1、.新建鐵路蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運通道工程MHSS-3標段隧道工程 編號：MHSS-3-ZY01 超前地質(zhì)預報作業(yè)指導書 單位： 中鐵隧道集團有限公司 MHSS-3標段項目經(jīng)理部 編制： 審核： 批準： 2015年5月12日發(fā)布 2015年5月13日實施目 次1.適用范圍- 1 -2. 作業(yè)準備- 1 -2.1內(nèi)業(yè)技術準備- 1 -2.2 外業(yè)技術準備- 1 -3.技術要求- 1 -4.施工程序與工藝流程- 2 -4.1施工程序- 2 -4工藝流程- 2 -5.施工要求- 2 -5.1施工準備- 2 -5.2施工工藝- 2 -5.2.1地質(zhì)素描- 3 -5.2.2 TSP探測- 4 -5.2.3

2、 地質(zhì)雷達- 6 -5.2.4 紅外線探測- 8 -5.2.5 超前鉆孔- 9 -5.2.6加深炮孔- 11 -5.2.7綜合地質(zhì)預報- 11 -5.3成果資料- 12 -6.勞動組織- 13 -7.材料要求- 14 -8.設備機具配置- 14 -9.質(zhì)量控制及檢驗- 14 -9.1質(zhì)量控制- 14 -9.2質(zhì)量檢驗- 15 -10.安全及環(huán)保要求- 17 -10.1安全要求- 17 -10.2環(huán)保要求- 18 -1.適用范圍適用于蒙華鐵路MHSS-3標段中條山隧道。2. 作業(yè)準備2.1內(nèi)業(yè)技術準備在開工前組織技術人員認真學習實施性施工組織設計，閱讀、審核施工圖紙，參照施工設計文件、指導性施工

3、組織設計、相關的圖紙，熟悉以下規(guī)范、標準、條例。（1）鐵路隧道超前地質(zhì)預報技術指南。（2）鐵路隧道工程施工技術指南（TZ204-2008）。（3）民用爆炸物品安全管理條例（4）國家、行業(yè)相關標準、規(guī)范、規(guī)程、指南。超前地質(zhì)預報人員經(jīng)過專業(yè)培訓，接受項目技術交底，考核合格后上崗。2.2外業(yè)技術準備收集隧道地質(zhì)條件，隧道埋深，圍巖級別等資料。由專業(yè)工程師確認人員、設備、材料、機具、作業(yè)環(huán)境滿足作業(yè)需求。3.技術要求（1）超前地質(zhì)預報工作必須由專業(yè)技術強的地質(zhì)、物探技術人員施做。（2）配置先進的超前地質(zhì)預報設備，保證精確預報，滿足施工需求。（3）及時出具超前地質(zhì)預報報告，為優(yōu)化設計提供依據(jù)，指導現(xiàn)場

4、施工。（4）納入工序管理，每循環(huán)進行地質(zhì)素描，按要求進行地質(zhì)預報。4.施工程序與工藝流程4.1施工程序地質(zhì)預報信息分析上報隧道開挖。4工藝流程超前地質(zhì)預報工藝流程圖見圖4.1。5.施工要求5.1施工準備（1）專業(yè)超前地質(zhì)預報人員到場。（2）機具設備狀態(tài)完好，滿足施做需求。（3）地質(zhì)預報施做方案明確。5.2施工工藝結合中條山隧道的地質(zhì)條件，超前地質(zhì)預報工作采用由面到點、長短結合、地面調(diào)查與洞內(nèi)預報相結合、定性與定量相結合的方法，確保預報的準確性。地質(zhì)調(diào)查、素描TSP探測紅外探測加深炮孔超前鉆孔探測收集、分析、上報確定施工方案隧道施工正常異常地質(zhì)雷達圖4.1 超前地質(zhì)預報工作流程圖5.2.1地質(zhì)素

5、描（1）在隧道開挖后及時記錄掌子面地質(zhì)情況，每循環(huán)施做。描述地層地質(zhì)時代、巖層厚度、層間結合程度、巖層產(chǎn)狀、巖性、巖石硬度、風化程度；斷層破碎帶的寬度、成分、膠結程度、含水情況以及與隧道的關系；節(jié)理裂隙的特征、組數(shù)、產(chǎn)狀、間距、充填物質(zhì)、延伸長度、張開度，節(jié)理面的起伏情況及節(jié)理裂隙的組合狀況；地應力、巖溶、膨脹巖等對隧道的影響；出水點位置、水量、水壓、水溫、水色、懸浮物（泥砂等）測定；地質(zhì)環(huán)境（地層、構造、巖溶、暗河等）的關系；與地表相關氣象、水文觀測；洞內(nèi)涌水與地表徑流、降雨的關系；必要時進行水樣分析。（2）根據(jù)地質(zhì)素描得到地層巖性、地質(zhì)構造、不良地質(zhì)、水文地質(zhì)特征等，判定圍巖完整性和圍巖分

6、級，結合勘察和地質(zhì)調(diào)查取得的地質(zhì)資料預測隧道前方地質(zhì)情況。（3）對拱頂和左右邊墻進行素描、數(shù)碼攝像，繪制地質(zhì)展示圖（60m/張）。5.2.2 TSP探測（1）測線布置接收器孔位置：在隧道邊墻，距離掌子面大約50m。數(shù)量：2個，隧道左、右邊墻各一個。直徑：43-45mm/孔深2m。布置：沿軸徑向，用環(huán)氧樹脂固結，向上傾斜10°左右。高度：離地面約1.2m。炮孔位置：隧道邊墻。第一個炮孔離接收器20m，其余炮孔間距為1.5m。數(shù)量：24個。直徑：38mm/孔深1.5m。布置：沿軸徑向，向下傾斜10-20°。高度：離地面約1.2m。（2）數(shù)據(jù)采集與分析TSP探測超前地質(zhì)預報系統(tǒng)分

7、為洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)分析處理兩大部分。洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集主要由接收器、數(shù)據(jù)記錄設備以及起爆設備三部分組成。TSP 探測洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集示意圖，見圖5.1。施做時按照“鉆孔安裝接收器裝藥連線起爆接收信號拆線、清理設備”的程序進行。室內(nèi)計算機分析處理采集的TSP數(shù)據(jù)，通過TSPwin軟件進行處理。TSPwin軟件處理流程通過“數(shù)據(jù)設置帶通濾波初至拾取拾取處理炮能量均衡Q估計反射波提取P-S波分離速度分析深度偏移提取反射層”11個主要步驟進行速度分析，將反射信號的傳播時間轉換為距離，探明反射層在探測范圍內(nèi)的2D或3D空間分布，并根據(jù)反射波的組合特征及其動力學特征解釋地質(zhì)體的性質(zhì)。圖5.1 TSP

8、探測洞內(nèi)數(shù)據(jù)采集示意圖提交資料室內(nèi)分析處理在24小時內(nèi)完成并提交正式成果報告，報告包括工作概況，探測的方法、設備及原理，測線布置。對測試結果分析，并出具成果報告。報告包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表、巖石參數(shù)曲線圖、二維結果圖、巖石參數(shù)表等內(nèi)容。（3）預報范圍一般預報距離為100-150m，采用連續(xù)重疊式預報，每次搭接不小于10m。5.2.3 地質(zhì)雷達（1）預報方法掌子面超前探測測線布置根據(jù)TSP預報結果確定，一般布置三條測線（兩橫一豎），每次測長30m，循環(huán)搭接5m。雷達原理示意圖見圖5.2。 隧底探測正洞可溶巖段，隧底布置3條縱向測線（左、中、右），探測深度10m。圖5.2 雷達原理示意圖（2）施工工序

9、銜接掌子面前方探測，數(shù)據(jù)采集前對掌子面進行平整處理，使雷達天線與掌子面有較好的耦合，移走掌子面附近其他的金屬物體。隧底探測時，隧底浮渣要清除。（3）成果資料對數(shù)據(jù)進行必要的處理（如編輯、濾波、增益、褶積、道分析、速度分析和消除背景干擾等）后，導出時間剖面。在時間剖面中標出探測對象的反射波組，確定反射體的形態(tài)和規(guī)模。解釋確定反射體的位置、形態(tài)，推斷其充填情況。必要時制作模型進行反演解析。然后提交測線布置圖、原始記錄、時間剖面、解析參數(shù)和解析結果等資料。5.2.4 紅外線探測（1）現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集在隧道的拱頂和兩側邊墻的中部各布置一條測線，點距5m。掌子面均勻布置9個測點，發(fā)現(xiàn)異常后加密測點，并分析異

10、常的可能原因，如因噴漿、照明燈等干擾，異常數(shù)據(jù)刪除、重測。 每次探測對巖體的裂隙發(fā)育情況和隧道壁滲水情況進行詳細記錄。紅外線探測效果圖，見圖5.3。（2）資料提交紅外超前探測報告必須附對掌子面及三條測線探測的紅外場強值曲線圖及探測數(shù)據(jù)表。（3）探測范圍紅外探測每循環(huán)探測30m，循環(huán)搭接不小于5m。圖5.3 紅外線探測效果圖5.2.5 超前鉆孔（1）鉆進方式采用礦研180鉆機沖擊鉆進。鉆進效果見圖5.4。必要時采用取芯鉆進。（2）鉆孔數(shù)量及深度超前地質(zhì)鉆孔的位置、孔深、數(shù)量等，由地質(zhì)人員根據(jù)其他預報手段獲得的成果結合掌子面附近的地質(zhì)情況綜合分析確定。鉆孔布置示意見圖5.5。鉆孔深度一般3060m

11、。以探明前方地層完整性、斷層、巖溶及地下水發(fā)育情況。圖5.4 鉆進效果圖123112圖5.5 鉆孔布置示意圖施鉆深度滿足設計要求并經(jīng)現(xiàn)場技術人員確定簽認后方可停鉆。循環(huán)預報搭接長度為35m巖盤，以此做安全儲備及止?jié){巖盤。（3）資料提交超前地質(zhì)鉆孔由地質(zhì)技術人員進行地質(zhì)編錄和孔內(nèi)必要的測試。整理得到超前鉆孔成果，成果內(nèi)容包括：鉆孔柱狀圖，描述地層、巖性、節(jié)理裂隙特征，記錄鉆孔過程中有價值的信息，提出圍巖完整性評價。記錄出水位置，進行孔內(nèi)水量、水壓、水溫等測試，預測隧道涌水量。（4）編寫鉆探報告。5.2.6加深炮孔每循環(huán)施做，沿開挖洞身周邊均勻布置。根據(jù)地質(zhì)復雜程度，正洞每循環(huán)57個，輔助坑道每循

12、環(huán)35個，孔深超過開挖進尺35m。相鄰兩循環(huán)加深炮孔的位置適當錯開。利用風鉆進行加深鉆孔，孔徑3040mm。鉆孔完成后及時向現(xiàn)場管理人員反饋信息，有異常報告至現(xiàn)場主要管理人員、經(jīng)理部總工，并報監(jiān)理、設計院、晉豫指揮部采取措施。5.2.7綜合地質(zhì)預報以常規(guī)地質(zhì)預報為基礎，通過勘察和地質(zhì)調(diào)查從區(qū)域范圍內(nèi)了解隧道通過地層的巖性、對隧道施工影響較大的地質(zhì)構造、不良地質(zhì)及地下水特征，采用地質(zhì)素描將勘察和地質(zhì)調(diào)查得到的地質(zhì)信息投影到隧道中，對超前地質(zhì)預報進行細化和補充。通過TSP等物探手段，取得掌子面前方的異常信息及異常信息的位置，結合常規(guī)地質(zhì)預報已得到的地質(zhì)信息，來解釋掌子面前方可能存在的地質(zhì)問題，從而

13、達到量化效果。在異常區(qū)域內(nèi)實施超前水平探孔，直接驗證異常區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況，針對隧道施工突發(fā)性地質(zhì)災害建立預警預報機制，為隧道施工提供更安全的保障。5.3成果資料（1）即時報告當?shù)刭|(zhì)工程師發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況發(fā)生變化時，即刻將相關地質(zhì)信息向工區(qū)、項目部、現(xiàn)場監(jiān)理、設計單位報告，積極參與不良地質(zhì)地段工程措施的研究，從地質(zhì)角度提出意見。（2）日常報告每次完成地質(zhì)預報工作后，對地質(zhì)素描、超前探孔等資料及時向工區(qū)、項目部、現(xiàn)場監(jiān)理、設計提供。紅外探測、TSP、超前鉆孔、地質(zhì)雷達等，兩日內(nèi)將報告上報項目部、監(jiān)理、設計單位、晉豫指揮部。（3）信息反饋地質(zhì)預報資料形成后及時報送給監(jiān)理、設計單位、晉豫指揮部，由晉豫指揮部

14、組織四方會勘，根據(jù)報告分析前方地質(zhì)情況，制定方案。具體如下：根據(jù)以上超前地質(zhì)預報結果，綜合分析掌子面圍巖的巖性、結構、構造和地下水情況，判斷掌子面前方工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征，提出工程措施建議和進一步預報的方案。將掌子面出現(xiàn)的結構面，采用幾何作圖進行預報。通過作圖確定隧道拱頂、邊墻不穩(wěn)定塊體規(guī)模，提出錨固意見。通過對開挖段圍巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征預報的驗證，提出是否修改預報方法及參數(shù)。通過開挖段及掌子面水文地質(zhì)預報情況，提出注漿止水方案的建議。6.勞動組織根據(jù)中條山隧道的實際情況，結合設計超前地質(zhì)預報方法進行人員配置。超前地質(zhì)預報人員配置表，見表6.1。表6.1 人員配置表序號工種或職務人數(shù)

15、1地質(zhì)預報組負責人12地質(zhì)工程師33物探工程師14TSP爆破工25超前鉆孔隊長16高級鉆工127機修工18專職資料員17.材料要求TSP探測采用2#乳化炸藥，導爆管引爆，滿足火工品要求。8.設備機具配置根據(jù)中條山隧道的實際情況，結合設計超前地質(zhì)預報方法進行設備配置。設備機具配置表，見表8.1。表8.1 儀器設備及型號配置表序號儀器設備及型號數(shù)量1TSP超前地質(zhì)預報儀1臺2數(shù)碼照相機Canon2部3礦研H1801臺4HY303、304紅外探測儀3臺5計算機 4臺6打印機 2臺7汽車1臺8地質(zhì)羅盤4部9.質(zhì)量控制及檢驗9.1質(zhì)量控制（1）按照設計文件、鐵路隧道超前地質(zhì)預報技術指南、建設單位有關要求

16、及技術交底開展預報工作，使預報質(zhì)量得到有效的控制，從而切實保證預報的精度和質(zhì)量。（2）現(xiàn)場采集工作結束后，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析、處理以及報告編寫應及時，成果報告應有編制、復核、審核。（3）把預報、檢測結果與實際開挖情況進行比對，不斷總結，調(diào)整各種參數(shù)、方案組合等，對預報做出修正，提高準確性。9.2質(zhì)量檢驗（1）地質(zhì)素描在每炮后及時進行，對掌子面、邊墻、拱頂及底板圍巖的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征進行詳細描述，描述要真實貼切，輔以適當?shù)膱D形、圖片。在開挖滿60m后，及時對素描資料進行匯總，并形成展示圖。（2）TSP超前探測對炮孔及接收器孔進行測量，其參數(shù)滿足設計要求；接收器套管安裝要耦合完好，尤其是前端口；檢

17、測噪音在低于78dB時方可接收數(shù)據(jù)，接收到的信號要初值明顯；曲線隧道預報的終點不能偏離隧道中線30m。TSP數(shù)據(jù)采集時對每一炮的波幅進行調(diào)節(jié)，記錄不好或存在干擾時應重新放炮。TSP每次探測100150m，采取重疊式預報，保證預報精度。可溶巖發(fā)育地段每次預報距離100120m；完整的硬巖每次預報120150m；第三系、第四系地層考慮地震波衰減，控制在100m/次以內(nèi)。（3）超前鉆孔兩次循環(huán)的超前水平鉆探搭接長度不小于5m。鉆孔參數(shù)見表9.1、9.2、9.3。表9.1 掌子面超前鉆孔1孔參數(shù)表 孔號水平角(°)豎直角(°)孔深(M)1003060 表9.2 掌子面超前鉆孔2孔參

18、數(shù)表 孔號水平角(°)豎直角(°)孔深(M)1左偏5上仰330602右偏5下俯33060表9.3 掌子面超前鉆孔3孔參數(shù)表 孔號水平角(°)豎直角(°)孔深(M)1左偏5上仰330602右偏5上仰330603003060（4）地質(zhì)雷達地質(zhì)雷達探測距離不超過30m，在巖溶發(fā)育地段采用雷達波形判定。兩次預報的重復長度不小于5m?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集在掌子面進行，采集前對掌子面進行平整處理，使雷達天線與掌子面能有較好的藕合，掌子面附近不得有其它的金屬物體。雷達記錄清晰，反射波形、同相軸明顯，不合格的記錄應重測。對合格的記錄應根據(jù)記錄的情況進行必要的處理（如：編輯、濾波、增益、褶積、道分析、速度分析和消除背景干擾等），得出時間剖面。（5）紅外探水紅外探水探測距離不得超過30m。連續(xù)預報時兩次探測重復不小于5m。隧底、隧頂和兩側邊墻的中部各布置一條測線，點距不超過5m，發(fā)現(xiàn)異常后加密測點。掌子面布置34條測線，每條測線布34個測點。10.安全及環(huán)保要求10.1安全要求（1）未按規(guī)定進行監(jiān)控量測不得進洞。（2）監(jiān)控量測出現(xiàn)紅色預警未處理時不得繼續(xù)施工。（3）人員到達工