超前地質(zhì)預測預報施工方法工藝及技術措施

超前地質(zhì)預測預報施工方法工藝及技術措施1.1超前地質(zhì)預報的原則本著“地表和洞內(nèi)相結(jié)合、構造探測和水探測相結(jié)合、長中短期分階段預報相結(jié)合”的原則，做到有疑必探、先探后掘，把超前地質(zhì)預報納入工序中；充分利用綜合探測手段，進行超前地質(zhì)預報，對不良地質(zhì)段施工制定相應的技術措施。1.2超前地質(zhì)預報的方案根據(jù)現(xiàn)有的地質(zhì)勘測資料，對隧道不良地質(zhì)段進行補充地質(zhì)探查。在隧道工作面按照“由遠至近，逐步加密”的方法進行探測。⑴地面物探施工前期有條件時擬與設計單位或其它有資質(zhì)的勘測單位對地表重點區(qū)段進行補充探查，從宏觀上查明隧道通過的地層分布、構造及范圍較大的不良地質(zhì)體的空間位置，進一步掌握地表水的活動規(guī)律和分析與地下工程的相關性。⑵洞內(nèi)超前地質(zhì)預報根據(jù)《鐵路隧道超前地質(zhì)預報規(guī)程》采用地質(zhì)方法、鉆探方法、物探方法相結(jié)合，長距離、中長距離、短距離預報相結(jié)合的綜合預測預報手段。①長距離地質(zhì)預報主要采用地質(zhì)分析法，根據(jù)設計提供的地層巖性、地質(zhì)構造、圍巖級別、儲水構造、富水規(guī)模、巖溶發(fā)育規(guī)律及特征、其它不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)發(fā)育情況進行宏觀預測預報，預報距離一般在掌子面前方200m以上，并根據(jù)揭示情況進行不斷的修正。②中長距離預報是在長距離預報的基礎上采用地震波反射法或聲波反射法、深孔水平鉆探等對掌子面前方30～200m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況作進一步的預報，如對不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)作較為詳細的預報，粗略的預報圍巖級別和地下水情況等。③短距離預報是在中長距離預報的基礎上采用掌子面素描、紅外探測、地質(zhì)雷達和超前鉆孔等方法進行預報，探明掌子面前方30m范圍內(nèi)地層巖性、地質(zhì)構造、不良地質(zhì)及地下水出露情況等，對可能有突泥、突水和其它不良地質(zhì)情況的地段應進行鉆孔驗證。1.3超前地質(zhì)預報方法及工藝⑴超前地質(zhì)預報方法超前地質(zhì)預報方法主要有地質(zhì)分析法、鉆探法、物探法和超前導坑法等，采用單一的超前地質(zhì)預報手段，不能夠取得滿意的效果時，應該將幾種預報手段綜合運用，取長補短，相互補充、印證。超前地質(zhì)預報方法表地質(zhì)超前預報的方法預測預報手段儀器預報內(nèi)容預報頻率及計劃地質(zhì)分析法地質(zhì)素描羅盤儀、地質(zhì)錘、放大鏡、皮尺等工具主要對開挖面圍巖類別、巖性、圍巖風化變質(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行物探法TSP技術TSP203超前預報儀重點探查規(guī)模較大破碎帶、裂隙發(fā)育帶等。每隔100m用TSP203探測一次探地雷達周邊探測SIR－20B型地質(zhì)雷達重點進行隧道周邊的地質(zhì)體探測，查找隧道周邊隱伏的地質(zhì)破碎帶及其它不良地質(zhì)體，防止開挖通過后，隧道頂板、底板及側(cè)壁出現(xiàn)災害性的突水突泥。每隔30～40m內(nèi)紅外探水紅外探水儀根據(jù)構造探測結(jié)果，趨近不良地質(zhì)體和地質(zhì)異常體時，利用便攜式紅外線探水儀進行含水構造探測。當洞內(nèi)個別區(qū)段滲水量較大時，亦用紅外探水儀探測預報，探明隧道周邊隱伏的含水體。每隔20m～30m對掌子面進行一次含水構造探測水平鉆孔法水平超前鉆孔水平超前地質(zhì)鉆機施工中將超前鉆孔作為主要的探測手段，用以驗證超前地質(zhì)預報的精度，并直接探明涌水壓力及其含量。水平超前鉆孔徑108mm。每次鉆孔深度100m，必要時取芯。TSP長距離探測：正洞施做TSP貫通。超前鉆孔短距離驗證探測：對于地質(zhì)構造發(fā)育段、淺埋段、重大物探異常段采用超前探孔進行短距離驗證探測。紅外探測：斷層等不良地質(zhì)發(fā)育地段應用紅外探測輔助。隧道超前地質(zhì)預報的內(nèi)容一般包括：巖性預報預測，特別是對軟弱夾層、破碎地層的預測預報；地質(zhì)構造預測預報，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造發(fā)育情況的預測預報；不良地質(zhì)預測預報，水文地質(zhì)預測預報，特別是對富水斷層、富水褶皺軸、富水地層中的裂隙水的預測預報，預報洞內(nèi)突涌水量的大小及其變化規(guī)律，并評價其對環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)的影響；圍巖級別及其穩(wěn)定性預報：預報掌子面前方的圍巖類別與設計是否吻合，并判斷其穩(wěn)定性，隨時提供修改設計、調(diào)整支護類型、確定二次襯砌時間的建議等；預測隧道內(nèi)有害氣體含量、成分及動態(tài)變化；通過放射性的測量，通過隧道洞身段落地應力的測試，預測隧道在硬質(zhì)巖段有無巖爆的發(fā)生及軟弱地層段有無變形發(fā)生。超前地質(zhì)預報流程圖①地質(zhì)素描地質(zhì)素描人員和施工單位緊密配合，每次循環(huán)開挖后對掌子面和左右邊墻進行地質(zhì)素描，必要時進行數(shù)碼照（攝）像，編錄的原始記錄、圖、表須當天整理（繪制）。與設計不符處采用其它地質(zhì)預報方法進行確認，確認與設計不符后及時向設計單位提出對圍巖級別和支護方法提出變更。前水平鉆探采用超前水平鉆孔進行隧道施工期地質(zhì)超前預報是隧道施工期地質(zhì)超前預報方法中最直接的方法。其通過鉆孔鉆進速度測試和所采取的鉆孔巖芯的觀察及相關試驗獲取隧道掌子面前方巖石（體）的強度指標、可鉆性指標、地層巖性資料、巖體完整程度指標及地下水狀況等諸多方面的直接資料。地質(zhì)素描現(xiàn)場影像資料為確保隧道開挖施工安全，在開挖至地質(zhì)異常體前約10m時，施作20～30m的超前水平鉆孔，通過先行的其他地質(zhì)預報手段，分析判斷有較為嚴重的富水、溶洞等不良地質(zhì)段，通過水平鉆探進行驗證，以查明地質(zhì)異常體是否真正存在，其確切位置、破碎程度以及是否有不良氣體和涌水等，以指導制訂相關施工技術措施。`超前水平鉆施工超前水平鉆芯樣在隧洞內(nèi)使用鉆機進行水平鉆進，根據(jù)鉆頭鉆進速度的變化、巖芯鑒定、鉆孔沖洗液顏色、氣味、巖粉及遇到的其它情況和鉆孔資料來推斷隧洞前方的地質(zhì)情況。此方法可以直觀反映巖體的情況，幫助施工人員根據(jù)實際地質(zhì)情況進行下一步施工組織安排。③紅外探水有效探測距離約為20～30m，連續(xù)預報時兩次探測應重復5m，探測應在施工隧道的隧底、頂部和兩側(cè)邊墻的中部各布置一條測線，點距一般為5m，發(fā)現(xiàn)異常后應加密測點。掌子面測線布置一般為3～4條，每條測線布3～5個測點，每次探測前應對巖體的裂隙發(fā)育情況和隧道壁滲水情況進行詳細記錄。測試的具體位置應根據(jù)超前地質(zhì)預報設計方案并結(jié)合施工地質(zhì)情況確定。④TSP超前地質(zhì)預報TSP超前地質(zhì)預報原理是通過小藥量爆破所產(chǎn)生的地震波信號沿隧道左側(cè)或右側(cè)以球面波的形式傳播，巖層中存在的斷層或性質(zhì)不同的巖層界面將使波的傳播發(fā)生某些變化：一部分信號在其處發(fā)生反射，反射回的信號被高精度的接收器接收，而其