隧道超前地質(zhì)預(yù)報專項方案

隧道超前地質(zhì)預(yù)報施工工藝隧道施工中超前地質(zhì)預(yù)報關(guān)系到工程安全、質(zhì)量和進度。施工中堅持將超前地質(zhì)預(yù)報作為一項工序納入施工組織和管理,當施工進度和超前地質(zhì)預(yù)報發(fā)生矛盾時,施工必需為超前地質(zhì)預(yù)報讓路,以避免盲目施工,確保超前地質(zhì)預(yù)報工作實施,并起到指導(dǎo)施工作用。超前地質(zhì)預(yù)報目標和目標（1）超前地質(zhì)預(yù)報目標①深入查清隧道開挖工作面工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，指導(dǎo)工程施工順利進行。②降低地質(zhì)災(zāi)難發(fā)生機率和危害程度。③為優(yōu)化工程設(shè)計提供地質(zhì)依據(jù)④為編制完工文件提供地質(zhì)資料。（2）超前地質(zhì)預(yù)報目標正確預(yù)報掌子面前方圍巖地質(zhì)情況及富水情況，關(guān)鍵預(yù)報突水突泥及斷層破碎帶等不良地質(zhì)具體位置、規(guī)模及影響程度。超前地質(zhì)預(yù)報施工工藝步驟超前地質(zhì)預(yù)報步驟圖x-x所表示。圖x-x超前地質(zhì)預(yù)報步驟圖（1）地質(zhì)調(diào)查法①隧道地表補充地質(zhì)調(diào)查隧道地表補充地質(zhì)調(diào)查關(guān)鍵內(nèi)容包含對已經(jīng)有地質(zhì)勘查結(jié)果熟悉、核查和確定；地層、巖性在隧道地表出露及接觸關(guān)系；斷層、褶皺、節(jié)理密集帶等地質(zhì)結(jié)構(gòu)在隧道地表出露位置、規(guī)模、性質(zhì)及其產(chǎn)狀改變情況；地表巖溶發(fā)育位置、規(guī)模及分布規(guī)律；煤層、石膏、膨脹巖、天然氣、含放射性物質(zhì)等特殊巖土地層在地表出露位置、寬度、性質(zhì)及其產(chǎn)狀改變情況；人為坑洞位置、走向、高程等和隧道空間關(guān)系；核實和修正超前地質(zhì)預(yù)報關(guān)鍵區(qū)段。隧道地表補充地質(zhì)調(diào)查方法：依據(jù)建立標準地層剖面，結(jié)合沉積規(guī)律，確定各巖組地層層序、厚度、標志層位置。對地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行追蹤調(diào)查后，依據(jù)施工進展情況，展開有針對性地質(zhì)描繪，詳盡地查對細化勘察設(shè)計資料，為地質(zhì)預(yù)報做好基礎(chǔ)工作。②隧道內(nèi)地質(zhì)素描隧道內(nèi)地質(zhì)素描是對已開挖工作面和洞身地質(zhì)情況作如實調(diào)查、統(tǒng)計并繪制成圖表，具體包含：工程地質(zhì)：包含地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖溶、特殊地層、人為坑洞、地應(yīng)力、塌方和有害氣體及放射性危害源等情況。水文地質(zhì)：包含地下水分布、出露形態(tài)、水質(zhì)分析、對圍巖影響等。圍巖穩(wěn)定性特征及支護情況：統(tǒng)計不一樣工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下圍巖穩(wěn)定性、支護方法及早期支護后變形情況，發(fā)生圍巖失穩(wěn)或變形較大地段，并分析原因。影像：統(tǒng)計關(guān)鍵和含有代表性地質(zhì)現(xiàn)象。地質(zhì)素描工藝步驟圖所表示。圖x-x地質(zhì)素描工藝步驟圖地質(zhì)素描方法及形成結(jié)果詳見下表。表x-x地質(zhì)素描方法及預(yù)報結(jié)果表方法形成結(jié)果采取羅盤儀、洞內(nèi)觀察等方法，實測巖層產(chǎn)狀、節(jié)理產(chǎn)狀及間距、微結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀、斷層面產(chǎn)狀等，分段測繪。分析巖體多種參數(shù)，進行掌子面及洞身工程地質(zhì)評價，作出掌子面斷面圖，據(jù)其作常規(guī)預(yù)報展示圖和分段預(yù)報匯報書。做標準地層剖面和巖層層位。預(yù)報估計軟弱巖層位置，提出施工提議方法。觀察掌子面斷層及微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)情況、對產(chǎn)狀進行量測。分析斷層、微結(jié)構(gòu)產(chǎn)狀規(guī)律，據(jù)其在掌子面部位、結(jié)構(gòu)走向和隧道軸向關(guān)系作出地質(zhì)預(yù)報圖。（2）物探法①地震波反射法（TSP）地震波反射法（TSP）是現(xiàn)在應(yīng)用相對普遍和成熟長距離超前地質(zhì)預(yù)報方法。使用地震波反射法超前地質(zhì)預(yù)報能夠提前了解開挖面前方地質(zhì)改變情況，合理安排掘進速度，立即優(yōu)化施工方案，加強防護方法，確保安全、順利地經(jīng)過不良地質(zhì)地段，做到科學(xué)、安全、高效地施工。地震波反射法超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)測線布設(shè)在掌子面周圍邊墻上，它由兩個接收器孔和24個炮孔組成，兩個接收器孔對稱分布在兩邊墻，24個炮孔等間距部署在兩側(cè)邊墻上。地震波在設(shè)計震源點用小量炸藥激發(fā)產(chǎn)生。當?shù)卣鸩ㄅ龅綆r石波阻抗差異接口（如斷層、破碎帶和巖性改變等)時，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進入前方介質(zhì)。反射地震信號將被高靈敏度地震檢波器接收。數(shù)據(jù)經(jīng)軟件處理，便可了解隧道工作面前方地質(zhì)體性質(zhì)（軟弱巖帶、破碎帶、斷層、含水巖層等）、位置及規(guī)模。其工作原理見地震波反射法工作原理圖。圖x-x地震波反射法工作原理圖在數(shù)據(jù)采集前，鉆孔、接收傳感器套管安裝，和接收器孔、炮孔傾角傾向和各孔距基準點距離測量要先期完成。當正式爆破采集數(shù)據(jù)時，洞內(nèi)一切施工必需停止，以確保采集到數(shù)據(jù)盡可能少受外界干擾。地震波反射法對于軟弱、破碎地層或巖溶發(fā)育區(qū)，每次預(yù)報距離采取100—120m，前后兩次搭接長度10m以上；巖體完整硬質(zhì)巖地層每次預(yù)報距離采取120—150m，搭接長度大于10m。地震波反射法工藝步驟圖見下圖。圖x-x地震波反射法工藝步驟圖地震波反射法估計方法及形成結(jié)果見下表。表x-x地震波反射法估計方法及形成結(jié)果表估計方法預(yù)報結(jié)果利用地震波反射原理估計推斷斷層、巖層破碎帶等不良地質(zhì)體位置、性質(zhì)、規(guī)模反射界面巖性參數(shù)、產(chǎn)狀及巖石力學(xué)參數(shù)②地質(zhì)雷達預(yù)報地質(zhì)雷達預(yù)報是應(yīng)用電磁波反射原理來進行探測。發(fā)射天線向被測介質(zhì)發(fā)射高頻脈沖電磁波，當其碰到不均勻體或接口時會反射一部分電磁波，雷達主機經(jīng)過對此部分反射波進行接收和處理，即可探測識別前方地質(zhì)體，如含水斷層、巖性界面等。地質(zhì)雷達關(guān)鍵用于巖溶探測，也可用于斷層破碎帶、軟弱夾層等不均勻體探測，每25m一次，一次范圍為30m，前后兩次搭接長度5m以上。地質(zhì)雷達預(yù)報工藝步驟以下圖所表示。圖x-x地質(zhì)雷達預(yù)報工藝步驟圖使用地質(zhì)雷達前應(yīng)對掌子面進行平整處理，使雷達天線和掌子面能很好藕合，在掌子面周圍應(yīng)沒有其它金屬物體，避免影響檢測結(jié)果正確性。雷達測線在掌子面上呈"井"字形部署，測線長度依據(jù)天線長度決定，在有限掌子面上盡可能長。依據(jù)設(shè)計地質(zhì)概況和電磁反射波法后處理時域剖面，綜合分析得出預(yù)報結(jié)論。地質(zhì)雷達預(yù)報方法和預(yù)報結(jié)果以下表所表示。表x-x地質(zhì)雷達預(yù)報方法和預(yù)報結(jié)果表估計方法預(yù)報成果利用電磁波反射原理估計判定掌子面前方斷層、巖性界面，確定異常體規(guī)模、性質(zhì)、危害；探測隧道底部、邊墻、隧頂外或其它出水部位可能隱伏洞穴。③紅外探水法因為地層每時每刻全部在向外部發(fā)射紅外波段電磁波，巖層在向外部發(fā)射紅外輻射同時，肯定把它內(nèi)部地質(zhì)信息傳輸出來。干燥無水地層和含水地層所發(fā)射紅外輻射場強度不一樣。所以依據(jù)巖層紅外輻射場強改變值就能夠確定地表淺層是否存在隱伏含水體。紅外探水法施工工藝步驟圖x-x所表示。圖x-x紅外探水法施工工藝步驟圖紅外探測屬非接觸探測，用儀器激光器在壁上打出一個紅色探點。定好探點后扣動板機，在儀器屏幕上讀取探測值。將探測數(shù)據(jù)輸入計算機后，由軟件繪成探測曲線。依據(jù)探測曲線特征判定含水結(jié)構(gòu)和含水體潛在危害。當紅外探測發(fā)覺前方存在含水結(jié)構(gòu)時，經(jīng)過高密度電法電測處理前方含水結(jié)構(gòu)至掌子面距離和破碎帶寬度。紅外探測要尤其注意需對隧道上方、下方和隧道兩壁外側(cè)探測，其目標是了解隧道上方、下方和隧道兩壁外側(cè)是否存在承壓隱伏水或含水結(jié)構(gòu)。一旦在卸壓時巖溶水潰入隧道，將會造成重大災(zāi)難。紅外探水預(yù)報方法和預(yù)報結(jié)果以下表所表示。表x-x紅外探水預(yù)報方法和預(yù)報結(jié)果表估計方法預(yù)報成果利用地質(zhì)體紅外輻射探測判定掌子面前方是否有隱伏含水體；判定隧道底部、邊墻、隧頂外或其它出水部位是否存在承壓隱伏水或含水結(jié)構(gòu)。④瞬變電磁法瞬變電磁法是利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間利用線圈或接地電極觀察地下介質(zhì)中引發(fā)二次感應(yīng)渦流場，從而探測介質(zhì)電阻率一個方法。瞬變電磁法工作原理圖x-x所表示。圖x-x瞬變電磁法工作原理瞬變電磁法適適用于探測任何地層中存在地下水體、斷層破碎帶、溶洞、溶隙、暗河等。每次預(yù)報距離80—100m，不過因為測量項圈和發(fā)射線圈面積及匝數(shù)不一樣，致使前方存在不一樣深度范圍盲區(qū)，盲區(qū)段落數(shù)據(jù)不能參與資料解釋，前后兩次搭接長度大于25m。瞬變電磁法工藝步驟圖所表示。圖x-x瞬變電磁法工藝步驟圖瞬變電磁法方法和形成結(jié)果。表x-x瞬變電磁法預(yù)報方法和預(yù)報結(jié)果表方法形成結(jié)果利用電磁感應(yīng)原理探測探測地層中存在地下水體、斷層破碎帶、溶洞、溶隙、暗河等，提出施工提議方法。（3）超前鉆探法①超前地質(zhì)鉆探采取沖擊鉆和回轉(zhuǎn)取芯鉆，驗證中近距離物探超前探測存在異常地段?；顒訑嗔褞С疤綔y長度80—100m，搭接長度大于10m，其它地段超前探測長度大于30m，前后兩次搭接長度大于5m。超前地質(zhì)鉆探工藝步驟圖所表示。圖x-x超前地質(zhì)鉆探工藝步驟圖孔內(nèi)流出物關(guān)鍵是循環(huán)水和水攜帶其它物質(zhì)，比如石屑、石粉、揭露出水等。依據(jù)不一樣巖石粉化后性狀和顏色，大致能夠判定出鉆進位置巖石巖性，同時能夠經(jīng)過孔內(nèi)返水和循環(huán)進水水量之間關(guān)系判定孔內(nèi)是否有水揭露出來，當有壓力水射出時就很顯著表示揭露出了高壓水。對芯樣進行分析，判定巖性及圍巖破碎情況，確定圍巖等級。同時對滲透水、涌泥等情況進行檢驗、統(tǒng)計，對比各個鉆眼間巖石表現(xiàn)滲透水情況進行總結(jié)、分析，估計前方滲透水情況。②加深炮孔超前探測利用在隧道開挖面上鉆小孔徑淺孔獲取地址信息一個方法，在每一循環(huán)鉆設(shè)炮孔時布設(shè)3—8個加深炮孔，較循環(huán)進尺加深3m以上作為探測孔。超前鉆探法方法和形成結(jié)果。表x-x超前鉆探預(yù)報方法和預(yù)報結(jié)果表方法形成結(jié)果利用沖擊鉆和回轉(zhuǎn)取芯鉆鉆孔觀察、檢測判定巖性及圍巖破碎情況，確定圍巖等級，同時對滲透水、涌泥等情況進行檢驗、統(tǒng)計，對比各個鉆眼間巖石表現(xiàn)滲透水情況進行總結(jié)、分析，估計前方滲透水情況，提出施工提議方法。超前地質(zhì)預(yù)報注意事項（1）對超前地質(zhì)預(yù)報得到資料進行綜合分析和評判，相互印證，并結(jié)合掌子面揭示地質(zhì)條件、發(fā)展規(guī)律、趨勢及前兆進行估計判定，并形成超前地質(zhì)預(yù)報綜合分析結(jié)果匯報，依據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報綜合分析結(jié)果優(yōu)化調(diào)整方法、工法及特殊處理方法，以確保施工安全、結(jié)構(gòu)安全和工程順利實施。。（2）施工過程中隧道超前地質(zhì)預(yù)報