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1、黔張常鐵路QZCZQ-4標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部二分部隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)交底書技 術(shù) 交 底一、交底內(nèi)容為保障隧道施工安全，根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，需要對掌子面前方圍巖進(jìn)行超前探測，進(jìn)一步查清因前期地質(zhì)勘察工作的局限而難以探查的、隱伏的重大地質(zhì)問題。主要采用的方法有地震波法超前預(yù)報(bào)探測（TSP）、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水、地質(zhì)編錄、超前水平鉆探測和超前炮孔探測。二、施工工藝1. 地震波法超前預(yù)報(bào)探測（TSP）據(jù)隧道內(nèi)巖層的走向確定炮孔布置在左邊墻或右邊墻位置，從掌子面附近的邊墻位置開始布置第一個(gè)激發(fā)孔，以后每間距1.5m處布置下一個(gè)激發(fā)孔，激發(fā)孔向下傾斜20，孔深為1.5m，連續(xù)布置24個(gè)激發(fā)孔。在第24個(gè)激發(fā)孔2、朝著洞口的方向量測1520m，分別在左右邊墻的位置布置兩個(gè)地震波信息接收孔，孔徑為50mm，深度為2m。激發(fā)孔與接收孔基本保持在同一個(gè)高度上。待孔全部鉆好后需要對孔間距進(jìn)行量測并與隧道里程發(fā)生關(guān)系。上傾510)(上傾5101m接收器孔接收器孔橫斷面（接收器孔）)1m炮孔炮孔，在左或右側(cè))下傾102020工作面55m接收孔115m炮孔S1 S2 S3 S23 S24隧道軸線接收孔2接收器孔和炮孔平面分布1.5m巖層接收器孔炮 孔數(shù)量2個(gè)，位于隧道左右邊墻（各1個(gè)），位置對稱24個(gè)，位于構(gòu)造走向與隧道軸向交角為銳角的一側(cè)邊墻，第一個(gè)炮孔靠近掌子面直徑50mm4550mm 深度2m1.5m定向垂直隧3、道邊墻，向上傾斜510垂直隧道邊墻，向下傾斜20(便于用水充填炮孔)高度距地面（隧底）高1m距地面（隧底）高1m位置距開挖工作面約55m第1個(gè)炮孔距同側(cè)接收器孔20m，炮孔間距1.5m外業(yè)實(shí)施流程:(1）埋設(shè)地震波信息接收探頭TSP203測量過程中需要將接收器探頭埋設(shè)在鋼套管中，而鋼套管則通過雙組分環(huán)氧樹脂或錨固劑與圍巖緊緊耦合在一起。以便于接收由激發(fā)孔激發(fā)的地震波信號。(2）藥包的埋設(shè)每一個(gè)激發(fā)孔中需要通過小藥量炸藥人工激發(fā)地震波信號。需要說明的是雷管必須采用瞬發(fā)電雷管，炸藥采用乳化炸藥。放炮前需要對激發(fā)孔中灌水，起到使爆破產(chǎn)生的能量能盡量在圍巖中傳播并壓制灰塵和消焰的目的。(3）數(shù)據(jù)采集待4、準(zhǔn)備工作就緒后，就可以采集數(shù)據(jù)。在噪音監(jiān)測模式下如發(fā)現(xiàn)周邊環(huán)境的噪音低，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集作業(yè)并開始放炮。此時(shí)起爆器產(chǎn)生的電信號一方面去觸發(fā)電雷管引爆藥包，另一方面給儀器一個(gè)信號以打開里邊的數(shù)據(jù)傳輸通道。通過藥包的爆破，所產(chǎn)生的地震波信號很快會(huì)被接收探頭所接收到并記錄下來。依次下去，直到24個(gè)激發(fā)孔全部放炮完畢為止。(4）數(shù)據(jù)處理將現(xiàn)場采集的資料傳輸至計(jì)算機(jī)，利用TSPwin軟件對其進(jìn)行處理，TSPwin軟件主要由數(shù)據(jù)庫、處理、計(jì)算反射界面三部分組成。 數(shù)據(jù)庫編輯現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)和定義觀測系統(tǒng)。 處理對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行放大、能量均衡、濾波等流程的處理。 計(jì)算反射界面在波形處理后，從地震波形記錄中拾取縱5、波波至和橫波波至，根據(jù)爆炸點(diǎn)與檢波器的距離可分別計(jì)算各段圍巖的縱波速度vp和橫波速度vs。vp和vs值的大小綜合反映了圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，根據(jù)vp和vs值可直接計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)，即計(jì)算動(dòng)彈性模量Ed、動(dòng)剪切模量Gd和泊松比d，計(jì)算式如下：Ed=vs2（3vp2-4vs2）/（vp2-vs2）Gd=vs2d=（vp2-2vs2）/2（vp2-vs2）其中，為圍巖的密度。根據(jù)繞射重疊法原理（與常規(guī)地震反射資料處理中偏移流程的原理類似）計(jì)算反射界面與隧道的相對位置，即與隧道軸線的交角或至掌子面的距離。(5）資料解釋根據(jù)TSP法的原理和工作經(jīng)驗(yàn)，把距離隧道軸線近、能量大的反射波組判釋為圍巖異常區(qū)，并綜合6、地震波速、反射波相位、泊松比和動(dòng)態(tài)楊氏模量等參數(shù)對圍巖異常區(qū)的類別進(jìn)行劃分。解釋原則如下所述： 泊松比高說明有流體存在，縱波波速低說明有裂隙存在； S波反射能量強(qiáng)，P波反射能量弱，說明有流體存在； S波反射能量弱，P波反射能量強(qiáng)，說明有裂隙存在； 反射波為正相位時(shí)，說明圍巖由軟弱巖層進(jìn)入堅(jiān)硬巖層； 反射波為負(fù)相位時(shí)，說明圍巖由堅(jiān)硬巖層進(jìn)入軟弱巖層； 當(dāng)泊松比大于0.28或VP/VS突然增大時(shí)，前方地質(zhì)情況為有水或圍巖較破碎； 當(dāng)靜態(tài)楊氏模量大于30時(shí)，石質(zhì)堅(jiān)硬，反之，石質(zhì)較軟； 當(dāng)反射界面較多且靜態(tài)楊氏模量和泊松比變化頻繁，幅度較大時(shí)，圍巖為破碎帶，若為負(fù)反射振幅時(shí)，圍巖為軟弱破碎帶。外業(yè)測量7、的時(shí)間： 清理激發(fā)孔、接收孔的時(shí)間：20分鐘； 埋設(shè)地震波信息接收探頭時(shí)間：20分鐘； 藥包的埋設(shè)時(shí)間：30分鐘； 放炮及數(shù)據(jù)采集的時(shí)間：40分鐘； 清理爆破后現(xiàn)場的時(shí)間：10分鐘。現(xiàn)場整個(gè)TSP203測量系統(tǒng)的總時(shí)間為120分鐘。(6）施工方工作配合需要提供瞬發(fā)電雷管24支，乳化炸藥3kg，錨固劑1箱，炮工2名，注水管及起爆器。2. 地質(zhì)雷達(dá)(1）測線布置 采用100MHz天線，根據(jù)隧洞地質(zhì)條件的復(fù)雜程度，剖面采用雙側(cè)線布置。 測線附近盡量避開測線附近的機(jī)械設(shè)備與金屬物體、導(dǎo)線等。 測試過程中，天線應(yīng)緊貼巖壁，水平測線高度基本一致，垂直測線應(yīng)保持鉛直。 基底巖溶探查，需在仰拱面布置3條測線，8、左、右測線各距左、右邊墻2m。(2）施工方工作配合施工方應(yīng)提前將掌子面清理平整，準(zhǔn)備托舉人員設(shè)備臺(tái)車或機(jī)械，需要準(zhǔn)備兩名工人配合協(xié)助。3. 紅外探水(1）測線布置在隧道施工中，主要通過探測掘進(jìn)掌子面巖體場強(qiáng)的變化差異值，和隧道開挖段圍巖場強(qiáng)沿縱向的變化規(guī)律，來推斷前方是否為隱伏含水構(gòu)造體，有無發(fā)生突涌水的可能。掘進(jìn)掌子面場強(qiáng)測點(diǎn)布置，應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)掌子面的大小，將掘進(jìn)掌子面劃分為若干個(gè)區(qū)域，一般情況下，將掘進(jìn)掌子面劃分為 9 個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域設(shè)定 1 個(gè)測點(diǎn)。沿已開挖隧道邊墻縱向進(jìn)行測點(diǎn)布置時(shí)，分別在拱頂、兩側(cè)邊墻上各布置一條測線。從掘進(jìn)掌子面開始，向已開挖方向(背離掘進(jìn)掌子面方向)，每間隔 1 9、m5 m 設(shè)置一個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)數(shù)一般不少于 12 個(gè)，如圖。紅外探水測線測點(diǎn)布置圖(2）施工方配合需要施工方把掌子面后方70米范圍障礙物清除。4. 掌子面地質(zhì)編錄地質(zhì)編錄人員和施工單位緊密配合，編錄長度原則不超過10m一次（重點(diǎn)、復(fù)雜地段加密），對掌子面和左右邊墻進(jìn)行地質(zhì)編錄、數(shù)碼照（攝）像。素描圖、記錄必須在現(xiàn)場進(jìn)行，素描一律“寫實(shí)”，不做任何換算。素描圖式、圖例、比例、用語應(yīng)統(tǒng)一，按要求采取標(biāo)本（包括定向標(biāo)本）。編錄的原始記錄、圖、表須當(dāng)天整理（繪制）。5. 超前水平鉆探測(1）測線布置正洞開挖施工時(shí)超前水平鉆探探孔設(shè)計(jì)輔助坑道開挖超前水平鉆孔設(shè)計(jì)圖(2）技術(shù)要求 超前水平鉆孔長度原則上為310、0m，兩個(gè)探測循環(huán)間搭接長度5m，遇溶腔時(shí)超前鉆探須鉆穿溶腔至完整基巖不少于5m。 水平鉆一般以不取芯鉆探為主，遇異常情況（如斷層破碎帶、溶洞填充物）時(shí)應(yīng)干鉆取樣，必要時(shí)采用孔內(nèi)攝像記錄。 超前水平鉆探資料應(yīng)現(xiàn)場記錄描述。 超前鉆孔有水時(shí)，應(yīng)進(jìn)行水壓、水量量測工作，并繪制時(shí)間-水壓變化曲線、時(shí)間-水量變化曲線；監(jiān)理單位簽認(rèn)后報(bào)設(shè)計(jì)單位，作為設(shè)計(jì)單位綜合分析評價(jià)依據(jù)之一。 黔張常鐵路高風(fēng)險(xiǎn)隧道超前水平鉆機(jī)建議采用RPD-150C鉆機(jī)、卡薩C6鉆機(jī)等快速鉆機(jī)，以滿足施工進(jìn)度和溶腔探測需要。 地質(zhì)超前鉆探孔口應(yīng)安設(shè)孔口管和止水閘閥，以便于控制揭露巖溶水時(shí)的水流，孔口管必須安設(shè)牢固，防止水壓將孔口管沖11、出傷人。6. 超前炮孔探測風(fēng)鉆加深5m淺孔鉆探簡稱加深炮孔法，其為短距離探查隧道前方及周邊地質(zhì)情況的主要手段，通常情況下，加深炮孔長度均為5m，一般采用40度角度外插。當(dāng)采用三臂臺(tái)車等大型機(jī)械設(shè)備時(shí)，加深炮孔長度可增長，外插角度可適當(dāng)減小，但需保證炮孔終孔時(shí)位于開挖輪廓線外3m以上。加深炮孔分兩循環(huán)交錯(cuò)向前布置，、V級圍巖情況下，沿洞身方向兩循環(huán)加深炮孔間距不能大于3m，、級圍巖情況下，每掘進(jìn)循環(huán)均應(yīng)施作加深炮孔。加深炮孔鉆孔設(shè)備選擇：可采用普通風(fēng)鉆施鉆。正洞13孔加深炮孔設(shè)計(jì)如圖。正洞開挖13孔加深炮孔設(shè)計(jì)圖正洞8孔加深炮孔設(shè)計(jì)如圖。正洞開挖加深炮孔設(shè)計(jì)圖正洞6孔加深炮孔設(shè)計(jì)如圖。正洞開挖加12、深炮孔設(shè)計(jì)圖輔助坑道6孔加深炮孔設(shè)計(jì)如圖。輔助坑道開挖加深炮孔設(shè)計(jì)圖三、施做里程要求嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)資料要求，對相應(yīng)里程段采取對應(yīng)預(yù)報(bào)措施，保證施工的安全進(jìn)行，相應(yīng)預(yù)報(bào)要求如下表所示：表1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)范圍要求工程名稱超前地址預(yù)報(bào)地段長度(m)地質(zhì)編錄(m)TSP(m)地質(zhì)雷達(dá)(m)超前水平鉆(m)紅外探水(m)超長炮孔(m)里程范圍陳家溝一號隧道DIK63+182.45DK63+935.95753.5753.5180陳家溝二號隧道DK64+240DK64+60536536590陳家溝三號隧道DK64+628DK64+757129129麥地灣隧道DK64+859DK66+538167916797013、0安子村隧道DK66+630DK69+568293829381300690100150金龍村隧道DK69+870DK70+06019019090管寨坡隧道DK70+095DK70+084989989400茅坪隧道DK76+596DK76+7911951952002101440合計(jì)7238.57238.530506903101501440四、施工安全技術(shù)規(guī)程及安全文明施工（1）地震波法（TSP）超前預(yù)報(bào)探測現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)使用的炸藥和雷管必須由持有爆破證的專人領(lǐng)用，爆破作業(yè)必須由專業(yè)爆破工操作。非專業(yè)人員嚴(yán)禁從事爆破作業(yè)。（2）進(jìn)入隧道工作必須穿戴合體的工作服、防護(hù)靴、安全帽和防塵口罩等防護(hù)用品。（3）在地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施過程中，應(yīng)積極識別各種安全危險(xiǎn)源，保障人員和機(jī)械設(shè)備的安全。（4）地質(zhì)預(yù)報(bào)工作必須在現(xiàn)場找頂作業(yè)結(jié)束后進(jìn)行，開始工作前應(yīng)觀察操作空間上方、周圍有無安全隱患，特別是鉆探開挖工作面附近是否還有危石存在，保證預(yù)報(bào)人員的安全。（5）鉆孔時(shí)，鉆機(jī)前方應(yīng)安設(shè)擋板，嚴(yán)禁在鉆孔的軸后方向站人，以防鉆具和高壓沖出的巖屑、泥沙等傷人。交底人復(fù) 核審批接收接收時(shí)間