1、黔張常鐵路QZCZQ-4標項目經理部二分部隧道超前地質預報交底書技 術 交 底一、交底內容為保障隧道施工安全，根據相關規范及設計要求，需要對掌子面前方圍巖進行超前探測，進一步查清因前期地質勘察工作的局限而難以探查的、隱伏的重大地質問題。主要采用的方法有地震波法超前預報探測（TSP）、地質雷達、紅外探水、地質編錄、超前水平鉆探測和超前炮孔探測。二、施工工藝1. 地震波法超前預報探測（TSP）據隧道內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激發孔，以后每間距1.5m處布置下一個激發孔，激發孔向下傾斜20，孔深為1.5m，連續布置24個激發孔。在第24個激發孔
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地震波信息接收孔，孔徑為50mm，深度為2m。激發孔與接收孔基本保持在同一個高度上。待孔全部鉆好后需要對孔間距進行量測并與隧道里程發生關系。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)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 孔數量2個，位于隧道左右邊墻（各1個），位置對稱24個，位于構造走向與隧道軸向交角為銳角的一側邊墻，第一個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個炮孔距同側接收器孔20m，炮孔間距1.5m外業實施流程:(1）埋設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在鋼套管中，而鋼套管則通過雙組分環氧樹脂或錨固劑與圍巖緊緊耦合在一起。以便于接收由激發孔激發的地震波信號。(2）藥包的埋設每一個激發孔中需要通過小藥量炸藥人工激發地震波信號。需要說明的是雷管必須采用瞬發電雷管，炸藥采用乳化炸藥。放炮前需要對激發孔中灌水，起到使爆破產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）數據采集待
4、準備工作就緒后，就可以采集數據。在噪音監測模式下如發現周邊環境的噪音低，可以進行數據采集作業并開始放炮。此時起爆器產生的電信號一方面去觸發電雷管引爆藥包，另一方面給儀器一個信號以打開里邊的數據傳輸通道。通過藥包的爆破，所產生的地震波信號很快會被接收探頭所接收到并記錄下來。依次下去，直到24個激發孔全部放炮完畢為止。(4）數據處理將現場采集的資料傳輸至計算機，利用TSPwin軟件對其進行處理，TSPwin軟件主要由數據庫、處理、計算反射界面三部分組成。 數據庫編輯現場采集的數據和定義觀測系統。 處理對原始數據進行放大、能量均衡、濾波等流程的處理。 計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，根據爆炸點與檢波器的距離可分別計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性質，根據vp和vs值可直接計算動力學參數，即計算動彈性模量Ed、動剪切模量Gd和泊松比d，計算式如下：Ed=vs2（3vp2-4vs2）/（vp2-vs2）Gd=vs2d=（vp2-2vs2）/2（vp2-vs2）其中，為圍巖的密度。根據繞射重疊法原理（與常規地震反射資料處理中偏移流程的原理類似）計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TSP法的原理和工作經驗，把距離隧道軸線近、能量大的反射波組判釋為圍巖異常區，并綜合
6、地震波速、反射波相位、泊松比和動態楊氏模量等參數對圍巖異常區的類別進行劃分。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，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，說明有裂隙存在； 反射波為正相位時，說明圍巖由軟弱巖層進入堅硬巖層； 反射波為負相位時，說明圍巖由堅硬巖層進入軟弱巖層； 當泊松比大于0.28或VP/VS突然增大時，前方地質情況為有水或圍巖較破碎； 當靜態楊氏模量大于30時，石質堅硬，反之，石質較軟； 當反射界面較多且靜態楊氏模量和泊松比變化頻繁，幅度較大時，圍巖為破碎帶，若為負反射振幅時，圍巖為軟弱破碎帶。外業測量
7、的時間： 清理激發孔、接收孔的時間：20分鐘； 埋設地震波信息接收探頭時間：20分鐘； 藥包的埋設時間：30分鐘； 放炮及數據采集的時間：40分鐘； 清理爆破后現場的時間：10分鐘。現場整個TSP203測量系統的總時間為120分鐘。(6）施工方工作配合需要提供瞬發電雷管24支，乳化炸藥3kg，錨固劑1箱，炮工2名，注水管及起爆器。2. 地質雷達(1）測線布置 采用100MHz天線，根據隧洞地質條件的復雜程度，剖面采用雙側線布置。 測線附近盡量避開測線附近的機械設備與金屬物體、導線等。 測試過程中，天線應緊貼巖壁，水平測線高度基本一致，垂直測線應保持鉛直。 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提前將掌子面清理平整，準備托舉人員設備臺車或機械，需要準備兩名工人配合協助。3. 紅外探水(1）測線布置在隧道施工中，主要通過探測掘進掌子面巖體場強的變化差異值，和隧道開挖段圍巖場強沿縱向的變化規律，來推斷前方是否為隱伏含水構造體，有無發生突涌水的可能。掘進掌子面場強測點布置，應根據掘進掌子面的大小，將掘進掌子面劃分為若干個區域，一般情況下，將掘進掌子面劃分為 9 個區域，每個區域設定 1 個測點。沿已開挖隧道邊墻縱向進行測點布置時，分別在拱頂、兩側邊墻上各布置一條測線。從掘進掌子面開始，向已開挖方向(背離掘進掌子面方向)，每間隔 1
9、m5 m 設置一個測點，測點數一般不少于 12 個，如圖。紅外探水測線測點布置圖(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. 掌子面地質編錄地質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、復雜地段加密），對掌子面和左右邊墻進行地質編錄、數碼照（攝）像。素描圖、記錄必須在現場進行，素描一律“寫實”，不做任何換算。素描圖式、圖例、比例、用語應統一，按要求采取標本（包括定向標本）。編錄的原始記錄、圖、表須當天整理（繪制）。5. 超前水平鉆探測(1）測線布置正洞開挖施工時超前水平鉆探探孔設計輔助坑道開挖超前水平鉆孔設計圖(2）技術要求 超前水平鉆孔長度原則上為3
10、0m，兩個探測循環間搭接長度5m，遇溶腔時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）時應干鉆取樣，必要時采用孔內攝像記錄。 超前水平鉆探資料應現場記錄描述。 超前鉆孔有水時，應進行水壓、水量量測工作，并繪制時間-水壓變化曲線、時間-水量變化曲線；監理單位簽認后報設計單位，作為設計單位綜合分析評價依據之一。 黔張常鐵路高風險隧道超前水平鉆機建議采用RPD-150C鉆機、卡薩C6鉆機等快速鉆機，以滿足施工進度和溶腔探測需要。 地質超前鉆探孔口應安設孔口管和止水閘閥，以便于控制揭露巖溶水時的水流，孔口管必須安設牢固，防止水壓將孔口管沖
11、出傷人。6. 超前炮孔探測風鉆加深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。當采用三臂臺車等大型機械設備時，加深炮孔長度可增長，外插角度可適當減小，但需保證炮孔終孔時位于開挖輪廓線外3m以上。加深炮孔分兩循環交錯向前布置，、V級圍巖情況下，沿洞身方向兩循環加深炮孔間距不能大于3m，、級圍巖情況下，每掘進循環均應施作加深炮孔。加深炮孔鉆孔設備選擇：可采用普通風鉆施鉆。正洞13孔加深炮孔設計如圖。正洞開挖13孔加深炮孔設計圖正洞8孔加深炮孔設計如圖。正洞開挖加深炮孔設計圖正洞6孔加深炮孔設計如圖。正洞開挖加
12、深炮孔設計圖輔助坑道6孔加深炮孔設計如圖。輔助坑道開挖加深炮孔設計圖三、施做里程要求嚴格按照設計資料要求，對相應里程段采取對應預報措施，保證施工的安全進行，相應預報要求如下表所示：表1 超前地質預報范圍要求工程名稱超前地址預報地段長度(m)地質編錄(m)TSP(m)地質雷達(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+5381679167970
13、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7238.57238.530506903101501440四、施工安全技術規程及安全文明施工（1）地震波法（TSP）超前預報探測現場采集數據使用的炸藥和雷管必須由持有爆破證的專人領用，爆破作業必須由專業爆破工操作。非專業人員嚴禁從事爆破作業。（2）進入隧道工作必須穿戴合體的工作服、防護靴、安全帽和防塵口罩等防護用品。（3）在地質預報實施過程中，應積極識別各種安全危險源，保障人員和機械設備的安全。（4）地質預報工作必須在現場找頂作業結束后進行，開始工作前應觀察操作空間上方、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，保證預報人員的安全。（5）鉆孔時，鉆機前方應安設擋板，嚴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 核審批接收接收時間
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