超前地质预报技术交底书文档格式.docx

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3.1工艺流程

超前地质预报方式工作范围及作业方式见下表。

超前地质预报方式工作范围及作业方式表

预报方式

工作范围

作业方式

TSP203

隧道的断层破碎带、低阻区、岩石界面、不良地质地段。

隧道施工时，进行钻孔、设备安装隧道停止施工后，进行引爆监测后恢复隧道施工。

地质雷达

接近和通过不良地段时使用，以准确推断隧道四周及底部的岩溶、水体的形态。

正洞均需监测

短时间占用正洞施工时间，接近岩溶、水体等之前开始施测，有水岩层10m/次，无水岩层＜20m/次。

红外线

探水仪

探测地下水分布，正洞均测。

利用施工空隙时间，每掘进20～30m测一次，测点纵向间隔5m，每个测点向拱顶、两侧及隧底测四个方向，靠近工作面的测点还需要向前量测。

超前水

平钻孔

隧道不良地质地段。

停止正洞施工约12～24h，探测深度30～100m时，水平钻机使用MGY-80、MGY-100A、XY-2钻机。

短距离水平钻孔探测，为日常监测项目。

正洞在地质较差地段进行。

不单独占用施工时间，在每循环钻孔时，将若干辅助眼加深1～5m，直觉确定围岩变化情况。

常用地

质法

正洞开挖面均进行地质素描。

不占用施工时间，每次爆破后进行素描，绘制展示图，进行推测。

编制：

复核：

日期：

签收单位：

单位：

中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：

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综合超前地质预报系统流程图

工程名称

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3.2施工方法

由于隧道地质情况复杂，为低瓦斯隧道且穿越采石采空区，隧道施工应采取相应的预测预报措施探明隧道施工的地质情况，并根据预报结果，及时报相关单位后，调整设计、改变施工方案，本隧道地质预报措施主要有地质调查法、加深炮孔探测、地质雷达探测、红外探测、超前钻孔探测等。

3.2.1地质调查法

利用常规地质理论和作图法，根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内地质调查资料、隧道开挖工作面地质素描，通过地层层序对比、底层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道

几何参数的相关性分析、地质作图和趋势分析、隧道内不良地质体临近前兆分析等，推测开挖工作面前方可能揭示的地质情况进行预测预报。

地质调查法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。

对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。

测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。

将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。

依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的岩层在隧道中的位置和规模。

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施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。

同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。

及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报专管地质工作的专业工程师，以利采取有效的防护措施。

地质观察在爆破后初喷前进行，绘制地质素描图，填写开挖工作面地质调查记录表；

检查喷射混凝土有无开裂及发展，锚杆有无松动，钢架支护状态等，并做好相应记录；

查看边仰坡有无开裂、起壳，地表有无裂纹；

地表水位有无异常变化。

3.2.2加深炮孔探测

加深炮眼探测是利用风钻或凿岩台车等在隧道开挖面钻小孔径浅孔获取地质信息的一种重要方法。

每断面均匀选取3孔，加深至5m。

要求每循环15孔加深炮眼。

因其数量比较多，在岩溶发育区大大增加揭示岩溶的机率，效果非常明显，施工时应严格按设计加深炮眼长度要求进行加深炮眼探测。

3.2.3地质雷达探测

采用地质雷达对掌子面前方地质情况进行预报，探测前方距离约10-30m。

地质雷达是基于电磁波在有效介质中的传播特性工作的。

发射天线发出微波频段的电磁波后，遇到不均匀介质或介电常数有差异时会发生反射，反射信号由接收天线接收记录，经微机处理形成雷达剖面图。

解译人员对雷达剖面图进行解译分析，提出掌子面前方不良地质体的位置和规模。

该法对30m范围内的不良地质体，尤其是含水地质体探测效果好。

地质雷达主要在临近含水构造地段使用，近距离探测富水溶洞、含水断层等。

复核：

日期：

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3.2.4红外探测

红外探测是利用地下水活动引起岩体红外辐射场场强变化特性，推测掌子面前方含水体的一种探测方法。

在接近岩溶或断层破碎带富水区时施作，定性预报掌子面前方30m范围内有无地下水。

其工作流程为：

从掌子面后方的探测段起点，按5m点距布设测点→使用红外线探水仪量测各测点的初始场强（目标场强）→对场强发生变化的测点重复量测，并作横向、垂向扫描，记录所在测点场强的极大和极小值→以纵座标为红外辐射场强，横座标为测点，绘制红外探测曲线图→根据曲线图，采用趋势外推法，判断掌子面前方的含水体构造。

红外探水见“红外探水示意图”。

注：

A：

供电电极；

M/N：

测量电极；

B：

相对无穷远点（AB>

300m）；

P：

含水体接触点

红外探水示意图

3.2.5超前钻孔

超前钻探是隧道施工期超前地质预测预报最直接、最有效的方法，也是对其它探测手段成果的验证和补充。

通过钻孔钻进速度测试和对钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水状况等诸方面的资料。

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每个断面布设3个Φ108探测孔，对掌子面前方地下水、围岩及瓦斯赋存情况进行探测，探测孔25m一个循环，单孔长度为30m作业，相邻探测孔之间的搭接长度为5m。

当有异常情况时，结合预测结果判释，可加密钻孔或加深部分爆眼孔，钻孔布置应针对物探异常进行调整。

为防止遇高压水时突水失控，开孔采用Φ120钻头，孔内放入3.0m长的Φ108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50cm，孔壁间用环氧环脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以便遇高压水时及时封堵并注浆。

钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施工时不晃动。

施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。

不良地质段有在岩溶通道出现高外水压力的可能性，适当增加探孔数量，有利于掌握复杂多变的岩溶特征。

施工中如果判断前方地质较差，应当适当增加超前预报探孔的数量，特别是中长距离探孔的数量，与台车加长探孔相互配合，以提高对不良地质预报的准确率。

施工期间，由于高外水压力的存在，必须使用能够控制和处理高压和可能出现的大流量水的先进的钻孔机械。

因为，如果钻孔时遇到岩带存在大量的高压水，钻杆一旦控制不好，就会从孔中射出造成损坏和人员伤亡。

同时，高压力的地下水喷出后，若没有孔口封堵装置，很难控制。

有效的解决办法之一是在探孔孔口管上安装止水阀，管口伸出部分应能与双液注浆泵联接的，以便遇高压水时及时封堵并实施注浆。

超前预注浆效果的好坏直接影响到隧道开挖后涌水量的大小。

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一是超前钻孔一旦钻到地下水，应当立即停钻，并实施灌浆，按照注一段钻一段的前进式注浆方式实施，直至钻到设计深度，将超前钻孔与超前预注浆浆纳入同一个工序来实施；

二是前后两次超前探孔必须保证有最小5m的搭接长度，并且后一次钻孔至少前5m在前一次的注浆岩盘内；

三是在水压、水量较大的情况下，坚持采用分层泄水减压、分层注浆的方式，即下层管注浆、中层管放水和中层管注浆、上层管放水，逐层抬水把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外；

四是做好注浆效果的检查工作，按规定实施检查孔，做到先检查再开挖。

通过钻孔进行以下工作：

收集分析钻孔的排砟；

记录分析钻孔台车的推进压力及钻速；

记录分析钻杆不同长度时的涌水量的大小；

工作面岩石素描，测定围岩层理、节理的走向。

在拱顶、拱脚和隧道中下部分别设超前钻孔，孔深20m，孔径Φ65mm，用液压钻孔台车钻孔。

推断工作面前方地质构造、岩性、水源位置及水量大小。

3.2.6TSP长距离超前地质预报

采用TSP203超前地质预报。

地震（声）波由特定点上的小规模爆破产生，并由电子传感器接收。

当地震波遇到岩石强度变化大（如物理特性和岩石类型的变化、断层带、破裂区的出现）的界面时，在绕射点处部分射波的能量被反射回来。

TSP203系统特别适用于高分辨率的隧道折射地震（微地震）勘探，以及断裂和岩石强度降低地带的监测。

TSP203系统理论上可预测150～300m的距离。

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在接收器及传感器套管安装完成12h后，进行爆破孔装药、传感器插入及功能性测试，然后引爆爆破孔，对每次爆破进行地震信号记录。

在正式爆破采集数据时，洞内一切施工停止，以尽可能减少采集到的数据受外界噪声的干扰。

该过程约需45min。

通过TSP203专用软件对隧道内采集到的原始资料进行以压制干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的技术处理。

数据处理前，先确定描述隧道轮廓的参数、各炮孔的装药量等数据，再通过专用软件处理，给出掌子面前方结构的剖面及各种地震参数，

数据处理后，提供的直接成果是围岩性质可能发生岩性变化的位置、各反射界面围岩的物理性质。

通过人工解译，得出反射界面的岩性参数、产状及其相互关系，以及各步解释后的隐含信息，以预测不良地质段的性质。

为保证预报长度、预报精度，提高预报质量，在一切可能的情况下尽量减少环境噪音。

确定好采样间隔和采样数目，采用早强膨胀水泥砂浆使接收器与岩体粘贴好，以保证采集信号的质量。

3.3预报侧成果分析及处理

1、隧道超前地质预报仪数据处理采用TGPWIN2.0软件进行处理。

依据隧道地震波反射原理，采用多波分析处理技术，对于处理中简单重复费时的步骤采取自动处理方式，对于涉及解释重要结论的处理过程，采用原生对比检查和多参数综合分析解释的方式。

1）、建立检测点、激震点、隧道掌子面里程表；

确定预报的里程范围和宽度。

2）、三分量地震波分离激发能量的非一致性调整；

三个分量的地震波回波提取；

偏移归位成图；

地震波传递特性参数提取及成图；

以及综合计算与构造面产状成果图绘制。

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3）、程序生成P波、SH波、SV波三分量地震反射波偏移归位成果图。

4）、程序生成综合构造面产状分布成果图。

2、出具数据报告

利用TGPWIN2.0处理系统，通过数据处理分析，得到三个分量的地震回波提取、偏移归位成图、地震波传递特性参数提取及成图以及综合计算与构造面产状成果图绘制，再将所得到的成果图一一比对分析，形成正式的预报报告指导现场开挖掘进从而保证隧道开挖安全。

地质预测预报的结果由地质工程师进行汇总，原始资料上报设计单位。

在综合分析的基础上，编写综合超前地质预测预报成果，对各种岩性进行描述，包括岩体应力、应变特征。

量化岩体参数、综合确定围岩级别，对不连续界面、层面的构成进行细化，着重查清地质构造、岩溶、断层破碎带。

同时查明地下水循环规律和水流动特征以及地下水化学成份等。

会同有关专家对提交的成果进行再次分析，对可能出现的地质问题提出必要的安全措施。

以指导现场施工。

根据预报结果，及时反馈设计单位，调整设计、改变施工方案。

4、超前地质预报质量保证措施

1）将超前地质预报及超前地质预报实施计划纳入施工生产计划中，委托有经验、资质的专业化队伍实施超前地质预报工作，并根据预报方案和规定配备足够的专业人员和仪器设备，专业人员中聘请有资质的地质工程师分析数据，仪器和设备的性能、精度及效率能满足施工预报的要求。

2）施工预报紧密结合施工步骤，根据预报成果优化施工方案，并提出安全注意事项和措施。

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3）积极配合监理、设计单位做好对预报工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据预报资料整理出标段的超前地质预报分析总报告纳入竣工资料中

4）根据围岩揭示情况，跟踪检查超前地质预报资料的准确性，不断改进预报方法，提高预报质量和准确性。

5）超前地质预报专业队伍在施工的全过程中，应保证超前地质预报专业技术人员、机组人员的相对固定，未经许可不得随意更换或减少数量。

负责超前地质预报的专业技术人员应具备丰富的地质工作经验和隧道施工经验，熟练撞我物探仪器、设备的操作及分析方法，准确判释地质情况。

6）加强对探测设备和仪器的维修和保养，使设备和仪器处于良好状态，探测完毕后及时进行资料整理及信息反馈。

7）收集数据时，要排除外界干扰源对信号的干扰；

8）要将解译结果与开挖后实际地质情况比较，不断总结经验，提高解译水平。

5安全要求

（1）设备技术状态良好，能确保正常、安全使用。

（2）操作人员必须熟知设备性能和操作规程，严格遵守设备操作、使用和维护保养规定，按照设备使用说明书的有关规定操作使用。

（3）严禁设备带故障使用，防止拼设备和精机粗用，违规代用，使用设备时不得任意改变其性能和用途，禁止随意拆卸零部件和附属设备。

（4）设备的随机附件、备件、专用工具应专人保管，责任到人。

（5）设备使用后要按照出厂装箱位置装好设备，设备搬运要轻拿轻放，做好防潮防雨工作。

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（6）仪器运输时应机不离人，人不离机，保证仪器运输安全，按照要求在指定时间内到达待测地点。

（7）按照“养维并重，预防为主”的原则，必须对设备有计划的进行技术保养维护，使设备保持整洁、干净和安全，做好设备的保养维护工作。

（8）设备发生故障，现场操作人员应及时向组长汇报，及时与厂家联系维修事宜，操作人员不得私自拆卸、处理故障设备。

（9）设备操作地点要选择已支护、安全稳定的位置，确保操作者和设备安全（10）震源使用的炸药、电雷管管理要严格按照火工品使用管理规定执行，保证设备及现场作业人员的安全。

6环保要求

（1）工作中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。

（2）按环保部门要求集中处理试验及生活中产生的污水及废水。