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1、鐵路工程石頭崗隧道地質(zhì)超前預(yù)報施工作業(yè)指導(dǎo)書編 制： 審 核： 批 準(zhǔn)： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準(zhǔn)： 發(fā) 布： 二XX年X月地質(zhì)超前預(yù)報施工作業(yè)指導(dǎo)書1、目的指導(dǎo)隧道地質(zhì)超前預(yù)報的實(shí)施。2、適用條件及范圍本作業(yè)指導(dǎo)書適用于中國路橋改建鐵路xx至xx段擴(kuò)能改造工程xx標(biāo)第六項(xiàng)目部石頭崗隧道地質(zhì)超前預(yù)報的實(shí)施。 3、作業(yè)準(zhǔn)備內(nèi)業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備開工前應(yīng)從xx將本隧道的前期勘探的地質(zhì)資料歸檔，組織施工人員進(jìn)行認(rèn)真的閱讀分析，結(jié)合審核施工圖紙，學(xué)習(xí)規(guī)范，制定施工安全保證措施，提出應(yīng)急預(yù)案。技術(shù)要求要求合作方及已方的地質(zhì)組實(shí)時準(zhǔn)確的提供隧道開挖面前一定距離的巖溶、突水突泥2、及應(yīng)力變化等危害地質(zhì)資料，供施工方及早制定合理的施工方案及防范措施。4、隧道超前地質(zhì)預(yù)報4.1地質(zhì)預(yù)報內(nèi)容隧道超前地質(zhì)預(yù)測、預(yù)報應(yīng)包括對地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)和地下水等的預(yù)測預(yù)報。針對本標(biāo)段隧道工程的地質(zhì)情況（巖溶分部廣泛），著重進(jìn)行如下幾方面的探測：斷層及斷層影響帶的位置、規(guī)模及其性質(zhì)；軟弱夾層的位置、規(guī)模及其性質(zhì)；巖溶的位置、規(guī)模及其性質(zhì)；不同巖性、圍巖級別變化界面的位置；工程地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置和規(guī)模；含水構(gòu)造體的位置、規(guī)模及其性質(zhì)；隧道底部溶洞、暗河等對地基穩(wěn)定性有影響的不良地質(zhì)體探測；煤系地層采空區(qū)與隧道的位置關(guān)系等。4.2地質(zhì)預(yù)報選用方法隧道超前地質(zhì)預(yù)測、預(yù)報應(yīng)堅(jiān)持常規(guī)地質(zhì)3、法、物理勘探法、鉆探法等多種預(yù)報手段綜合運(yùn)用，取長補(bǔ)短，相互補(bǔ)充和印證的原則。并結(jié)合本段工程特點(diǎn)，以及局項(xiàng)目部安排，隧道超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的方法如表1：表1序號探測手段備注1地質(zhì)素描地質(zhì)素描或數(shù)碼成像形成隧道地質(zhì)基礎(chǔ)資料2物探手段地質(zhì)雷達(dá)近距離探測隧底、掌子面巖溶34地質(zhì)鉆探水平鉆探（2040m）斷層、巖溶、瓦斯、重大物探異常段等5隧底鉆探（510m）隧底巖溶、暗河、重大物探異常段等6加長炮孔鉆探（36m）掌子面短距離巖溶、地下水等揭露7收斂儀水平收斂量測開挖圍巖穩(wěn)定性動態(tài)實(shí)時監(jiān)測根據(jù)各種方法的特點(diǎn)，并結(jié)合本標(biāo)段隧道工程的地質(zhì)情況確定以常規(guī)地質(zhì)法為基礎(chǔ)、地質(zhì)雷達(dá)作近距離判斷、加長炮孔鉆探作連續(xù)巖4、溶、地下水等超前探測、地質(zhì)鉆探為輔助驗(yàn)證（重大物探異常段，全程水平地質(zhì)鉆探），形成綜合的地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)。隧道地質(zhì)預(yù)報框架圖如下表2： 4.3隧道地質(zhì)預(yù)報實(shí)施方法常規(guī)地質(zhì)法隧道開挖爆破后通過地質(zhì)素描手段，及時查看掌子面地質(zhì)情況，修正設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)信息，經(jīng)工程地質(zhì)類比預(yù)測隧道前方小于10m的地質(zhì)狀況并為其它超前地質(zhì)預(yù)報方法提供基礎(chǔ)資料。進(jìn)行地質(zhì)素描前，先搜集隧道前期的勘察設(shè)計(jì)地質(zhì)資料，初步了解區(qū)域地質(zhì)和附近大地構(gòu)造單元及其特征，以及工程范圍內(nèi)的地層巖性、圍巖類別、地下水發(fā)育特征等。地質(zhì)素描，應(yīng)在隧道作業(yè)每一開挖循環(huán)后立即進(jìn)行，觀察中發(fā)現(xiàn)圍巖條件惡化時，應(yīng)立即采取相應(yīng)處理措施；觀察后及時繪制開挖工5、作面地質(zhì)素描圖、填寫開挖工作面地質(zhì)狀態(tài)記錄表地質(zhì)素描的具體內(nèi)容主要包括以下幾個方面：巖性應(yīng)說明圍巖巖石的名稱、顏色、礦物成分、堅(jiān)硬程度等，各類巖脈也應(yīng)對其巖性、出露位置、寬度、接觸關(guān)系、破碎、風(fēng)化程度進(jìn)行描述。構(gòu)造開挖圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度、延伸性、表面粗糙度、張開性、風(fēng)化、破碎程度等進(jìn)行描述，特別是巖體范圍內(nèi)出現(xiàn)的斷層、節(jié)理、裂隙、軟弱夾層等重點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)描述。斷層應(yīng)對其位置、產(chǎn)狀、性質(zhì)、破碎特性、寬度等一一觀測和描述；節(jié)理裂隙，特別是貫通性節(jié)理的產(chǎn)狀密度、延伸情況、節(jié)理面現(xiàn)狀等也要仔細(xì)量測和統(tǒng)計(jì)。地下水圍巖的含水狀態(tài)、涌水部位、水量、水壓、水溫、水質(zhì)等描述并長期跟蹤調(diào)查是否受季節(jié)性影響，特別6、是大、暴雨后觀察涌水部位涌水量有無增減以及該段地表一定范圍內(nèi)是否有水源補(bǔ)給情況并作好記錄。圍巖變形破壞情況開挖段圍巖發(fā)生坍方、掉塊、巖爆等現(xiàn)象的位置、性質(zhì)、形態(tài)、規(guī)模作詳細(xì)記錄，必要時附上工程處理措施。有條件時使用數(shù)碼相機(jī)、攝影等工程地質(zhì)數(shù)據(jù)采集和編錄系統(tǒng)，做到圖文并茂。不良地質(zhì)體在被揭露之前往往表現(xiàn)一些明顯或不明顯前兆標(biāo)志，預(yù)示著隧洞即將臨近不良地質(zhì)體，因此，仔細(xì)觀察、描述開挖石渣、洞壁結(jié)構(gòu)面及巖層形態(tài)、量測結(jié)構(gòu)面及巖層特征參數(shù)，是正確進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報的關(guān)鍵。一些不良地質(zhì)體的前兆標(biāo)志：斷層破碎帶：節(jié)理裂隙組數(shù)及密度劇增、巖石強(qiáng)度降低、出現(xiàn)壓裂巖、破碎巖、巖石風(fēng)化相對強(qiáng)烈、泥質(zhì)含量增多等。突水7、突泥：節(jié)理裂隙滲水量和組數(shù)增加、且常常含有泥質(zhì)物或渾濁（常規(guī)鉆爆法的炮孔中的涌水量劇增、且夾有泥砂或碎石）等。巖爆：“餅”狀開挖石渣的數(shù)量增加、洞壁在短時間內(nèi)出現(xiàn)“餅”狀脫落體或出現(xiàn)“片邦”現(xiàn)象，以及輕微的巖石崩裂聲等，嚴(yán)重時洞壁出現(xiàn)飛石。地質(zhì)雷達(dá)當(dāng)TSP203系統(tǒng)預(yù)報前方有溶洞、暗河水體、巖層層面等不良地質(zhì)時，其規(guī)模、形態(tài)需要具體了解，就需用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測。加拿大EKKO 100型地質(zhì)雷達(dá)在前方巖石完整的情況下，可以預(yù)報30m的距離；當(dāng)巖石不完整或存在構(gòu)造的條件下，預(yù)報距離小于10m。雷達(dá)探測的效果主要取決于不同介質(zhì)的電性差異，即介電常數(shù)，若介質(zhì)之間的介電常數(shù)差異大，則探測效果就好。根據(jù)8、局項(xiàng)目部安排，此項(xiàng)物探方法委外，由合作方中南大學(xué)人員現(xiàn)場具體操作，各作業(yè)隊(duì)積極配合。探測原理：發(fā)射機(jī)通過發(fā)射天線向隧道掌子面前方地層定向發(fā)射電磁波，電磁波在傳播的路徑上當(dāng)遇到有電性（介電常數(shù)和電導(dǎo)率）差異的界面時即發(fā)生反射。從不同深度返回來的各個不同時間的反射波由設(shè)置在發(fā)射天線旁的接受天線接受，另外還最先接受到從發(fā)射天線經(jīng)兩天線所在介質(zhì)的表面?zhèn)鞑サ浇邮芴炀€的直達(dá)波，取其時間之半，乘以該介質(zhì)的電磁波傳播速度即代表反射目標(biāo)的深度，再根據(jù)反射信息特征（反射強(qiáng)度、反射波組合特點(diǎn)以及橫向、縱向變化等）判別反射目標(biāo)的性質(zhì)。探測方法：在開挖掌子面上，以上、中、下水平和左、中、右為骨架布置若干水平測線和豎線測9、線向前方探測，每條測線可構(gòu)成一條剖面，各條剖面上的綜合地質(zhì)信息即構(gòu)成了前方一定范圍內(nèi)的空間地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。測線的密度可視所探測地段的圍巖地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度和所要求的探測控制精度選定，圍巖越復(fù)雜，要求的控制精度越高，則測線密度就越大，反之越小。根據(jù)探測資料，首先對各方面剖面進(jìn)行綜合分析，定性判定前方地質(zhì)情況并定量確定有關(guān)異常體、條、帶等位置、深度及其空間分布情況，再結(jié)合具體的地質(zhì)條件（如斷層、節(jié)理、裂隙與隧道走向的夾角和傾角及其對隧道圍巖穩(wěn)定性的影響程度）、地壓因素（靜壓、動壓和二次平衡壓），詳細(xì)劃分和界定圍巖類別，以便主動采取超前支護(hù)措施。地質(zhì)雷達(dá)預(yù)測的有效長度在完整灰?guī)r地段按25m，在巖溶發(fā)育地10、段根據(jù)雷達(dá)波形判定，連續(xù)預(yù)報時前后兩次重疊長度不小于5m。地質(zhì)鉆探由于物理探測判釋成果的多解性，需對重點(diǎn)懷疑地段，采用多種方法探測，進(jìn)行綜合判釋，就需用一定數(shù)量的地質(zhì)鉆孔驗(yàn)證。鉆探法是最直觀、可靠的超前預(yù)報手段，通過對鉆孔取樣的分析，判斷地層變化、巖性差異、地層含水量、隧底巖溶等不良地質(zhì)情況。根據(jù)需預(yù)報距離（深度）的遠(yuǎn)近可采用不同型號的鉆機(jī)，一般可探測前方（深度）3075m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，連續(xù)預(yù)報時前后兩循環(huán)鉆孔應(yīng)重疊58m。煤層超前探測鉆孔按鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范(TB10120-2002)執(zhí)行。另在施工中采用加深炮孔超前鉆探，在每次開挖鉆孔過程中，指定在拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)邊墻腳及仰拱底部11、的12個輔助眼加深36m，依靠對鉆進(jìn)速度的變化以及鉆孔地下水涌水狀況、水壓、水量、顏色、水質(zhì)等預(yù)測前方圍巖、地下水的變化。它具有設(shè)備簡單、操作方便、費(fèi)用低、占用隧道施工時間短的特點(diǎn)，因此將加深炮孔在巖溶地段的鉆探作為日常的預(yù)測、預(yù)報手段；充分利用隧道超前支護(hù)、初期支護(hù)體系中長管棚、超前小導(dǎo)管、超前錨桿、徑向錨桿的鉆孔作為探測隧道前方、環(huán)向四周圍巖狀況的輔助手段，依靠對鉆孔速度變化的直覺以及鉆孔地下水涌水狀況、水壓、水量、顏色、水質(zhì)等預(yù)測前方圍巖、地下水的變化。在綜合地質(zhì)超前預(yù)報中的各種方法中地質(zhì)雷達(dá)可以準(zhǔn)確測定短距離內(nèi)隧道四周和底部的空洞、水體情況；地質(zhì)鉆探基本可以揭示地下水及圍巖物理力學(xué)性能12、，但干擾大，用時長，費(fèi)用高。而加長炮孔鉆探設(shè)備簡單、操作方便、費(fèi)用低、占用隧道施工時間短，在巖溶地段效果較好。因此施工中應(yīng)采取多種預(yù)報手段綜合運(yùn)用，取長補(bǔ)短，相互補(bǔ)充和印證，確保地質(zhì)預(yù)測、預(yù)報的準(zhǔn)確性。5、超前地質(zhì)預(yù)報分級管理5.1施工中把超前地質(zhì)預(yù)報納入施工工序，建立以地質(zhì)工作為先導(dǎo)的信息化施工管理體系。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害對隧道施工安全的危害程度，超前地質(zhì)預(yù)報分為以下四級：A級：存在重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的地段，如大型暗河系統(tǒng)，可溶巖與非可溶巖接觸帶，軟弱、破碎、富水、導(dǎo)水性良好的地層和大型斷層破碎帶；可能誘發(fā)重大環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的地段以及瓦斯、高地應(yīng)力、人為坑洞、放射性、天然氣等問題嚴(yán)重的地段；可能產(chǎn)生大13、型、特大型突水突泥地段，特殊地質(zhì)地段，重大物探異常地段等。B級：中、小型突水突泥地段，較大物探異常地段，斷裂帶等。C級：水文地質(zhì)條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段、小型斷層破碎帶，發(fā)生突水突泥的可能性較小。D級：非可溶巖地段，發(fā)生突水突泥的可能性極小。5.2各預(yù)報等級的預(yù)報方法和程序A級預(yù)報：采用地質(zhì)分析法、TSP隧道地震波反射法、地質(zhì)雷達(dá)、超前水平鉆探等手段進(jìn)行綜合預(yù)報。首先以地質(zhì)分析法進(jìn)行長距離預(yù)報，然后采用TSP、地質(zhì)雷達(dá)等物探方法相結(jié)合進(jìn)行預(yù)報，同時進(jìn)行深孔水平鉆探和加深爆破鉆孔超前鉆探探察。B級預(yù)報：采用地質(zhì)分析法、TSP，輔以地質(zhì)雷達(dá)，必要時進(jìn)行超前水平鉆探。當(dāng)發(fā)現(xiàn)局部地段工程地質(zhì)條件14、較復(fù)雜時，按A級要求實(shí)施。C級預(yù)報：以地質(zhì)分析法為主。對重要的地質(zhì)（層）界面、斷層或物探異常地段可采用TSP進(jìn)行探測，必要時采用超前水平鉆探。D 級預(yù)報：采用地質(zhì)分析法。5.3 本標(biāo)段A、B、C級的地質(zhì)預(yù)報以中南大學(xué)及各總隊(duì)超前地質(zhì)預(yù)報小組為核心，作業(yè)隊(duì)地質(zhì)預(yù)報人員參加； D級預(yù)報以作業(yè)隊(duì)技術(shù)人員為主，成果報告報總隊(duì)地質(zhì)預(yù)報小組存檔。6、地質(zhì)預(yù)測預(yù)報設(shè)備、儀器序號探測設(shè)備、數(shù)量、方法備注1地質(zhì)羅盤儀四臺地質(zhì)素描形成隧道地質(zhì)基礎(chǔ)資料2地質(zhì)雷達(dá)一臺近距離探測隧底、掌子面巖溶3地質(zhì)鉆機(jī)一臺水平鉆探斷層、巖溶、瓦斯、重大物探異常段等4一臺隧底鉆探隧底巖溶、暗河、重大物探異常段等5收斂儀四臺水平收斂量測15、開挖圍巖穩(wěn)定性動態(tài)實(shí)時監(jiān)測7、人員及組織機(jī)構(gòu)設(shè)置在局項(xiàng)目部的領(lǐng)導(dǎo)下，總隊(duì)成立超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報小組組 長：一人副組長：一人組 員：三四人各作業(yè)隊(duì)成立相應(yīng)的超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報小組，并在總隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)下，按照職責(zé)分工、責(zé)任協(xié)調(diào)、歸口管理各自負(fù)責(zé)管段內(nèi)的隧道超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作。8、安全措施鉆機(jī)使用高壓風(fēng)、高壓水，管路應(yīng)連接安設(shè)牢固，并應(yīng)經(jīng)常檢查，防止管接頭脫落、管路爆裂高壓風(fēng)水傷人；高壓電路接線應(yīng)由專業(yè)電工操作，一般人員不得操作；進(jìn)洞應(yīng)帶好安全帽、穿防高壓電的雨靴，注意操作空間上方、周圍有無安全隱患，特別是掌子面附近是否有危石存在。若巖體中含有煤層瓦斯、天然氣等易燃易爆物，應(yīng)采用水循環(huán)鉆，電機(jī)、照明設(shè)備、開關(guān)及其他機(jī)械設(shè)備應(yīng)采用防爆型，且不得攜帶火源進(jìn)洞。為便于控制超前鉆孔揭露巖溶水時的水流及采取措施，孔口應(yīng)安設(shè)孔口管和閘閥，防止水壓將孔口管沖出傷人。鉆孔時，鉆機(jī)前方安設(shè)擋板，防止泥沙沖出傷人。