隧道地质预报作业指导书.docx
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隧道地质预报作业指导书
隧道超前地质预报作业指导书
1．适用范围
适用于隧道正洞及其辅助坑道的超前地质预报作业。
2、作业准备
2.1内业技术准备
组建地质超前预报专业小组，认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，掌握隧道工程地质情况，编制超前地质预报计划，地质素描、加深炮孔、超前钻孔和先进物探手段结合起来进行超前地质探测预报。
预报手段主要包括以下几种：
地质超前探测预报系统（TSP或TST）、地质雷达、红外线探测仪、超前地质钻孔等。
2.2外业技术准备
根据隧道地质情况，采用不同的超前地质预报方法，现场收集隧道地质情况的各种技术数据，进行分析、解译、对比后得出结论，指导隧道施工。
3．技术要求
3.1、具体方法及要求
超前地质预报是隧道施工中的一个重要环节，应作为一项工序纳入隧道施工中去。
一般采用地质调查与勘探相结合、物探与钻探相结合的方法。
龙凤隧道采用多种地质预报方法对前方地质预测，采用的方法有地质调查法、加深炮孔法、超前地质钻孔、地质雷达、红外探水。
4．施工程序与工艺流程
4.1、施工工序
施工程序为：
地质分析预测→判断地质情况→确定预报手段→收集数据→分析、解译、对比数据→反馈设计→变更调整设计参数→根据变更设计施工。
4.2、工艺流程
5．施工要求
5.1.地质调查法
地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。
隧道地表补充地质调查包括以下主要内容：
⑴对已有地质勘察成果的熟悉、核查和确认；
⑵地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的熟悉和确认；
⑶断层、褶皱、节理裂隙密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；
⑷地表岩溶发育位置、规模及分布规律；
⑸煤层、石膏、膨胀岩、天然气等特殊地层在地表的出露位置、宽度及其产状变化情况；
⑹人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系。
⑺根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。
⑻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、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制成地质素描图，包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。
⑼根据已有的勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描，通过地层层序对比、地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、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等，推测开挖工作面前方可能揭示地质情况。
5.2．加深炮孔探测
利用风钻在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔来获取前方地质信息。
加深炮孔孔深比每次循环爆破孔深5m，孔径与爆破孔相同，没循环加深炮孔个数为5个。
5.3.超前地质钻孔
⑴一般地质地段在掌子面拱部布置一个超前地质钻孔，每次超前水平地质钻孔至少重叠5m以上，一孔布置在线路中线上，根据需要钻进的深度，确定仰角，一般在钻探超出轮廓线2.0m左右；左右两侧探孔，根据需要钻进的深度，确定偏角，钻探范围超出轮廓线外2.0m左右。
钻孔位置距拱顶2m，钻孔直径为89mm，隧道钻孔参数及孔位布置见下图。
钻孔编号
偏角（度）
仰角（度）
长度（m）
备注
1#
0
5
30
⑵特殊地段在掌子面布置三个超前钻孔,按等边三角形方式布孔,每次超前水平地质钻孔至少重叠5m以上。
一孔布置在线路中线上，根据需要钻进的深度，确定仰角，一般在钻探超出轮廓线2.0m左右；左右两侧探孔，根据需要钻进的深度，确定偏角，钻探范围超出轮廓线外2.0m左右，钻孔直径为89mm，隧道钻孔参数及孔位布置见下图。
⑶在钻探过程中，及时做好钻探记录，钻探记录包括：
a、钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分；b、卡钻、跳钻等情况；c、掌子面的岩层岩性、构造性质及地下水等情况。
送岩心或岩样至设计及中心试验室，经过试验及分析，对隧道前方的地质情况做出预报，并将预报情况及时反馈至施工现场，以达到指导施工的目的。
⑷钻探情况的分析
①通过钻进过程中的情况对围岩进行分析。
如：
a、在遇到断层泥时，钻进时间短、钻进速度快，钻孔冲洗液浑浊，呈白色；b、遇到卡钻时，说明岩体破碎；c、遇到跳钻时，则可能有空洞或溶洞等。
d、钻进过程中，遇到孔内有大量地下水涌出，则可能有地下暗河、裂隙水、承压水等情况。
②通过对岩心或岩样的观察，分析其构造情况，从而判断隧道前方的地质情况。
③通过对岩心或岩样实验分析，得到岩石的物理力学性质，从而判断隧道前方的地质情况。
5.4．物探方法
主要包括地质雷达探测、红外探测。
在地质调查的基础上，结合超前钻孔的情况（设计文件规定时），利用地质雷达探测、红外探水等方法，对隧道及辅助坑道的不良地质（特别是岩溶、暗河、采空区等）地质构造（特别是断层破碎带、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况）地层岩性（特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土等）地下水（特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等）进行超前预测预报。
提供以下成果资料：
①开挖掌子面前方围岩的完整性；②断层：
破碎带的位置、宽度、富水情况等；③地下水发育的突涌水段：
节理裂隙发育情况、富水情况，并分析发生突涌的可能性等；④岩溶：
岩溶发育情况，包括溶洞的大小、位置、充填情况等；⑤煤系地层：
含煤层的厚度、是否存在采空区。
并通过综合分析，做出隧道开挖稳定性的评价和是否增加超前钻孔（验证物探超前地质预报重大异常）。
5.4.1地质雷达法
⑴测线的布置
采用地质雷达法进行超前地质预报时在隧道掌子面上布置测线位置，在有条件的情况下采用连续测量模式进行，当现场条件不允许时采用点测的方法对前方的地质情况进行探测。
⑵数据采集
当测线位置确定后，连接仪器各部件并开机检查现场是否有干扰源的存在。
如存在干扰源则应想办法清除。
如没有干扰的存在，则可以开始数据的采集工作。
在地质雷达的数据采集过程中还应该注意以下事宜：
测网密度、天线间距和天线移动速度应反映出探测对象的异常，测线宜采用十字或网格形式布设并采用连续测量的方式，不能连续测量的地段可采用点测。
数据采集过程中，支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作人员应与工作天线保持相对固定的位置。
地质雷达（GPR）探测质量检查的记录与原探测记录应具有良好的重复性，波形一致，异常没有明显的位移。
在发现有重点异常的区域应重复观测，重复性较差时应查明原因。
参与解释的雷达剖面应清晰，解释前宜做编辑、滤波、增益等处理。
情况较复杂时还宜进行道分析、FK滤波、正常时差校正、褶积、速度分析、消除背景干扰等处理。
⑶资料处理及解释
地质雷达的资料处理采用“RADANFORWINDOWSNT”软件包对原始数据进行处理。
其处理流程为：
数据传输→文件编辑→水平均衡→数字滤波→零点归位→偏移处理→能量均衡→时深转换→文件注释→输出雷达深度剖面图。
将雷达深度剖面图作为资料解释的基本图件。
根据雷达深度剖面图上的反射波组、强能量团块分布和双曲线等特征，对掌子面前方的地质情况做出判断。
5.4.2红外探测
红外探测宜从开挖工作面开始，沿着一个边墙向洞口方向以2～5米点间距标出探测序号图，标出50～60米长的范围。
标定顺序号的目的有两个：
一是给出探测者探测时的站位，二是绘制图件时能给出直角坐标系横坐标的里程。
在具体探测时操作者站在一个顺序号旁侧的隧道中，用仪器的激光指向器射出的红色斑点，按顺时针方向，分别指向左边墙、顶部、右边墙、底部，与此同时这4条探测曲线在该处的探测值就探测完毕。
然后走到下一个顺序号，照此探测，直至全部探测顺序号上不同方位的应探测数据全部探完。
将全部数据输入计算机，可分别绘出左边墙探测曲线、顶部探测曲线、右边墙探测曲线、底部探测曲线。
依据探测数据绘制沿隧道轴向的探测曲线，如果开挖工作面前方存在储水构造，在靠近开挖工作面一端曲线会下降或上升，开挖工作面探测数据最大离散差值应超过正常情况下的差值；但是应该注意以下两种情况：
若开挖工作面附近几十米都存在地下水，在开挖工作面端探测曲线发生明显的上升或下降趋势时，则可能表明开挖工作面前方不存在地下水；若地下水在开挖工作面后方探测范围内、前方整个空间都发育，边墙、拱顶及隧底的探测曲线则比较平缓，开挖工作面探测数据最大离散差值宜较小，因此资料不会显示异常。
6．劳动组织
1、地质调查法、加深炮孔、超前地质钻孔采用架子队管理模式。
2、地质雷达、红外探水探测委托有资质的单位进行探测。
3、作业人员配置表
施工作业人员配置表
职位或工种
数量
具体职责
技术人员
2人
负责现场技术管理
安全员
1人
负责安全管理
工班长
1人
负责在现场具体盯控
钻孔工人
3人
负责现场具体施工
物探专业工程师
2
负责物探数据分析
7．材料要求
超前地质钻孔采用快速地质钻机，型号为ZDY2300S，钻杆共计需要50m，采用合金钻头，加深炮孔采用T28风钻进行施工，需要3台风钻机，地质雷达型号为SIR-3000型，红外探水型号为HY—304型，按照围岩地质不同，每段要求的施工方法不同，具体及超前地质预报方法统计表，所有材料必须经过检查、检测合格后才能使用。
8．设备机具配置
主要施工设备见下表：
主要施工机械设备配置表
机械设备名称
机械设备数量
型号
性能
风钻
2台
T28
良好
快速地质钻机
1台
ZDY2300S
良好
红外探水
1台
HY—304型
良好
地质雷达
1台
SIR-3000型
良好
9．质量控制及检验
9.1、超前地质预报质量控制
⑴成立专门的超前地质预报小组，建立完善的地质信息采集系统，对信息进行综合分析、判断。
⑵超前地质预报小组成员定期进行学习和总结，不断提高全员的素质。
⑶根据地质预报资料，及时修正支护参数、调整循环进尺长度，必要时改变施工工法。
⑷严格按设计文件、施工技术规范和施工工艺组织施工。
⑸.地质预报方法不能少于设计要求。
10、安全及环保要求
10.1.安全要求
1）、危险源：
防坍塌坠落、防触电、防尘、防机械伤害
2）、采取的措施
⑴对工人进行安全技术教育和培训。
工人安全培训考试不及格者，一律不准上岗作业。
⑵.安全员应随时观察地质变化，发现有松动滑块现象，应立即撤离工作面。
⑶在地质钻进行装卸过程中，安全员全程跟踪指导，防止出现高空坠落伤亡事故。
⑷施工用电由电工负责，一切线路设置必须符合规范要求；各种带电运行的机械应做好接地保护，一律装置漏电保护开关；配电箱要锁闭，严禁任何人乱拉乱接电源。
特别在地质钻施工时，注意做好接地保护。
10.2.环保要求
⑴洞内工作人员，需穿戴防护工作服。
⑵生产中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。
⑶按环保部门要求集中处理施工及生活中产生的污水及废水。
超前地质预报方法统计表
序号
隧道名称
预报方法
里程
长度
地质情况
1
龙凤隧道（5214m）
地质调查法
DK923+936～DK929+150段
5214m
岩溶、盐溶角砾岩及石膏，施工中可能揭示暗河通道和溶洞，可溶岩与非可溶岩接触带，煤层采空区。
加深炮孔
DK923+936～DK929+150段
5214m
超前钻孔
DK923+936～DK929+150全部施做，其中DK925+850～950、DK926+425～525、DK926+750～850、DK927+500～DK928+300段设置3个水平钻孔。
5214m
地质雷达
DK925+800～DK928+550段
2750m
红外探水
DK925+800～DK927+700、DK927+880～DK928+100段
2120m
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