隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案

隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工方案1編制依據(jù)1)《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)【2010】241號(hào)）2）《關(guān)于進(jìn)一步明確軟弱圍巖及不良地質(zhì)鐵路隧道設(shè)計(jì)施工有關(guān)技術(shù)規(guī)定的通知》鐵建設(shè)（2010）120號(hào)；3）《時(shí)速250公里鐵路雙線隧道復(fù)合式襯砌》圖號(hào)：西成貳隧參03；4）《隧道施工工法》圖號(hào)：西成貳隧參09；5）施工圖紙、設(shè)計(jì)要求和環(huán)境、地質(zhì)條件。6）隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)管理辦法（西成鐵路客運(yùn)專線四川有限公司）7）《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)指南》鐵建設(shè)【2008】105號(hào)本2工程概況新建西安至成都客運(yùn)專線位于陜西省和四川省境內(nèi)，川陜界至江油線路長(zhǎng)。西成客專設(shè)計(jì)為雙線客運(yùn)專線，設(shè)計(jì)時(shí)速：250km/h；最小曲線半徑：3200m；正線線間距：；最大坡度：一般20‰，困難山區(qū)不大于25‰。本標(biāo)段第一項(xiàng)目部管段位于劍閣縣、青川縣境內(nèi)，起訖里程：DK431+660(黃家梁隧道進(jìn)口)～DK446+500（巖邊里隧道），全長(zhǎng)，主要工程數(shù)量為：橋梁1座，占正線總長(zhǎng)的%，隧道雙線14702m/座，占線路總長(zhǎng)的%。3工程地質(zhì)概況地質(zhì)構(gòu)造我管段位于四川龍門山東北向褶皺帶之東翼與四川盆地邊緣弧形（華夏式）構(gòu)造帶交界處，龍門山褶皺帶的褶皺發(fā)育、斷裂密布，巖層多陡頃，直立或倒轉(zhuǎn)，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。測(cè)段屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西北邊緣地帶，位于川西北臺(tái)陷次級(jí)構(gòu)造與龍門山構(gòu)造帶邊緣區(qū)。隧區(qū)為單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀N47～64oE/34～45oSE,受區(qū)域構(gòu)造影響，節(jié)理多為閉合或微張型，其延伸較遠(yuǎn)，，泥巖風(fēng)化節(jié)理普遍發(fā)育，裂隙多而細(xì)小。水文地質(zhì)特征沿線河流較多、灌溉網(wǎng)密布。沿線基本為山區(qū)，山谷河流較多，主要有回龍河、清江河，屬于嘉陵江水系。管段內(nèi)第四系黏性土中含少量孔隙水，河床及低階地砂礫石層含豐富孔隙水。基巖中泥頁(yè)巖、泥巖夾砂巖為弱富水巖組，含少量的裂隙水和風(fēng)化裂隙水；厚層砂巖、礫巖為中等～強(qiáng)富水巖組，含較豐富的基巖裂隙水，多位潛水，部分為承壓水；灰?guī)r等可溶巖為強(qiáng)富水巖組，含豐富的裂隙水和巖溶水。斷裂構(gòu)造多為壓性斷裂，地下水一般含量較少；褶曲構(gòu)造核部為可溶巖及砂巖地段含豐富地下水。經(jīng)沿線取表水和地下水試驗(yàn)，水質(zhì)類型以HCO3－.SO42--Ca2+、HCO3－-Ca2+型、HCO3－.SO42--Na+型為主，對(duì)鋼筋混凝土一般無侵蝕性，但三疊系須家河組含煤段地層、嘉陵江組、雷口坡組鹽溶角礫巖、侏羅系油砂巖地段地下水以及城市周邊受污染表水多具硫酸鹽侵蝕性或酸性侵蝕性。隧道涌水量預(yù)測(cè)根據(jù)各巖組地層出露位置、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育情況，地貌形態(tài)及在本水文地質(zhì)單元中的徑流條件，黃家梁隧道預(yù)計(jì)正常涌水量為7093m3/d,考慮在隧道勘察中較多鉆孔揭示承壓水，雨季最大涌水量為14186m3/d,巖邊里隧道預(yù)計(jì)正常涌水量為2071m3/d,雨季最大涌水量為3107m3/d。不良地質(zhì)及特殊巖土3.4.1油砂巖、有害氣體及原油黃家梁隧道根據(jù)鉆探揭示在鉆井過程中循環(huán)水中有大量氣泡逸出，天然氣最大為28450ppm，有2層油砂巖，有較多稠油流出，同時(shí)根據(jù)原油樣品測(cè)量分析，隧道內(nèi)可能存在硫化氫及二氧化硫?qū)λ淼拦こ碳八淼朗┕さ奈：Γ瑢?duì)鉆孔采氣分析時(shí)，測(cè)式結(jié)果顯示CH4的含量最高為%。根據(jù)油氣專題報(bào)告及評(píng)審結(jié)論，黃家梁隧道為高瓦斯隧道，其中DK434+500～DK439+500段為高瓦斯區(qū)段，其余為低瓦斯區(qū)段，同時(shí)為原油危害隧道。巖邊里隧道根據(jù)前后工點(diǎn)（黃家梁隧道及廟子梁隧道）鉆孔均揭示油砂巖分布，雖本隧道鉆探未揭示油砂巖，但根據(jù)專題研究結(jié)論，本隧道可能受油氣浸較嚴(yán)重，屬低瓦斯隧道和可能原油浸染隧道。3.4.2順層黃家梁隧道根據(jù)地形地貌及勘探，在DK431+660～DK432+000,DK438+910～DK439+150,DK440+150～DK440+220,DK440+955～DK441+160,DK442+250～DK442+520,DK443+090～DK443+292段埋深小于50m，巖層傾角34o～44o，DK437+800～DK437+950段隧道埋深大于250m，巖層傾角34o～44o。所有輔助坑道的進(jìn)口仰坡均存在順層。巖邊里隧道穿越地層為泥巖夾砂巖，巖層走向與隧道軸線基本一致，傾向線路左側(cè)，我管段DK443+428～DK443+600段埋深小于50m，右側(cè)存在順層偏壓，隧道進(jìn)口邊仰坡隧道的橫洞仰坡均存在順層。3.4.3滑坡、巖堆、危落石黃家梁隧道洞口或洞身經(jīng)過滑坡堆積體或滑坡群，堆積體主要由碎石土、塊石土組成，其間充填粉質(zhì)黏土，總厚度5～20m，5～30m不等，經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展，目前自然條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)。巖堆主要物質(zhì)為塊石土，其間充填粉質(zhì)黏土。在隧道進(jìn)口及1#、2#輔助坑道出口坡面較陡，軟硬巖相間分布，易形面危巖落石區(qū)。隧道進(jìn)口及出口多形成懸崖陡壁，節(jié)理裂隙發(fā)育，多形成大范圍危巖落石區(qū)。巖邊里隧道進(jìn)口右側(cè)多形成懸崖陡壁，節(jié)理裂隙發(fā)育，多形成危石。坡腳多見崩塌形成的塊石，直徑較大。4地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)隧道洞身及洞口工程地質(zhì)評(píng)價(jià)4.1.1隧道洞身隧道區(qū)主要不良地質(zhì)為油砂巖、有害氣體及原油、順層及滑坡、巖堆、危落石。在黃家梁隧道表現(xiàn)尤為突出，洞身地質(zhì)較為復(fù)雜。黃家梁隧道DK434+500～DK439+500段為高瓦斯區(qū)段，同時(shí)有原油危害。順層在洞身多見為DK438+910～DK439+150,DK440+150～DK440+220,DK440+955～DK441+160,DK442+250～DK442+520,DK437+800～DK437+950段，滑坡多見于洞身DK431+763～DK431+793，DK432+090～DK432+286，DK432+541～DK433+543段，巖堆多見于DK438+681～DK439+114段。4.1.2隧道洞口隧道區(qū)進(jìn)洞條件均較困難，洞口主要不良地質(zhì)為危落石，主要表現(xiàn)為黃家梁隧道進(jìn)口、出口及1#、2#斜井輔助坑道，巖邊里隧道進(jìn)口進(jìn)洞極為困難，下方為綿廣高速公路匝道口，有落石的危險(xiǎn)。地質(zhì)復(fù)雜程度分級(jí)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)段落及內(nèi)容主要對(duì)隧道開挖前方一定距離的突水突泥、斷層破碎帶、淺埋段和瓦斯（天然報(bào)）、原油等有氣體的災(zāi)害地質(zhì)的施工探測(cè)。對(duì)照勘測(cè)階段的地質(zhì)數(shù)據(jù)、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)地質(zhì)條件變化及其對(duì)施工的影響。根據(jù)我管段水文及工程地質(zhì)條件及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，按《鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)指南》鐵建設(shè)【2008】105號(hào)本，將我管段的黃家梁隧道定為“復(fù)雜”級(jí)別，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)由設(shè)計(jì)院主持來完成，巖邊里隧道定為“中等復(fù)雜”級(jí)別，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)由施工單位超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組來完成。5實(shí)施超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的目的為保證隧道施工安全、優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)信息化施工，通過隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，進(jìn)一步查清隧道因前期地質(zhì)勘察工作的局限而難以探查的、隱伏的重大地質(zhì)問題，及時(shí)掌握和回饋隧道地質(zhì)條件信息，調(diào)整和優(yōu)化隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、防護(hù)措施，為優(yōu)化隧道施工組織、制定施工安全應(yīng)急預(yù)案，控制工程變更設(shè)計(jì)提供依據(jù)。根據(jù)西成客專四川段隧道工程及水文地質(zhì)條件，在認(rèn)真分析前期勘察資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合地表調(diào)查情況分析，隧道地質(zhì)情況較為復(fù)雜，施工中可能遇含水?dāng)鄬?，不同程度的滲、流水、突水突泥、坍塌、瓦斯（天然氣）、原油溢出等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)隧道工程施工必須采取多種方法綜合預(yù)報(bào)，查明隧道掌子面前方存在的較大不良地質(zhì)缺陷的規(guī)模、空間分布情況等，以便為施工、設(shè)計(jì)及時(shí)做出正確的處理預(yù)案，確保工程施工順利完成，避免安全事故發(fā)生或造成人員傷亡事故。通過超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，可以了解和判斷掌子面前方一定距離內(nèi)不良地質(zhì)的性質(zhì)、位置、寬度和影響隧道的長(zhǎng)度，由此判斷地下水、瓦斯、油層情況、圍巖級(jí)別和對(duì)施工的影響，進(jìn)而達(dá)到以下目的：（1）為制定施工方案和措施提供可靠的參數(shù)，如地下水壓力、水量、不良地質(zhì)的位置、大小及規(guī)模；（2）為隧道安全施工，避免或最大限度地降低施工過程中突水突泥、塌方、瓦斯（原油）溢出等災(zāi)害，從而不受或少受損失奠定基礎(chǔ)；（3）為隧道在安全條件下實(shí)現(xiàn)快速施工、減小風(fēng)險(xiǎn)創(chuàng)造了條件；（4）準(zhǔn)確的地質(zhì)預(yù)報(bào)可以減少施工中的盲目性，減少事故發(fā)生率，減少很多不必要的安全措施，從而降低工程投資。6超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方案分段預(yù)報(bào)內(nèi)容及方法管段超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)段落為：黃家梁隧道DK434+500～DK439+500。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)重點(diǎn)內(nèi)容為：（1）不同巖性接觸帶的位置，接觸帶巖體破碎程度、地下水賦存情況；(2)順層及滑坡、巖堆、危落石；（3）油層位置及層厚，瓦斯及有害氣體濃度；（4）隧道內(nèi)圍巖級(jí)別變化趨勢(shì)。6.1.1黃家梁隧道分段預(yù)報(bào)內(nèi)容及方法6.1.1.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)段落為保證隧道施工安全、優(yōu)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)信息化施工，施工期間施工單位應(yīng)加強(qiáng)施工地質(zhì)工作，并實(shí)施全隧超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，將其納入正常施工工序進(jìn)行管理。通過超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，核實(shí)和預(yù)測(cè)掌子面前方的地質(zhì)條件，以便及時(shí)調(diào)整工程措施，確保施工及結(jié)構(gòu)安全。結(jié)合隧道工程特點(diǎn)以及工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，開展超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。全隧道采用以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，并采用綜合物探手段及鉆孔為主進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。其重點(diǎn)預(yù)報(bào)的段落及內(nèi)容如下表所示：表1黃家梁隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)段落及內(nèi)容序號(hào)重點(diǎn)段落預(yù)報(bào)的內(nèi)容備注1DK431+671～DK432+000DK432+100～DK432+250DK438+900～DK439+150DK440+150～DK440+220DK440+955～DK441+160DK442+250～DK442+450DK443+220～DK443+277主要針對(duì)洞身淺埋段，預(yù)報(bào)隧道中可能出現(xiàn)塌方的情況；2DK431+660～DK443+292主要針對(duì)有害氣體,預(yù)報(bào)隧道中可能遇到瓦斯、天然氣等有害氣體情況。探測(cè)開挖面前方有害氣體濃度及變化情況。3DK432+500～DK432+700DK433+300～DK433+500DK435+200～DK435+400DK436+020～DK436+220DK436+700～DK436+900主要針對(duì)地下水含量豐富且形成承壓水地段，預(yù)報(bào)隧道中可能出現(xiàn)突水突泥的情況。6.1.1表2黃家梁隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)選用方法對(duì)比表序號(hào)里程段長(zhǎng)度選用方法備注1DK431+660～DK431+67111地質(zhì)調(diào)查法2DK431+671～DK433+3001629地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-1）超前鉆探法（ZT-2）3DK433+300～DK433+500200地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-2）超前鉆探法（ZT-2）4DK433+500～DK434+5001000地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-1）超前鉆探法（ZT-2）5DK434+500～DK436+7002200地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-1）超前鉆探法（ZT-4）6DK436+700～DK436+900200地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-2）超前鉆探法（ZT-4）7DK436+900～DK439+5002600地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-1）超前鉆探法（ZT-4）8DK439+500～DK443+2773777地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-1）超前鉆探法（ZT-2）9DK443+277～DK443+29215地質(zhì)調(diào)查法6.1.1表3超前地質(zhì)預(yù)報(bào)類型表項(xiàng)目類型主要手段及方法地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)素描地質(zhì)素描地質(zhì)作圖地質(zhì)作圖物探法WT-1地震反射波法（TSP203）WT-2地震反射波法（TSP203）+紅外探測(cè)鉆探類型ZT-1加深炮眼（5孔）ZT-2超前鉆孔（2孔）+加深炮眼（5孔），1孔取芯ZT-4超前鉆孔（5孔）+加深炮眼（10孔）備注：超前鉆孔采用孔徑Φ108mm，長(zhǎng)度20～30m，搭接長(zhǎng)度5m，加深炮眼3～6m。6.2.1巖邊里隧道分段預(yù)報(bào)內(nèi)容及方法6.2.1.1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)段落（1)DK445+056~DK446+499段(我項(xiàng)目部管段)共1443m主要針對(duì)隧道內(nèi)圍巖級(jí)別變化趨勢(shì)顯著地段，預(yù)報(bào)圍巖分級(jí)變化的具體位置。（2）DK443+430~DK446+499段(我項(xiàng)目部管段)共3069m主要針對(duì)有害氣體,預(yù)報(bào)隧道中可能遇到瓦斯、天然氣、二氧化硫等有害氣體情況。探測(cè)開挖面前方有害氣體濃度及變化情況。6.2.1全隧采用以地質(zhì)調(diào)查法為基礎(chǔ)，并采用綜合物探手段及鉆孔為主進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。表4巖邊里隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)選用方法對(duì)比表序號(hào)里程段長(zhǎng)度選用方法備注1DK443+430～DK446+4993069地質(zhì)調(diào)查法物探法（WT-1）超前鉆探法（ZT-1）6.2.1表5超前地質(zhì)預(yù)報(bào)類型表項(xiàng)目類型主要手段及方法地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)素描地質(zhì)素描地質(zhì)作圖地質(zhì)作圖物探法WT-1地震反射波法（TSP203）鉆探類型ZT-1加深炮眼（5孔）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作量6.2.1黃家梁隧道工作量黃家梁隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作量如下表：表6黃家梁隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作量項(xiàng)目類別工程數(shù)量1#斜井地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查m455地質(zhì)描述m455地質(zhì)作圖m455超前鉆探法加深炮眼m22652#斜井地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查m325地質(zhì)描述m325地質(zhì)作圖m325超前鉆探法加深炮眼m16203#斜井地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查m324地質(zhì)描述m324地質(zhì)作圖m324超前鉆探法加深炮眼m1620橫洞地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查m371地質(zhì)描述m371地質(zhì)作圖m371超前鉆探法加深炮眼m1860正洞地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查m11632地質(zhì)描述m11632地制作圖m11632超前鉆探法加深炮眼m82995超前鉆孔m50900物探法TPS203m11606紅外探測(cè)m4006.2.3巖邊里隧道工作量巖邊里隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作量如下表：表7巖邊里隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作量項(xiàng)目斷面次數(shù)長(zhǎng)度（m）加深炮眼530345TSP16069地質(zhì)調(diào)查60697超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作流程及操作要點(diǎn)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工程流程超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作程序流程圖如下：圖1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作程序流程圖超前地質(zhì)預(yù)報(bào)操作要點(diǎn)7.2.1常規(guī)地質(zhì)法隧道開挖爆破后通過地質(zhì)素描手段，及時(shí)查看掌子面地質(zhì)情況，修正設(shè)計(jì)時(shí)間的地質(zhì)信息，經(jīng)工程地質(zhì)模擬預(yù)測(cè)隧道前方小于10m的地質(zhì)狀況并為其它超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。進(jìn)行地質(zhì)素描前，先搜集隧道前期的勘察設(shè)計(jì)地質(zhì)數(shù)據(jù)，初步了解區(qū)域地質(zhì)和附近大地構(gòu)造單元及其特征，以及工程范圍內(nèi)的地層巖性、圍巖類別、地下水發(fā)育特征等。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，觀察中發(fā)現(xiàn)圍巖條件惡化時(shí)，應(yīng)立即采取相應(yīng)處理措施；觀察后及時(shí)繪制開挖工作面地質(zhì)素描圖（附表4）。地質(zhì)素描的具體內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：（1）巖性應(yīng)根據(jù)隧道說明圍巖巖石的名稱、顏色、礦物成分、堅(jiān)硬程度等，各類巖脈也應(yīng)對(duì)其巖性、出露位置、寬度、接觸關(guān)系、破碎、風(fēng)化程度進(jìn)行描述。（2）構(gòu)造隧道開挖段圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度、延伸性、表面粗糙度、張開性、風(fēng)化、破碎程度等進(jìn)行描述，特別是巖體范圍內(nèi)出現(xiàn)的斷層、節(jié)理、裂隙、軟弱夾層等重點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)描述。斷層應(yīng)對(duì)其位置、產(chǎn)狀、性質(zhì)、破碎特性、寬度等一一進(jìn)行觀測(cè)和描述；節(jié)理裂隙，特別是貫通性節(jié)理的產(chǎn)狀密度、延伸情況、節(jié)理面現(xiàn)狀等也要仔細(xì)量測(cè)和統(tǒng)計(jì)。使用地質(zhì)羅盤儀對(duì)巖層產(chǎn)狀要素（包括巖層的走向、傾向和傾角）的測(cè)量。（3）地下水圍巖的含水狀態(tài)、涌水部位、水量、水壓、水溫、水質(zhì)等描述并長(zhǎng)期跟蹤調(diào)查是否受季節(jié)性影響，特別是大、暴雨后觀察涌水部位涌水量有無增減以及該段地表一定范圍內(nèi)是否有水源補(bǔ)給情況并作好記錄。（4）圍巖變形破壞情況開挖段圍巖發(fā)生坍方、掉塊、巖爆等現(xiàn)象的位置、性質(zhì)、形態(tài)、規(guī)模作詳細(xì)記錄，必要時(shí)附上工程處理措施。（5）有害氣體及危害源存在情況有條件時(shí)使用數(shù)碼相機(jī)、攝影等工程地質(zhì)數(shù)據(jù)采集和編錄系統(tǒng)，做到圖文并茂。不良地質(zhì)體在被揭露之前往往表現(xiàn)一些明顯或不明顯前兆標(biāo)志，預(yù)示著隧洞即將臨近不良地質(zhì)體，因此，仔細(xì)觀察、描述開挖石渣、洞壁結(jié)構(gòu)面及巖層形態(tài)、量測(cè)結(jié)構(gòu)面及巖層特征參數(shù)，是正確進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的關(guān)鍵。7.2.2TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)1）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)TSP與超前地質(zhì)鉆探（1孔）組合：適用于在工程地質(zhì)復(fù)雜地段，僅采用TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)不能滿足需要時(shí)，用補(bǔ)充超前地質(zhì)鉆孔對(duì)TSP預(yù)報(bào)成果加以核查與確認(rèn)。施工開始超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息綜合處理施工開始超前地質(zhì)預(yù)報(bào)信息綜合處理是否與設(shè)計(jì)一致按設(shè)計(jì)施工調(diào)整施工方法和支護(hù)參數(shù)圖2TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)施工流程圖施工流程圖如下所示TSP203系統(tǒng)在圍巖較好的地段可測(cè)出前方100～200m范圍內(nèi)的巖層分接口、巖層的物理性質(zhì)、斷層破碎帶、洞穴、隱伏含水體等；圍巖完整性較差時(shí)，預(yù)測(cè)范圍在50～100m之間，需連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次應(yīng)重疊10m以上。根據(jù)局項(xiàng)目部安排，此項(xiàng)物探方法委外，由專業(yè)探測(cè)人員現(xiàn)場(chǎng)具體操作，各作業(yè)隊(duì)積極配合。原理：通過小藥量爆破所產(chǎn)生的地震波信號(hào)沿隧道方向以球面波的形式傳播，在不同巖層中地震波以不同的速度傳播，在其接口處被反射，并被高精度的接收器接受。通過計(jì)算機(jī)軟件分析前方圍巖性質(zhì)、節(jié)理裂隙分布、軟弱巖層及含水狀況等，最終顯示屏上顯示各種圍巖結(jié)構(gòu)面與隧道軸線相交所呈現(xiàn)的角度及距掌子面的距離，并可初步測(cè)定巖石的彈性模量、密度、泊松比等參數(shù)以供參考。但儀器在作業(yè)過程中對(duì)環(huán)境的要求較高，若噪聲過大則會(huì)影響采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。探測(cè)方法為：①鉆孔：在距離掌子面50m處鉆深度為的孔，布置傳感器；自掌子面起，每隔鉆孔一個(gè)，鉆孔深度為，最后一個(gè)孔與傳感器的距離大于20m。所有鉆孔的高度盡可能的在同一標(biāo)高在線。鉆孔完畢后，逐個(gè)測(cè)量孔的深度和傾斜度，并作好記錄。②埋設(shè)傳感器桿：埋設(shè)傳感器前，先清孔，清除孔底虛碴，放入環(huán)氧樹脂藥卷，插入傳感器套桿，用鉆帶動(dòng)其鉆動(dòng)，保證環(huán)氧樹脂藥卷充分?jǐn)嚢?。待傳感器桿固定后，插入傳感器，注意傳感器方向朝向掌子面。③聯(lián)機(jī)檢查：把傳感器、檢波器（計(jì)算機(jī)）、起爆器、同步器連接起來，并檢查其是否正常工作，注意此時(shí)起爆器不得與雷管相連。④測(cè)量時(shí)間：測(cè)量時(shí)間選在施工交接班時(shí)間，要求工作面800m范圍內(nèi)不得有機(jī)械作業(yè)和作業(yè)人員作業(yè)，作業(yè)前與現(xiàn)場(chǎng)施工員聯(lián)系，以確定停工時(shí)間，此時(shí)準(zhǔn)備好爆破藥卷、電雷管等。⑤裝藥爆破：由最里邊炮孔開始，逐個(gè)依次裝藥聯(lián)線，起爆器起爆，裝藥量根據(jù)圍巖情況，一般控制在50～80g左右，圍巖較差時(shí)，可加大，但不能超過100g。⑥恢復(fù)施工：爆破一結(jié)束，馬上可以恢復(fù)施工，一般停工時(shí)間在45min左右。⑦成果分析：采用TSP203自帶的軟件分析系統(tǒng)，剔除一些明顯的干擾波，軟件自動(dòng)分析，自動(dòng)生成圖表，反映前方圍巖的物理特性，巖層分界線、軟弱帶、斷層的位置等信息。7.2.3紅外探測(cè)（1）紅外探測(cè)系統(tǒng)的原理紅外探測(cè)是根據(jù)紅外輻射原理，即一切物質(zhì)都在向外輻射紅外電磁波的原理，通過接收和分析紅外輻射信號(hào)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的一種物探方法。適用于定性判斷探測(cè)點(diǎn)前方有無水體存在及其方位，不能定量給出水量大小等參數(shù),每25m一次，一次范圍為30m，兩次重疊長(zhǎng)度為5m。（2）技術(shù)要求和工作要求：1）探測(cè)時(shí)間：應(yīng)選在爆破及出碴完成后進(jìn)行。2）測(cè)線布置：=1\*GB3①、全空間全方位探測(cè)地下水體時(shí)，需在拱頂、拱腰、邊墻、隧底位置沿隧道軸向布置測(cè)線，測(cè)點(diǎn)間距一般為5m，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)加密點(diǎn)距；測(cè)線布置一般自開挖工作面往洞口方向布設(shè)，長(zhǎng)度通常為60m，不得少于50m。=2\*GB3②、開挖工作面測(cè)線布置，一般為3—4條，每條測(cè)線布3—5個(gè)測(cè)點(diǎn)。=3\*GB3③、應(yīng)做好數(shù)據(jù)記錄，并繪制紅外探測(cè)曲線圖。=4\*GB3④、有效預(yù)報(bào)距離應(yīng)在30m以內(nèi)，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩次重疊長(zhǎng)度應(yīng)大于5m。（3）探測(cè)數(shù)據(jù)和曲線的分析與判定：=1\*GB3①、探測(cè)數(shù)據(jù)和曲線的分析與判定應(yīng)以地質(zhì)學(xué)為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；=2\*GB3②、通過探測(cè)與施工開挖驗(yàn)證，總結(jié)出正常場(chǎng)的特點(diǎn)，才能分辨出異常場(chǎng)；=3\*GB3③、由探測(cè)數(shù)據(jù)繪制的探測(cè)曲線前，必須認(rèn)真檢查探測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性；分析解釋時(shí)應(yīng)先確定正常場(chǎng)，再確定異常場(chǎng)，由異常場(chǎng)判定地下水體的存在；在分析單條曲線的同時(shí)，還應(yīng)對(duì)所有探測(cè)曲線進(jìn)行對(duì)比，比如兩邊墻探測(cè)曲線的對(duì)比、頂?shù)滋綔y(cè)曲線的對(duì)比，依此確定隱蔽水體或含水構(gòu)造相對(duì)隧道的所在空間位置；=4\*GB3④、沿隧道軸向的紅外探測(cè)曲線和開挖工作面紅外探測(cè)數(shù)據(jù)最大差值應(yīng)結(jié)合起來分析，在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，作出符合實(shí)際的分析判斷。=5\*GB3⑤、紅外探測(cè)預(yù)報(bào)應(yīng)編制探測(cè)報(bào)告，內(nèi)容包括探測(cè)工作概況、地質(zhì)解譯結(jié)果、開挖工作面探測(cè)數(shù)據(jù)圖、左右邊墻及拱頂?shù)葴y(cè)線的探測(cè)曲線圖等7.2.4地質(zhì)鉆探7.2.4.1、由于物理探測(cè)判釋成果的多解性，需對(duì)重點(diǎn)懷疑地段，采用多種方法探測(cè)，進(jìn)行綜合判釋，就需用一定數(shù)量的地質(zhì)鉆孔驗(yàn)證。鉆探法是最直觀、可靠的超前預(yù)報(bào)手段，通過對(duì)鉆孔取樣的分析，判斷地層變化、巖性差異、地層含水量、隧底巖溶等不良地質(zhì)情況。根據(jù)需預(yù)報(bào)距離（深度）的遠(yuǎn)近可采用不同型號(hào)的鉆機(jī)，一般可探測(cè)前方（深度）20～30m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，連續(xù)預(yù)報(bào)時(shí)前后兩循環(huán)鉆孔應(yīng)重疊5m左右。超前鉆孔施工工藝流程圖如下圖所示。圖3超前鉆孔工藝流程圖超前探孔在低瓦斯地段工作面上超前鉆3個(gè)孔。其中1個(gè)位于上部拱頂處，另2個(gè)位于邊墻部位。其中1孔取芯；高瓦斯地段預(yù)報(bào)超前鉆探孔數(shù)5孔，拱頂1孔，兩側(cè)拱腰處2孔，邊墻2孔。7.2.4.2、加深在施工中采用加深炮孔超前鉆探，在每次開挖鉆孔過程中，指定在拱頂1處，兩側(cè)拱腰各1處、兩側(cè)邊墻腳各1處，共計(jì)5個(gè)輔助眼，對(duì)于黃家梁隧道高瓦斯地段DK434+500～DK439+500共計(jì)10個(gè)輔助眼，孔深3～6m，依靠對(duì)鉆進(jìn)速度的變化以及鉆孔地下水涌水狀況、水壓、水量、顏色、水質(zhì)等預(yù)測(cè)前方圍巖、地下水的變化。它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低、占用隧道施工時(shí)間短的特點(diǎn)，因此將加深炮孔鉆探作為日常的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)手段；充分利用隧道超前支護(hù)、初期支護(hù)體系中長(zhǎng)管棚、超前小導(dǎo)管、超前錨桿、徑向錨桿的鉆孔作為探測(cè)隧道前方、環(huán)向四周圍巖狀況的輔助手段，依靠對(duì)鉆孔速度變化的直覺以及鉆孔地下水涌水狀況、水壓、水量、顏色、水質(zhì)等預(yù)測(cè)前方圍巖、地下水的變化。在綜合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中的各種方法中，TSP203及紅外探測(cè)作業(yè)快，測(cè)距長(zhǎng)，干擾相對(duì)少，可以與多種預(yù)測(cè)法結(jié)合應(yīng)用，但精度不高，解釋難度大，適于作長(zhǎng)距離預(yù)測(cè)；地質(zhì)鉆探基本可以揭示地下水及圍巖物理力學(xué)性能，但干擾大，用時(shí)長(zhǎng)，費(fèi)用高。而加長(zhǎng)炮孔鉆探設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低、占用隧道施工時(shí)間短，在涌水地段效果較好。因此施工中應(yīng)采取多種預(yù)報(bào)手段綜合運(yùn)用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互補(bǔ)充和印證，確保地質(zhì)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。、瓦斯地段超前預(yù)報(bào)經(jīng)地質(zhì)勘測(cè)鉆探揭示，黃家梁隧道DK434+500~DK439+500在鉆井過程中循環(huán)水中有大量氣泡逸出，天然氣最大為28450ppm，有2層油砂巖，有較多稠油流出，同時(shí)根據(jù)原油樣品測(cè)量分析，隧道內(nèi)可能存在硫化氫及二氧化硫?qū)λ淼拦こ碳八淼朗┕さ奈：Γ瑢?duì)鉆孔采氣分析時(shí)，測(cè)式結(jié)果顯示CH4的含量最高為%。根據(jù)油氣專題報(bào)告及評(píng)審結(jié)論，黃家梁隧道為高瓦斯隧道，其中DK434+500～DK439+500段為高瓦斯區(qū)段，其余為低瓦斯區(qū)段，同時(shí)為原油危害隧道。隧道施工中將采取定性預(yù)測(cè)（地質(zhì)調(diào)查）和洞內(nèi)超前鉆孔預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并采用相關(guān)儀器進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以防止瓦斯突出、原油及有害氣體溢出等不良地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。、定性預(yù)測(cè)方法采用地貌、地質(zhì)調(diào)查與地質(zhì)推理相結(jié)合的方法，進(jìn)行定性預(yù)測(cè)。收集區(qū)域地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)資料以及鐵路地質(zhì)資料，通過這些資料分析區(qū)域巖溶地貌特征。對(duì)隧道所處地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和巖性的調(diào)查，調(diào)查分析隧道所在地區(qū)的瓦斯（天然氣）、原油及有害氣體等。、洞內(nèi)超前鉆孔預(yù)報(bào)預(yù)探在隧道開挖面布置超前鉆孔，對(duì)前方及隧道周邊短距離的地質(zhì)進(jìn)行預(yù)探，彌補(bǔ)了地面鉆孔對(duì)規(guī)模較小裂隙巖溶位置、形態(tài)探查的不足。鉆孔方向呈放射狀延伸到隧道周邊外，若遇瓦斯、原油及有害氣體溢出段，則應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)施工措施的施工準(zhǔn)備工作。隧道開挖進(jìn)入高瓦斯地層后，在掌子面施做一組（5孔，拱頂1孔，兩側(cè)拱腰處2孔，邊墻2孔）超前鉆孔孔深不少于30m，詳細(xì)記錄巖芯資料，查明油砂巖位置，并測(cè)瓦斯壓力濃度。如遇地質(zhì)巖性明顯變化，或隨著向前掘進(jìn)瓦斯?jié)舛壬咛荻茸兇髸r(shí)，不論是否為設(shè)計(jì)高瓦斯地段，均應(yīng)加強(qiáng)超前鉆孔探測(cè)。以防瓦斯突出及大量原油及有害氣體冒出。同時(shí)對(duì)于高瓦斯地層加深炮眼也應(yīng)加密，由低瓦斯地段每斷面5個(gè)孔，增加至10個(gè)孔，每孔長(zhǎng)3～6m，以加強(qiáng)瓦斯的探測(cè)及瓦斯的排出。如具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性應(yīng)及時(shí)提出，以修正和調(diào)整施工方案，可采用鉆孔排放，抽放瓦斯，強(qiáng)力通風(fēng)，水力沖孔、鋼架支護(hù)等技術(shù)措施，將突出危險(xiǎn)性降至安全指標(biāo)內(nèi)。、監(jiān)測(cè)依據(jù)隧道瓦斯的監(jiān)測(cè)，主要以《煤礦安全規(guī)程》、《防治煤礦瓦斯突出細(xì)則》、《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》為主要依據(jù)，并參照現(xiàn)行《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》，根據(jù)上述規(guī)程進(jìn)行有害氣體的監(jiān)測(cè)、控制。、瓦斯限值與處理隧道巖層中瓦斯涌出濃度的大小是危險(xiǎn)程度的標(biāo)志，施工中必須將瓦斯?jié)舛瓤刂圃诎踩南拗狄詢?nèi)。隧道施工控制瓦斯限值及超限處理措施見表8。表8隧道內(nèi)瓦斯?jié)舛认拗导俺尢幚泶胧┬蛱?hào)地點(diǎn)限值超限處理措施1瓦斯工區(qū)任意處％超限處20m范圍內(nèi)立即停電，查明原因，加強(qiáng)通風(fēng)監(jiān)測(cè)2局部瓦斯積聚(體積大于0.5％超限處附近20m停工,斷電、撤人，進(jìn)行處理，加強(qiáng)通風(fēng)3開挖工作面風(fēng)流中％停止鉆孔％超限處停工，撤人，切斷電源，查明原因，加強(qiáng)通風(fēng)4回風(fēng)巷或工作面回風(fēng)流中％停工、撤人、處理5放炮地點(diǎn)附近20m風(fēng)流中％嚴(yán)禁裝藥放炮6煤層放炮后工作面風(fēng)流中％繼續(xù)通風(fēng)、不得進(jìn)入7局扇及電氣開關(guān)10m范圍內(nèi)％停機(jī)、通風(fēng)、處理8電動(dòng)機(jī)及開關(guān)附近20m范圍內(nèi)％停止運(yùn)轉(zhuǎn)、撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理9竣工后洞內(nèi)任何處％查明滲漏點(diǎn)，進(jìn)行整治8、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)及人員、設(shè)備根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施方案，成立超前預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)，配備專業(yè)預(yù)報(bào)人員和預(yù)報(bào)儀器設(shè)備，預(yù)報(bào)儀器設(shè)備的性能、精度及效率應(yīng)能滿足預(yù)報(bào)和工期的要求。、組織機(jī)構(gòu)及人員、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)成立以施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組長(zhǎng)為責(zé)任人的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作機(jī)構(gòu)，該組織機(jī)構(gòu)在項(xiàng)目部的直接領(lǐng)導(dǎo)下，切實(shí)抓好施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)圖如下圖所示：圖4超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)圖、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)主要人員配置組長(zhǎng)：楊錫斌副組長(zhǎng)：呂彥偉組員：李星、劉屹峰、項(xiàng)目部地質(zhì)工程師及各隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人、技術(shù)主管、設(shè)備及儀器配置黃家梁隧道和巖邊里隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)備及儀器配置如下表：表9超前地質(zhì)預(yù)報(bào)設(shè)備儀器配置表序號(hào)儀器設(shè)備數(shù)量方法備注1地質(zhì)羅盤儀7臺(tái)地質(zhì)素描、觀察可形成隧道地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2數(shù)碼相機(jī)7臺(tái)2TSP2031臺(tái)外委可遠(yuǎn)距離探測(cè)破碎帶、巖層分接口、隧道涌水突泥3紅外探測(cè)儀1臺(tái)4地質(zhì)鉆機(jī)1臺(tái)超前水平鉆探診斷隧道斷層、涌水、瓦斯、重大物探異常段等5YT-28風(fēng)鉆45臺(tái)加深炮孔可探測(cè)前方地質(zhì)情況，瓦斯9、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)質(zhì)量、安全要求、質(zhì)量要求（1）現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按各預(yù)報(bào)方法要求進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，保證各方法操作的準(zhǔn)確性。（2）資料整理規(guī)范、齊全、及時(shí)、準(zhǔn)確。（3）注意各預(yù)報(bào)段落的前后搭接過渡長(zhǎng)度。、安全要求（1）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、執(zhí)行隧道施工安全規(guī)程，超前鉆探人員還應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)、執(zhí)行鉆探安全技術(shù)操作規(guī)程。新參加人員（含臨時(shí)工）上崗前，必須經(jīng)過安全生產(chǎn)教育，具有安全生產(chǎn)的知識(shí)，并應(yīng)在班長(zhǎng)或技術(shù)熟練人員的指導(dǎo)下工作。（2）隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施過程中應(yīng)積極識(shí)別各種安全危險(xiǎn)源，保障人員和機(jī)械設(shè)備的安全。（3）進(jìn)入隧道工作必須穿戴合體的工作服、防護(hù)靴、安全帽和防塵（防毒）口罩等防護(hù)用品。（4）嚴(yán)禁上班前和工作中飲酒。（5）地質(zhì)預(yù)報(bào)工作必須在現(xiàn)場(chǎng)找頂作業(yè)結(jié)束（必要時(shí)初期支護(hù)）后進(jìn)行，開始工作前應(yīng)觀察操作空間上方、周圍有無安全隱患，特別是鉆探開挖工作面附近是否還有危石存在，確保預(yù)報(bào)人員的安全。（6）高處作業(yè)時(shí)作業(yè)臺(tái)架必須安設(shè)牢固，臺(tái)架周圍應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄，凡患有高血壓、心臟病等不適應(yīng)高處作業(yè)者不得上架作業(yè)。（7）當(dāng)隧道巖體中含有煤層瓦斯、石油天然氣等易燃易爆物時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家現(xiàn)行的《煤礦安全規(guī)程》、《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》等的有關(guān)規(guī)定。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作應(yīng)采用防爆型的儀器、設(shè)備。當(dāng)采用非防爆型時(shí)，在儀器設(shè)備及操作空間20m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?。超前鉆探必須采用水循環(huán)鉆或濕式鉆孔，嚴(yán)禁攜帶火源進(jìn)洞。（8）彈性波反射法超前地質(zhì)預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)使用的炸藥和雷管必須由持有爆破證的專人領(lǐng)用，爆破作業(yè)必須由專業(yè)爆破工操作。非專業(yè)人員嚴(yán)禁從事爆破作業(yè)。（9）鉆機(jī)使用的高壓風(fēng)、高壓水的各連接部件均應(yīng)采用符合要求的高壓配件，管路應(yīng)連接安設(shè)牢固，并應(yīng)經(jīng)常檢查，防止管接頭脫落、管路爆裂高壓風(fēng)、水傷人；高壓電路接線應(yīng)由專業(yè)電工操作。（10）鉆孔時(shí)，鉆機(jī)前方應(yīng)安設(shè)擋板，嚴(yán)禁在鉆孔的軸向后方站人，以防鉆具和高壓沖出的巖屑、泥沙等傷人。（11）為便于控制超前鉆孔揭露大量地下水時(shí)的水流及采取措施，孔口應(yīng)安設(shè)孔口管和閘閥，且孔口管必須安設(shè)牢固，防止水壓將孔口管沖出