預報施工工藝地質(zhì)超前預報施工工藝1前言1.1工藝概況成為困繞工程施工的主要難題。安全和高效，超前地質(zhì)預報工作顯得越來越重要。要保證隧道施工的順利進行，益。和地質(zhì)超前預報工作。（1）態(tài)設(shè)計提供可靠有效的地質(zhì)資料，進一步修正、完善設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計方案；（2）位置、規(guī)模和性質(zhì)，并據(jù)地質(zhì)預報的成果，提出相應(yīng)的技術(shù)措施與可行性建議，效益。階段綜合地質(zhì)超前預測預報工作的指導原則，以TSP203超前地質(zhì)預測預報系統(tǒng)預報相結(jié)合的綜合超前地質(zhì)預報技術(shù)。1.2工藝原理1.2.1地震反射波法（TSP）工作原理、方法TSP常在隧道的左或右邊墻，大約24個炮點）用小量炸藥激發(fā)產(chǎn)生。當?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石波阻抗差異接口（如斷層、破碎帶和巖性變化等)時，一部分地震信號反射回來（圖1地震檢波器接收。數(shù)據(jù)通過TSPwin軟件處理，便可了解隧道工作面前方地質(zhì)體1.2.2電磁反射波法（地質(zhì)雷達）工作原理、方法的傳播特性，發(fā)射天線向被測介質(zhì)發(fā)射高頻脈沖電磁波，當其遇到不均勻體(接口)時會反射一部分電磁波，其反射系數(shù)主要取決于被測介質(zhì)的介電常數(shù)，雷達(圖2)。圖2地質(zhì)雷達基本原理示意圖電磁波在特定介質(zhì)中的傳播速度是不變的波傳播時間ΔT，即可據(jù)下式算出異常介質(zhì)的埋藏深度H：(1)式中，V是電磁波在介質(zhì)中的傳播速度，其大小由下式表示：(2)式中，C是電磁波在大氣中的傳播速度，約為3.0×108m/s；ε為相對介電常數(shù)，不同的介質(zhì)其介電常數(shù)亦不同。中，反射系數(shù)可表示為：(3)號越強。透深度越?。活l率越高，穿透深度越小。1.2.3紅外探測工作原理、方法前確定水、瓦斯等隱蔽災害源的存在。2工藝特點2.1地震反射波法（TSP）特點高隧道掘進速度，降低施工風險降。系統(tǒng)特點如下：（1）預報范圍從100m到150m；（2）操作簡單，對工作環(huán)境無要求，成果豐富，對施工過程無防礙；（3）2小時內(nèi)完成隧道內(nèi)量測準備工作，正常情況下一次量測采集數(shù)據(jù)時間為60分鐘；（41m距離誤差小于10%，對地質(zhì)體規(guī)模識別準確度達85%以上；（5WIN評估工作等。2.2電磁反射波法（地質(zhì)雷達）特點分辨率高，精度高，預報距離一般在25米左右。利用高頻電磁脈沖波的反射，中心工作頻率100MHz；采用寬帶短脈沖和高采樣率，分辨率較高；像顯示性能。（1）操作簡單，對工作環(huán)境無要求，對施工過程無防礙；（2）正常情況下一次量測采集數(shù)據(jù)時間為30分鐘；（320cm報的距離誤差小于10%，對地質(zhì)體規(guī)模識別準確度達85%以上；（4）通過專業(yè)的RADAN6.0分析軟件，專業(yè)的技術(shù)人員可以迅速的完成數(shù)據(jù)處理等。2.3紅外探測法特點HY303氣等不良地質(zhì)體的預報、探測工作，具體作用如下：（1）地下水體的分布探測掘進過程中對前方探測，可了解前方20-30m范圍內(nèi)，是否存在含水構(gòu)造；對頂板上方探測，可了解上覆地層或第四系沖積含水層的富水狀態(tài)；對兩旁外側(cè)探測，可確定兩旁外側(cè)是否則存在隱伏水體或含水構(gòu)造。（2）使用的HY303紅外探測儀具有以下特點：HY303能；子面前方進行全面探測，并將探測數(shù)據(jù)通過專用軟件實現(xiàn)快速成圖。2.4超前鉆探法特點果好；在非可溶巖地段一孔基本可以反映全部的地質(zhì)情況，但是在可溶巖地段，布置3-5價值非常高。2.5地質(zhì)素描特點累較為長時間的觀察資料，并在提出預報的情況下不斷進行總結(jié)和修正。3適用范圍3.1地震反射波法（TSP）適用范圍的特殊隧道不適用。3.2電磁反射波法（地質(zhì)雷達）適用范圍地質(zhì)雷達適用于對斷層及其影響帶、溶洞、崆區(qū)、裂隙發(fā)育帶、軟弱夾層，以及地下水、混凝土襯砌、地下管線等的預測預報,適用距離一般為30m以內(nèi)；干擾等。3.3紅外探水適用范圍用于巖體各介質(zhì)溫差不大的隧道。3.4超前鉆探適用范圍溶洞體分布等的探測，探測深度一般為30～50m。3.5地質(zhì)素描適用范圍適用于各種開挖方法的隧道，簡單快捷。4主要引用標準TB10753-2010）TB10204-2002）[2008]105號）TB10013-2004）GB50021-2001）《云桂鐵路石林隧道地質(zhì)超前預報實施細則》云桂鐵路石林隧道相關(guān)設(shè)計圖紙以及相關(guān)施工資料。5施工方法法的互相融合、互相印證，這樣才可以提高預報的準確度。施工工藝去施做。法，編制相應(yīng)的“地質(zhì)超前預報方案，明確所需預報儀器設(shè)備的種類，掌握所印證手段。在進行地質(zhì)預報時，結(jié)合實際地質(zhì)素描，對儀器設(shè)備獲得的結(jié)果進行修正，以避免巖溶溶腔突然出現(xiàn)對隧道掘進造成的危害。征；1、對于干型充填溶洞，表現(xiàn)為巖體顏色有差異、風化程度有變化、巖體裂中要注意安全；2、對于由水或泥混合物充填型溶洞，表現(xiàn)為巖體顏色有差異、預報方法綜合驗證預報結(jié)論，確保不發(fā)生突發(fā)災害的情況下方可進行掘進。正確指導施工，使施工快速、安全、經(jīng)濟、合理。6工藝流程及操作要點圖3綜合地質(zhì)超前預報工藝流程圖6.1地震反射波法TSP6.1.1工藝流程圖圖4TSP工藝流程圖6.1.2操作要點操作要點：1）根據(jù)巖層的走向、傾向和隧道的夾角，在夾角為銳角一側(cè)布置探測觀測系統(tǒng)；2）嚴格按照觀測系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)做好現(xiàn)場鉆孔準備工作，接收器和炮點高度各項觀測參數(shù)，為后期建模提供準確數(shù)據(jù)，在隧道現(xiàn)場，根據(jù)設(shè)計的觀測系統(tǒng)，炮順序錯亂；3）炮孔炸藥的藥量選擇，要求現(xiàn)場首先做炮孔能量測試試驗，根據(jù)地震波能量傳播呈指數(shù)衰減，然后確定單孔裝藥量（一般裝藥量50g～200g炮孔能夠很好打到水封的效果，切實提高信噪比；45)據(jù)；6)軟件后處理要求正確填寫建模參數(shù)，11步的軟件后處理地震波處理計算參數(shù)要求填寫正確，并對處理解析結(jié)果和現(xiàn)場已開挖地段進行反演比對；7）根據(jù)設(shè)計地質(zhì)概況和地震波后處理的各項巖石力學參數(shù)，綜合分析得出預報結(jié)論。6.1.3觀測系統(tǒng)設(shè)計要求表1TSP觀測系統(tǒng)設(shè)計接收(檢波)器孔炮孔數(shù)量1個，隧道左邊墻1個24個,位于隧道左邊墻直徑φ42～45mm鉆頭鉆孔φ32～38mm鉆頭鉆孔深度2m1.5m定向垂直隧道軸向，上傾5～10°垂直隧道軸向，下傾10～20°高度離隧底高1.3m離隧底高1.3m位置距離掌子面55m第1個炮點離同側(cè)檢波器20m，炮點距1.5m炮孔S1S2S3S23檢波器R120隧道軸TA55米6.1.4數(shù)據(jù)的處理和整理對采集的資料及時進行選擇多種參數(shù)進行多次處理，并對比分析各次處理結(jié)果，求得合理的結(jié)論。TSPRadon變換結(jié)果，PS波分離態(tài)楊氏模量曲線以及地質(zhì)縱、橫剖面共享一個2D圖幅，需要時可提供不良地質(zhì)體的3D建模圖。6.2地質(zhì)雷達法6.2.1工藝流程圖地質(zhì)雷達預報工藝流程如圖6。6.2.2操作要點1準確性；而且被測體表面不能為高導體。2介電常數(shù)正確，必要時可建立2D模型進行反演。3報結(jié)論。6.2.3探測測線布置要求地質(zhì)雷達用于超前預報的有效探測距離在完整灰?guī)r地段按25m報的重復長度約5m10m掌子面上呈"井"3～4m天線在相同的測在線重復觀測，測點密度一般為0.2m。隧道復查的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采3～4m探揭露的地質(zhì)界面等有利地段求取地層的相對介電常數(shù)和電磁波速度。雷達探測基礎(chǔ)資料收集掌子面地質(zhì)描述地質(zhì)預報報告跟蹤對比及信息反饋1、掌子面前方圍巖預報的準確性①工程地質(zhì)條件預報誤差原因分巖性及其強度

析節(jié)理（裂隙）斷層圖6地質(zhì)雷達探測工藝流程圖6.2.4數(shù)據(jù)的處理和整理情況；必要時應(yīng)制作模型進行反演解釋。提交以下成果資料：面；解釋參數(shù)和解釋結(jié)果。隧底復查的雷達圖件坐標：橫--里程，縱--深度。超前預報的雷達圖件坐標：橫--距離，縱--里程。6.3紅外探測法6.3.1工藝流程圖紅外探測預報工藝流程如圖7。6.3.2操作要點1炮出碴后5H左右進行，要求掌子面巖體溫度打到正常值以后測設(shè)，避免由于放炮產(chǎn)生的溫差而影響探測結(jié)果。2）現(xiàn)場探測時要求，紅外探測方向?qū)收谱用婢€路方向，且為水平狀態(tài)。3）現(xiàn)在探測時對于掌子面周邊的影響因素要做詳細記錄，例如：風筒布、然后進行綜合分析，得出預報結(jié)論。6.3.3探測測線布置方法1）隧道周壁測線布置或多線隧道，666=應(yīng)布置多條測線，測線距5m左右。測線長度20～30m，測點距視噴護位置至掌子面的距離選擇，2～5m。發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)加密測點。每次探測重復10～20m兩次讀數(shù)。2）掌子面測線布置45個測點，測點距不大于2m?；A(chǔ)資料收集圖7紅外探測工藝流程圖6.3.4數(shù)據(jù)的處理和整理掌子面的橫坐標為點號。紅外探測里程和場強變化曲線圖例法（如超前探孔）綜合排查。6.4水平鉆探法6.4.1工藝流程圖施工準備孔口處理鉆機固定鉆進圖8超前鉆探工藝流程圖6.4.2操作要點1）預報前的準備工作報準備作。2）機械機具材料的準備工作作，為順利進行鉆進預報及出水后的處理提供必要的條件。3）技術(shù)準備1～9個不等。對一般富水洞段可以布置1～3個探孔，對高壓強富水洞段需要在掌子面前方成放射狀布置6～9個探孔，鉆孔深度主要取決于儲水構(gòu)造的走向。當儲水構(gòu)造垂孔鉆完后再處理的做法。4）孔口處理根據(jù)設(shè)計的孔向進行?？卓诠馨惭b后要安裝壓力表，同時留出減壓閥。5）鉆機固定壓力給鉆機的推力，然后根據(jù)最大推力的2～3倍系數(shù)進行鉆機的加固，確保高師到場，各種記錄表格準備齊全，測量儀器（如秒表、容器等）準備齊全。6）鉆進：嚴格按照設(shè)計的角度從孔中心鉆進，避免鉆進過快孔位偏離損傷孔口管。7）鉆進壓力控制與記錄下每10min錄，并記錄好相應(yīng)的鉆桿數(shù)量并以此推算發(fā)生壓力突變的孔深位置。8）孔內(nèi)流出物判斷(1)孔內(nèi)流出物主要是循環(huán)水和水攜帶的其他物質(zhì)，比如石屑、石粉、揭露出來，當有壓力水射出時就很明顯表示揭露出了高壓水。(2)水量估算與測量當水被揭露出來后，需通過容積法方式測量。(3)適時停鉆與退鉆30L/s退鉆。如果水平孔出水口和水落地點連線角度小于45°0.8～1MPa。當水量小于30L/s1MPa謹慎鉆進。但重新起鉆后，只要發(fā)現(xiàn)壓力和水量任何一項增大，馬上停止鉆進，并小心退鉆，預示前方可能儲有較大的地下水。9)留取芯樣善保管，用作地質(zhì)分析的憑據(jù)。10）結(jié)果分析并出具檢測報告涌泥等情況進行檢查、記錄，對比各個鉆眼間巖石表現(xiàn)的滲透水情況進行總結(jié)、分析，預測前方滲透水情況。及時與設(shè)計文件進行對比，若圍巖級別有所不同，應(yīng)使用地質(zhì)雷達進行復核，確認后提交設(shè)計變更。6.4.3鉆孔（包括超長探孔）布置要求1）根據(jù)現(xiàn)場需要,采取1～5溶巖地段應(yīng)至少布置3個鉆孔，位置分別在拱頂和左右邊墻。2）每個掌子面要求配備鉆進工效4～8米/小時的水平鉆機1-2臺。3）兩次循環(huán)的超前水平鉆探搭接長度不小于5～10米。4）鉆進過程中，對斷層、溶洞充填物應(yīng)干鉆取樣，并作詳細的記錄。5）超前水平鉆探數(shù)據(jù)應(yīng)現(xiàn)場記錄描述。6）采用少量5米～7米的超長炮眼鉆進預測掌子面前方地層和地下水。7）超前鉆探日志記錄必須現(xiàn)場完成。6.4.4數(shù)據(jù)的處理和整理要求詳細記錄鉆探過程出現(xiàn)的一切變化，出水量大小、顏色，巖體破碎圖。6.5地質(zhì)素描法施工掌子面是施工前方巖體唯一的暴露面，施工前方巖體內(nèi)的節(jié)理、裂隙、斷層、巖脈等都在施工掌子面上有所反映，如實記錄施工掌子面上的地質(zhì)信息，形成完整的隧道開挖素描圖，對施工前方地質(zhì)預報有很高的價值。6.5.1工藝流程圖地質(zhì)素描預報工藝流程如圖9。6.5.2操作要點比例、用語應(yīng)統(tǒng)一。按要求采取標本（包括定向標本）;數(shù)碼相機及配套軟件②地質(zhì)羅盤、放大鏡等。1)地質(zhì)觀測(1)地層巖性—-地層時代劃分,巖組劃分,巖石劃分,巖體性態(tài),切割程度,圍巖等級等。(2)斷層---圍巖級別劃分及穩(wěn)定性評價。斷層坍方的地質(zhì)原因，是地質(zhì)素描的重點。(3)貫穿性節(jié)理---產(chǎn)狀、密度、寬度、延伸情況，節(jié)理面特征、力學性質(zhì)。分析判斷組合特征、巖體完整性程度，控制局部坍方的構(gòu)造內(nèi)因。(4)地應(yīng)力---高地應(yīng)力顯示性標志(巖爆、軟弱夾層擠出，探孔餅狀巖心等現(xiàn)象)及其發(fā)生部位。(5)特殊地層---煤層、瀝青層、含膏鹽層和含黃鐵礦層單獨素描。圖9地質(zhì)素描工藝流程圖2)水文調(diào)查(1)出水點位置、水量、水壓、水溫、水色、懸浮物（泥砂等）測定。(2)出水點和地質(zhì)環(huán)境（地層、構(gòu)造、巖溶、暗河等）的關(guān)系。(3)地表相關(guān)氣象、水文觀測。(4)判斷涌水與地表徑流、降雨的關(guān)系。3)位，充填物（成分、狀態(tài)）、洞體展布的空間關(guān)系。6.5.3數(shù)據(jù)的處理和整理素描圖，應(yīng)分段完善、總結(jié)，并作出相應(yīng)的隧道縱斷面圖、表。及時整理標本。必須提交的圖表：1）洞內(nèi)（正洞、平導、輔助導坑等）的平展圖(視傾角換算）；2）掌子面素描圖；3）正洞、平導-平面聯(lián)體工程地質(zhì)圖、水文地質(zhì)圖、縱斷面、橫斷面圖；4）結(jié)構(gòu)面調(diào)查表及節(jié)理走向玫瑰花圖、結(jié)構(gòu)面赤平投影圖并定性進行碶體穩(wěn)定性分析；5）水點調(diào)查表；6）重大涌水點（段），涌水-降雨時間拉線圖；7）巖樣、水樣試驗成果。7勞動力組織表2地質(zhì)核查及地質(zhì)超前預報組勞動力表人員人數(shù)主要任務(wù)項目負責人1全面負責測試工作的協(xié)調(diào)、組織、安排工作技術(shù)負責人1全面負責地質(zhì)預報技術(shù)相關(guān)工作隧道專業(yè)工程師6負責指導現(xiàn)場布置探測測線，負責測量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。爆破工人2負責裝炸藥、連接雷管線，放炮風鉆操作工人2負責鉆爆破孔、接收孔，安裝接收器套管，炮孔灌水地質(zhì)工程師6負責物探檢測的數(shù)據(jù)采集，以及資料的后處理超前鉆機操作手3負責超前鉆探配合民工128主要機具設(shè)備表3綜合地質(zhì)超前預報主要設(shè)備配置計劃表序號設(shè)備名稱型號數(shù)量備注1地震反射波超前地質(zhì)預報系統(tǒng)TSP203或TSP2001臺2電磁反射波（地質(zhì)雷達）SIR-30002臺3紅外探水儀HW-3043臺4地質(zhì)錘、放大鏡、羅盤DQL-112套每一開挖面一套地質(zhì)羅盤儀套裝5數(shù)碼相機（帶攝像功能）尼康6部記錄影像資料6多功能鉆機Z-GP1502套9質(zhì)量控制9.1質(zhì)量保證體系（1）建立完善的超前地質(zhì)預報工作管理制度，按照建設(shè)標準化管理體系、招標文件、技術(shù)指南以及相關(guān)規(guī)范規(guī)定的頻率和現(xiàn)場實際情況，開展預報工作。（2）定期對預報設(shè)備、儀表性能進行檢查，確保在使用過程中一切設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。（3）本項目配有多年預報工作經(jīng)驗的專業(yè)人員2名，不但具有很強的理論6人，確保按時出具探測報告。（4）超前地質(zhì)預報實施工過程中及時對報告進行審核后打印裝訂，及時上報給建設(shè)、設(shè)計、監(jiān)理以及相關(guān)單位。（5）工程技術(shù)資料是反映工程質(zhì)量的重要依據(jù)之一，工程技術(shù)資料應(yīng)隨施仿造、隨意抽換、銷毀、丟失，資料應(yīng)做到內(nèi)容齊全真實，書寫字跡端正清楚。（6）工程技術(shù)員對各種原始記錄都要認真保存，對上級主管部門發(fā)給的質(zhì)及時準確。9.2易出現(xiàn)的質(zhì)量問題（1）現(xiàn)場施作預報時，不能規(guī)范施作，如施作TSP時炮孔的深度不滿足要預報質(zhì)量有影響。（2）地質(zhì)預報結(jié)果判釋人員經(jīng)驗不足，資料分析有偏差。（3）預報結(jié)果的反饋渠道不暢通、不及時。9.3保證措施（1）實現(xiàn)對建設(shè)單位的質(zhì)量承諾，嚴格按照合同條款要求及現(xiàn)行規(guī)范標準組織開展工作。（2法按工序嚴加控制，保證安全施工。（3）定期對各種儀器、儀表等進行標定，專人負責管理。嚴格按儀器說明進行現(xiàn)場操作，確保數(shù)據(jù)的可靠性。（4）對采集數(shù)據(jù)及時處理，形成的預報成果及時匯報，對圍巖質(zhì)量較差的地段更要提高警惕，密切關(guān)注現(xiàn)場開挖情況，確保預報成果的準確性和指導性，保證安全施工。（5）對各種預報原始數(shù)據(jù)，現(xiàn)場照片，會議記錄等重要資料分門別類匯總歸檔，以利于預報工作的驗收。10安全措施10.1安全生產(chǎn)、文明作業(yè)保護措施為此制定如下安全生產(chǎn)、文明作業(yè)和環(huán)境保護措施：1)通管理法規(guī)，做好安全施工的宣傳、教育，增強相關(guān)人員的安全意識。2)全事故苗頭及時做出處理；（1)開關(guān)，嚴格按照安全用電規(guī)程作業(yè)；(2)理部門聯(lián)系，取得書面批準，持證作業(yè)；（3)光背心；（4)及相關(guān)單位。（5)由于山區(qū)地形復雜，山高路窄，嚴格按行車要求行車，確保人員安全。（6)預報過程的實際工作內(nèi)容接受業(yè)主、監(jiān)理的監(jiān)督。10.2工作區(qū)域管理1)與檢測無關(guān)的外來人員未經(jīng)檢測負責人批準，不得進入檢測區(qū)域；2)檢測人員不準在檢測區(qū)域內(nèi)做與檢測工作無關(guān)的事，嚴禁吸煙及吃東西，不準將與檢測工作無關(guān)的用品帶進檢測區(qū)域；3)真做好現(xiàn)場記錄。4)備進行維護保養(yǎng)。5)使檢測現(xiàn)場恢復原狀。10.3員工健康1)必須佩帶防護品，接觸有毒品、危險品、有放射性物品時，應(yīng)嚴格按規(guī)程操作。康。2)安全負責人應(yīng)定期檢查員工安全防護情況。10.4監(jiān)測安全管理制度1)防器材的使用練習等，做到防患于未然。2)成試驗后應(yīng)按規(guī)定關(guān)閉電源、斷開電路，以防火災、觸電等事故的發(fā)生；3)搶救，并報警。4)理應(yīng)嚴格按作業(yè)指導書中的步驟進行，不能對環(huán)境造成危害。5)定；6)并嚴格按規(guī)定正確操作儀器設(shè)施，防止人為因素造成的工傷事故；7)康；8)工作人員應(yīng)嚴格按要求佩戴好安全帶、救生衣等安全裝備；9)發(fā)生事故應(yīng)立即對受傷人員進行救護、處理，嚴重事故應(yīng)立即送醫(yī)院搶救；10)對未斷