超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案

1、隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案1編制依據(jù)1.1鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)指南鐵建設(shè)2008105號(hào)1.2鐵路隧道工程施工技術(shù)指南TZ204-20081.3鐵路隧道工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)TB10417-20031.4已到位部分圖紙及相關(guān)設(shè)計(jì)文件；本隧道洞身由泥巖夾砂巖組成，質(zhì)軟，易風(fēng)化、崩解，洞頂易坍塌。隧道范圍內(nèi)泥巖易風(fēng)化剝落，夾的粉細(xì)砂巖薄層，間夾的灰綠色條帶的存在，少量裂隙水的出現(xiàn)，使施工中易坍方、垮頂。坡崩堆積體主要成份為塊石土，總厚度達(dá)412m,對(duì)隧道開挖存在較大影響。隧道深孔有天然氣顯示，隧道為低瓦斯隧道。洞口基巖裸露，工程地質(zhì)條件較好，但因巖質(zhì)軟，強(qiáng)度低，邊坡穩(wěn)定性差。實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)目的3.1進(jìn)一

2、步查清隧道開挖工作面前方的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，指導(dǎo)工程施工的順利進(jìn)行；3.2降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機(jī)率和危害程度；3.3為優(yōu)化工程設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)；3.4為編制竣工文件提供地質(zhì)資料。地質(zhì)預(yù)報(bào)的分級(jí)管理與方法選擇中交一公局蘭渝鐵路LYS-12標(biāo)段項(xiàng)目經(jīng)理部第四分部隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案*中交第一公路工程局有限公司蘭渝鐵路LYS-12標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部 4.1地質(zhì)災(zāi)害分級(jí)根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害對(duì)隧道施工安全的危害程度，地質(zhì)災(zāi)害分為以下四級(jí)，其影響因素見下表。表4-1綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作分級(jí)影響因素施工地質(zhì)ABCD分級(jí)嚴(yán)重較嚴(yán)重一般輕微涌水涌泥程度特大（日出水10萬噸以上）、大型突水（日出水110萬噸）、突泥，高水壓

3、中小型突水（日出水10001萬噸）、突泥小型涌水（日出水1001000噸）、涌泥。日出水小于100噸，涌突水可能性極小斷層穩(wěn)定程度大型斷層破碎帶、自穩(wěn)能力差、富水，可能引起大型失穩(wěn)坍塌中型斷層帶，軟弱，中弱富水，可能引起中型坍塌中小型斷層，弱富水，可能引起小型坍塌中小型斷層，無水，掉塊地應(yīng)力影響程度高應(yīng)力，嚴(yán)重巖爆（拉森斯判據(jù)0.083，即巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度與圍巖最大切向應(yīng)力的比值），大變形高應(yīng)力，中等巖爆（拉森斯判據(jù)0.0830.15），中弱變形弱巖爆（拉森斯判據(jù)0.150.2），輕微變形無巖爆（拉森斯判據(jù)0.2），無變形瓦斯影響程度瓦斯突出：瓦斯放散初速度三10，瓦斯壓力三0.74mpa高瓦斯

4、：全工區(qū)的瓦斯涌出量三0.5m3/min低瓦斯：全工區(qū)的瓦斯涌出量0.5m3/min無（地質(zhì)因素）對(duì)隧道施工影響程度危及施工安全，可能造成重大安全事故存在安全隱患可能存在安全問題局部可能存在安全問題誘發(fā)環(huán)境問題的程度可能造成重大環(huán)境災(zāi)害施工、防治不當(dāng)，可能誘發(fā)一般環(huán)境問題特殊情況下可能出現(xiàn)一般環(huán)境問題無本隧道屬于C級(jí)。4.2預(yù)報(bào)方法選擇C級(jí)預(yù)報(bào)：以地質(zhì)分析法為主。主要采用地震波反射法水平鉆孔。隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法和技術(shù)要求5.1遠(yuǎn)距離超前物探5.1.1TSP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)地震（聲）波由特定點(diǎn)上的小規(guī)模爆破產(chǎn)生，并由電子傳感器接收。當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石強(qiáng)度變化大（如物理特性和巖石類型的變化、斷層

5、帶、破裂區(qū)的出現(xiàn)）的界面時(shí)，在繞射點(diǎn)處部分射波的能量被反射回來。反射信號(hào)的傳播時(shí)間與到達(dá)邊界的距離成正比，因此能作為直接的度量方法。TSP203系統(tǒng)特別適用于高分辯率的隧道折射地震（微地震）勘探，以及斷裂和巖石強(qiáng)度降低地帶的監(jiān)測(cè)。TSP203系統(tǒng)理論上可預(yù)測(cè)150200m的距離。量測(cè)準(zhǔn)備包括測(cè)線布置、鉆孔、接收器及傳感器套管安裝，準(zhǔn)備工作與隧道施工同步進(jìn)行。測(cè)線由2個(gè)接收器孔和24個(gè)炮孔組成，接收器距掌子面約55m，最后一個(gè)爆破孔距掌子面約0.5m。爆破孔布置在一側(cè)邊墻上，間距1.5m，孔深1.5m，孔徑1945mm,孔口距隧底約1.0m，向掌子面方向傾斜約10，向下傾斜1020。接收器與第一

6、個(gè)爆破孔間距20m，接收器孔深2.4m，孔徑3245mm，孔口距隧底1.0m，向洞口方向傾斜約10，采用水泥沙漿固定時(shí)向下傾斜510，采用環(huán)氧樹脂固定時(shí)，向上傾斜510。在接收器及傳感器套管安裝完成12h后，進(jìn)行爆破孔裝藥、傳感器插入及功能性測(cè)試，然后引爆爆破孔，對(duì)每次爆破進(jìn)行地震信號(hào)記錄。在正式爆破采集數(shù)據(jù)時(shí)，洞內(nèi)一切施工停止，以盡可能減少采集到的數(shù)據(jù)受外界噪聲的干擾。該過程約需45min。通過TSP203專用軟件對(duì)隧道內(nèi)采集到的原始資料進(jìn)行以壓制干擾、提高信噪比和分辨率、提取地震參數(shù)為目的的技術(shù)處理。數(shù)據(jù)處理前，先確定描述隧道輪廓的參數(shù)、各炮孔的裝藥量等數(shù)據(jù)，再通過專用軟件處理，給出掌子面

7、前方結(jié)構(gòu)的剖面及各種地震參數(shù)。數(shù)據(jù)處理后，提供的直接成果是圍巖性質(zhì)可能發(fā)生巖性變化的位置、各反射界面圍巖的物理性質(zhì)。通過人工解譯，得出反射界面的巖性參數(shù)、產(chǎn)狀及其相互關(guān)系，以及各步解釋后的隱含信息，以預(yù)測(cè)不良地質(zhì)段的性質(zhì)。為保證預(yù)報(bào)長(zhǎng)度、預(yù)報(bào)精度，提高預(yù)報(bào)質(zhì)量，在一切可能的情況下盡量減少環(huán)境噪音。確定好米樣間隔和米樣數(shù)目，米用早強(qiáng)膨脹水泥砂漿使接收器與巖體粘貼好，以保證采集信號(hào)的質(zhì)量。5.2近距離超前物探5.2.1開挖面地質(zhì)素描（數(shù)碼成像）對(duì)掌子面已揭露出的巖層進(jìn)行地質(zhì)素描（觀察巖石的礦物成分及其含量、構(gòu)造特征和特殊標(biāo)志），給予準(zhǔn)確定名，測(cè)量巖層產(chǎn)狀和厚度。測(cè)量該巖層距離已揭露的標(biāo)志性巖層或界

8、面的距離，并計(jì)算其垂直層面的厚度。將該巖層與地表實(shí)測(cè)地層剖面圖和地層柱狀圖相比，確定其在地表地層（巖層）層序中的位置和層位。依據(jù)實(shí)測(cè)地層剖面圖和地層柱狀圖的巖層層序，結(jié)合TSP探測(cè)成果，反復(fù)比較分析，最終推斷出掌子面前方一定范圍內(nèi)即將出現(xiàn)的巖層在隧道中的位置和規(guī)模。施工過程中，每次爆破后由地質(zhì)工程師進(jìn)行地質(zhì)素描，并采用數(shù)碼攝像機(jī)對(duì)開挖后、沒有支護(hù)前的隧道側(cè)壁、洞頂和掌子面按一定縱向間距進(jìn)行攝像，通過編輯、制作成具有里程標(biāo)志的連續(xù)影視資料，從而分析、計(jì)算隧道圍巖地層節(jié)理、裂隙的變化情況。內(nèi)容包括掌子面正面及側(cè)面穩(wěn)定狀態(tài)、巖層產(chǎn)狀、巖性風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度（產(chǎn)狀、間距、長(zhǎng)度、充填物、數(shù)量）、

9、噴射混凝土開裂、掉塊現(xiàn)象、涌水情況、水質(zhì)情況、水的影響、不良?xì)怏w濃度等。同時(shí)定期對(duì)地表水文環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)和監(jiān)測(cè)記錄，及時(shí)了解隧道施工對(duì)地表水的影響，確定施工控制措施，最終做出掌子面地質(zhì)素描圖和洞身地質(zhì)展示圖。及時(shí)對(duì)洞內(nèi)涌水進(jìn)行水質(zhì)分析和試驗(yàn)，提交分析和試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)影響隧道襯砌結(jié)構(gòu)的水質(zhì)提出處理意見，上報(bào)工程部，以利采取有效的防護(hù)措施。5.2.2超前水平鉆探超前鉆探是隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)最直接、最有效的方法，也是對(duì)其它探測(cè)手段成果的驗(yàn)證和補(bǔ)充。通過鉆孔鉆進(jìn)速度測(cè)試和對(duì)鉆孔巖芯的觀察及相關(guān)試驗(yàn)獲取隧道掌子面前方巖石的強(qiáng)度指標(biāo)、可鉆性指標(biāo)、地層巖性資料、巖體完整程度及地下水、氣狀況等諸方面的資料

10、。本隧道采用水平潛孔鉆，在拱部布設(shè)一個(gè)孔深30m,孔徑89mm。主要用于在TSP200預(yù)測(cè)到的不良地質(zhì)體前50m進(jìn)行鉆探，以準(zhǔn)確探測(cè)掌子面前方不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)及地下水水量和水壓等。超前探孔施工時(shí)應(yīng)注意前一循環(huán)鉆孔與后一循環(huán)鉆孔之間搭5m。另外在鉆爆破孔之前，利用加長(zhǎng)的鉆桿，在開挖斷面的拱部施鉆5個(gè)鉆孔，均水平施鉆。加深炮眼孔深不小于3m。該孔既作為探測(cè)孔，又可作為爆破孔。該短孔探測(cè)法是在TSP-200、等物探方法探測(cè)的情況下，了解掌子面前方圍巖無明顯的不良地質(zhì)體的基礎(chǔ)上采用的一種既保證施工安全，又加快施工進(jìn)度的一種施工方法。6、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程及操作要點(diǎn)6.1工藝流程為確保本段

11、隧道按期優(yōu)質(zhì)不留后患的建成，對(duì)隧道的地質(zhì)超前工作尤其重要。為此，我分部成立專職地質(zhì)組并配專職地質(zhì)管理人員負(fù)責(zé)隧道的地質(zhì)工作，并進(jìn)行全過程監(jiān)控指導(dǎo)，確保各種措施的落實(shí)，確保地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的準(zhǔn)確性。工藝流程詳見隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程圖。圖6-1隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工藝流程圖6.2操作要點(diǎn)結(jié)合隧道不同的地質(zhì)條件，超前地質(zhì)工作按照長(zhǎng)短結(jié)合、上下對(duì)照、定性與定量相結(jié)合的辦法來保證預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。根據(jù)各種探測(cè)方法的特點(diǎn)，可分為長(zhǎng)距離控制預(yù)報(bào)、中距離預(yù)報(bào)、短距離驗(yàn)證預(yù)報(bào)。綜合地質(zhì)預(yù)報(bào)主要措施見“綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要措施表”表6-2綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要措施表措施位置地質(zhì)素描洞頂及洞壁左側(cè)洞壁、右側(cè)洞壁、洞丁掌子面每

12、10謚白攝一張數(shù)碼相片計(jì)算物探方法TSP（掌子面巖溶，不良地質(zhì)）洞身每次50m超前水平鉆探單孔水平鉆探（一般鉆孔深度米）灰?guī)r地段每5咪計(jì)劃單孔水平鉆探一孔，碎屑巖、花崗巖米計(jì)劃單:水平鉆探一孔。多孔水平鉆探計(jì)劃在斷層破碎帶處長(zhǎng)距離宏觀控制預(yù)報(bào)：在隧道穿過的灰?guī)r地段以及斷層在洞身水平方向上采用TSP203超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行距離100200m的預(yù)報(bào)。采用150m的成果。中短距離預(yù)報(bào)：地質(zhì)素描法和采用加長(zhǎng)炮眼孔進(jìn)行的距離小于30m的預(yù)報(bào)。組織機(jī)構(gòu)設(shè)置及投入的人力、設(shè)備資源7.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)由分部工程部組織實(shí)施，納入施工工序管理，并根據(jù)預(yù)報(bào)結(jié)果，及時(shí)反饋設(shè)計(jì)單位，調(diào)整設(shè)計(jì)、改變施工方案。

13、在設(shè)計(jì)單位提供的地質(zhì)資料和施工補(bǔ)充勘探的基礎(chǔ)上，將超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作納入到隧道施工的正常工序中，以探明前方圍巖的變化情況，預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害。及時(shí)修改、補(bǔ)充和完善隧道施工設(shè)計(jì)，為隧道的施工提出措施建議，避免重大事故的發(fā)生，保證施工的順利進(jìn)行。地質(zhì)超前預(yù)報(bào)由項(xiàng)目總工程師直接負(fù)責(zé)，具體工作由工程部帶領(lǐng)隧道架子隊(duì)地質(zhì)預(yù)報(bào)組承擔(dān)。開工前制定詳細(xì)的工作大綱，施工中嚴(yán)格按照大綱進(jìn)行日常的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。將預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果及時(shí)提交工程部，作為現(xiàn)場(chǎng)施工的依據(jù)。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)見圖7-1圖7-1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)圖7.2人員配備為了滿足施工進(jìn)度要求，結(jié)合施工需要，隧道架子隊(duì)在每個(gè)洞口都配備1名地質(zhì)專

14、業(yè)技術(shù)人員，具體分工如下:序號(hào)姓名負(fù)責(zé)工點(diǎn)備注1李洪響塘子隧道7.3設(shè)備配置序號(hào)設(shè)備名稱數(shù)量（臺(tái)/套）備注1數(shù)碼攝像機(jī)12TSP203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)16地質(zhì)鉆機(jī)（含鉆桿）18.安全規(guī)定8.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、執(zhí)行隧道施工安全規(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)過安全生產(chǎn)教育，具有安全生產(chǎn)的基本知識(shí)，并應(yīng)在班長(zhǎng)或技術(shù)熟練人員的指導(dǎo)下工作。8.2隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施過程中應(yīng)積極識(shí)別各種安全危險(xiǎn)源，保障人員和機(jī)械設(shè)備的安全。8.3進(jìn)入隧道工作必須穿戴合體的工作服（天然氣、瓦斯隧道嚴(yán)禁穿著易于產(chǎn)生靜電的服裝）、防護(hù)靴、安全帽和防塵（防毒）口罩等防護(hù)

15、用品。8.4嚴(yán)禁上班前和工作中飲酒。8.5地質(zhì)預(yù)報(bào)工作必須在現(xiàn)場(chǎng)找頂作業(yè)結(jié)束（必要時(shí)初期支護(hù)）后進(jìn)行，開始工作前應(yīng)視察操作空間上方、周圍有無安全隱患，特別是鉆探開挖工作面是否還有危石存在，確保預(yù)報(bào)人員的安全。8.6高處作業(yè)時(shí)作業(yè)臺(tái)架必須安設(shè)牢固，臺(tái)架周圍應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄，凡患有高血壓、心臟病等不適合高處作業(yè)者不得上架作業(yè)。8.7當(dāng)隧道巖體中含有石油天然氣等易燃易爆物時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家現(xiàn)行的鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范等的有關(guān)規(guī)定。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作應(yīng)采用防爆型的儀器、設(shè)備。當(dāng)采用非防爆型時(shí)，在儀器設(shè)備及操作空間20m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?%。超前鉆探必須采用水循環(huán)鉆或濕式鉆孔，嚴(yán)禁攜帶火源進(jìn)洞。8.8彈

16、性波反射法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)使用的炸藥和雷管必須由持有爆破證的專人領(lǐng)用，爆破作業(yè)必須由專業(yè)爆破工操作。非專業(yè)人員嚴(yán)禁從事爆破作業(yè)。8.9鉆機(jī)使用的高壓風(fēng)、高壓水的各連接部件均應(yīng)采用符合要求的高壓配件，管路應(yīng)連接安設(shè)牢固，并經(jīng)常檢查，防止管接頭脫落、管路爆裂高壓風(fēng)、水傷人；高壓電路接線應(yīng)由專業(yè)電工操作。8.10鉆孔時(shí)，鉆孔前方應(yīng)安設(shè)擋板，嚴(yán)禁在鉆孔的軸后方站人，以防鉆具和高壓沖出的巖屑、泥沙等傷人。8.11為便于控制超前鉆孔揭露大量地下水時(shí)的水流及采取措施，孔口應(yīng)安設(shè)孔口管和閘閥，且孔口管必須安設(shè)牢固，防止水壓將孔口管沖出傷人。9.成果資料編制9.1信息收集與處理超前地質(zhì)預(yù)報(bào)建立一個(gè)地質(zhì)信息系統(tǒng)，通過各種方法收集地質(zhì)信息，進(jìn)行綜合分析、判斷，編制信息預(yù)報(bào)成果由主管技術(shù)人員予以復(fù)核，并報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理。為變更設(shè)計(jì)和施工提供決策依據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工方法和支護(hù)參數(shù)。經(jīng)分析、整理的地質(zhì)資料作為施工技術(shù)資料存檔。采用新的施工方法和支護(hù)參數(shù)后，有從施工過程中獲取新的地質(zhì)信息，更新地質(zhì)信息系統(tǒng)，經(jīng)處理后，再一次反饋給施工，如此往復(fù)，形成地質(zhì)信息系統(tǒng)化。地質(zhì)預(yù)