11、地质超前预报施工作业指导书.doc
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2、.GC.(2010).05云桂铁路云南段站前工程五标段隧道工程地质超前预报作业指导书编制人:审核人:批准淫森身挣畸霜信姚亮弛谍背浙坠室呻询峡财驴詹兽乔剪碳层海象铀辐羞硅减恨纫挨娱墅计怯揩悄馒蓬决邻冈暮瞩尖哆槐虎盐绢葡肄陪仇黄旧尖撑欣浩叭掺夸衅乘偿乱靳握诅藩萨藉矩初沸跟挟利侯俞勿痪珠井晒酵个挟七痉疾贺岩坛澎话孕借桑呜郭葫剁亡胶蕾罗局倾蒙帛蕊直其匹囊予澳跃哩响腋库斯甸而爬浓忌座发交误蹄升苫呵筛幻梁戮庆幼子锅蚕绞雨伦醚座犬呆虱嘶销奏捏劣辣盈落寨诛鸟箱银晃淌塔振寅氮嫩寓绝肪蕊聂耕枕蕊忙肠坤二仪工灰祁衫孕民耪继猪镐搏梗漏疤敷衙抽沧毗寂假荧杰囊望趁苇江细参胁丹虱祥缅喳蔑刻腑祟葡潭形蛆六霞诊钱埋恋溢雹搏银汪
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4、路 云 南 段 项 目 经 理 部 ZT17YG.GC.(2010).05云桂铁路云南段站前工程五标段隧道工程地质超前预报作业指导书编制人:审核人:批准人:2010-05-30发布 2010-06-01实施地质超前预报作业指导书一、适用条件及目的超前地质预测、预报是隧道信息化施工的重要组成部分,也是隧道施工中一道重要的施工工序。超前地质预测、预报的目的是采用各种地质分析、物探、超前钻探等手段在隧道施工当中探明前方围岩地质情况,并根据前方地质、水文条件的变化及时调整施工方法和采取相应的技术措施,降低地质灾害发生的机率,从而指导工程施工的顺利进行,同时也为设计变更提拱地质依据,为编制竣工文件提供地
5、质资料。二、 超前地质预报的内容针对本段隧道工程的特点和施工技术要求,隧道施工期地质预测、预报应包括以下内容:1)岩溶在隧道内的分布位置、规模、充填情况及岩溶水的发育情况。2)断层破碎带和向斜影响带的岩体破碎程度及地下水的赋存情况。3)围岩破碎程度及地下水赋存情况通过以上预报并分析其对隧道的危害程度并制定相应的施工措施。三、 地质预测预报工作的原则和要求1、超前地质预测、预报是隧道信息化施工的重要组成部分,施工阶段应将超前地质预测、预报纳入施工工序进行组织管理。2、地质预测预报坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合、地质方法与物探方法相结合、多种物探方法相结合、辅助导坑与主洞探测相结合,开展多层
6、次、多手段的综合超前地质预报,并贯穿于施工全过程。3、超前地质预报的结果应体现出及时性,有异常情况时应及时通知决策部门和施工单位,及时采取措施,使不良地质体始终处于可控状态;在预报前方地质情况正常的情况下,亦应将预报结果及时通知决策部门和作业队,使其安排正常施工工序,组织正常施工生产。4、地质预报结论应有书面报告,并及时交给决策部门和作业队,对所有预报资料应存档备查。5、施工过程中应将实际开挖的地质情况与预报结果进行对比分析,及时总结经验教训,以指导和改进地质预报工作。超前地质预报技术是一门正在发展中的技术,随着科学技术的进步,将逐步得到提高和完善。超前地质预报管理工作也需要在实践中不断提高。
7、6、隧道超前地质预报应根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度,分级进行,并按不同级别确定相应的方法和手段。1) 根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度,分为以下四级:A级:存在重大地质灾害隐患的地段,如大型暗河系统,可溶岩与非可溶岩接触带,软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带,特殊地质地段,重大物探异常地段,可能产生大型、特大型突水突泥地段,诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯、天然气问题严重的地段以及人为坑洞等。B级:中、小型突水突泥地段,较大物探异常地段,断裂带等。C级:水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带。发生突水突泥的可能性较小。D级:非可溶岩地段。
8、发生突水突泥的可能性极小。2)不同地质灾害地段的预报方式为:A级预报:采用地质分析法、TSP隧道地震波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预测预报,然后采用中长距离TSP进行预报,同时进行多孔(超前钻孔为5孔,加深炮眼为10孔)超前钻探探查。B级预报:采用地质分析法、TSP,辅以红外探测、地质雷达,进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件较复杂时,按A级要求实施。C级预报:以地质分析法为主。对重要的地质(层)界面、断层或物探异常地段可采用TSP进行探测,必要时采用红外探测和超前水平钻孔。D 级预报:采用地质分析法。7、 地质复杂隧道的
9、超前地质预报应编制实施细则,内容包括超前地质预报实施方案、分段预报内容、方法及技术要点,并编制气象、重要泉点、暗河流量等观测计划和观测技术要求。四、地质预报工作流程地质预报工作流程见下“超前地质预报工作流程图”。五、 地质预报的方法和手段地质调查、素描TSP203红外探水其他预测手段地质雷达HSP声波超前深孔探测工程与水文试验收集分析判断反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常1030m超前钻孔1、隧道超前地质预测、预报应坚持常规地质法、物理勘探法、钻探法等多种预报手段综合运用,取长补短,相互补充和印证的原则。并结合本段工程特点,以及上级要求,隧道超前地质预测预报的方法如下表:2、适用范围
10、1)长距离预报主要采用地质分析法,根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报,预报距离一般在掌子面前方序号探测手段备注1地质素描地质素描或数码成像形成隧道地质基础资料2物探手段TSP远距离探测断层破碎带、岩层分界面,用于地质条件复杂的隧道3HSP中长距离探测断层破碎带、岩层分界面,用于地质条件复杂的隧道4地质雷达近距离探测隧底、掌子面岩溶5红外探水探测含水断层和溶洞、是否存在含水破碎带6地质钻探水平钻探(2030m)断层、岩溶、瓦斯、重大物探异常段等7隧底钻探(5
11、10m)隧底岩溶、暗河、重大物探异常段等8加长炮孔钻探(36m)掌子面短距离岩溶、地下水等揭露200m以上,并根据揭示的情况进行不断的修正。2)中长距离预报是在长距离预报的基础上采用TSP、地质雷达、深孔水平钻探等对掌子面前方30200m范围内的地质情况作进一步的预报,如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报,粗略的预报围岩级别和地下水情况等。3)短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报,比如掌子面前方30m范围内有无水、在哪个方位有水、掌子面处地层岩性、地质构造及不良地质发育情况等,对以上判断可能有突泥、突水和其它有害地质情况的地段
12、进行钻孔验证。3、隧道地质超前预报实施方法1)地质分析法,包括地质素描法、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析法、地质作图法等。地质素描包括正洞、平导和辅助导坑洞壁及掌子面素描,具体内容主要包括以下几个方面:(1) 工程地质地层岩性,包括地层时代、岩性、岩体产状等;断层,包括断层性质、位置、产状、破碎带宽度及构造岩划分,并进行断层带岩体的稳定性评价;节理,包括节理产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征、力学性质,分析组合特征、判断岩体完整程度; 地应力,包括高地应力显示性标志及其发生部位,如岩爆、软弱夹层挤出、探孔饼状岩心等现象;特殊地层,煤层、沥青层、含膏盐层和含黄铁矿层应单独描述;塌方,
13、应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征,并分析产生塌方的地质原因。(2) 水文地质出水点位置、出水状态、水量、水压、水温、颜色、泥砂含量测定,必要时进行长期观测;水质分析,判定水对建筑材料的腐蚀性;出水点和地层岩性、构造、岩溶、暗河等的关系分析;必要时进行地表相关气象、水文观测,判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系; 必要时应建立涌突水点地质档案。(3) 岩溶包括岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位,充填物成分、状态,以及岩溶展布的空间关系。(4)摄像和影像隧道内重要的和具代表性的地质现象应进行摄像或录像。2) 物探方法,包括TSP隧道地震波反射法、地质雷达法、红外探测等。(1) T
14、SP203超前地质预报系统TSP(Tunnel Seismic Prediction)是一种新颖、快速、有效、无损的反射地震技术。它是为隧道超前地质预报而专门设计的,其目的在于迅速超前地提供在开挖周围及前方的三维空间的工程地质预报。TSP方法探测距离远,对大多数岩层,从隧道掘进面起算,其探测范围可以达到前方100米,硬岩层甚至可达200米,最适合长期(长距离)超前地质预报。TSP203现场数据采集包括打接收器孔和爆破孔、埋置接收器管、连接接收信号仪器及爆破接收信号过程等工作。TSP203系统在围岩较好的地段可测出前方100200m范围内的岩层分界面、岩层的物理性质、断层破碎带、洞穴、隐伏含水体
15、等;围岩完整性较差时,预测范围在50100m之间,需连续预报时前后两次应重叠10m以上。原理:通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播,在不同岩层中地震波以不同的速度传播,在其界面处被反射,并被高精度的接收器接受,获得反映隧道工作面前方的P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果,以及反射层在探测范围内的二维或三维空间分布。通过计算机软件分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等,最终显示屏上显示各种围岩结构面与隧道轴线相交所呈现的角度及距掌子面的距离,并可初步测定岩石的弹性模量、密度、泊松比等参数以供参考
16、。但仪器在作业过程中对环境的要求较高,若噪声过大则会影响采集数据的准确性。如下图1:探测方法:爆破孔布置:TSP203超前地质预报系统洞内布置的接收器孔和爆破孔不是在掌子面上,而是在掌子面附近的边墙上,一般情况下,它是由两个接收器孔和24个爆坡孔组成。接收器距掌子面约55m,在隧道两侧对称布置,最后一个爆破孔距掌子面约0.5m。爆破孔间距1.5m,孔深1.5m,孔径35-38mm,孔口距隧底约1.0m,向下倾斜10-20,接收器与第一个爆破孔间距20m,接收器孔深2.0m,孔径43-45mm,孔口距隧底1.0m,向下倾斜5-10。埋设传感器杆:埋设传感器前,先清孔,清除孔底虚碴,放入环氧树脂药
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