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1、石頭崗隧道工程地質超前預報施工作業指導書編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準： 發 布： 二XX年X月1、目的指導隧道地質超前預報的實施。2、適用條件及范圍本作業指導書適用于xx路橋改建鐵路xx線xx至xx段擴能改造工程XG-II標第六項目部石頭崗隧道地質超前預報的實施。 3、作業準備內業技術準備開工前應從鐵二院將本隧道的前期勘探的地質資料歸檔，組織施工人員進行認真的閱讀分析，結合審核施工圖紙，學習規范，制定施工安全保證措施，提出應急預案。技術要求要求合作方及已方的地質組實時準確的提供隧道開挖面前一定距離的巖溶、突水突泥及應力變化等危害2、地質資料，供施工方及早制定合理的施工方案及防范措施。4、隧道超前地質預報4.1地質預報內容隧道超前地質預測、預報應包括對地層巖性、地質構造、不良地質和地下水等的預測預報。針對本標段隧道工程的地質情況（巖溶分部廣泛），著重進行如下幾方面的探測：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；含水構造體的位置、規模及其性質；隧道底部溶洞、暗河等對地基穩定性有影響的不良地質體探測；煤系地層采空區與隧道的位置關系等。4.2地質預報選用方法隧道超前地質預測、預報應堅持常規地質法、物理勘探法、3、鉆探法等多種預報手段綜合運用，取長補短，相互補充和印證的原則。并結合本段工程特點，以及局項目部安排，隧道超前地質預測預報的方法如表1：表1序號探測手段備注1地質素描地質素描或數碼成像形成隧道地質基礎資料2物探手段地質雷達近距離探測隧底、掌子面巖溶34地質鉆探水平鉆探（2040m）斷層、巖溶、瓦斯、重大物探異常段等5隧底鉆探（510m）隧底巖溶、暗河、重大物探異常段等6加長炮孔鉆探（36m）掌子面短距離巖溶、地下水等揭露7收斂儀水平收斂量測開挖圍巖穩定性動態實時監測根據各種方法的特點，并結合本標段隧道工程的地質情況確定以常規地質法為基礎、地質雷達作近距離判斷、加長炮孔鉆探作連續巖溶、地下水等超前4、探測、地質鉆探為輔助驗證（重大物探異常段，全程水平地質鉆探），形成綜合的地質超前預報系統。隧道地質預報框架圖如下表2： 4.3隧道地質預報實施方法常規地質法隧道開挖爆破后通過地質素描手段，及時查看掌子面地質情況，修正設計階段的地質信息，經工程地質類比預測隧道前方小于10m的地質狀況并為其它超前地質預報方法提供基礎資料。進行地質素描前，先搜集隧道前期的勘察設計地質資料，初步了解區域地質和附近大地構造單元及其特征，以及工程范圍內的地層巖性、圍巖類別、地下水發育特征等。地質素描，應在隧道作業每一開挖循環后立即進行，觀察中發現圍巖條件惡化時，應立即采取相應處理措施；觀察后及時繪制開挖工作面地質素描圖、5、填寫開挖工作面地質狀態記錄表地質素描的具體內容主要包括以下幾個方面：巖性應說明圍巖巖石的名稱、顏色、礦物成分、堅硬程度等，各類巖脈也應對其巖性、出露位置、寬度、接觸關系、破碎、風化程度進行描述。構造開挖圍巖受地質構造影響程度、延伸性、表面粗糙度、張開性、風化、破碎程度等進行描述，特別是巖體范圍內出現的斷層、節理、裂隙、軟弱夾層等重點進行地質描述。斷層應對其位置、產狀、性質、破碎特性、寬度等一一觀測和描述；節理裂隙，特別是貫通性節理的產狀密度、延伸情況、節理面現狀等也要仔細量測和統計。地下水圍巖的含水狀態、涌水部位、水量、水壓、水溫、水質等描述并長期跟蹤調查是否受季節性影響，特別是大、暴雨后觀察6、涌水部位涌水量有無增減以及該段地表一定范圍內是否有水源補給情況并作好記錄。圍巖變形破壞情況開挖段圍巖發生坍方、掉塊、巖爆等現象的位置、性質、形態、規模作詳細記錄，必要時附上工程處理措施。有條件時使用數碼相機、攝影等工程地質數據采集和編錄系統，做到圖文并茂。不良地質體在被揭露之前往往表現一些明顯或不明顯前兆標志，預示著隧洞即將臨近不良地質體，因此，仔細觀察、描述開挖石渣、洞壁結構面及巖層形態、量測結構面及巖層特征參數，是正確進行超前地質預報的關鍵。一些不良地質體的前兆標志：斷層破碎帶：節理裂隙組數及密度劇增、巖石強度降低、出現壓裂巖、破碎巖、巖石風化相對強烈、泥質含量增多等。突水、突泥：節理裂隙7、滲水量和組數增加、且常常含有泥質物或渾濁（常規鉆爆法的炮孔中的涌水量劇增、且夾有泥砂或碎石）等。巖爆：“餅”狀開挖石渣的數量增加、洞壁在短時間內出現“餅”狀脫落體或出現“片邦”現象，以及輕微的巖石崩裂聲等，嚴重時洞壁出現飛石。地質雷達當TSP203系統預報前方有溶洞、暗河水體、巖層層面等不良地質時，其規模、形態需要具體了解，就需用地質雷達進行探測。加拿大EKKO 100型地質雷達在前方巖石完整的情況下，可以預報30m的距離；當巖石不完整或存在構造的條件下，預報距離小于10m。雷達探測的效果主要取決于不同介質的電性差異，即介電常數，若介質之間的介電常數差異大，則探測效果就好。根據局項目部安排，此8、項物探方法委外，由合作方中南大學人員現場具體操作，各作業隊積極配合。探測原理：發射機通過發射天線向隧道掌子面前方地層定向發射電磁波，電磁波在傳播的路徑上當遇到有電性（介電常數和電導率）差異的界面時即發生反射。從不同深度返回來的各個不同時間的反射波由設置在發射天線旁的接受天線接受，另外還最先接受到從發射天線經兩天線所在介質的表面傳播到接受天線的直達波，取其時間之半，乘以該介質的電磁波傳播速度即代表反射目標的深度，再根據反射信息特征（反射強度、反射波組合特點以及橫向、縱向變化等）判別反射目標的性質。探測方法：在開挖掌子面上，以上、中、下水平和左、中、右為骨架布置若干水平測線和豎線測線向前方探測，每9、條測線可構成一條剖面，各條剖面上的綜合地質信息即構成了前方一定范圍內的空間地質構造形態。測線的密度可視所探測地段的圍巖地質構造復雜程度和所要求的探測控制精度選定，圍巖越復雜，要求的控制精度越高，則測線密度就越大，反之越小。根據探測資料，首先對各方面剖面進行綜合分析，定性判定前方地質情況并定量確定有關異常體、條、帶等位置、深度及其空間分布情況，再結合具體的地質條件（如斷層、節理、裂隙與隧道走向的夾角和傾角及其對隧道圍巖穩定性的影響程度）、地壓因素（靜壓、動壓和二次平衡壓），詳細劃分和界定圍巖類別，以便主動采取超前支護措施。地質雷達預測的有效長度在完整灰巖地段按25m，在巖溶發育地段根據雷達波形判10、定，連續預報時前后兩次重疊長度不小于5m。地質鉆探由于物理探測判釋成果的多解性，需對重點懷疑地段，采用多種方法探測，進行綜合判釋，就需用一定數量的地質鉆孔驗證。鉆探法是最直觀、可靠的超前預報手段，通過對鉆孔取樣的分析，判斷地層變化、巖性差異、地層含水量、隧底巖溶等不良地質情況。根據需預報距離（深度）的遠近可采用不同型號的鉆機，一般可探測前方（深度）3075m范圍內的地質情況，連續預報時前后兩循環鉆孔應重疊58m。煤層超前探測鉆孔按鐵路瓦斯隧道技術規范(TB10120-2002)執行。另在施工中采用加深炮孔超前鉆探，在每次開挖鉆孔過程中，指定在拱頂、兩側拱腰、兩側邊墻腳及仰拱底部的12個輔助眼加11、深36m，依靠對鉆進速度的變化以及鉆孔地下水涌水狀況、水壓、水量、顏色、水質等預測前方圍巖、地下水的變化。它具有設備簡單、操作方便、費用低、占用隧道施工時間短的特點，因此將加深炮孔在巖溶地段的鉆探作為日常的預測、預報手段；充分利用隧道超前支護、初期支護體系中長管棚、超前小導管、超前錨桿、徑向錨桿的鉆孔作為探測隧道前方、環向四周圍巖狀況的輔助手段，依靠對鉆孔速度變化的直覺以及鉆孔地下水涌水狀況、水壓、水量、顏色、水質等預測前方圍巖、地下水的變化。在綜合地質超前預報中的各種方法中地質雷達可以準確測定短距離內隧道四周和底部的空洞、水體情況；地質鉆探基本可以揭示地下水及圍巖物理力學性能，但干擾大，用時12、長，費用高。而加長炮孔鉆探設備簡單、操作方便、費用低、占用隧道施工時間短，在巖溶地段效果較好。因此施工中應采取多種預報手段綜合運用，取長補短，相互補充和印證，確保地質預測、預報的準確性。5、超前地質預報分級管理5.1施工中把超前地質預報納入施工工序，建立以地質工作為先導的信息化施工管理體系。根據地質災害對隧道施工安全的危害程度，超前地質預報分為以下四級：A級：存在重大地質災害隱患的地段，如大型暗河系統，可溶巖與非可溶巖接觸帶，軟弱、破碎、富水、導水性良好的地層和大型斷層破碎帶；可能誘發重大環境地質災害的地段以及瓦斯、高地應力、人為坑洞、放射性、天然氣等問題嚴重的地段；可能產生大型、特大型突水突13、泥地段，特殊地質地段，重大物探異常地段等。B級：中、小型突水突泥地段，較大物探異常地段，斷裂帶等。C級：水文地質條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段、小型斷層破碎帶，發生突水突泥的可能性較小。D級：非可溶巖地段，發生突水突泥的可能性極小。5.2各預報等級的預報方法和程序A級預報：采用地質分析法、TSP隧道地震波反射法、地質雷達、超前水平鉆探等手段進行綜合預報。首先以地質分析法進行長距離預報，然后采用TSP、地質雷達等物探方法相結合進行預報，同時進行深孔水平鉆探和加深爆破鉆孔超前鉆探探察。B級預報：采用地質分析法、TSP，輔以地質雷達，必要時進行超前水平鉆探。當發現局部地段工程地質條件較復雜時，按A級14、要求實施。C級預報：以地質分析法為主。對重要的地質（層）界面、斷層或物探異常地段可采用TSP進行探測，必要時采用超前水平鉆探。D 級預報：采用地質分析法。5.3 本標段A、B、C級的地質預報以中南大學及各總隊超前地質預報小組為核心，作業隊地質預報人員參加； D級預報以作業隊技術人員為主，成果報告報總隊地質預報小組存檔。6、地質預測預報設備、儀器序號探測設備、數量、方法備注1地質羅盤儀四臺地質素描形成隧道地質基礎資料2地質雷達一臺近距離探測隧底、掌子面巖溶3地質鉆機一臺水平鉆探斷層、巖溶、瓦斯、重大物探異常段等4一臺隧底鉆探隧底巖溶、暗河、重大物探異常段等5收斂儀四臺水平收斂量測開挖圍巖穩定性動15、態實時監測7、人員及組織機構設置在局項目部的領導下，總隊成立超前地質預測預報小組組 長：一人副組長：一人組 員：三四人各作業隊成立相應的超前地質預測預報小組，并在總隊的領導下，按照職責分工、責任協調、歸口管理各自負責管段內的隧道超前地質預測預報工作。8、安全措施鉆機使用高壓風、高壓水，管路應連接安設牢固，并應經常檢查，防止管接頭脫落、管路爆裂高壓風水傷人；高壓電路接線應由專業電工操作，一般人員不得操作；進洞應帶好安全帽、穿防高壓電的雨靴，注意操作空間上方、周圍有無安全隱患，特別是掌子面附近是否有危石存在。若巖體中含有煤層瓦斯、天然氣等易燃易爆物，應采用水循環鉆，電機、照明設備、開關及其他機械設備應采用防爆型，且不得攜帶火源進洞。為便于控制超前鉆孔揭露巖溶水時的水流及采取措施，孔口應安設孔口管和閘閥，防止水壓將孔口管沖出傷人。鉆孔時，鉆機前方安設擋板，防止泥沙沖出傷人。