隧道超前地质预报作业指导书.docx
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隧道超前地质预报作业指导书
新建张唐铁路**标段
超前地质预报
施工作业指导书
工程名称：
编号：
编制：
审核：
批准人：
中铁*局集团张唐铁路项目经理部*项目部
二〇一一年四月
方案修改记录
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修改人
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目录
1适用范围1
2编制依据1
3作业准备1
4技术要求1
4.1地质预报分级1
4.2不同地质风险地段预报方式2
5施工程序与工艺流程2
5.1工艺流程2
5.2主要实施方法3
5.3操作步骤及方法3
6施工要求6
7劳动组织7
8材料要求7
9设备机具配置7
10安全及环保要求8
超前地质预报作业指导书
1适用范围
适用于中铁*局张唐铁路工程*标段第*项目分部**隧道进口探测隧道施工掌子面前方未开挖地段的工程地质、水文地质情况，有助于对可能出现的坍塌、崩落、膨胀、涌沙、突泥、突水等工程地质灾害的部位、形式、规模和发展趋势，以及各种不良地质体的位置、性质、规模、产状等特征的预测。
2编制依据
⑴《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105号）
⑵《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）
⑶《铁路工程地质钻探规程》（TB10014-2003）
⑷《铁路工程地质勘察规范》TB10012-2007
⑸《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设〔2007〕200号）
⑹“关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知”（铁建设[2010]120号）
⑺铁道部建设管理司《关于进一步加强铁路隧道设计施工安全管理工作的通知》（建技[2010]352号文）
3作业准备
隧道围岩是复杂多变的，不良地层结构会导致隧道坍塌，涌水等事故的发生，为了保证隧道安全施工和工程质量，在设计勘测资料和理论分析的基础上，应将超前地质预测、预报纳入正常施工工序中，作为隧道“信息化”施工的重要组成部分，并形成制度，做好预测记录和分析总结，并根据隧道的长度和地质情况采用适宜的预报方法。
4技术要求
根据地质复杂程度分级，对不同地段进行地质预报分级，不同类型和级别的地段采用不同的预报方法。
4.1地质预报分级
根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，将地质预报分为以下四级：
A级：
存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段，高地应力、瓦斯、天然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。
B级：
中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。
C级:
水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段，小型断层破碎带，发生突水、突泥可能性较小的地段。
D级：
非可溶岩地段，发生突水突泥可能性较小的地段。
4.2不同地质风险地段预报方式
A级：
采用地质素描法、地震波反射法、地质雷达探测法、红外探测法、超前水平钻探、掌子面地质素描等手段进行综合预报，首先以地质素描法进行长距离预报，然后采用中长距离地震波反射法和短距离物探法相结合进行预报，同时进行超前水平钻探检查。
B级：
采用地质素描法、地震波反射法辅以地质雷达探测法、红外探测法、进行必要的超前水平钻探，当发现局部地质条件复杂时，按A级要求实施。
C级：
以地质分析法为主，对重要的地质地层界面断层或物探异常地段可采用地震波反射法进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻探。
D级：
采用地质分析法。
5施工程序与工艺流程
采用TSP203地质超前预报系统、地质素描、超前水平钻孔等综合勘探的方法进行探测，超前地质预报是制定施工方案和工程措施的主要依据，也是隧道施工的一道重要工序。
本标段隧道施工中一般地段以地质素描为主，特殊和不良地质地段则采用物探、钻探相结合的方式。
实行动态监控，信息化施工。
加强对围岩监测，进一步掌握围岩的特性，为施工提供可靠的技术依据。
5.1工艺流程
隧道综合超前地质预测预报的工作流程如图5-1-1：
5.2主要实施方法
实施方法：
对于设计提供的不良地质地段，提前50m进行探测：
TSP203
地震波探测仪每150m施作一次；超前水平钻孔（每断面布置五孔，其中一个孔钻取岩芯）30m一个循环，每循环搭接长度5m；地质素描每掘进循环进行一次。
根据几种探测手段的探测结果进行综合分析，互相验证，提出预测预报意见和工程措施建议，及时反馈，以调整优化设计，进一步改进和完善施工工艺和方法，实施信息化动态施工管理。
5.3操作步骤及方法
5.3.1掌子面地质素描
隧道内地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露位置及出水状态、出水量、溶洞等准确记录下来并绘制成图表，包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。
开挖工作面地质素描，主要描述工作面立面围岩状况，应使用同一格式，并统一编号，采用《隧道开挖工作面地质调查记录》（质统-48）；
地质素描应随隧道开挖及时进行，对隧道岩性变化点、构造发育部位等复杂、重点地段应每开挖循环进行一次素描，其他地段不应超过10m进行一次素描。
有必要时采用数码相机，拍摄掌子面图片。
根据掌子面地质素描及围岩监测情况，及时对评定的围岩级别进行支护方案进行评价。
5.3.2超前钻探法
孔数：
在一般岩性界面地段每循环钻1个孔，搭接长度不小于5米，或采用加深炮孔。
在一般可溶岩地段每循环钻2个孔，或配合采用加深炮孔，搭接长度不小于5米；在岩溶富水段、构造带地段（断层）不少于3孔，以探明前方地体完整性、岩溶、构造（断层）及地下水发育情况（水量、水压、水温、悬浮物等），以满足安全施工和处理所需资料为原则；
孔深：
钻孔深度应在钻探过程中进行动态控制和管理，根据钻孔情况可适时调整钻孔深度，以达到预报的目的为原则；在需连续钻探时，一般每循环可钻30～50m；连续预报时前后两循环钻孔应重叠5～8m；
孔径：
钻孔直径应满足钻探取芯、取样和孔内测试的要求，并应符合铁道部现行《铁路工程地质钻探规程》（TB10014）的规定；
5.3.3加深炮孔探测
孔深应较爆破孔（或循环进尺）深3m以上；
孔径宜与爆破孔相同；
孔数、孔位应根据开挖断面大小和地质复杂程度确定；
钻到溶洞和岩溶水时，等张应视情况采用超前地质钻探和其他探测手段，查明情况，确保施工安全，为变更设计提供依据；
加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施；
揭示异常情况的钻孔资料应作为技术资料保存。
通过洞内外观察与地质描述、TSP203地震波探测仪等有关地质与水文资料分析，配合采用超前水平地质钻探加以验证。
通过超前水平钻孔岩芯的分析，进一步探明掌子面前方的隧道围岩地质状况与水文地质的具体情况，根据探孔钻进的时间、速度、压力、成分以及卡钻力、钻芯和岩性构造性质及地下水情况，掌握隧道前方的地质条件与水文条件。
这是最直观、最可靠的超前探测手段。
5.3.4TSP203地质预报系统
本隧道采用TSP203系统探测，主要用于预报掌子面前方100m左右范围内的断层破碎带、富水带、不同岩层接触带等不良地质体的界面位置。
TSP203地质超前预报系统，可以进行隧道地质超前预报，扩展配置又可以对开挖过程中未发现的隧道隐蔽病害（如隧底岩溶等）进行检测，和检测隧道围岩的弹性波速度、划分隧道围岩类别，以及检查混凝土衬砌与围岩之间是否存在脱空缺陷等。
TSP203操作要求
接收器布置要求
接收器共两个（有时可采用一个），在隧道边墙打孔，采用Φ50钻头施钻，深度为2m，距离地面1～1.1m，钻孔角度为水平上倾5º～10º，距离掌子面约50m。
接收器采用环氧树脂锚固。
炮孔布置要求
炮孔共24个，位于隧道右侧（面对掌子面），采用Φ42钻头施钻，炮孔间距1.5m，距离地面1～1.1m，深度1.5m，炮孔下倾5º～10º，第一个炮孔局距离接收器15m左右，每孔装药量约为100kg。
TSP203系统的现场测试示意图见图5.1.2。
图5.1.2TSP203系统的现场测试示意图
6施工要求
物探及超前钻孔预测，隧道掘进工作面后方必须满足足够的施工空间；地震反射法或声波反射法应当宏观控制掌子面前方50m～150m范围内软弱围岩发育的范围和里程；超前地质钻孔可以比较直观地揭示掌子面前方的地质情况，对地下水发育段隧道开挖面周边的溶洞揭示采取8～12m段钻探；用地质理论和作图法可以通过平行导坑预报正洞地质情况；通过对以上探测结果的综合分析，能够比较准确地预先探知掌子面前方不良地质体的存在。
根据现有的地质勘测资料，对隧道不良地质段进行补充地质探查。
在隧道工作面按照“由远至近，逐步加密”的方法进行探测。
超前地质预报方法表见表6.1.1。
表6.1.1超前地质预报方法表
地质超前预报的方法
预测预报手段
仪器
预报内容
预报频率
及计划
地质分析法
地质
素描
罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等简单工具
主要对开挖面围岩类别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、断层分布和形态、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质素描图，通过对洞内围岩地质特征变化分析，来推测开挖面前方的地质情况。
地质素描在每次开挖后进行
物探法
TSP技术
TSP203超前预报仪
重点探查规模较大破碎带、裂隙发育带等。
每隔100m用TSP203探测一次
水平钻孔法
超前地质钻孔
水平超前地质钻机
施工中将超前钻孔作为主要的探测手段，用以验证超前地质预报的精度，并直接探明涌水压力及其含量。
水平超前钻深孔孔径为108mm，中孔孔径为50mm。
每次钻孔度30~50m，必要时进行取芯分析。
加深炮孔探测法
长炮孔
风钻
可用于各种地质条件下隧道的地质超前探测，尤其适用于岩溶发育区。
孔深较爆破孔（或循环进尺）深3m以上
7劳动组织
⑴劳动力组织方式：
采用架子队组织模式。
⑵施工人员根据施工方案、机械、人员组合、工期要求合理配置。
工作面人员配备表见表7.1.1。
表7.1.1工作面人员配备表
序号
职务
人数
负责项目及工作内容
1
管理人员
2
总工程师**全面负责，**负责调度工作。
2
现场工程师
4
隧道工程师**负责技术工作，**负责安全。
3
熟练工人
8
工班长陈仁义，领工员郭友善，开挖工阳安得、王伟、徐昌品、龙昌安、焉大国、贾浩月负责打孔，徐永同、王华负责爆破。
4
质量控制及相关资料填写
2
质检工程师**负责对预报质量有效性监控；隧道工程师**负责预报资料填写。
8材料要求
检测所需材料符合设计及规范要求。
9设备机具配置
设备机具配置表见表9.1.1。
表9.1.1机械设备配置表
设备名称
规格型号
技术情况
数量
地质罗盘
DQL-2A
良好
1
水平超前地质钻机
RPD-150C
良好
1
地质预报系统
TSP203
良好
1
风钻
YT28
良好
4
10安全及环保要求
⑴根据综合地质预报手段获得的地质信息，经综合分析，及时提出地质预报资料，作为制定或修改施工方案的依据。
⑵超前的地质情况与预报结果进行对比分析，及时总结经验，指导和改进地地质预报的结果应体现出及时性，有异常情况时应及时通知决策部门和设计单位，及时采取措施，使不良地质体始终处于可控状态；在预报前方地质情况正常的情况下，亦应将预报结果及时通知决策部门和施工单位，使其安排正常施工工序，组织正常施工生产。
⑶地质预报结论应有书面报告，并及时交由决策部门和施工单位，对所有预报资料应存档备查。
⑷施工过程中应将实际开挖纳入地质预报工作。
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