隧道超前地质预报施工作业指导书.doc

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1、隧道超前地质预报施工作业指导书1 适用范围适应于新建铁路福州至平潭铁路站前二标大象山隧道工程。2 作业准备2.1 作业现场调查（1）调查洞内外的常规作业环境及特殊作业环境；（2）调查地质、水文气象、地形地貌等对施工的要求或限制，并制定相应的应急处理措施。2.2 技术方案 超前地质预报目前常用的方法有物理勘探法、地质调查法、超前钻探法、超前导坑预报法等，施工中应将这几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。3 技术要求（1）、进行超前地质预报前，应研究既有区域地质、工程地质资料，必要时进行地表补充测绘，全面了解隧址区地质情况，分析和把握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、

2、在隧道内揭示的大致里程等，核实与领会设计文件中关于地质复杂程度分级、超前地质预报方案的内容。（2）、认真分析地质状况，选择适合的超前预报方法，提高超前预报工作效率（3）、在多项预测预报工作基础上，将多种预测预报手段所获得的资料进行综合分析与判断，相互印证，得出最终的预报结论，并提出施工措施建议及下步预报工作计划等。（4）、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，指导和改进地质预报工作。（5）、设计预报方案和根据实际地质情况调整后的实施预报方案；（6）、统计各预报方法工作量，与设计工作量进行对比，分析增减的原因；（7）、预报与施工验证对比情况，包括预报准确率统计

3、结果，对预报绩效进行评价；（8）、设计与施工地质资料对比情况，对勘察资料进行评价；（9）、采用新技术、新设备、新方法的情况及推广应用的建议；4 施工程序与工艺流程1、本隧道超前地质预报工作实施按如下图进行 超前地质预报工作流程图5 施工要求5.1地质素描 地质素描是超前地质预报的一项基础工作，通过对掌子面及周边开挖揭示的地层岩性、地质构造（岩层、结构面、断层等）、岩溶及其充填物、地下水等情况的描述并绘制成图表，运用地质分析法、作图法等定性分析方法，推测掌子面前方地质情况及可能存在的风险，地质素描的主要内容如下：（1） 地层岩性：地层时代、层厚、物质组成、岩层产状、岩体切割程度、风化程度等的描述

4、；（2） 节理：节理产状、宽度、延伸程度、性质、节理面特征（光滑、粗糙）、充填物等的描述，通过绘制结构面平剖面分布图，节理玫瑰花图推断出节理面与断层、褶皱的关系；（3） 断层：断层带位置、物质组成、产状、延伸方向、宽度、导水性、破碎程度，与其他断层关系，次生断层及派生节理产状的描述。（4） 岩脉：岩性、出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度。（5） 煤层、沥青层、含膏盐层的素描。（6） 岩溶形态、位置、所处地层和构造部位，溶洞充填物情况、岩溶水点的分布及水量情况、岩溶与隧道洞身的关系。（7） 地下水：出水点位置、与新层节理关系、出水状态（滴水、流水、涌水）、水味、水色、水温、水质（有无侵

5、蚀性）、出水点附近有无沉淀物。（8） 地应力：岩爆、软弱夹层挤出、岩芯饼化。 开挖工作面和洞身的地质素描应满足“规程”第6.0.6条的有关要求；资料编制应满足“规程” 第6.0.8条的有关要求。5.2物探法 超前地质预报的物探方法主要为弹性波反射法、地质雷达法。弹性波反射法是利用岩体的弹性波阻抗差异，通过对检波器接收的弹性波反射信号进行处理分析，推断掌子面前方断层破碎等不良地质体的位置、规模，岩石为学参数的一种超前探测方法。根据采用的仪器设备不同，可分为TSP203、TRT6000、TGP12探测法、负视速度法、掌子面单点反射法。地震记录应满足“规程”第8.2.3条的有关要求；数据采集时应尽可

6、能避免隧道内其他震源产生的地震波、声波干扰的措施；弹性波发射法有效分辨率2m左右，长距离探测设备有TGP和TRT、TSP 等，探测距离100m左右，中距离探测方法主要是掌子面上的单点反射，有效探测距离3050m;弹性波反射法连续预报时，其前后两次应重叠10m以上；数据处理、报告编制、数据采集应满足“规程”第8.2.6条第8.2.8条的有关要求。 地质雷达是有发射天线在掌子面向前方发射电磁波，通过接收前方具有电阻抗差异地质体产生的反射电磁波进行超前探测的一种物探方法。地质雷达的仪器指标应满足“规程”第8.3.4条的有关要求；数据采集应符合“规程”第8.3.5条的有关要求；地质雷达探测质量检查的记

7、录与原始记录应具有良好的重复性，波形一致，异常没有明显的位移；地质雷达在完整灰岩地段的预报距离应在30m以内，在岩溶发育地段的有效探测长度应根据雷达波形判定；连续预报时前后两次重叠长度应在5m以上。 物探仪器及附属设备必须满足性能稳定、结构合理、构件牢固可靠、防潮、抗震和绝缘性良好等要求；仪器应定期检查、标定和保养；物探原始记录必须完整、真实、清晰、标示清楚、签署齐全、不得随意涂改或重抄；物探解释结论应明确，对暂时不能得出具体结论的异常应说明原因；物性地质图件应结合地质资料综合分析后编制，图上应标示出异常分布位置、推断地质界线、地质构造的位置和产状，标明与隧道的里程关系；参与解释的雷达剖面应清

8、晰，解释前应作好编辑、滤浓、增益等处理；应结合地质情况、电性特征、探测体的性质和几何特征综合进行资料整理与解释，必要时应考虑影响介电常数的各种因素制作雷达探测的正演与反演模型；地质雷达预报应编制探测报告，内容包括探测工作概况、采集及解释参数、地质解释结果、测线布置图、探测时间剖面等，时间剖面图中应标出地层的反射波位置或探测对象的反射波组。5.3超前钻探法 超前钻探法是利用钻机对掌子面前方进行冲击或回转钻探的超前探测方法。按探测长度可分为长距离（大于50m）、中距离（30m60m）、短距离（小于30m）探测。 超前钻探法适用于各种地质情况下隧道超前地质预报，在高水软弱断层带、富水岩溶发育区、煤层

9、瓦斯发育区、重大物探异常等地质条件复杂地段必须采用。超前钻探的孔数、孔深、孔径、终孔位置必须满足“规程”第7.1.4条的要求。超前钻探人员、钻探记录、岩芯鉴定、钻孔质量控制，防止地下水突出、报告编制等应满足“规程”第7.1.5条第7.1.8条的要求。此外，超前钻孔的布置还需遵循如下原则：（1）超前钻探必须与超长炮孔紧密结合使用，达到高效、适用。（2）钻孔孔数根据地质复杂程度分级，开挖断面尺寸、安全岩盘厚度等综合确定。（3）通常情况下，超前钻探长度以30m中距离为主。（4）当超前钻探遇溶腔、管道时，应加密钻探。5.4加深炮孔法加深炮孔法是采用风枪进行钻孔确定掌子面前方及周边地质情况的一种超前探测

10、方法，其探测长度一般为6m，适用于各种地质情况下隧道超前地质预报，尤其适用于岩溶发育区。加深炮孔探测具有设备轻便、探测时间短、直观、可多孔同时进行的优点，一般要求每个开挖循环都应进行加深炮孔探测；加深炮孔的孔数、间距、深度、偏角等要素应根据开挖断面尺寸、安全岩盘厚度、要求的探测范围综合确定；其他要求见“规程”第7.2.3条。5.5瓦斯预报隧道工程存在煤系地层或受储气构造影响时，应采用瓦斯仪开展瓦斯监测，根据监测结果采取相应的安全防护措施，瓦斯预报的超前钻探、物探等应满足“规程”第5.4条、第5.5条的要求。5.6施工阶段水文地质监测施工阶段开展降雨量、水量、水压或钻孔水位的水文监测，提高观测频

11、次和精度，对确定具体水点涌（突）水动态特征、水压变化，指导施工具有重要意义。水文地质监测内容及要求如下：（1） 降雨量盘测 a降雨量监测可采用“SRY-1雨量记录仪”进行降雨量自动记录； b当天早8：00至第二日早8：00期间的降雨量作为当日降雨量； c记录内容包括天气状况（晴、阴、雨、雪），气温（）、降雨量（mm）；遇大雨、暴雨、暴雪等天气时，需人工记录其发生时间、持续时间、降雨量、降雪量等；d降雨量监测中要求配备辅助电源，避免停电影响降雨量的数据采集；e及时采集和整理观测数据、定期检查设备状况（2） 涌水量监测 a超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、重要井泉等均需进行水量监测； b采用人工监

12、测及自动监测相结合的监测方法进行涌水量监测； 人工监测：水量较小时采用量桶法量测，水量较大时应集水归槽后采用堰测法量测。 自动量测：在集中汇水点设置“SONTEK Argondut SW多普勒流速测量仪”24小时不间断进行流量自动监测 c采用人工监测方法进行监测的水点，每天一次，特殊水点加密监测频次； d当天早8：00至第二日早8：00期间的涌水量作为当日涌水量； e发生突水等特殊情况时，需准备记录洞口水位变化及突水情况，包括起止时间、高水位的持续时间、流量衰减变化情况等；f采用堰测法进行流量观测时，必须在监测点附近设置长度不小于20m的固定围堰，堰口采用矩形或等边直角三角形，要求堰口前能跌水

13、、后有积水；g sontek Argonout SW多普勒流速测量仪应设置在规则集水槽中间的底部。多普勒流速测量仪设置后应专人看管，及时采集和整理观测数据，定期检查设备工作状况；h进行水量监测的同时，注意观察水的混浊情况，必要时需进行含泥量的测试；i收集隧道工程附近水文站资料。 （3）水压力监测 a每实施1次超前钻孔均需布置不受开挖影响的水压监测孔进行水压监测。水压监测孔，需设置孔口管、安装法兰盘、Q型管、空气室及压力表。 b采用注浆封闭孔口管与岩壁间空隙，避免孔口周边透水，影响水压测试效果。 c一般情况下，每天早上8：00及晚上8：00各监测1次水压；降雨期间或雨后一定时间每2小时监测1次水

14、压 d除监测流动状态下的动水压外，还需将所有出水点关闭，测定稳定水压，水压稳定时间不少于2小时 （4）钻孔水位监测必要时进行钻孔水位监测，可采用Level TROLL 300等深孔液压测量仪，对钻孔孔内水位进行自动长期连续观测。5.7大象山隧道超前地质预报计划工作量见下表。起始里程终止里程地质复杂程度分级长度超前地质预报工作量正洞地质素描弹性波反射法TSP203或TGP12地质雷达超前钻探加深炮孔mmmmmmDK25+660DK25+745中等复杂858500085DK25+745DK27+380简单163516350001635DK27+380DK27+440中等复杂6060606600DK

15、27+440DK28+545简单110511050001105DK28+545DK28+645较复杂100100100301200DK28+645DK29+880简单1235127000127DK29+880DK29+966中等复杂868600086合计430631981603618030386 资料要求1、现场技术人员每天将现场采集的资料进行分析和汇总。 2、每200m分段提供报告，分段地质测试预报完成后，在3天内向设计单位和业主提供说明和图件，5天之内提供分段成果报告。3、编制各预报方法预测报告、地质综合分析报告、月报、年报、超前地质预报竣工总报告。4、超前地质预报采用的各种预报手段均应提

16、交预测报告。7 劳动组织7.1 组织管理（1）为保证本分部隧道工程施工的顺利进行，专门成立一个隧道施工超前地质预报领导小组，隧道施工地质预报小组的成员包括专门从事隧道施工地质工作的工程技术人员3人，测量人员2名，作业队负责人3名，主管负责人1名。专门成立一个施工地质勘探队，负责隧道施工的超前地质预报工作。（2）具体的地质预报工作由地质预报组负责，其中包括地质组、物探组和钻探组。其它人员予以配合，并进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设计、监理，为变更设计、修改施工方法提供依据。经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档。 依据综合超前地质预报各阶段的预报资料

17、，及时制订各类施工技术预案，保证顺利通过各类不良地质体。（3）整个地质预报实施动态管理，定期和不定期由设计、监理和施工单位论证和审查地质预报组的预报方案、预报成果的合理性、经济性和结论的可靠性。7.2 信息管理（1）建立健全隧道施工地质工作管理机制和信息共享机制。（2）施工现场成立以项目总工直接领导的隧道地质工作小组。项目总工直接管理整个隧道施工地质工作。总工程师负责制定隧道地质预报方案；物探队在工点技术主管和测量队长的联合指导下开展超前地质预测预报的信息采集、收集工作；技术主管负责洞内和地表的地质调查，整理相关地质资料并对有关的隧道地质状况进行初步的评估后，上报项目负责人，由项目负责人主持对

18、围岩稳定性进行评价，准确预报地质灾害可能发生段，并相应提出施工建议并形成隧道施工地质技术报告，及时反馈给施工、设计和监理单位，以共同制定施工技术方案和设计单位现场核查后进行隧道动态设计。施工决策人依据设计组织施工及时调整施工方法采取相应的技术措施，从而确保隧道安全快速施工、保证隧道的施工质量。8 设备机具配置本隧道的设备计划集中利用标段的超前地质预报设备：TSP203或TRT6000地质探测仪1台、SIR-20地质雷达1台，超前水平钻机1台，地质罗盘1台。9 质量控制与检验1、为了保证地质测试与超前预报质量，成立QC小组，实行全面质量管理，按ISO9001质量体系的要求，建立内部质量管理机制，

19、制定岗位责任制，保证测试预报工作按计划运行，全部地质资料实行计算机管理，保证资料的完整性和连续性。测试预报人员要根据现场实际每天或经常、主动地深入施工现场，及时了解2、进行施工动态地质测绘与编录，同时对一些地质条件复杂的地段，设置质量控制点，进行重点测试预报，确保地质测试与超前预报工作的质量。10 安全及环保要求1、超前地质预报人员认真学习、执行隧道施工安全规程，超前水平钻探人员还必须认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新技术人员和工人（含临时工）上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识，并在班长或技术熟练人员的指导下工作。2、进入隧道工作必须穿戴合体的工作服（油气隧道必须穿戴纯棉

20、工作服）、防护靴、安全帽和防尘口罩等防护用品。3、地质预报工作必须在现场进行找顶作业完后进行，开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探掌子面附近是否还有危石存在，确保预报人员的安全。4、严禁上班前和工作中饮酒。5、高空作业平台架一定要牢固，平台周围设置防护栏，人员在钻架上作业时系安全带。凡患有高血压、心脏病等不得上架作业。6、若岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物，采用水循环钻，且勿干钻，电机、照明设备、开关及其他机械设备也应采用防爆型，且不得携带烟火进洞，严格按照铁路瓦斯隧道技术规范、煤矿安全规程执行。7、钻机使用高压风、高压水，各连接部件均采用符合要求的高压配件，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂，高压风水伤人；高压电路接线由专业电工操作，一般人员不得操作。8、钻孔时，钻机前方安设挡板，严禁在钻具的轴向后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。9、孔口安设孔口管和闸阀，但孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。10、地震波反射法所需炸药和雷管由持有爆破证的专人领用，由专业爆破工操作，非专业人员严禁从事爆破作业。