深約103米。隧址區(qū)屬低山區(qū)，地形起伏較大，地面相對高差103m左右， 隧洞為長期穩(wěn)定地塊，所受地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力影響較弱，褶皺、斷層不發(fā)育，巖層產(chǎn)狀近水平，巖體節(jié)理、裂隙較發(fā)育。隧洞洞身處未發(fā)現(xiàn)地下水，但洞身存在少量的基巖裂隙水，雨季時水量會增大。四、工期計劃 軟弱圍巖段應(yīng)穩(wěn)中求進(jìn)，首先確保施工安全的情況加快進(jìn)度，在、類圍巖段適當(dāng)放慢進(jìn)度，以安全通過為目的。在類圍巖段可以壓縮每道工序時間來減短每一個工作循環(huán)的時間來加快施工進(jìn)度。通過對類圍巖段的進(jìn)度加快節(jié)約的時間來彌補(bǔ)軟弱圍巖段延誤的時間。五、超前地質(zhì)預(yù)報方案 超前地質(zhì)預(yù)報工作必須堅持“科學(xué)規(guī)范、求真務(wù)實(shí)、長短結(jié)合、貫穿全程”的工作原則。根據(jù)該隧洞工程地質(zhì)條件，擬采用超前鉆孔探測、地質(zhì)雷達(dá)、TSP203地質(zhì)預(yù)報、地質(zhì)素描（地質(zhì)調(diào)查）、紅外線探測、加深炮孔探測或水文地質(zhì)分析等地質(zhì)預(yù)報技術(shù)，預(yù)測開挖工作面前方一定范圍內(nèi)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)。5.1 超前鉆孔探測 （1）根據(jù)勘探設(shè)計地質(zhì)情況，布置不同圍巖地段超前鉆孔探測位置，探孔深度都為5米/循環(huán)。II類圍巖分別在洞頂及兩側(cè)起拱線位置布置，共計三個探孔。類圍巖上導(dǎo)坑分別在洞頂及兩側(cè)起拱線位置布置，共計三個探孔；下導(dǎo)坑每側(cè)邊墻各布置一個探孔。類圍巖上導(dǎo)坑分別在洞頂及兩側(cè)起拱線位置布置，共計三個探孔；下導(dǎo)坑每側(cè)邊墻各布置一個探孔。上述圍巖地段需根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，可以在其他位置增設(shè)地質(zhì)探孔。（2）在開挖工作面（掌子面）拱頂部位架設(shè)鉆機(jī)來打設(shè)探孔，一般以30m為宜，鉆孔的時候有現(xiàn)場監(jiān)理見證，共同來對探孔巖屑進(jìn)行現(xiàn)場分析來判定圍巖等級，圍巖等級判定后，進(jìn)行相應(yīng)的變更設(shè)計，之后按變更設(shè)計的相應(yīng)支護(hù)參數(shù)來指導(dǎo)我標(biāo)段隧洞施工。5.2 地質(zhì)雷達(dá) 地質(zhì)雷達(dá)探測是利用電磁波在隧洞開挖工作面前方巖體中的傳播和反射，根據(jù)傳播速度和反射脈沖波走時進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報的一種物探方法。地質(zhì)雷達(dá)探測主要用于巖溶探測，亦可用于斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻地質(zhì)體的探測。地質(zhì)雷達(dá)在完整灰?guī)r地段預(yù)報距離宜在30m以內(nèi)，在軟弱地段的有效探測長度則應(yīng)根據(jù)雷達(dá)波形判定。連續(xù)預(yù)報時前后兩次重疊長度應(yīng)在5m以上。地質(zhì)雷達(dá)探測線布置圖如下圖所示：5.3 TSP203地質(zhì)預(yù)報 超前地質(zhì)預(yù)報施工流程見下圖 超前預(yù)報方案擬定 預(yù)報地質(zhì)分析 與設(shè)計對比 上報設(shè)計院 開挖 制定措施 資料整理、經(jīng)驗積累 現(xiàn)場地質(zhì)資料的調(diào)查 地質(zhì)資料研究 超前鉆孔 TSP -203 地質(zhì) 預(yù)報 系統(tǒng) 地質(zhì)雷達(dá) 紅外探水 否 是 超前地質(zhì)預(yù)報施工流程框圖 TSP-203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)量測方法見下圖 TSP-203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)量測方法示意圖 （1）地質(zhì)預(yù)報計劃 根據(jù)本標(biāo)段隧洞工程地質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合各種預(yù)報方法的適用范圍，對隧洞一般圍巖地段每100m用TSP203探測一次；根據(jù)預(yù)報結(jié)果，經(jīng)專業(yè)人員進(jìn)行分析研究后，擬定相應(yīng)對策以指導(dǎo)施工。（2）預(yù)報效果檢查 開挖到預(yù)報位置時，將實(shí)際地質(zhì)進(jìn)行素描，和預(yù)報地質(zhì)資料進(jìn)行對比，以此來評價預(yù)報的準(zhǔn)確性，積累經(jīng)驗，為以后的預(yù)報提供參考，并及時將預(yù)測數(shù)據(jù)、結(jié)果反饋至設(shè)計院。5.4 地質(zhì)調(diào)查 采用羅盤儀、地質(zhì)錘、放大鏡等工具對開挖面圍巖級別、巖性、圍巖風(fēng)化變質(zhì)情況、節(jié)理裂隙、產(chǎn)狀、斷層分布和形態(tài)、地下水等情況進(jìn)行觀察和測定后，繪制地質(zhì)素描圖，來推測開挖面前方的地質(zhì)情況。（1）地質(zhì)素描按下列技術(shù)要求：開挖工作面地質(zhì)素描，主要描述工作面立面圍巖狀況；洞身地質(zhì)素描是對隧洞拱頂、左右邊墻進(jìn)行的地質(zhì)素描，直觀反映隧洞周邊地層巖性及不良地質(zhì)體的發(fā)育規(guī)模、在空間上對隧洞的影響程度等，通過隧洞地質(zhì)展視圖形式表示，其格式和內(nèi)容見附錄。地質(zhì)素描應(yīng)隨隧洞開挖及時進(jìn)行，對地層巖性變化點(diǎn)、構(gòu)造發(fā)育部位、巖溶發(fā)育帶附近等復(fù)雜、重點(diǎn)地段應(yīng)每開挖循環(huán)進(jìn)行一次素描，其他一般地段不應(yīng)超過10m進(jìn)行一次素描。（2）地質(zhì)調(diào)查應(yīng)符合下列工作要求：隧洞地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查應(yīng)在實(shí)施洞內(nèi)超前地質(zhì)預(yù)報前進(jìn)行，并在洞內(nèi)超前地質(zhì)預(yù)報實(shí)施過程中根據(jù)需要隨時補(bǔ)充，現(xiàn)場應(yīng)做好記錄，并于當(dāng)天及時整理。地質(zhì)素描圖采用現(xiàn)場繪制草圖、室內(nèi)及時謄清的方式完成，必須在現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況記錄，不得回憶編制或室內(nèi)制作。地質(zhì)素描原始記錄、圖、表當(dāng)天整理。隧洞地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查和洞內(nèi)地質(zhì)素描資料應(yīng)及時反映在隧洞工程地質(zhì)平面圖和縱斷面圖上，并應(yīng)分段完善、總結(jié)。標(biāo)本按要求采集，并及時整理。5.5 紅外線探測 紅外探測是根據(jù)紅外輻射原理，即一切物質(zhì)都在向外輻射紅外電磁波的原理，通過接收和分析紅外輻射信號進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報的一種物探方法。適用于定性判斷探測點(diǎn)前方有無水土存在及其方位。有效預(yù)報距離應(yīng)在30m以內(nèi)，連續(xù)預(yù)報時前后兩次重疊長度應(yīng)大于5m。5.6 加深炮孔探測 （1）加深炮孔探測是利用風(fēng)鉆或鑿巖臺車等在隧洞開挖工作面鉆小孔徑淺孔獲取地質(zhì)信息的一種方法。（2）加深炮孔探測適用于各種地質(zhì)條件下隧洞的超前地質(zhì)探測，尤其適用于巖溶發(fā)育區(qū)。（3）按下列要求加深炮孔探測：孔深應(yīng)較爆破孔(或循環(huán)進(jìn)尺)深3m以上；孔徑宜與爆破孔相同；孔數(shù)、孔位應(yīng)根據(jù)開挖斷面大小和地質(zhì)復(fù)雜程度確定；在富水巖溶發(fā)育區(qū)每循環(huán)必須按設(shè)計認(rèn)真實(shí)施，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時反饋信息，嚴(yán)禁盲目裝藥放炮；鉆到溶洞和巖溶水時，應(yīng)視情況采用超前地質(zhì)鉆探和其他探測手段，查明情況，確保施工安全，為變更設(shè)計提供依據(jù)；加深炮孔探測嚴(yán)禁在爆破殘眼中實(shí)施；揭示異常情況的鉆孔資料作為技術(shù)資料保存。5.7 水文地質(zhì)分析 （1）地下水的分布、出露形態(tài)及圍巖的透水性、水量、水壓、水溫、顏色、泥砂含量測定，以及地下水活動對圍巖穩(wěn)定的影響，必要時進(jìn)行長期觀測。地下水的出露形態(tài)分為：滲水、滴水、滴水成線、股水（涌水）、暗河。（2）水質(zhì)分析，判定地下水對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕性。（3）出水點(diǎn)和地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶、暗河等的關(guān)系分析。（4）必要時進(jìn)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。（5）必要時應(yīng)建立涌突水點(diǎn)地質(zhì)檔案。（6）圍巖穩(wěn)定性特征及支護(hù)情況 記錄不同工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件下隧洞圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)方式以及初期支護(hù)后的變形情況。發(fā)生圍巖失穩(wěn)或變形較大的地段，詳細(xì)分析、描述圍巖失穩(wěn)或變形發(fā)生的原因、過程、結(jié)果等。（7）進(jìn)行隧洞施工圍巖分級 六、超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容 6.1 斷層預(yù)報 探明斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、富水情況、在隧洞中的分布位置、斷層破碎帶的規(guī)模、物質(zhì)組成等，并分析其對隧洞的危害程度；斷層預(yù)報以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，以彈性波反射法探測為主，必要時采用紅外探測、高分辨率直流電法探測斷層帶地下水發(fā)育情況及超前鉆探法驗證；當(dāng)隧洞施工接近規(guī)模較大的斷層時，多具有明顯的前兆，可通過地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查、洞內(nèi)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(yù)報斷層的分布位置；臨近斷層破碎帶的前兆標(biāo)志有：節(jié)理組數(shù)急劇增加、巖層牽引褶曲的出現(xiàn)、巖石強(qiáng)度明顯降低、壓碎巖、碎裂巖、斷層角礫巖等的出現(xiàn)、臨近富水?dāng)鄬忧皵鄬酉卤P泥巖、頁巖等隔水巖層明顯濕化，或出現(xiàn)淋水及其他涌突水現(xiàn)象。斷層破碎帶與周圍介質(zhì)多存在明顯的物性差異，可采用彈性波反射法探測破碎帶的位置及分布范圍；斷層為面狀結(jié)構(gòu)面，可采用超前鉆探法較為準(zhǔn)確預(yù)報其位置、寬度、物質(zhì)組成及地下水發(fā)育情況等；斷層預(yù)報可按下列步驟進(jìn)行：根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、工程地質(zhì)平面圖與縱斷面圖以及必要的地表補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查，進(jìn)一步核實(shí)斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、位置與規(guī)模等；采用彈性波反射法確定斷層在隧洞內(nèi)大致位置和寬度；必要時采用紅外探測、高分辨率直流電法探測斷層帶地下水的發(fā)育情況；必要時采用超前鉆探預(yù)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；采用隧洞內(nèi)地質(zhì)素描、斷層趨勢分析等手段預(yù)報斷層分布位置；地質(zhì)綜合判析，提交地質(zhì)綜合分析成果報告。6.2 涌水突泥預(yù)報 1、隧洞涌水、突泥預(yù)報探明可能發(fā)生涌水、突泥地段的位置、規(guī)模、物質(zhì)組成、水量、水壓等，分析評價其對隧洞的危害程度。涌水、突泥預(yù)報應(yīng)以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，以超前鉆探法為主，結(jié)合多種物探手段進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報。在可能發(fā)生涌水、突泥的地段進(jìn)行超前鉆探，且超前鉆探設(shè)有防突裝置；隧洞通過煤系地層、金屬和非金屬等礦區(qū)中的采空區(qū)時，查明在采及廢棄礦巷與隧洞的空間關(guān)系，分析評價其對隧洞的危害程度。隧洞反坡施工地段處于富水區(qū)時，超前鉆探作業(yè)時應(yīng)做好鉆孔突涌水處治的方案，確保人員與設(shè)備的安全，避免事故的發(fā)生。2、隧洞施工要減少或避免塌方的發(fā)生，塌方前兆如下條款判定：拱頂巖石開裂，裂縫旁有巖粉噴出或洞內(nèi)無故塵土飛揚(yáng)；初支開裂掉塊、支撐拱架變形或發(fā)生聲響；拱頂巖石掉快或裂縫逐漸擴(kuò)大；干燥圍巖突然涌水等。3、不良地質(zhì)預(yù)測預(yù)報：特別是對巖溶、人為坑洞、瓦斯等發(fā)育情況的預(yù)測預(yù)報；4、地層巖性預(yù)測預(yù)報：特別是對軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土的預(yù)測預(yù)報；5、 地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測預(yù)報：特別是對斷層、節(jié)理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構(gòu)造發(fā)育情況的預(yù)測預(yù)報；七、超前地質(zhì)預(yù)報組織機(jī)構(gòu) 隧洞工程地質(zhì)以、級圍巖為主，同時可能存在不良地質(zhì)地段，為保證隧洞施工安全、質(zhì)量，隧洞超前地質(zhì)預(yù)報作為一道重要的施工工序進(jìn)行控制，建立由總工程師任組長，工程部、施工隊隊長、實(shí)驗室組員組成的超前地質(zhì)預(yù)報管理組織機(jī)構(gòu)，其主要職責(zé)為：總工程師任組長：全面負(fù)責(zé)超前地質(zhì)預(yù)報工作，直接向項目經(jīng)理負(fù)責(zé)；工程部:組織工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、物探及試驗等專業(yè)組成人員進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報日常工作；實(shí)驗室：負(fù)責(zé)巖、土、水樣的測試、試驗工作。施工隊隊長：負(fù)責(zé)隧洞工程的超前地質(zhì)預(yù)報及預(yù)報資料的分析、研究，提出施工建議措施；負(fù)責(zé)水文地質(zhì)調(diào)繪、測試及隧洞涌水量的預(yù)報與環(huán)境水文地質(zhì)評價；負(fù)責(zé)物探測試工作；八、相關(guān)儀器配置 序號 設(shè)備名稱 單位 數(shù)量 1 TSP探測儀 套 1 2 地質(zhì)雷達(dá) 套 1 3 紅外探水儀 套 1 4 手風(fēng)鉆 臺 1 5 數(shù)碼相機(jī) 臺 1 九、數(shù)據(jù)記錄與分析 預(yù)測預(yù)報手段 儀器 預(yù)報內(nèi)容 預(yù)報頻率及計劃 超前鉆孔探測 管棚鉆機(jī) 對鉆出來的巖屑進(jìn)行取樣分析測定含水率等。每30m進(jìn)行一次鉆探 預(yù)測預(yù)報手段 儀器 預(yù)報內(nèi)容 預(yù)報頻率及計劃 地質(zhì)雷達(dá) 地質(zhì)雷達(dá) 對斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻地質(zhì)體進(jìn)行探測。有效探測長度應(yīng)控制在30m以內(nèi) TSP203技術(shù) TSP203超前預(yù)報儀 重點(diǎn)探查規(guī)模較大的破碎帶、裂隙發(fā)育帶等。每隔100m TSP203探測一次 地質(zhì)素描 羅盤儀、地質(zhì)錘、放大鏡、皮尺、數(shù)碼相機(jī)等簡單工具 主要對開挖面圍巖級別、巖性、圍巖風(fēng)化變質(zhì)情況、節(jié)理裂隙、產(chǎn)狀、斷層分布和形態(tài)、地下水等情況進(jìn)行觀察和測定后，繪制地質(zhì)素描圖，通過對洞內(nèi)圍巖地質(zhì)特征變化分析，來推測開挖面前方的地質(zhì)情況。地質(zhì)素描在每次開挖后進(jìn)行 紅外線探測 紅外探測儀 用于定性判斷探測點(diǎn)前方有無水土存在及其方位。有效預(yù)報范圍30m 加深炮眼孔探測 風(fēng)鉆、鑿巖臺車 利用風(fēng)鉆或鑿巖臺車在開挖工作面鉆小孔徑淺孔獲取地質(zhì)信息。孔深3m以上 水文地質(zhì)分析 溫度計、壓力表等 對地下水分布、出露形態(tài)及圍巖透水性、水壓、水溫、顏色進(jìn)行測定。定點(diǎn)取樣分析 進(jìn)行現(xiàn)場取樣，如巖快、巖土等并記錄取樣時間和具體里程段，取樣接受后對其相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測定與記錄，如含水率、巖體硬度等。相關(guān)參數(shù)測定后并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將探孔取樣、詳查成果、分析結(jié)論上報監(jiān)理、設(shè)計院、業(yè)主來最終確定圍巖級別和支護(hù)方案。施工單位參照最終下發(fā)方案來實(shí)施隧洞施工，嚴(yán)格遵循方案，按照技術(shù)規(guī)范來指導(dǎo)施工。方案實(shí)施后（初期支護(hù)）加緊對隧洞的圍巖量測來確保地質(zhì)預(yù)報成果的科學(xué)指導(dǎo)性。（附超前地質(zhì)預(yù)報工作程序及流程） 隧洞地質(zhì)復(fù)雜程度分級 超前地質(zhì)預(yù)報設(shè)計 編制超前地質(zhì)預(yù)報實(shí)施大綱 超前地質(zhì)預(yù)報實(shí)施 地質(zhì)綜合分析 提交地質(zhì)預(yù)報成果報告 隧洞施工方案實(shí)施或者根據(jù)地質(zhì)預(yù)報結(jié)論變更設(shè)計、實(shí)施方案后施工 隧洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查 與設(shè)計、地質(zhì)預(yù)報結(jié)論不符 與設(shè)計、地質(zhì)預(yù)報結(jié)論相吻合 下循環(huán)實(shí)施 編制地質(zhì)預(yù)報月報、年報 編制地質(zhì)預(yù)報竣工總報告 隧洞超前地質(zhì)預(yù)報流程 有 有 無 有 信息反饋 開始 制定預(yù)報方案 遠(yuǎn)程50200m 中程1560m 近程020m TSP地震波法 超前水平鉆探預(yù)報 地質(zhì)調(diào)查法 超前鉆孔法或 地質(zhì)雷達(dá)法 按原施工組織設(shè)計進(jìn)行施工 準(zhǔn)確測定斷層破碎帶、巖溶、采空區(qū)、含水構(gòu)造的位置 分段采用 進(jìn)一步采用 判釋不良地質(zhì)構(gòu)造的位置及影響范圍 按不同探測方法相互驗證，判斷斷層破碎、巖溶、采空區(qū)、含水構(gòu)造等的規(guī)模及位置 修正、完善施工方案及搶險措施，準(zhǔn)備物資、設(shè)備 實(shí)施施工方案 驗證中程預(yù)報的準(zhǔn)確度 驗證遠(yuǎn)程預(yù)報的準(zhǔn)確度 十、安全與環(huán)保措施 1、超前地質(zhì)預(yù)報人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、執(zhí)行隧洞施工安全規(guī)程，超前鉆探人員還應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、執(zhí)行鉆探安全技術(shù)操作規(guī)程。新參加人員上崗前，必須經(jīng)過安