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1、鐵路工程隧道超前地質預報勘探作業指導書編 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、編制依據3二、 適用范圍3三、超前地質預報的主要內容和方法33.1 超前地質預報的主要內容33.2超前預報的主要方法33.3. TSP201地質預報系統43.4 地質雷達探測法63.5 紅外線探水法63.6 水平超前鉆孔73.7補充地質調查73.8掌子面地質素描83.9地質超前預報規章制度9超前地質預報作業指導書一、編制依據1.本作業指導依據xx局集團xx鐵路實施性施工組織設計2.客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準3.客運專2、線鐵路隧道工程施工技術指南二、 適用范圍本作業指導書適用于xx鐵路xx標隧道地質超前預報作業，對超前地質勘探進行過程控制，保證超前地質勘探滿足施工要求。三、超前地質預報的主要內容和方法3.1 超前地質預報的主要內容斷層及斷層影響帶的位置、規模及其性質。軟弱夾層的位置、規模及其性質。巖溶的的位置、規模及其性質。不同巖性、圍巖級別變化界面的位置。工程地質災害可能發生的位置和規模。含水構造的位置、規模及其性質。3.2超前預報的主要方法采用TSP201地質超前預報系統或地質雷達、紅外線探水儀、地質素描、超前水平鉆孔等綜合勘探的方法進行探測，超前地質預報是制定施工方案和工程措施的主要依據，也是隧道施工的3、一道重要工序。本隧道施工中，在重點地段,上述各種預報手段并用，一般地段以地質素描為主，特殊和不良地質地段則采用物探、鉆探相結合的方式。實行動態監控，信息化施工。加強對圍巖監測，進一步掌握圍巖的特性，為施工提供可靠的技術依據。 超前地質預報與補充地質調查工作流程隧道綜合超前地質預測預報的工作流程如下圖：補 充 地 質 調 查掌子面地質調查與素描長距離探測：TSP201,預報距離100m左右短距離探測：地質雷達，探測距離15m；超前水平鉆孔，探測距離30m。HY303紅外線探水儀，探測距離15m； 探測資料判釋，提出探測意見和工程措施意見綜合超前地質預測預報工作流程圖主要實施方法實施方法：對于設計4、提供的不良地質地段，提前50m進行探測：TSP201地震波探測儀每100m施作一次；HY303紅外線探水儀每20m探測一次；超前水平鉆孔（每斷面布置五孔，其中一個孔鉆取巖芯）30m一個循環，每循環搭接長度5m；地質素描每掘進循環進行一次；地質雷達每30m施作一次。根據幾種探測手段的探測結果進行綜合分析，互相驗證，提出預測預報意見和工程措施建議，及時反饋，以調整優化設計，進一步改進和完善施工工藝和方法，實施信息化動態施工管理。3.3. TSP201地質預報系統本隧道采用TSP201系統探測，主要用于預報掌子面前方100m左右范圍內的斷層破碎帶、富水帶、不同巖層接觸帶等不良地質體的界面位置。TSP5、201地質超前預報系統，可以進行隧道地質超前預報，擴展配置又可以對開挖過程中未發現的隧道隱蔽病害（如隧底巖溶等）進行檢測，和檢測隧道圍巖的彈性波速度、劃分隧道圍巖類別，以及檢查混凝土襯砌與圍巖之間是否存在脫空缺陷等。這種多功能儀器適應隧道彈性波多項目檢測的需要，軟件處理系統全部為WINDOWS編程，界面良好，處理中既有自動處理方式，也有手動處理方式，還具有深入分析異常可靠程度的追蹤評估功能。TSP201地質超前預報系統是利用地震波在不均勻地質體中產生的反射波特性來預報隧道掘進面前方及周圍臨近區域地質狀況的。它是在掌子面后方邊墻上一定范圍內布置一排爆破點，依此進行微弱爆破，產生的地震波信號在隧道6、周圍巖體內傳播，當巖石強度發生變化，比如有斷層或巖層變化時，會造成一部分信號返回，界面兩側巖石的強度差別越大，反射回來的信號也就越強。返回的信號被經過特殊設計的接收器接收轉化成電信號并進行放大，根據信號返回的時間和方向，通過專用數據處理軟件處理，可以得到巖體強度變化界面的方位。儀器主要技術指標：12通道 頻帶寬度0.5 - 4000HzVpp為24伏條件下的瞬時浮點放大，A/D 20bit 120-132db，動態范圍大，信噪比高；采樣率：10s、31.25s、62.5s、125s、250s、500s、1 ms、2ms 八檔；超長采樣記錄功能，采樣點數：1024、2048、4096、8192、7、32768、65536點；采樣記錄長度為10ms - 32.768s 具有模擬濾波器，有四檔：全通、低通、高通1、高通2儀器裝配：隧道地質超前預報與檢測儀器的裝配設計特點如下：考慮到隧道應用環境具有潮濕或滴水的特點，儀器設計為整體式、面板鍵盤等設計為密封觸摸式鍵盤。儀器的模數轉換器設計為大信號狀態采樣，有利于儀器信噪比性能的提高，儀器動態范圍大于120db。考慮到多功能檢測的需要，隧道地質超前預報儀器設計為獨立的12個通道，通過選用專用插頭改變儀器輸入的接線組合，確定儀器的使用狀態。用于隧道地質超前預報功能，儀器具有同時輸入4個三分量探頭信號的能力，即同時布置4個點的預報檢測；用于隧道地質檢測8、功能，根據檢測項目選擇專用的插頭、電纜和檢波器，根據工程需要選擇儀器的功能狀態。3.4 地質雷達探測法本隧道采用地質雷達主要在臨近含水構造地段使用，近距離探測富水溶洞、暗河、含水斷層等。地質雷達是基于電磁波在有耗介質中的傳播性工作的。發射天線發出微波頻段的電磁波后，遇到不均勻介質或介質常數有差異時會發生反射，反射信號由接收天線接收記錄，經微機處理形成雷達剖面圖。解譯人員對雷達剖面圖進行解譯分析，提出掌子面前不良地質體的具體位置和規模。該法對30m范圍內的不良地質體，尤其是含水地質體探測效果最好。3.5 紅外線探水法所有物體都發射出不可見的紅外線能量，這能量的大小與物體的發射率成正比。而發射率的9、大小取決于物體的物質和它的表面狀況。當隧道掌子面前方及周邊介質單一時，所測得的紅外場為正常場，當前面存在隱伏含水構造或有水時，他們所產生的場強要疊加到正常場上，從而使正常場產生畸變。據此判斷掌子面前方一定范圍內有無含水構造。現場測試有兩種方法：一是在掌子面上，分上、中、下及左、中、右六條測線的交點測取9個數據，根據這9個數據之間的最大差值來判斷是否有水；二是由掌子面向掘進后方（或洞口）按左邊墻、拱部、右邊墻的順序進行測試，每5m或3m測取一組數據，共測取50m或30m，并繪制相應的紅外輻射曲線，根據曲線的趨勢判斷前方有無含水。掌子面上9個數據的最大差值大于10w/cm2，就可以判定有水；紅外輻10、射曲線上升或下降均可以判定有水，其他情況判定無水。紅外探測的特點是可以實現對隧道全空間、全方位的探測，儀器操作簡單，能預測到隧道外圍空間及掘進前方30m范圍內是否存在隱伏水體或含水構造，而且可利用施工間歇期測試，基本不占用施工時間。但這種方法只能確定有無水，至于水量大小、水體寬度、具體的位置沒有定量的解釋。3.6 水平超前鉆孔通過洞內外觀察與地質描述、TSP201地震波探測儀、HY-303型紅外線探測儀探水等有關地質與水文資料分析，配合采用超前水平地質鉆探加以驗證。通過超前水平鉆孔巖芯的分析，進一步探明掌子面前方的隧道圍巖地質狀況與水文地質的具體情況，根據探孔鉆進的時間、速度、壓力、成分以及卡11、鉆力、鉆芯和巖性構造性質及地下水情況，掌握隧道前方的地質條件與水文條件。這是最直觀、最可靠的超前探測手段。在本隧道不良地質體多的地段，實施5孔超前鉆孔。探孔布置位置：隧道斷面周邊均勻布置5個。本隧道采用地質鉆機，超前鉆孔深30m。主要用于在TSP201預測到的不良地質體前50m進行鉆探，以準確探測掌子面前方不良地質體的位置、規模、性質及地下水水量和水壓等。超前探孔施工時應注意前一循環鉆孔與后一循環鉆孔之間要搭接5m。其具體的超前探孔布置詳見“隧道超前探孔布置示意圖”。另外在鉆爆破孔之前，利用加長的鉆桿，在開挖斷面的中部和周邊施鉆5個孔，均水平施鉆。鉆孔位置：中部1個，周邊4個。孔深58m。該孔12、既作為探測孔，又可作為爆破孔。該短孔探測法是在TGP12、地質雷達、紅外線探水儀等物探方法探測的情況下，了解掌子面前方圍巖無明顯的不良地質體的基礎上采用的一種既保證施工安全，又加快施工進度的一種施工方法。施工中，對于已出水的超前鉆孔，要進行不間斷的水流量、水壓的監測，繪制水量、水壓的變化曲線，為制定地下水處理方案提供依據3.7補充地質調查 在設計圖紙提供的地質資料的基礎上進行實地調查核實,以確定不同地層、巖性、巖層產狀在隧道地表出露及接觸情況，地表巖溶發育位置、規模及其分布，構造在隧道地有的出露、分布、性質及產狀。觀察掌子面狀態、圍巖變形、圍巖風化變質情況、節理裂隙、斷層分布和形態、地下水分布13、情況、高壓富水段涌水的位置、水量和水壓以及止水后的止水效果，同時對開挖工作面附近初期支護狀況的觀察和裂縫描述，作為判斷圍巖的穩定性和支護參數的檢驗的重要依據，觀察已作初期支護地段的噴射混凝土、錨桿、鋼架的受力狀況，同時觀察已襯砌地段的隧道襯砌結構的開裂與滲漏水情況。根據洞內外觀察與地質描述對出現的異常情況制定相應的處理措施。3.8掌子面地質素描隧道開挖后通過地質素描手段，及時查看掌子面地質狀況，通過和設計資料對比，為隧道掘進提供地質情況預報。掌子面地質素描應在隧道作業每一開挖循環后立即進行，根據掌子面暴露巖層的層理、節理、裂隙結構狀況，巖體軟硬程度，出水量大小判斷開挖前方地質情況。觀察中應具體14、 記錄心下各項，并描繪掌子面地質素描圖：地質狀況及其分布、性質和掌子面自穩性；圍巖的軟硬、裂隙間距及方向等圍巖狀態；斷層的分布、走向、粘土化程度等出水地點、涌水量及其狀態；軟弱層的分布。有必要時采用數碼相機，拍攝掌子面圖片。根據掌子面地質素描及圍巖監測情況，及時對評定的圍巖級別進行支護方案進行評價。3.9地質超前預報規章制度3.9.1.地質勘察與超前預報規劃地質勘察與超前預報工作在項目部的統一領導和組織下，TGP12和地質雷達超前預報由項目部負責外聘專家組織實施，儀器由集團公司統一購買，專家預報組對預報結果負責；地質素描、紅外探水、及超前地質鉆孔等超前地質預報分部自行購買設備組織實施并對其結果15、負責，項目部統一監管。3.9.2 地質勘察與超前預報組織機構項目部和各工區均成立以總工為組長，相關技術人員為成員的超前地質預報小組，負責和實施本隧道的超前地質預報工作，負責各種資料收集整理，上報有關部門，并及時指導現場，調整施工方案。防止地質災害事故發生。項目部超前地質預報小組分部地質勘察預報小組超前地質預報組工程部安質環保部物資設備部地質預報專家顧問組實施與組織掌子面地質素描在每一開挖循環后實施。超前地質鉆孔、紅外探水由分部負責實施，地質雷達、TSP201由分部在到達需實施的里程前3天報告項目部，項目部統一組織實施。 資料管理超前地質預報的各項資料管理由專人負責，內容填寫必須及時、規范，數據16、真實、可靠，嚴禁有涂改、造假的現象。各項數據應及時整理，進行分析，準確判定前方的地質情況，指導現場，及時調整開挖和支護參數，防止地質災害事故發生。各種資料必須按照業主的咨詢、監理的要求及時上報。 序號名稱規格型號單位數量備注一制冷系統1壓縮機組4AV10臺42冷凝器LN-70臺13貯氨器ZA-1.5臺14桶泵組合ZWB-1.5臺15氨液分離器AF-65臺16集油器JY-219臺17空氣分離器KF-32臺18緊急泄氨器JX-108臺19冷風機KLL-250臺810冷風機KLD-150臺411冷風機KLD-100臺212閥門套8613電磁閥套614管道及支架噸18.615管道及設備保溫m32216管道保溫包扎鍍鋅板噸1.617附件套1二氣調系統1中空纖維制氮機CA-30B臺12二氧化碳洗滌器GA-15臺13氣動電磁閥D100臺144電腦控制系統CNJK-406臺15信號轉換器8線臺16果心溫度探頭臺77庫氣平衡袋5 m3個78庫氣安全閥液封式個79小活塞空壓機0.05/7臺110PVC管套111附件套1三水冷系統1冷卻塔DBNL3-100臺22水泵SBL80-160I臺23水泵SBL50-160I臺24閥門套305管道及支架噸2.86附件套1四電儀控系統1電器控制柜套12照明系統套13電線電纜套14橋架管線套15附件套1