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1、鐵路隧道超前地質量測、物探法預測預報工程施工作業指導書編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準： 發 布： 二XX年X月目錄一、適用范圍3二、作業準備31、內業準備32、外業方面3（1）、由測量人員提供檢測面的施工里程。3三、技術要求32、隧道施工期的地質預測，應包含以下：3四、施工程序和工藝流程41、超前地質預報施作工藝流程見下圖所示：42、施工工藝6五、施工要求65.1經驗類比法進行預報75.2、利用地質儀器探測進行預報7(1)TSP203探測法7(2)地質雷達法8(3)地質素描及數碼相機分析法預報9(4)超前探孔取芯驗證法預報95.32、注意事項10六、人力資源116.1、組織機構111、人員12七、設備機具配置12八、質量控制及檢驗128.1檢驗頻率128.2、質量保證措施13（3）認真觀測，詳細記錄，確保收集數據的真實、詳盡；13九、安全要求13 隧道超前地質預報作業指導書一、適用范圍適用于XX集團XX鐵路第三項目部范圍內的隧道超前地質預報工作。二、作業準備1、內業準備（1）、施工前組織技術人員認真學習實施性施工組織設計，閱讀、審核圖紙，熟悉技術標準。（2）、統計設計圖中超前地質預報方式和預報里程，建立超前地質預報臺帳。2、外業方面（1）、由測量人員提供檢測面的施工里程。（2）、根據采用的超前地質預報方式做好現場打孔或機械3、人員的配合工作。三、技術要求1、隧道爆破開挖后及時查看掌子面地質狀況，描繪地質圖，通過與設計的對比，提供地質情況預報。2、隧道施工期的地質預測，應包含以下：（1）、斷層及斷面影響帶的位置、規模及其性質。（2）、軟弱夾層的位置、規模及其性質。（3）、巖溶的位置、規模及性質。（4）、不同巖性、圍巖級別變化界面的位置。（5）、工程地質災害可能發生的位置和規模。（6）、含水構造的位置、規模及其性質。四、施工程序和工藝流程1、超前地質預報施作工藝流程見下圖所示：采用TSP-203、超前鉆探、地質雷達、地質素描法等進行綜合探測；超前地質預報要對多種手段所得的資料進行綜合分析與評判，相互印證，結合掌子面揭4、示的地質條件、發展規律、趨勢及前兆進行預測、判斷。施工期間施工量測地質預報洞體素描水文地質調查洞內量測洞體巖體實測繪制各類橫斷面繪制隧道縱斷面繪制洞體展示圖綜合研究巖組劃分巖體結構調查巖體質量劃分巖體力學測試變形量測破碎帶夾層現場力學測試洞內涌水實測富水地段調查涌水地段調查地表洞內水監測地質素描法預測預報施工經驗法預測超前導洞預報物探法預測預報圍巖變形量測水文調查及涌水量監測其它巖體結構劃分、結構特征結構面關系分析結構面力學特征和強度調查測定不同巖層裂隙頻率不同巖層含水條件巖體完整系數及穩定性聲波測試巖體節理發育情況點荷載試驗洞體埋深及巖體地震波測試內空變形量測圍巖松動圈量測提供實際涌水資料提5、出防排水施工建議總結涌水規律圖形分析法探洞地質類比法鉆孔經驗分析法TSP203探測聲波探測紅外線探測其它涌水量預報巖體穩定預報突水、突泥預報超前鉆孔預報實體比例分析斷面圖分析結果圖表顯示提出變更圍巖類別建議提出支護建議確定施工方法編制綜合報告綜合研究總結巖體穩定評價2、施工工藝隧道施工過程的地質超前預報，主要是根據地表和已經開挖的隧道的地質調查和各種探測方法取得的資料，以及地質推斷法預測開挖工作面前方一定長度范圍內圍巖的工程地質條件。如：地面地質調查法、洞身地質素描法、鉆速測試法、鉆探孔法、涌水量觀測、巖體結構面量測和圍巖變形觀測。物探測試主要有TSP法、地質雷達法。預測時根據地質條件的不同，6、采用一種或幾種方法組合綜合預報，以工程地質法（包括圖析法及地質素描法）進行超前宏觀預報為前提，結合TSP203超前地質預報系統、地質雷達、超前探孔、經驗法等綜合手段，分長期預報、中期預報、短期預報三個階段對隧道巖體特征、斷層、涌水等不良工程地質進行超前預測預報:采用TSP系統與地質分析法相結合進行長期（長距離）（80m范圍）地質預報；采用儀器鉆孔進行3080m距離的中期地質預報；利用臺車鉆孔和地質雷達相結合，進行距離小于30m的短期地質預報；采用在鉆爆循環中加深（4m）35個炮孔進行掌子面前方4m范圍的下一循環的探測。結合掌子面地質素描預測法進行掌子面作業影響區域內的當前地質預報。對物探異常區7、采用鉆孔進行驗證，以便指導施工。五、施工要求根據隧道地質復雜的特點，本著以“早預報、早預防”的原則組織施工，采用地質調查、地震波法、超前鉆孔、地質雷達、紅外探水和地質觀測素描等綜合手段進行超前探測，根據探測手段劃分為經驗類比法和儀器探測兩種預報方式。5.1經驗類比法進行預報以往隧道施工經驗，在施工揭露的斷層帶構造、洞內滲水、涌水特性以及施工方法、工藝類比該標段的地質情況、施工方法及工藝,并根據類比情況對相關問題提出預報。5.2、利用地質儀器探測進行預報(1)TSP203探測法TSP超前地質預報系統是目前國內外在這一領域里應用較多的隧道及地下工程探測設備。TSP203是最新一代智能型預報儀，傳感8、器能采集不同方向的地震信號，能根據地震反射波判斷發射截面的三維幾何形態，經電腦分析，自動得出圖像和結果。可以比較準確的預報工作面前方100200m范圍內工程地質和水文地質情況，TSP超前地質預報系統可以解決的主要技術問題如下：能探測工作面前方存在的斷層、破碎帶、特殊軟巖、富水巖層和煤系地層與其他地層的界線，還能探測巖漿巖巖體、巖脈等特殊地質體。能查明前述不良地質體的位置和規模，能判別不同類別圍巖的分界線，并提供相應巖層的地質力學參數。能探測和較準確的解釋距離為:軟巖一般能探測150m（最大可達300m）,硬巖一般能探測250m（最大可達400m）,有效解釋距離為150m。對不良地質體的地質性質9、判斷，一般較準確；對不良地質體的位置判斷精度可達90以上；對不良地質體的規模的判斷精度可達8590以上。應用TSP203超前地質預報系統進行地質探測的頻率為：巖層完整、巖性一致地段1次/100m，斷層破碎帶地段1次/50m，必要時再增加頻率，以相互重疊、復核，提高預測精度。操作方法是：在開挖工作面排列布置地震激發和反射波接收的裝置，為排除表面波的影響，傳感器對稱布置在隧洞兩側的側幫，距洞表面23m的圍巖內部，安裝時使傳感器與巖石結合緊密；激發地震波信號的爆破孔，第一排緊靠掌子面，最后一排距傳感器1520m，正常布置24孔，用YT28風槍鉆孔，孔徑為3242mm之間，鉆孔間距13m，孔深23m，10、每孔裝藥量50100g。爆破后，測量系統數據記錄部分實時顯示所有的數據采集通道，并實時通過測量系統計算機顯示監視爆破信號的質量和傳感器與巖石之間的耦合狀況，初步評價結果在測量完成后8h內即能讀出，以圖像和表格的直觀形式顯示隧道施工前方和四周測量范圍內的不良地質帶和不連續界面的位置。(2)地質雷達法采用地質雷達進行地質超前預報，該方法可以探查斷層及破碎帶、大節理、巖脈、陡傾角巖體分界線，以及洞穴等。其工作原理是高頻電磁波以寬頻帶脈沖形式，通過發射天線被定向送入地下，經存在電性差異的地下地層或目標體反射返回地面，由接收天線接收。高頻電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁波強度與波形隨所通過介質的電性特11、征及幾何形態而變化。所以通過對時域波形的采集、處理和分析，可確定地下界面或地質體的空間位置和結構。 (3)地質素描及數碼相機分析法預報利用地質素描判定工作面前方短距離范圍內的地質情況。掘進施工時，派有經驗的地質工程師在每排炮后對工作面進行地質觀察、記錄，并用數碼相機照相攝影，繪制地質素描圖。地質素描的主要內容包括：地下水狀態（出水點、出水量、水壓力、突水情況等）；地層巖性（產狀、結構、地質構造影響程度等）；巖石特性（巖石名稱、風化狀況、巖石結構、質地、強度）；地質結構面（間距、延伸性、粗糙度、張開性等）；軟弱夾層，貫穿性強的大節理、斷層（填充情況、風化程度、開度、滲漏）等。根據掌子面地質情況，12、通過對地質素描圖的分析，用工程類比法對開挖面前方短距離內的巖體穩定性進行分析，通過綜合分析判斷，提出地質預測報告。(4)超前探孔取芯驗證法預報根據設計地質資料及TSP等長期預報提供的不良地質資料，在掌子面距不良地質地段約25m左右時，采用輕型地質鉆機在掌子面進行鉆孔探測，以便相互印證，根據TSP探測資料選擇探孔位置，布置兩個探孔，需要時對其中一個進行取芯，孔深6080m。在鉆孔的同時，記錄鉆孔速度、巖碴巖粉特征、沖洗液顏色、含泥量、出水部位、鉆桿是否突進等情況，探明水量和水壓情況，按設計和開挖面的地質資料，判定工作面前方的工程、水文地質情況，以采取必要的預防措施。鉆孔前先用稍大直徑的鉆頭鉆孔，13、安設3m孔口管，孔口處設閘閥，在遇到高壓水時緊急關閉，防止突水。對于取芯鉆孔，每次提鉆后要對巖芯進行觀察描述和記錄，記錄各巖層位置、巖性、厚度及其裂隙發育、充填膠結情況，做好巖芯的地質描述，同時記錄好孔內出水情況。取出的巖芯要按孔位編號，擺放整齊，供地質人員分析研究。超前鉆孔取芯能夠較真實地反映掌子面前方的地質情況，在隧道施工超前地質預報中已得到廣泛應用。除對可能突水點地段進行深孔探測外，為防止意外，對非長探孔地段，用鉆孔臺車在開挖前斷面地質較差或滲流水部位鉆不少于2個長度為28m的50超前探孔，對掌子面前方地質進行超前探測和核實。 5.3注意事項（1）、隧道超前地質預報多在地質情況復雜多變、14、圍巖地質條件惡劣的地段進行，在進行超前地質預報施作時，要密切關注圍巖的變化，詳細掌握圍巖的動態信息資料，以便及時采取措施保證地質預報工作的順利、安全進行；（2）、隧道超前地質預報要采用綜合手段獲取多種參數數據進行對照以得到較為準確的地質信息，切忌憑借單一方法得出的片面結論來指導施工；（3）、多項預測預報手段所得的資料進行綜合分析與評判，相互印證，并結合掌子面揭示的地質條件、發展規律、趨勢及前兆進行預測、判斷，并根據超前地質預測預報結果，相應優化調整措施，以確保施工安全及結構安全，確保工程順利實施。六、人力資源6.1、組織機構為確保隧道超前地質預報工作落到實處，成立以項目總工為組長的超前地質預報15、管理小組，其成員由專職地質和物探工程師及長期從事隧道施工地質預報工作的技術人員組成。全面管理三項目部隧道超前預報工作，組織機構如下：組長：XX副組長：組員：技術主管負責技術交底書的編制、發放，對工序的實施過程進行控制檢查。根據施工進度，提報材料計劃。生產保障部負責按要求購進超前地質預報作業所需材料；負責儀器、設備的配置、發放，檢查指導儀器、設備的使用、保養和維修工作。質檢工程師負責對整套工序監督檢查及抽查。架子隊隊長負責組織施工，對工序過程實施監督檢查，協調作業班組之間的關系。地質工程師負責組織超前地質預報工作的實施，各隧道技術負責人及技術員負責具體落實，各施工工班負責相應工序中的配合、協作。16、超前地質預報的數據由技術負責人、技術員負責采集、記錄；超前地質預報的數據由各技術負責人負責整理、分析處理；地質預報數據分析結果由地質工程師審核；當根據超前地質預報分析結果需要調整后續施工的方法、方案及工藝時，由技術負責人負責編制、地質工程師負責審核、簽發。1、人員負責超前地質預報作業人員必須是經過培訓、工作熟練的技術人員或工人，并且具有較高的責任心和質量意識。七、設備機具配置 設備（見下表）序號儀器設備名稱規格類型單位數量備注1地質雷達探測儀BK2000套12地震波探測儀TSP-203套13水平鉆機PD-100臺14數碼相機1八、質量控制及檢驗8.1檢驗頻率用TSP203超前地質預報系統進行長17、距離地質探測，洞身1次/100m進行探測，通過不良地質區域如斷層破碎帶區域、突泥涌水區域等探測頻率為1次/50m，必要時在提高探測頻率。在通過斷層及斷層破碎帶，運用地質雷達對掌子面、斷層及斷層破碎帶進行探測，探測頻率為1次/30m。根據本標段隧道的地質特點，采用30m、50m兩種超前探孔進行估算，30m探孔運用于一般地段，在不良地質區域，則采用50m探孔取芯。8.2、質量保證措施（1）編制詳細周密、切實可行的超前地質預報施作方案，合理組織，嚴格按照規范和設計要求的程序按部就班進行；（2）利用精密的儀器設備，縱向多設測面、橫向多布測點，多種探測方法并用，綜合分析得出預報信息；（3）認真觀測，詳細18、記錄，確保收集數據的真實、詳盡；（4）數據分析要客觀、連貫，多探測、勤匯總，總結動態預報信息。九、安全要求成立安全領導小組，由項目經理任組長，副經理、安全長任副組長，組員由各有關部門人員組成；各架子隊成立相應組織，設專職安全員；工班設兼職安全員，負責各項安全工作的落實，做到有組織、有計劃地進行預測，預防事故的發生。超前地質預報施作時，嚴格按照隧道施工各項安全操作規程進行，安全防護人員全程監督、跟蹤旁站，各種防護器材、設施全部到位，各種防護制度健全、防護警示標識清晰醒目。針對超前地質預報施作條件差、安全風險大等特點，在每一工序開工前，均應做好詳細的安全施工方案和安全技術措施，及時做好安全技術操作規程交底。