TSP超前地質預報施工方案解析(15頁).doc
下載文檔
上傳人:正***
編號:698086
2023-07-10
15頁
95KB
1、陽泉至五臺山高速公路陽泉至盂縣段A1-1合同段維社地道超前地質預告施工方案中國建筑股份有限企業陽五高速公路A1-1合同段20XX年11月陽泉至五臺山高速公路陽泉至盂縣段A1-1合同段維社地道超前地質預告施工方案編制:審查:審批:中國建筑股份有限企業陽五高速公路A1-1合同段目錄1工程概略12編制依照33主要預告內容34主要技術舉措35超前地質預告的主要方法45.1TSP法45.2其余方法76TSP探測方法實行方案96.1TSP探測程序96.2TSP探測詳細方法97安全舉措107TSP探測組織機構12附件:TSP觀察系統設計及準備工作要求121工程概略陽五高速公路陽泉至盂縣段A1-1合同段維社地2、道,位于平定縣維社-里社一線東側500m左右,為分別式地道。左線陽泉端里程ZK0+500,洞底設計標高684.79m,盂縣端里程ZK4+075,洞底設計標高710.86m,整體走向為325355,全長3575m,屬于專長地道,地道頂板最大埋深約82.57m,位于ZK1+000處;右線陽泉端里程YK0+535,洞底設計標高685.215m,盂縣端里程YK3+985,洞底設計標高714.07m,整體走向為325355,全長3450m,屬專長地道,地道頂板最大埋深約82.51m,位于YK1+020處。左線與右線基本平行,相距約50m。地道設計凈空(寬高)為:10.25m5.0m,設計行車速度80km3、/h。地道圍巖級別及地質狀況狀況表見表1-1。隧址區位于山西省中東部,太行山西麓。因為受地質結構和長久的侵害、剝蝕作用,地形起伏較大,溝谷縱橫,地形條件復雜,整體趨向西北高東南低,呈階梯狀,傾斜坡度15左右。最高點為分水嶺處,海拔1339.5m,最低點位于桃河谷底,海拔522.5m,相對高差817m。依據地表形態特點及其成因種類,將項目區區分為黃土覆蓋低山區、河谷階地域、結構剝蝕基巖低山區、黃土丘陵區、山前傾斜平原,同一地貌單元呈不連續散布。隧址區地層結構較為復雜,經工程地質調繪和勘探揭露,勘探區地層由第四系全新統人工聚積層及沖洪積層(Q42ml、Q4al+pl)、第四系上更新統風積層及沖洪積4、層( Q3eol、Q3al+pl)、第四系中更新統沖洪積層(Q2al+pl)、上第三系上新統沖洪積層( N2al+pl)、石炭系上統(C3)、中統(C2)及奧陶系(O2)中統堆積巖構成。地道地貌屬黃土覆蓋低山區。地道圍巖主要由第四系上更新統馬蘭組(Q3m)黃土及中更新統離石組(Q2l)粉質黏土,石炭系上統太原組(C3t)砂巖、泥巖,石炭系中統本溪組(C2b)砂巖、泥巖、灰巖、鋁土頁巖,奧陶系中統峰峰組(Q2f)石灰巖構成。地道入口圍巖巖性為奧陶系中統峰峰組(Q2f)中薄層石灰巖,強弱風化,層間聯合較差,節剪發育,受F4斷層影響,巖體較破裂,呈裂隙塊狀結構,自然開挖圍巖無自穩能力,巖層產狀3205、5,圍巖級別區分為左線級,右線IV級。地道出口圍巖巖性為石炭系上統太原組(C3t)砂巖及石炭系中統本溪組(C2b)灰巖、泥巖等構成。強弱風化,層間聯合一般,節剪發育,巖體破裂,呈破裂結構,無地下水,自然開挖圍巖無自穩能力,圍巖級別區分為級。隧址區實測有兩條斷層(F4、-1-F6),為正斷層,推測有一條斷層(F5),為逆斷層。勘探時期地表水主要為隧址鄰近的十二局水庫,鉆孔未揭穿地下水。地道出入口工程地質條件較差,出入口圍巖級別為級;洞身圍巖為級,工程地質條件一般。隧址區無不良地質。表1-1地道圍巖級別及地質狀況狀況表段落洞體圍巖特點地質結構結構特點完好狀態節理裂隙圍巖級別圍巖主要指標K0+5356、K0+675ZK0+500ZK0+640K0+675K1+960ZK0+640ZK2+040K1+960K2+200ZK2+040ZK2+260K2+200K2+560ZK2+260ZK2+500K2+560K2+650ZK2+500ZK2+600K2+650K3+620ZK2+600ZK3+620K3+620K3+985ZK3+620ZK4+075洞體埋深(m)7.1555.286.6742.8325.0075.0032.0474.6819.2834.3012.9232.0434.3047.2630.9552.8547.2650.7451.0756.8937.2574.2339.8571.37、60.0045.860.0042.66地層巖性圍巖為奧陶系峰峰組( O2f)中薄層狀石灰巖,強弱風化,屬軟巖,無地下水。圍巖為奧陶系中統峰峰組(Q2f)中厚層狀石灰巖,弱細風化,屬較堅硬巖,無地下水。圍巖主要為奧陶系中統峰峰組(Q2f)中薄層狀石灰巖,弱風化,屬較軟巖,無地下水。圍巖為奧陶系中統峰峰組(Q2f)中厚層狀石灰巖,弱細風化,屬較堅硬巖,無地下水。圍巖為奧陶系峰峰組( O2f)中薄層狀石灰巖及石炭系本溪組( C2b)砂巖,弱細風化,石灰巖、砂巖屬較軟巖,無地下水。圍巖為石炭系本溪組( C2b)砂巖、泥巖、灰巖、鋁土頁巖等構成,弱細風化,屬較軟巖,無地下水。圍巖主要為石炭系太原組(C38、t)砂巖及石炭系本溪組(C2b)灰巖、泥巖構成,強弱風化,屬較軟巖,無地下水。受F4斷層影響,巖體破裂,呈裂隙塊節理裂隙狀結構,層間聯合發育。差,自然開挖圍巖無自穩能力。巖體較完好,呈塊狀體結構,層間結節理裂隙合一般,自然開挖一般發圍巖自穩能力較育。好,爆破震動過大易坍塌。巖體破裂,呈鑲嵌碎裂結構,層間結節理裂隙合一般,自然開挖發育。過程中自穩能力差。巖體較完好,呈塊狀體結構,層間結節理裂隙合一般,自然開挖發育一圍巖自穩能力較般。好,爆破震動過大易坍塌。該段屬F5斷層破碎帶范圍,巖體破受F5斷碎,呈裂隙塊狀結層影響,構,層間聯合差,節理裂隙自然開挖圍巖無自發育。穩能力。巖體較較破裂,層間聯合一9、般,呈薄節理裂隙層狀結構,自然開發育。挖過程中自穩能力差。巖體破裂,呈破裂狀結構,層間聯合節理裂隙一般,自然開挖圍發育。巖無自穩能力。Vp=16803200m/s,Jv=810/mBQ=351365Vp=16803200m/s,Rc=18.841.6MPa。Vp=16803200m/s。Vp=16803200m/sVp=3200m/s,Rc=13.061.1MPa。BQ=215230 。-2-2編制依照(1)相關的工程地質勘探報告(2)相關設計文件、圖紙,山西省交通規劃勘探設計院(3)公路地道施工技術規范(JTJ042-94)(4)公路工程地質勘探規范(JTJ064-98)(5)公路地道設計規10、范(JTGD70-20XX)(6)鐵路工程物理勘探規程(TB10013-20XX)(7)大地電磁測深法技術規程(DZ/T0173-1997)(8)鐵路地道新奧法指南,鐵道部基本建設總局,19883主要預告內容依據維社地道施工中可能碰到的主要工程地責問題,并聯合目前地道施工技術,確立該地道超前地質展望預告的主要內容有:(1)地道施工影響范圍內的斷層及地道巖相變化帶;(2)地道設計圍巖分級的正確性,為圍巖更改供給依照;(3)其余可能存在不良地質條件的地點段。4主要技術舉措目前,地道地質超前預告有好多方法,受各樣條件的限制,不一樣的預告方法有各自的優弊端。本工程因為地質條件其實不復雜,地質勘探未發現11、不良地質。所以,采納TSP超前地質振探儀進行洞內探測的超前地質預告手段,對各級圍巖,特別是、級圍巖及斷層段進行超前預告,以此指導整個施工過程。按設計文件要求,依據實質狀況,合理采納工程地質檢查剖析推測法、TSP法、超前地質鉆探等方法,展望和探查可能引起災禍的不良地質現象,如斷層破裂帶、軟弱夾層等,實時反應指導信息化設計與施工,對前面脆弱圍巖或其余不良地質體提早主動采納相應加固辦理舉措,有效控制地質災禍,保證地道施工安全。同時也應付圍巖類型變化的地段,提出或建議優化的支護方案。本項目采納TSP進行“慣例超前地質預告”;對TSP發現的不良地質段(如巖溶、-3-突水、突泥等不良地質條件段),必需時用12、地質雷達協助進行“要點預告”以增強預報的正確性;同時,關于已經探明的特別地質災禍突發地段,應利用超前地質鉆探與超前預告相當合,進行“追蹤排查預告”,最后形成采納工程地質檢查剖析推測法、地質雷達、TSP法、超前地質鉆探等進行綜合預告的手段,以提升預告的正確性。5超前地質預告的主要方法本項目地道施工地質超前預告工作內容和需要達到的目的:(1) 資料采集、勘探成就整理剖析、熟習設計文件、資料和圖紙。(2) 增補地質檢查。(3) 洞內陸質檢查和掌子面地質素描。(4) 物探方法的選擇和現場實行掌子面探測。(5) 探測成就剖析。(6) 地道工程巖體分級。(7) 預告報告的內容及報告的提交。經過資料采集、勘13、探成就整理剖析、熟習設計文件、資料和圖紙和增補地質檢查,確立地道施工地質超前預告要點段,減少預告的盲目性和預告經費使用的有效性。洞內陸質檢查和掌子面地質素描是地道施工過程中的地質工作,是展開地道施工地質超前預告的基礎工作,也是對地道設計地質資料的增補和完美,更加地道營運階段地道病害整頓供給完好的地道地質資料。5.1TSP法TSP200超前地質預告系統,是特意為地道和地下工程超前地質預告研制開發的,是目前在該領域的最初進設施,它能方便快捷預告掌子眼前面100200m范圍內的地質狀況,包含地道前面巖性的變化、破裂帶和脆弱層的地點寬度、能否含水、能否存在不良地質體等,經過探測為地道工程以及更改施工工14、藝供給依照。這將大大減少地道施工帶來的危險性,減少人員和機械損害,同時也帶來了巨大的經濟利益和社會效益。TSP法是本項目采納的主要方法。-4-(1)測試儀器采納瑞士Amberg丈量技術企業最重生產的TSP200型(TunnelSeismicPrediction)超前地質預告系統設施。與TSP202對比,TSP200在硬件設計和軟件設計等方面都作了較大改良,其軟件編程除了考慮與WINDOWS視窗的兼容以外,還特別重申了軟件的智能化和評估結果輸出的靈巧性。圖1為TSP200系統組件簡圖。圖1TSP200系統組件簡圖(2)探測原理像全部振動丈量方法相同,TSP丈量方法也需要振動發射源和接受裝置。TS15、P丈量系統是經過在掘進面后方必定距離內的鉆孔內施以微型爆破來發射聲波信號的,爆破引起的地震波在巖體中以球面的形式向四周流傳,此中一部分向地道前面流傳,當波在地道前面碰到異面時,將有一部分波從界面處反射回來,界面雙側巖石的強度差異越大,反射回來的信號也越強。放射信號經過一段時間后抵達接受傳感器,被變換成電信號并進行放大。從起爆到反射信號被傳感器接收的這段時間是與反射面的距離成比率的,經過反射的時間與地震波流傳速度的換算就能夠將反射界面的地點、與地道軸線的交角以及與地道掘進面的距離確立下來;相同使用TSP也能夠將地道上方或下方存在的巖性變化帶的地點方便地探測出來。圖2為TSP超前預告丈量原理,圖316、為TSP200系統組件標準丈量圖示。-5-圖2TSP超前預告丈量原理圖3TSP200系統組件標準丈量圖示為達到探測地道前面和四周地質狀況的目的,在TSP丈量系統中使用了三對高敏加快度傳感器,三對加快度傳感器經過一根金屬桿連結在一同,分別以平行和垂直隧道軸線的方向定位在特意的傳感器鉆孔內,傳感器的這類部署方式能保證接收有各樣不一樣角度反射回來的反射信號,使用三對水平易垂直部署的傳感器還可以有效地減少干擾信號的影響。由傳感器采集到的振動信號經過模數變換器變換后儲存在一臺小型計算機上,整個丈量過程也是經過這臺計算機來達成的。丈量工作結束后將儲存在小型計算機上的-6-地震信號作進一步的剖析辦理之用。T17、SP丈量系統裝備有特意的剖析軟件,剖析軟件的主要任務之一是對丈量信號進行各樣數值濾波、選擇放大等,以獲取清楚的反射圖象。剖析軟件的另一功能是將反射波圖象所供給的信息與地道的空間坐標聯合起來,經過一系列的數學運算求出反射事件自己的空間地點以及與地道的相對地點。這些數學運算的結果和解說正是TSP地質超前預告的最后結果。5.2其余方法在TSP法探測到掌子眼前面有不良地質狀況而又不是很明確時,采納其余方法進一步探明確認。(1)地質雷達,原理和TSP203相同,不一樣的是地質雷達采納的是電子雷達波。因探測結果受讀圖人員的限制較大,不易搬運,一般用于遂底空洞監測。其主要舉措以下:1)現場數據采集主假如在掌18、子面長進行,采集前應付掌子面進行平坦辦理,使雷達天線與掌子面能有較好的藕合。2)在掌子面鄰近應沒有其余的金屬物體。3)雷達測線在掌子面上呈“”字形部署,測線長度依據天線長度決定,在有限的掌子面上盡可能的長。4)一般應采納連續觀察方式。(2)水平超前探孔,探測結果直觀,地道前面有水、泥、空洞以及圍巖強度情況等極易掌握,設施成真相對較低,操作簡單。目前被廣泛采納,學術界和施工人員也都廣泛以為這是地質預告最有效的方法。(3)超長炮孔,在鉆爆時,采納拱頂一個邊墻各兩個(數目視現場狀況適合調整)45m的超長炮眼,也可探查前面圍巖狀況。在施工地質預告工作中,堅持地道洞內探測與洞外處質勘探的聯合、地質方法與19、物探方法的聯合、長距預告和短距預告方法相聯合、物探方法與超前水平鉆探的聯合,展開多層次、多手段的綜合超前地質預告,并貫串整個施工過程。事實上,從炮眼和錨桿孔鉆進過程中能夠認識一些最直接的信息,關于短距預告擁有重要的參照價值。(4)地質素描,又稱圍巖級別判斷,這是判斷圍巖級別、修正爆破參數、改良支護方案舉措的重要依照。地質素描述制在表5-1中(見下表):-7-陽泉至五臺山高速公路陽泉至盂縣段工程建設項目承包單位合同號監理單位編號地質素描圖單位工程名稱地道施工單位部位K+圖例:1987643片麻狀花崗巖全風化強風化2弱風化地質分界限巖層分界限說明:填寫巖性、風化程度、地下水發育狀況,節理產狀、顏色20、大的結構、斷層等,必需時增添超前探孔探測,對地道開挖前面地質狀況展望內容。施工技術負責人:記錄人:監理工程師:-8-6TSP探測方法實行方案6.1TSP探測程序TSP探測的基本程序為:鉆孔部署施工鉆孔安裝炸藥部署設施引爆炸藥數據采集數據剖析報告提交。6.2TSP探測詳細方法TSP-200超前地質預告是利用振動波的反射來進行探測的。振動波由在特定地點人為制造的小型爆破產生,一般是沿地道一側洞壁部署24個爆破點,爆破點平行于地道底面呈直線擺列,孔距1.5m,孔深1.5m,炮孔垂直于邊墻向下傾斜15200,以利于注水堵孔。距最后的爆破點1520m處設接收器點(在一側或雙側),接收器安裝孔的孔深2m21、,內置接收傳感器。圖4為觀察系統與地道關系平面表示圖。接收器孔2掌地道軸TA子掌面子55米面20米1.5m1.5m1.5m2.5m接收器孔1炮孔S1S2S3S23S24圖4觀察系統與地道關系平面表示圖為了順利地展開TSP系統的測試工作,每次測試前先做好以下準備工作:(1)保證知足TSP操作的地道空間,即起碼有55米無阻礙的(臺階等)、沒有施作二次襯砌的地道空間,為防止探測時的擾亂,施測時地道中要保證沒有其余振動源。(2)準備以下物件:炮線,即連結雷管與觸發器之間的一般膠質導電線,長約65 米。(3)鉆孔。數據采集前,提早達成鉆孔工作。所以,需要準備鉆孔機(風鉆)及配套的鉆頭(炮孔用38mm和傳22、感器孔用4550mm)。詳細部署以下:1)爆破孔:沿地道一側洞壁部署24個爆破孔,預告斷層結構時爆破鉆孔應依據-9-斷層走向部署在與斷層夾角較小一側的地道邊墻上。爆破孔平行于地道底面呈直線排列,孔距1.5m,孔深1.5m(孔深應盡量一致,且一定保證深度),炮眼高度11.5米,全部炮眼與接收器的高度應相同。炮孔垂直于邊墻向下傾斜15200,以利于灌水堵孔。鉆孔達成后應注意保護,防備塌孔。2)接收器孔:距最后的爆破點1520m處設接收器孔(在雙側),上傾5100,接收器安裝孔的孔深1.95m(一定保證深度),內置接收傳感器。接收器與孔壁的藕合一定密切。圖5為觀察系統與地道關系橫斷面表示圖。掌子面圖23、5觀察系統與地道關系橫斷面表示圖(4)每次TSP探測,需用瞬發電雷管30發(工業8號電雷管),防水乳化炸藥4kg(2號巖石乳化炸藥),請提早準備。爆破要求:恪守爆破安全規則的規定:使用瞬發電雷管;炸藥量應大于200米探測距離要求,一般50左右,最多不大于450;應保證炸藥與炮孔嚴實藕合,炸藥裝入后注水關閉。(5)炮孔和接收器孔鉆孔完成后用水沖刷潔凈。依據地勘資料接露的地質概貌,維社地道地質狀況其實不復雜,地下水極不豐富,資料未顯示有溶洞、采空區、煤層和瓦斯等不良地質,我部打算在開挖到設計支護級別變化前,已探明和推測存在的地質斷層處以前,或開挖過程中地質狀況與地勘資料顯然不符時,采納TSP超長地24、質預告手段,進行地質預告,必需時輔以地質雷達等手段作為進一步的探明,以保證地道施工的安全和經濟。預計探測次數在812次。7安全舉措(1)探測人員恪守地道施工相關安全制度,進洞行進行安全教育,提升安全意識;-10-(2)洞內做好通風、瓦斯檢測和滅火等安全舉措;(3)施暴由專職有證人員進行,全部參加探測工作人員遵從探測組長的一致指揮;(4)全部火工資料的儲藏和使用依照當地公安部門的相關規定,嚴格監控。-11-7TSP探測組織機構為保證TSP超前地質預告探測工作的順利進行,我項目部建立探測工作的特意小組。組長:楊鼎盛,負責探測工作的總協調。技術負責:王浩,負責探測技術工作的安排,探測設施的使用管理,現場技術監察,數據采集、剖析,編制探測報告。現場負責:劉錫波,負責現場探測準備工作的組織調動。現場記錄:周鵬,負責探測現場過程記錄(包含錄像,照相)、資料整理等工作。現場施工方配合負責人:李振斌,負責現場所需資料、施工人員、機械的調動與協調。現場安全:李生鐵,負責探測現場的安全事宜。探測操作人員:2人,由技術負責人王浩負責協調安排。現場準備工作人員:10人,由現場施工方配合負責人李振斌負責協調安排。附件:TSP觀察系統設計及準備工作要求-12-