DB35T 1866-2019公路隧道超前地質預報技術規(guī)程

ICS93.060P28DB35福建省地方標準DB35/T1866—2019公路隧道超前地質預報技術規(guī)程Specificationforadvancegeologicalpredictionofroadtunnel2019-09-11發(fā)布 2019-12-11實施福建省市場監(jiān)督管理局發(fā)布福建省地方標，準

公路隧道超前地質預報技伊程DB35/T1866—2019*2019年9月第一版2019年9月第一次印刷DB35/T1866—2019DB35/T1866—2019IIDB35/T1866—2019DB35/T1866—2019IITOC\o"1-5"\h\z前言 II引言 III范圍 1規(guī)范性引用文件 1術語和定義 1符號 2總則 2基本規(guī)定 37超前地質預報實施方案編制 48地質調查 7電磁波反射法 10地震波反射法 12高分辨直流電法 1512地質超前鉆探 15附錄A（規(guī)范性附錄） 超前地質預報工作實施安全防護規(guī)定 19附錄B（規(guī)范性附錄） 常用的隧道超前地質預報方法特點及應用情況 20附錄C（規(guī)范性附錄） 地質條件復雜程度分級 21附錄D（資料性附錄）隧道內(nèi)不良地質體的臨近前兆特征 23附錄E（規(guī)范性附錄） 公路隧道圍巖分級 25附錄F（規(guī)范性附錄）開挖工作面地質素描記錄 27附錄G（資料性附錄） 巖體介電常數(shù)的確定 28附錄H（規(guī)范性附錄）TGP隧道超前地質預報系統(tǒng)實施方法 29附錄I（規(guī)范性附錄）TSP203隧道超前地質預報系統(tǒng)步施方法 33附錄J（規(guī)范性附錄） 地質超前鉆探成果表 36編制說明 37DB35/T1866—2019DB35/T1866—2019DB35/T1866—2019DB35/T1866—2019DB35/T1866—2019DB35/T1866—2019本標準按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標準由福建省高速公路建設總指揮部提出。本標準由福建省交通運輸廳歸口。本標準起草單位：福建省高速公路建設總指揮部、南平京臺高速公路有限公司、中國科學院武漢巖土力學研究所。本標準主要起草人：朱中全、唐勇三、張國華、焦玉勇、趙宣憲、陳禮彪、江文壽、王浩、陳智威、范旺清。本標準主要針對福建省內(nèi)的公路隧道地質情況編著，國內(nèi)建設或施工單位在福建省隧道施工過程中，采用了很多新方法、新技術、新設備，形成了一套成熟的操作方法，本標準旨在對這些方法技術進行統(tǒng)一規(guī)范，減少在運用這些方法技術過程中的失誤，確保隧道施工安全進行。公路隧道施工過程中發(fā)生各類事故較其他工程高，且一旦發(fā)生，造成的損失較大。開展公路隧道超前地質預報工作，有利于施工信息化、標準化和科學化，有利于減少工程事故的發(fā)生，有利于提高隧道施工質量和安全，從而達到控制風險、減少損失的目的。本標準認真總結了我國隧道建設經(jīng)驗和教訓，學習和借鑒國際先進標準，開展了必要的理論研究和調查統(tǒng)計工作，形成福建省公路隧道超前地質預報技術體系。本標準突出了系統(tǒng)性、完整性和可操作性的特點，是公路隧道超前地質預報工作的指導性文件。DB35/T1866—2019DB35/T1866—201922DB35/T1866—2019DB35/T1866—201922DB35/T1866—2019DB35/T1866—201911公路隧道超前地質預報技術規(guī)程1范圍本標準規(guī)定了公路隧道超前地質預報的術語和定義、符號、總則、基本規(guī)定、超前地質預報實施方案編制、地質調查、電磁波反射法、地震波反射法、高分辨直流電法和地質超前鉆探的方法。本標準適用于公路隧道的超前地質預報工作。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。JTGC20—2011公路工程地質勘察規(guī)范JTGF60—2009公路隧道施工技術細則JTGD70-2—2014公路隧道設計規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1超前地質預報advancedgeologicalforecast以地質為基礎，多種探測手段相結合，綜合分析、預報隧道工作面前方可能遇到的不良地質體及由此可能發(fā)生的地質災害的性質、分布位置、規(guī)模，并提出相應措施建議的綜合地質方法技術。3.2掌子面tunneIface隧道正在開挖的掘進面/3.3地質調查geologicaIsurvey根據(jù)隧道勘察資料和隧道施工過程中掌握的地質情況-通過地層層序、地層分界線、巖層產(chǎn)狀及構造線地下和地表相關性分析、不良地質體與隧道幾何參數(shù)的相關性分析、隧道內(nèi)不良地質體的臨近前兆特征分析等，利用常規(guī)地質理論、地質作圖和趨勢分析等，推測開挖工作面前方可能揭示地質情況的一種超前地質預報方法。3.4物探physicaIexpIoration根據(jù)勘探對象所具有的不同物理性質，采取兩種或兩種以上有效的物探方法進行探測并對資料進行綜合分析解釋。3.5地震波反射法seismicreflectionmethod利用人工激發(fā)的地震波在不均勻地質體中所產(chǎn)生的反射波特性來預報隧道開挖工作面前方地質條件的一種物探方法。3.6地質雷達法groundpenetratingradarmethod利用雷達發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻脈沖電磁波，由接收天線接收目的體的反射電磁波，實現(xiàn)探測目的體的一種物探方法。3.7高分辨直流電法high-resolutiondirectcurrentinstrument通過研究電場或電磁場的分布規(guī)律預報開挖工作面前方儲水，導水構造分布和發(fā)育情況的一種直流電法探測技術。3.8縱波dilatationalwave質點振動方向與波的傳播方向一致的體波。注：“縱波”又稱“壓縮波”。3.9橫波transversewave質點振動方向與波的傳播方向垂直的體波。注：“橫波”又稱“剪切波”。3.10正常場normaIfieId物理場的相對平穩(wěn)部分。注：“正常場”又稱“背景值”。3.11異常anomaIy偏離正常場并超過一定數(shù)值的物理場。3.12地質超前鉆探geologicaldriI!■ngmethod在隧道開挖工作面或其側洞沿開挖前進方向實施超前地質鉆孔，以探明開挖工作面前方地質條件的方法。4符號下列符號適用于本文件。BQ：巖體基本質量指標。[BQ]：巖體基本質量指標修正值。&：巖石單軸飽和抗壓強度。5總則5.1在隧道的勘測設計階段應根據(jù)隧道的區(qū)域地質條件及復雜程度進行超前地質預報方案設計，并將費用納入工程概算。DB35/T1866—2019DB35/T1866—2019#化的殘積土或軟弱帶）的情況，需要引起注意。以上動態(tài)響應的總結僅適用于不良地質單元與隧道呈大角度相交（大于30°）的情況，角度較小時不適用于上述動態(tài)響應特征。當掌子面前方（有效探測距離內(nèi)）不存在影響隧道開挖、安全和穩(wěn)定的大結構面時，TGP成果的動態(tài)響應特征可參考但不限于以下經(jīng)驗：1縱波估算速度相對已開挖段巖體速度基本不變化或者是以很小的幅度變化；反射面的反射幅度比一般小于0.06。2擬地震波曲線不會出現(xiàn)寬度大且余震長的特征。3偏移歸位圖上基本沒有顏色強烈變化且寬度較大的異常帶，對于一些幅度小、寬度小的異常，可通過反射幅度比、縱波估算速度等綜合信息排除其存在異常的可能。4盡管探測成果圖上的反射面較多且密集，但反射幅度比小于0.06,縱波估算速度也基本不變或者是小幅度變化?？v橫波繞射偏移紅線為波軸相似度，黑線為擬地震波曲線W一橫波比速度< ,反射幅度比”同側檢波器綜合戌果圖< rt縱波比速度對側檢波器綜合成果圖編號波型縱橫波繞射偏移紅線為波軸相似度，黑線為擬地震波曲線W一橫波比速度< ,反射幅度比”同側檢波器綜合戌果圖< rt縱波比速度對側檢波器綜合成果圖編號波型幅度比編號波歲帽，度比編號波型幅度比從兩表可看出橫波幅度比參數(shù).編號波型幅度比編號波型幅度比編號波型幅度比兀同/對側九個反射10.4-1TGP成果的解譯圖10.4.4如果應用同一種超前預報方法對一座隧道進行多次預報時，除第一次報告內(nèi)容全面按照規(guī)程規(guī)定外，其余各次預報報告中重復的內(nèi)容可酌情減少，比如隧道工程概況、方法原理等可省略。但是在隧道竣工階段應編寫隧道超前地質預報總報告。采用地震波反射法時，應附上反射波分析成果顯示圖、物探成果地質解釋剖面或平面圖，必要時可附上分析處理波形圖、頻譜圖、深度偏移剖面圖及巖體物理力學參數(shù)表，以及地質判釋、推斷的地球物理準則；采用水平聲波剖面法時，應附上原始記錄波形圖、經(jīng)過處理用于解釋的波形曲線、物探成果地質解釋剖面或平面圖等。11高分辨直流電法該方法目前在我國煤炭系統(tǒng)應用較多；鐵路系統(tǒng)近年在多座地質條件復雜的鐵路隧道超前地質預報工作中也有使用。12超前地質鉆探12.1.1地質超前鉆探方法的最大優(yōu)點是直觀可見，缺點是耗時，成本較高，另外探測范圍有限。對超前地質鉆探來說，鉆進距離越長，對施工的指導意義越大，但隨著鉆進距離的加大，其鉆進速度會逐步降低。隨著鉆孔深度增加，鉆桿受到的摩阻力和鉆頭受到的沖擊阻力增大，鉆機的能量損失也越大，鉆進速度也越慢；鉆孔深度加大，取芯拔鉆、下鉆占用的時間也將增加。國外進口鉆機鉆進速度快，進退場時間短，但鉆機價格昂貴，使用成本高，建議在長大復雜重點隧道工程、投資大的工程中采用。12.2.2加深炮孔探測具有以下特點：1是超前地質鉆探一種重要補充，因其數(shù)量較多，在巖溶發(fā)育區(qū)大大增加揭示溶洞的幾率，效果非常明顯。2與超前地質鉆探相比，具有設備移動靈活、操作方便、費用低、占用隧道施工時間短的特點，可與爆破孔同時施放。3鉆孔較淺，且不能取巖芯。12.2.4短距離地質超前鉆探應符合下列要求：1由于巖溶發(fā)育的復雜性、多變性、隱蔽性、突發(fā)性和目前超前地質預報技術難于完全查清實際情況，加深炮孔探測在富水巖溶發(fā)育區(qū)必須做實，確保施工安全。12.4.1在長距離地質超前鉆探鉆進中，應防止地下水突出，可采取安設孔口管和控制閘閥等措施，確保工作人員和機械設備的安全，同時應使地下水處于可控狀態(tài)，下列情況應引起重視：1在富水區(qū)實施長距離超前地質預報鉆探作業(yè)，必須先安設孔口管，并將孔口管固定牢固，裝上控制閘閥，進行耐壓試驗，達到設計承受的水壓后，方可繼續(xù)鉆進。特別危險的地區(qū)，應有躲避場所，并規(guī)定避災路線。當?shù)叵滤畨毫Υ笥谝欢〝?shù)值時，應在孔口管上焊接法蘭盤，并用錨桿將法蘭盤固定在巖壁上。2富水區(qū)隧道地疇前鉆探時，發(fā)現(xiàn)巖壁松軟、片幫或鉆孔中的水壓、水量突然增大，以及有頂鉆等異狀時，必須停止鉆進，立即上報有關部門，并派人監(jiān)測水情。當發(fā)現(xiàn)情況危急時，必須立即撤出所有受水威脅地區(qū)的人員，然后采取措施，進行處理。3孔口管錨固可采用環(huán)氧樹脂、錨固劑，亦可采用快凝高強度微膨脹的漿液錨固，錨固長度宜為1.5m?2.0m,孔口管外端應露出工作面0.2m?0.3m,用以安裝高壓球閥?？卓诠苠^固力：鉆孔過程中，孔口管和錨固劑及錨固劑和孔壁接觸戰(zhàn)間抗剪強度的大小，決定孔口管抵抗涌水壓力和注漿壓力的能力，經(jīng)現(xiàn)場注漿試驗表明，孔口錨固的破壞主要為錨固劑和鋼管接觸面之間的剪切滑動。參考有關文獻資料，孔口管和錨固體接觸面的抗剪強度一般不超過錨固體抗壓強度的四分之一。為便于定量分析，取孔口管和錨固體接觸面的抗剪強度為錨固劑抗壓強度的四分之一，并取平均剪應力冒為抗剪強度[後的一半，則孔口管的平均抗拔力F。為:Fn=7rDlt（i=^7tD1[t]=i^D/[cr]式中：D——孔口管外徑，單位為毫米（mm）；I——孔口管長度，單位為米（m）；O——錨固劑抗壓強度，單位為兆帕（MPa）。在注漿壓力夕作用下，從計算偏于安全考慮，假設孔口管全斷面受到注漿壓力的作用，孔口管受到的拉拔力月如下：F1=-nD2P14孔口管的安全系數(shù)/如下：Fo=2l\r]F1DP12.4.2為提高工作效率，減少超前鉆探占用開挖工作面的時間，可采用沖擊鉆與回轉取芯鉆相結合的方式。根據(jù)地質分析法與物探法結合判斷出的圍巖危險區(qū)域決定是否采用在采用沖擊鉆或者采用回轉取芯鉆，沖擊鉆速度快，但是無法取出巖心，只能通過一些間接指標判斷隧道工作面前方的圍巖變化情況,加大了對圍巖分析的難度?；剞D取芯鉆速度慢，占用施工時間太多，但是能準確直接的對前方圍巖進行分析研究。如何選擇鉆探方法還需根據(jù)實際情況專門研究決定。長距離地質超前鉆探應按照標準操作要求進行，對鉆探質量控制宜采取下列措施：1采用系統(tǒng)的鉆探程序1） 測量布孔：施鉆前按孔位設計圖設計的位置用全站儀或經(jīng)緯儀準確測量放線，將開孔孔位用紅油漆標注在開挖工作面上；2） 設備就位：孔位布好后，設備就位，接通各動力電源和供風、供水管路。安裝電路要由專業(yè)電工操作，確保安全，供風管路要連接緊密，無漏氣現(xiàn)象；3） 對正孔位，固定鉆機：將鉆具前端對準開挖工作面上的孔位，調整鉆機方位，將鉆機固定牢固；4） 開孔、安裝孔口管：孔口管必須安設牢固；5） 成孔驗收：施鉆滿足設計要求，經(jīng)現(xiàn)場技術人員確認簽收后方可停鉆終孔。2控制鉆進方向1） 鉆機定位完畢后，對鉆機進行機座加固，使鉆機在鉆進過程中位置不偏移，做到鉆孔完畢鉆機位置不變。在鉆進過程中應定期檢查機器的松動情況，及時調整固定；2） 對鉆具的導向裝置盡可能加長，并且選用剛度較強的鉆桿，從而提高鉆具的剛度，減少鉆具的下沉量，達到技術的要求。不得使用彎曲鉆具；3） 當巖層由軟變硬時應采用慢速、輕壓鉆進一定深度后，改用硬巖層的鉆進參數(shù)。鉆進中應減少換徑次數(shù)；4） 本循環(huán)鉆孔完畢后，根據(jù)測量結果總結出鉆具的下沉量，下一循環(huán)鉆探時通過調整孔深、仰俯角等措施控制下沉量在設計要求的范圍內(nèi)，達到技術要求的精度；5） 對于100m以上的超長鉆孔，應綜合工、隧道坡度、前進方向、鉆桿自重等因素進行鉆孔定向綜合設計