超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書

1、中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書中中 鐵鐵 二二 十十 局局 集集 團(tuán)團(tuán)新建蘭新鐵路第二雙線甘青段新建蘭新鐵路第二雙線甘青段超前地質(zhì)預(yù)報 編 制 審 核 批 準(zhǔn) 人 編 號 ztlxs-7-zyzds-004 中鐵二十局集團(tuán)蘭新鐵路甘青段項(xiàng)目經(jīng)理部二一年三月 中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書目目 錄錄一、編制依據(jù)一、編制依據(jù)- 1 -二、二、 適用范圍適用范圍- 1 -三、超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容和方法三、超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容和方法- 1 -3.1 超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容- 1 -3.2 超前預(yù)報的主要方法- 1 -3.3. tsp201 地

2、質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)- 2 -3.4 地質(zhì)雷達(dá)探測法- 4 -3.5 紅外線探水法- 4 -3.6 水平超前鉆孔- 5 -3.7 補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查- 5 -3.8 掌子面地質(zhì)素描- 6 -3.9 地質(zhì)超前預(yù)報規(guī)章制度- 7 -中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書一、編制依據(jù)一、編制依據(jù)1.本作業(yè)指導(dǎo)依據(jù)中鐵二十局集團(tuán)蘭新鐵路實(shí)施性施工組織設(shè)計2.客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)3.客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南二、二、 適用范圍適用范圍本作業(yè)指導(dǎo)書適用于蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo)隧道地質(zhì)超前預(yù)報作業(yè)，對超前地質(zhì)勘探進(jìn)行過程控制，保證超

3、前地質(zhì)勘探滿足施工要求。三、超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容和方法三、超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容和方法3.13.1 超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容超前地質(zhì)預(yù)報的主要內(nèi)容3.1.1 斷層及斷層影響帶的位置、規(guī)模及其性質(zhì)。3.1.2 軟弱夾層的位置、規(guī)模及其性質(zhì)。3.1.3 巖溶的的位置、規(guī)模及其性質(zhì)。3.1.4 不同巖性、圍巖級別變化界面的位置。3.1.5 工程地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的位置和規(guī)模。3.1.6 含水構(gòu)造的位置、規(guī)模及其性質(zhì)。3.23.2 超前預(yù)報的主要方法超前預(yù)報的主要方法采用 tsp201 地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)或地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀、地質(zhì)素描、超前水平鉆孔等綜合勘探的方法進(jìn)行探測，超前地質(zhì)預(yù)報是制定施工方案和

4、工程措施的主要依據(jù)，也是隧道施工的一道重要工序。本隧道施工中，在重點(diǎn)地段,上述各種預(yù)報手段并用，一般地段以地質(zhì)素描為主，特殊和不良地質(zhì)地段則采用物探、鉆探相結(jié)合的方式。實(shí)行動態(tài)監(jiān)控，信息化施工。加強(qiáng)對圍巖監(jiān)測，進(jìn)一步掌握圍巖的特性，為施工提供可靠的技術(shù)依據(jù)。 3.2.13.2.1 超前地質(zhì)預(yù)報與補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查工作流程超前地質(zhì)預(yù)報與補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查工作流程中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報的工作流程如下圖：3.2.23.2.2 主要實(shí)施方法主要實(shí)施方法實(shí)施方法：對于設(shè)計提供的不良地質(zhì)地段，提前 50m 進(jìn)行探測：tsp201 地震波探測儀每 100m 施

5、作一次；hy303 紅外線探水儀每 20m 探測一次；超前水平鉆孔（每斷面布置五孔，其中一個孔鉆取巖芯）30m 一個循環(huán)，每循環(huán)搭接長度 5m；地質(zhì)素描每掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)行一次；地質(zhì)雷達(dá)每 30m 施作一次。根據(jù)幾種探測手段的探測結(jié)果進(jìn)行綜合分析，互相驗(yàn)證，提出預(yù)測預(yù)報意見和工程措施建議，及時反饋，以調(diào)整優(yōu)化設(shè)計，進(jìn)一步改進(jìn)和完善施工工藝和方法，實(shí)施信息化動態(tài)施工管理。3.3.3.3. tsp201tsp201 地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)本隧道采用 tsp201 系統(tǒng)探測，主要用于預(yù)報掌子面前方 100m 左右范圍內(nèi)的斷層破碎帶、富水帶、不同巖層接觸帶等不良地質(zhì)體的界面位置。tsp201 地質(zhì)超前預(yù)報

6、系統(tǒng)，可以進(jìn)行隧道地質(zhì)超前預(yù)報，擴(kuò)展配置又可以對開挖過程中未發(fā)現(xiàn)的隧道隱蔽病害（如隧底巖溶等）進(jìn)行檢測，和檢測隧道圍巖的彈性補(bǔ) 充 地 質(zhì) 調(diào) 查掌子面地質(zhì)調(diào)查與素描長距離探測：tsp201,預(yù)報距離 100m 左右短距離探測：地質(zhì)雷達(dá)，探測距離 15m；超前水平鉆孔，探測距離 30m。hy303 紅外線探水儀，探測距離 15m； 探測資料判釋，提出探測意見和工程措施意見綜合超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作流程圖綜合超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報工作流程圖中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書波速度、劃分隧道圍巖類別，以及檢查混凝土襯砌與圍巖之間是否存在脫空缺陷等。這種多功能儀器適應(yīng)隧道彈性波多項(xiàng)目

7、檢測的需要，軟件處理系統(tǒng)全部為windows 編程，界面良好，處理中既有自動處理方式，也有手動處理方式，還具有深入分析異?？煽砍潭鹊淖粉櫾u估功能。tsp201 地質(zhì)超前預(yù)報系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質(zhì)體中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報隧道掘進(jìn)面前方及周圍臨近區(qū)域地質(zhì)狀況的。它是在掌子面后方邊墻上一定范圍內(nèi)布置一排爆破點(diǎn)，依此進(jìn)行微弱爆破，產(chǎn)生的地震波信號在隧道周圍巖體內(nèi)傳播，當(dāng)巖石強(qiáng)度發(fā)生變化，比如有斷層或巖層變化時，會造成一部分信號返回，界面兩側(cè)巖石的強(qiáng)度差別越大，反射回來的信號也就越強(qiáng)。返回的信號被經(jīng)過特殊設(shè)計的接收器接收轉(zhuǎn)化成電信號并進(jìn)行放大，根據(jù)信號返回的時間和方向，通過專用數(shù)據(jù)處理軟件處理，

8、可以得到巖體強(qiáng)度變化界面的方位。3.3.13.3.1 儀器主要技術(shù)指標(biāo)：儀器主要技術(shù)指標(biāo)：12 通道 頻帶寬度 0.5 - 4000hzvpp 為 24 伏條件下的瞬時浮點(diǎn)放大，a/d 20bit 120-132db，動態(tài)范圍大，信噪比高；采樣率：10s、31.25s、62.5s、125s、250s、500s、1 ms、2ms 八檔；超長采樣記錄功能，采樣點(diǎn)數(shù)：1024、2048、4096、8192、32768、65536 點(diǎn)；采樣記錄長度為 10ms - 32.768s 具有模擬濾波器，有四檔：全通、低通、高通 1、高通 23.3.23.3.2 儀器裝配：儀器裝配：隧道地質(zhì)超前預(yù)報與檢測儀器

9、的裝配設(shè)計特點(diǎn)如下：考慮到隧道應(yīng)用環(huán)境具有潮濕或滴水的特點(diǎn)，儀器設(shè)計為整體式、面板鍵盤等設(shè)計為密封觸摸式鍵盤。儀器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)計為大信號狀態(tài)采樣，有利于儀器信噪比性能的提高，儀器動態(tài)范圍大于 120db。考慮到多功能檢測的需要，隧道地質(zhì)超前預(yù)報儀器設(shè)計為獨(dú)立的 12 個通道，通過選用專用插頭改變儀器輸入的接線組合，確定儀器的使用狀態(tài)。用于隧道地質(zhì)超前預(yù)報功能，儀器具有同時輸入 4 個三分量探頭信號的能力，即同時布置 4 個點(diǎn)的預(yù)報檢測；用于隧道地質(zhì)檢測功能，根據(jù)檢測項(xiàng)目選擇專用的插頭、電纜和檢波器，根據(jù)中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書工程需要選擇儀器的功能狀態(tài)。3.

10、43.4 地質(zhì)雷達(dá)探測法地質(zhì)雷達(dá)探測法本隧道采用地質(zhì)雷達(dá)主要在臨近含水構(gòu)造地段使用，近距離探測富水溶洞、暗河、含水?dāng)鄬拥?。地質(zhì)雷達(dá)是基于電磁波在有耗介質(zhì)中的傳播性工作的。發(fā)射天線發(fā)出微波頻段的電磁波后，遇到不均勻介質(zhì)或介質(zhì)常數(shù)有差異時會發(fā)生反射，反射信號由接收天線接收記錄，經(jīng)微機(jī)處理形成雷達(dá)剖面圖。解譯人員對雷達(dá)剖面圖進(jìn)行解譯分析，提出掌子面前不良地質(zhì)體的具體位置和規(guī)模。該法對 30m 范圍內(nèi)的不良地質(zhì)體，尤其是含水地質(zhì)體探測效果最好。3.53.5 紅外線探水法紅外線探水法所有物體都發(fā)射出不可見的紅外線能量，這能量的大小與物體的發(fā)射率成正比。而發(fā)射率的大小取決于物體的物質(zhì)和它的表面狀況。當(dāng)隧道

11、掌子面前方及周邊介質(zhì)單一時，所測得的紅外場為正常場，當(dāng)前面存在隱伏含水構(gòu)造或有水時，他們所產(chǎn)生的場強(qiáng)要疊加到正常場上，從而使正常場產(chǎn)生畸變。據(jù)此判斷掌子面前方一定范圍內(nèi)有無含水構(gòu)造?，F(xiàn)場測試有兩種方法：一是在掌子面上，分上、中、下及左、中、右六條測線的交點(diǎn)測取 9 個數(shù)據(jù)，根據(jù)這 9 個數(shù)據(jù)之間的最大差值來判斷是否有水；二是由掌子面向掘進(jìn)后方（或洞口）按左邊墻、拱部、右邊墻的順序進(jìn)行測試，每 5m 或 3m 測取一組數(shù)據(jù)，共測取 50m 或 30m，并繪制相應(yīng)的紅外輻射曲線，根據(jù)曲線的趨勢判斷前方有無含水。掌子面上 9 個數(shù)據(jù)的最大差值大于 10w/cm2，就可以判定有水；紅外輻射曲線上升或下

12、降均可以判定有水，其他情況判定無水。紅外探測的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對隧道全空間、全方位的探測，儀器操作簡單，能預(yù)測到隧道外圍空間及掘進(jìn)前方 30m 范圍內(nèi)是否存在隱伏水體或含水構(gòu)造，而且可利用施工間歇期測試，基本不占用施工時間。但這種方法只能確定有無水，至于水量大小、水體寬度、具體的位置沒有定量的解釋。中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書3.63.6 水平超前鉆孔水平超前鉆孔通過洞內(nèi)外觀察與地質(zhì)描述、tsp201 地震波探測儀、hy-303 型紅外線探測儀探水等有關(guān)地質(zhì)與水文資料分析，配合采用超前水平地質(zhì)鉆探加以驗(yàn)證。通過超前水平鉆孔巖芯的分析，進(jìn)一步探明掌子面前方的隧道圍巖地

13、質(zhì)狀況與水文地質(zhì)的具體情況，根據(jù)探孔鉆進(jìn)的時間、速度、壓力、成分以及卡鉆力、鉆芯和巖性構(gòu)造性質(zhì)及地下水情況，掌握隧道前方的地質(zhì)條件與水文條件。這是最直觀、最可靠的超前探測手段。在本隧道不良地質(zhì)體多的地段，實(shí)施 5孔超前鉆孔。探孔布置位置：隧道斷面周邊均勻布置 5 個。本隧道采用地質(zhì)鉆機(jī)，超前鉆孔深 30m。主要用于在 tsp201 預(yù)測到的不良地質(zhì)體前 50m 進(jìn)行鉆探，以準(zhǔn)確探測掌子面前方不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、性質(zhì)及地下水水量和水壓等。超前探孔施工時應(yīng)注意前一循環(huán)鉆孔與后一循環(huán)鉆孔之間要搭接 5m。其具體的超前探孔布置詳見“隧道超前探孔布置示意圖” 。另外在鉆爆破孔之前，利用加長的鉆桿，在

14、開挖斷面的中部和周邊施鉆 5 個孔，均水平施鉆。鉆孔位置：中部 1 個，周邊 4 個。孔深 58m。該孔既作為探測孔，又可作為爆破孔。該短孔探測法是在 tgp12、地質(zhì)雷達(dá)、紅外線探水儀等物探方法探測的情況下，了解掌子面前方圍巖無明顯的不良地質(zhì)體的基礎(chǔ)上采用的一種既保證施工安全，又加快施工進(jìn)度的一種施工方法。施工中，對于已出水的超前鉆孔，要進(jìn)行不間斷的水流量、水壓的監(jiān)測，繪制水量、水壓的變化曲線，為制定地下水處理方案提供依據(jù)3.73.7 補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查 在設(shè)計圖紙?zhí)峁┑牡刭|(zhì)資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)地調(diào)查核實(shí),以確定不同地層、巖性、巖層產(chǎn)狀在隧道地表出露及接觸情況，地表巖溶發(fā)育位置、規(guī)模及其

15、分布，構(gòu)造在隧道地有的出露、分布、性質(zhì)及產(chǎn)狀。觀察掌子面狀態(tài)、圍巖變形、圍巖風(fēng)化變質(zhì)情況、節(jié)理裂隙、斷層分布和形態(tài)、地下水分布情況、高壓富水段涌水的位置、水量和水壓以及止水后的止水效果，同時對開挖工作面附近初期支護(hù)狀況的觀察和裂縫描述，作為判斷圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)參數(shù)的檢驗(yàn)的重要依據(jù)，觀察已作初期支護(hù)地段的噴中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書射混凝土、錨桿、鋼架的受力狀況，同時觀察已襯砌地段的隧道襯砌結(jié)構(gòu)的開裂與滲漏水情況。根據(jù)洞內(nèi)外觀察與地質(zhì)描述對出現(xiàn)的異常情況制定相應(yīng)的處理措施。3.83.8 掌子面地質(zhì)素描掌子面地質(zhì)素描隧道超前探孔布置示意圖說明： 1、本圖適用于隧道

16、地質(zhì)復(fù)雜及灰?guī)r、巖溶、富水、巖層接觸帶及破碎帶等地段進(jìn)行探測。 2、級圍巖段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法或crd法施工，、級圍巖采用cd法或短臺階法施工。探測孔的布設(shè)要密切結(jié)合施工工序，先開挖部分則先鉆設(shè)探測孔。每個斷面5個探測孔，單個探測孔長度30m，搭接長度為5m，可根據(jù)揭示地質(zhì)情況對鉆孔長度作適當(dāng)調(diào)整，但不應(yīng)小于25米。鉆孔過程中，遇涌水不能鉆孔時，應(yīng)拔出鉆具，安設(shè)孔口止?jié){塞關(guān)閉閘閥。 3、探測孔的鉆進(jìn)要對出水點(diǎn)位置、流量、水壓及出水狀態(tài)等作詳細(xì)記錄。 4、一般情況下應(yīng)待探測孔鉆完進(jìn)行全面綜合研究分析，再確定處理方案。鉆開挖炮眼如炮眼有較大涌水時及時向有關(guān)方面報告。 4523112345123455

17、4321雙側(cè)壁導(dǎo)坑法上下臺階法crd法cd法中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書隧道開挖后通過地質(zhì)素描手段，及時查看掌子面地質(zhì)狀況，通過和設(shè)計資料對比，為隧道掘進(jìn)提供地質(zhì)情況預(yù)報。掌子面地質(zhì)素描應(yīng)在隧道作業(yè)每一開挖循環(huán)后立即進(jìn)行，根據(jù)掌子面暴露巖層的層理、節(jié)理、裂隙結(jié)構(gòu)狀況，巖體軟硬程度，出水量大小判斷開挖前方地質(zhì)情況。觀察中應(yīng)具體 記錄心下各項(xiàng)，并描繪掌子面地質(zhì)素描圖：地質(zhì)狀況及其分布、性質(zhì)和掌子面自穩(wěn)性；圍巖的軟硬、裂隙間距及方向等圍巖狀態(tài)；斷層的分布、走向、粘土化程度等出水地點(diǎn)、涌水量及其狀態(tài)；軟弱層的分布。有必要時采用數(shù)碼相機(jī)，拍攝掌子面圖片。根據(jù)掌子面地質(zhì)素描及

18、圍巖監(jiān)測情況，及時對評定的圍巖級別進(jìn)行支護(hù)方案進(jìn)行評價。3.93.9 地質(zhì)超前預(yù)報規(guī)章制度地質(zhì)超前預(yù)報規(guī)章制度3.9.1.3.9.1.地質(zhì)勘察與超前預(yù)報規(guī)劃地質(zhì)勘察與超前預(yù)報規(guī)劃地質(zhì)勘察與超前預(yù)報工作在項(xiàng)目部的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和組織下，tgp12 和地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報由項(xiàng)目部負(fù)責(zé)外聘專家組織實(shí)施，儀器由集團(tuán)公司統(tǒng)一購買，專家預(yù)報組對預(yù)報結(jié)果負(fù)責(zé)；地質(zhì)素描、紅外探水、及超前地質(zhì)鉆孔等超前地質(zhì)預(yù)報分部自行購買設(shè)備組織實(shí)施并對其結(jié)果負(fù)責(zé)，項(xiàng)目部統(tǒng)一監(jiān)管。3.9.23.9.2 地質(zhì)勘察與超前預(yù)報組織機(jī)構(gòu)地質(zhì)勘察與超前預(yù)報組織機(jī)構(gòu)項(xiàng)目部和各工區(qū)均成立以總工為組長，相關(guān)技術(shù)人員為成員的超前地質(zhì)預(yù)報小組，負(fù)責(zé)和實(shí)施本隧道的超前地質(zhì)預(yù)報工作，負(fù)責(zé)各種資料收集整理，上報有關(guān)部門，并及時指導(dǎo)現(xiàn)場，調(diào)整施工方案。防止地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生。中鐵二十局蘭新鐵路 lxs-7 標(biāo) 超前地質(zhì)預(yù)報作業(yè)指導(dǎo)書3.9.33.9.3 實(shí)施