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

XXXXXXX

隧道工程施工作业指导书

本次作业指导书修订主要依据：

⑴铁建设[2010]241号《高速铁路隧道工程施工技术指南》和《铁路混凝土工程施工技术指南》；⑵《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010；⑶《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010；⑷隧道施工图；⑸隧道标准化施工工艺经验。

隧道超前地质预报作业指导书

1适用范围

本作业指导书适用于XXXXXXX隧道工程超前地质预报作业。

2地质预报的目的及内容

根据隧道地质情况，风险源及其风险标准、等级，开展不同的超前地质预测预报工作，以达到探测前方地质情况，以便采取合理的工作措施，保证施工安全及地表水环境的安全。

预报包括以下内容：

⑴地层岩性，重点为软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土等。

⑵地质构造，重点为断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况。

⑶不良地质，重点为进口段顺层偏压、斜井顺层偏压、出口仰坡顺层及（软质岩）风化剥落；特殊岩土为软土、松软土及泥岩的膨胀性。

⑷地下水，重点为第四系土层孔隙水、基岩裂隙水及断层水。

3超前地质预报的原则

在岩溶发育的灰岩地层隧道施工中，采用综合超前探测预报的方法，“地表和洞内相结合、构造探测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的原则，开展多层次、多手段的综合超前地质预报，做到有疑必探、先探后掘，把超前地质预报纳入正常施工工序中。

对各种探测到的信息进行综合对比分析，尽可能准确地及早判断隧道工程将经过的不良地质，指导和修正工程设计，修正和确定施工方案和措施。

4超前地质分级预报及方法

隧道地质预报项目主要包括地质调查法、物探及钻探三种类型，其中物探主要有TSP203超前地质预报、地质雷达、红外探水；钻探主要为超前水平钻孔预报、加深炮孔预报、基底探测。

5超前地质预报方案

⑴超前地质预报分级管理

隧道超前地质预报实行分级管理，根据隧道地质情况、风险源及风险标准、等级，采取不同的地质预报方案，以达到探测前方地质情况，以便采取合理的工程措施，保证施工安全及地表水环境的安全。

按照不同的等级确定风险准则，《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》中推荐的风险接受准则如下表：

风险等级

接受准则

处理措施

低度

可忽略

此类风险较小，不需采取风险处理措施和监测

中度

可接受

此类风险次之，一把不需采用风险处理措施，但需予以监测

高度

不期望

此类风险较大，必须采取风险处理措施降低风险并加强监测，且满足降低风险的成本不高于风险发生后的损失

极高

不可接受

此类风险最大，必须高度重视并规避，否则要不惜代价将风险至少降低到不期望的程度

⑵地质预报方式

地质复杂隧道的预测预报坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合，地质方法与物探方法相结合，辅助导坑与主洞探测相结合，开展多层次、多手段的综合超前地质预报，按远程、中程、近程不同探测方法相互验证，判断断层破碎、岩溶区，含水结构等的规模及位置并贯穿于施工全过程。

根据隧道地质情况、风险源及其风险等级，采取不同的超前探测方法，分别为地质调查法、物探法及超前钻探法。

⑶地质预报的实施

㈠物探法

①TSP203地震波反射法

TSP203地质预报系统利用在隧道边墙的炮孔激发线阵弹性波，弹性波在三维空间传播的过程中，遇到地质岩性变化的界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等声阻抗界面，会产生弹性波的反射现象，这种反射波通过预先埋设在隧道围岩中的检波器接收下来，通过对反射回波旅行时间、传播衰减以及相位变化等分析，从中拾取掌子面前方的反射波信息，推断预报隧道前方100m范围内的岩性变化、断层、破碎带、岩溶发育带以及它们的产状、规模、岩层的含水特性、岩石力学参数等。

②红外探测

在地质勘探资料显示或TSP203预报前方围岩构造异常时，利用HW-304红外探水仪对前方构造含水性能进行探测。

HW-304红外探水仪通过接收不同岩体红外辐射场的红外辐射波，根据其强度变化分析判断开挖面前方30m范围内是否存在含水体及含水体的集中位置，为有效地预先排队突泥突水隐患提供依据。

㈡钻探法

①超前水平钻孔

针对隧道地质情况，主要用于验证富水带岩性情况及赋水情况，岩溶发育及岩溶水情况，前后循环搭接5米。

主要类型为ZT-1和ZT-2，其中ZT-2主要手段为超前钻孔2孔，加深炮眼5孔，其中一孔取芯。

②加深炮孔

根据设计要求，加深炮孔钻孔深度较爆破孔深3米，钻探为ZT-1时，正洞每循环钻孔5孔；钻探为ZT-2时，正洞每循环钻5孔，其中一孔取芯。

③地质素描

地质素描包括开挖面地质素描和洞身地质素描。

地质素描在隧道每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等，核对设计地质情况，判断围岩稳定性。

每一开挖循环进行一次。

④隧底钎探

基本要求：

钎探深度5m，仰拱钎探点布置沿左、右线中线布置，间距10m，左、右线钎探点在纵向错开5m。

仰拱钎探点可根据现场实际加密布置，钎探深度不可减少。

⑷注意事项

各架子队在实施地质预报工作前，提前通知监理单位现场实施监理。

地质预报实施过程详细记录在施工日志上。

并将预报结论以告知书的形式下发至架子队管理人员手中。

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

红外探水

红外探水仪

根据构造探测结果，趋近不良地质体和地质异常体时，利用便携式红外线探水仪进行含水构造探测。

当洞内个别区段渗水量较大时，亦用红外探水仪探测预报，探明隧道周边隐伏的含水体。

每隔20m～30m对掌子面进行一次含水构造探测

水平钻孔法

水平超前钻孔

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。

水平超前钻孔径108mm。

每次钻孔深度100m，必要时进行取芯分析

6超前地质预报工作流程

超前地质预报工艺流程图

超前地质预报分析流程图

7超前地质预报组织机构

为了对掌子面前方的地质情况进行超前预报并对初期支护和围岩变形状况进行有效的监测，成立专门的施工监测及地质预报小组。

地质预报小组工作内容：

①开工前对洞口地表及出露的围岩情况进行必要、简单的地质核查；根据隧道地质情况编制针对性超前地质预报实施方案，并协助开展TSP、红外探测预报工作（配合人员要求不低于工区技术负责人以上的人员）。

②施工中及时进行地质素描，填写施工阶段围岩级别素描卡，提出围岩分级修正建议。

③专人负责记录超前钻孔，并对钻孔数据进行整理、分析。

④根据设计与施工需要，进行隧道溶洞、暗河、放射性、有害气体高地应力、地温等项目的监测。

⑤洞内涌水的涌水量、流量、水压的监测。

⑥围岩应力的监测，按要求埋设压力盒、位移计等元件。

⑦实施施工地质工作，包括隧道地形地貌踏勘等，以及洞壁及掌子面地质素描、超前水平钻孔等预测预报和物探探查的验证。

⑧认真研究设计文件，对施工地质结果同设计单位提供的设计文件进行对照验证，根据变更设计方案及时调整施工方案，并对下阶段施工地质、完善设计方案提出合理化建议。

⑨负责施工地质的技术人员必须相对固定，并具备一定的地质工作经验和隧道施工经验，能较准确的判断隧道开挖掌子面前方与侧壁的地质情况。

⑩当设计单位需进行补充施工地质工作时，应主动提供工作条件。

参与重大地质灾害研讨。

8超前地质预报信息处理及报告管理

⑴为将超前地质预报技术认真实施，贯彻信息化指导隧道施工，防止隧道坍塌和突涌水等灾害，施工过程中要建立完善的信息化管理系统，以保证超前地质预报系统正常运转，提供准确可靠的信息反馈资料，保证隧道施工安全。

⑵配备掌握地质判译技术、经验丰富的地质工程师组建地质预报组。

依据综合超前地质预报各阶段的预报资料，及时制定各类施工技术方案，保证顺利通过不良地质体。

⑶通过各种方法收集地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判断，并将处理结果反馈给施工，及时调整施工方法和支护参数。

⑷超前水平钻的施钻结果界定和记录安排专人负责记录，施工过程围岩判识记录人员根据岩碴情况结合钻机手经验判定。

水平钻的资料归类整理由项目部专人负责完成。

各项目分部要及时把水平钻探资料上报监测中心。

⑸对于探测报告中的重点段、异常段，由超前地质预报小组组长组织相关部门召开分析会，对重点、异常段进行分析，并提出建议性工程措施，由工程部形成预警通知和建议工程措施报告下发。

⑹对于软弱围岩变形较大的隧道需要进行围岩变形应力监测的隧道，根据设计提供的监测方案和监测手段，各项目部要配合进行操作实施。

9超前地质预报安全注意事项

⑴作业人员应经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识，认真学习、执行隧道施工安全规程和钻探安全技术操作规程；能识别各种安全危险源，保障人员和机械设备的安全。

⑵进入隧道作业时必须穿戴合体的工作服、防护靴、安全帽和防尘口罩等防护用品。

⑶严禁上班前和工作中饮酒。

⑷必须在现场找顶作业结束后进行地质预报工作，开始工作前必须观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖工作面附近是否有危石存在，确保预报人员的安全。

⑸高处作业时作业台架必须安设牢固，台架周围设置防护栏，凡患有高血压、心脏病等不适应高处作业者不得上架作业。

⑹当隧道岩体中含有煤压瓦斯、石油天然气等易燃易爆物时，采用防爆型的仪器、设备。

当采用非防爆型时，在仪器设备及操作空间20m范围内瓦斯浓度必须小于1%。

⑺超前钻探必须采用水循环钻或湿式钻孔。

⑻TSP超前地质预报现场采集数据使用的炸药和雷管必须由持有爆破证的专人领用，爆破作业必须由专业爆破工操作。

⑼钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均采用符合要求的高压配件，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂高压风、水伤人；高压电路接线应由专业电工操作。

⑽钻孔时钻机前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴向后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。

⑾为便于控制超前钻孔揭露大量地下水时的水流及采取措施，孔口安设孔口管和闸阀，且孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。

XXXXX隧道工程

XXXXX隧道出口

隧道超前地质预报作业指导书

编制:

审核:

批准：

2013年03月1日