高岭隧道超前地质预报施工方案.docx

高岭隧道超前地质预报施工方案

目 录

1.工程概况 1
1.1.工程简况 1
1.2 地震基本烈度 1
1.3工程特点 1
2.超前地质预报方法 1
3.超前地质预报安排 1
4.超前地质预报采用设备 2
5.超前地质预报施作方法 2
5.1 TGP206超前地质预报仪 2
5.2 超前地质钻孔 8

1.工程概况
1.1.工程简况
广珠铁路复工工程SG-5标段高岭隧道位于三江镇，隧道全长355米，隧道里程范围DK129+625～DK129+980。隧道的围岩较为破碎，基岩裂隙水不发育,隧道围岩为Ⅲ级围岩130m，Ⅳ级围岩108m, Ⅴ级围岩117m, Ⅳ、Ⅴ级围岩占隧道总长的62.5%，隧道内设小避车洞10个，大避车洞1个，隧道为单面下坡，坡度为4‰，隧道进口至DK129+911.88段位于平曲线上,曲线要素为：ay-24°05′29″,R-1600,I-130,T-406.51,L-802.76, DK129+911.88至出口段位于直线上。隧道施工方法主要采用新奥法施工，光面爆破，喷护采用湿喷技术，全隧道衬砌为曲墙复合式衬砌。隧道内两侧设排水沟及电缆槽,本隧道砼有耐久性要求，地下水对混凝土有硫酸性弱侵蚀性和溶出型中等侵蚀，初支混凝土、中空注浆锚杆浆液、砂浆锚杆之砂浆及二衬圬工除仰拱填充外均采用掺加剂|（耐腐蚀剂）之耐腐蚀混凝土，耐蚀腐系数不小于0.8。
隧道为丘陵地貌，丘陵顶部高程130~142m，一般坡度20～35度，局部较陡，可达45度，隧道进出口丘脚高程约25~35m，坡度较缓，约10~20度，场内最大相对高差约107m，地表植被较为发育，主要为松树，夹杂小灌木林及杂草，地表分布坡残积土，浅灰黄色，褐黄色，由砂岩原地风化而成，硬塑，厚约1～10m，下伏基岩白垩系砂岩，灰~褐灰色中薄～中厚层结构，以泥质胶结为主，部分为钙质胶结，岩石节理裂隙较发育，岩体破碎，基岩裂隙水不发育。地下水主要类型有基岩裂隙水，水量较少，对场地没有影响。铁路所经地区主要河道洪水水面坡度为0.072‰～0.096‰。珠江三角洲的潮汐属不规则半日潮，日潮不等现象严重。台风暴潮相对最大增水，是低纬度河口区显著的水文特征之一。珠江河口沿岸是我国风暴潮多发区之一，也是遭受风暴潮灾严重地区。
1.3工程特点
。
2.超前地质预报方法
2.1 超前地质钻孔，采用5m、30m、50m超前地质钻孔；
2.2 TSP方法超前地质预报；
3.超前地质预报安排
序号
起迄里程
长度
围岩
级别
超前地质预报的方法

5m超前地质钻孔

5m超前地质钻孔

5m超前地质钻孔

5m超前地质钻孔

5m超前地质钻孔
4.超前地质预报采用设备
超前地质预报采用TGP206超前地质预报仪结合超前钻孔。
序号
仪器名称
型号
产地
数量
备注
1
隧道地质超前预报仪
TGP206
北京
1

2
地质钻机
ZYY～150

北京
1

3
超前水平地质钻机
YT-28
石家庄
1

5.超前地质预报施作方法
5.1 TGP206超前地质预报仪
5.1.1 超前预报准备阶段
1）激发孔、接收孔施作
要有预报检测人员进洞布置接收和激发的孔位，用红色油漆毛笔准确标注在隧道的洞壁上。对于接收孔标明里程桩号，对于激发孔（放炮孔）的起始孔标明里程桩号。尔后通知施工单位打孔。打孔完毕后，预报人员要先进洞对孔深、孔径、和孔数进行验收，对于不合格的孔要进行补钻。
预报工作尽量少占用隧道作业时间，提高速度的重要环节之一是，预报检测人员要进行现场布孔和检测钻孔的质量两个环节。现场钻孔检查，用大于2米长度的木杆或者塑料管检查炮孔是否满足深度和倾斜要求，检查接收孔是否采用50毫米钻头打孔和孔深度为2米。准备工作做好了，进洞即安排预报采集工作，可以大大缩短占用隧道施工的时间，一般现场预报测量应该控制在不大于1个小时以内完成。如果忽视准备和检查工作，进洞安置接收探头和安装炸药时发现问题，再进行补钻将会延长占用隧道的时间和影响施工。
采用隧道地震波技术进行隧道地质超前预报的工作，需要隧道掘进一定的长度方可以进行，因为测量工作中的接收传感器和若干激发点需要一定长度，一般该长度为60-70米左右。接收与激发孔的具体布置如下：超前预报中激发孔（放炮孔）的布置应避开安装有电缆的一侧洞壁。激发孔（放炮孔）由掌子面退后5米至10米开始布置。激发炮孔之间的距离一般为2米，激发的炮数一般为24个炮孔。而后延续布置接收孔，接收孔距离最近的炮孔为20米左右。讲“左右”的用意是在这个范围内选择岩体相对完整的位置打接收孔，记录实际的距离为偏移距离。预报工作需要左右洞壁各安置一个传感器接收地震波。因此需要在左右洞壁的相同里程点各打一个钻孔，接收钻孔的深度为2米。TGP仪器的接收孔直径和激发炮孔直径有区别，接收孔采用直径为50毫米的钻头打孔，激发炮孔采用直径为40毫米的钻头打孔。所有钻孔布置在一条水平直线上，高度为隧道当前地板1.0米左右，激发孔向内倾斜利于灌水,接收孔钻成水平孔。“终孔时一定要吹孔”，避免岩粉碎石残留孔内，影响接收探头的安置深度，或炸药卷推不到位置深度。
2）激发药卷的制作
洞外制作好带有触发线的药条：为保证药量的一致性，对于药条（无论200克，还是150克均分为三段）用刀子等分割开分为三段；信号线买成捆的单根电线制作，裁成长度5米的单根电线24根。药条插上雷管后用小塑料袋包紧，而后用对折的信号线扎紧，再用胶带纸扎紧，注意药卷直径要小一些。事先备好以后，雷管线必须要短路，用塑料袋包起来，安全带进洞内。
药条的安装：进洞后即将药条逐个放入激发孔中，由木杆送至孔底，做好激发前的准备工作。注意信号线的两个线头与雷管的线头分开，以避免触发信号线感应雷管的激发高电压，损害仪器。
雷管激发线与触发信号线的连接：用各自专用电缆分别连接，注意雷管线的两个线头与炮线的两个线头连接后，分别用胶布隔离绝缘。触发信号线与专用电缆的两个夹子分别连接。
接收孔的耦合剂注入：耦合剂的作用是保证探头与钻孔岩体良好接触的必要条件，因此在接收孔的孔底需要注入黄油。操作的步骤是将黄油软管送入接收孔的孔底，而后稍退出15厘米，操作黄油器的压杆满行程连续射入黄油，一般连续打入10至15次，可以满足探头的耦合条件。退出黄油管时注意不要带出已经射出的黄油。
接收探头的安装：接收探头属于精密设备，要轻拿轻放。探头是三个分量组装在一起的，安装时使用专用工具定向推入孔中，务必使探头的“方台标记”朝上，推入的过程中推杆和探头不要脱离，保证探头的定向可靠，才能保证预报采集地震波的矢量方向要求。
专用电缆的连接：地震波信号与触发信号通过专用电缆与仪器连接，注意面对仪器屏幕，仪器背后的两个输入插座，右边为1号插座，连接与炮孔同测的接收探头线；左边为2号插座，连接与炮孔对测的接收探头线。仪器屏幕上的1、2、3道信号由1号插座输入；仪器屏幕上的4、5、6道信号由2号插座输入。仪器采用220V交流电，如无交流电也可采用直流12伏电瓶（DC12），与电瓶联结时注意电源夹子的正负极不要接错，红色夹子接电瓶的正极（+）；黑色夹子接电瓶的负极（-） 。
5.1.2 数据采集
1）仪器采集参数的设置：仪器站选择在接收孔位置再退后一定距离的地方，选择相对干燥安全的地方把仪器放置在外包装箱上。采集参数中的空间位置参数按现场实际位置输入，仪器的采样率采用0.05毫秒，即50微秒；采样点数采用4096点，如果预报距离要求大于200米以上，可以通过增加采样点数（例如采用8192点）加长采集预报记录的长度，当然也需要加大偏移距离。
2）现场噪音条件的观测检查：在仪器进入采集的过程中均可以看到仪器接收系统所在地当时的环境噪音条件，环境噪音大不利于有效信号的接收，预报采集过程中需要相对安静的环境，不允许洞内有打钻和动力车辆施工等。噪音显示功能也可以作为检查仪器和探头是否工作在正常状态，一般正常情况下6个通道的信号会发生上上下下的跳动，若有的通道在改变仪器增益情况下也不跳动，则有可能是工作不正常的表现。
3）提高预报采集数据质量的措施：接收孔口用棉纱或纸卷塞堵，减少泄放到隧道内的炮噪音干扰；每次激发时向激发孔内注水，激发的频率高、激发能量大，同时造成的环境噪音小。炮工连接雷管的炮线要远离接收探头的电缆，不要在隧洞的同一侧平行布放，炮工操作放炮时要离开仪器站一定距离，不要与仪器站挤在一起，例如10米左右。
4）安全施工高于一切!仪器操作员与炮工密切合作，彼此的工作招呼要明确，尤其是放炮口令。在炮工和仪器站均做好准备工作条件下，操作员首先喊出“充电”，炮工充电完毕要回应，而后操作员再喊出“放炮”指令。“充电”、 “放炮”两条指令的过程提醒隧道内作业人员注意安全！采用炮震源作为激发，该项工作由隧道施工部门派出炮工负责完成，我们提出制作药包的技术要求，施工中必须执行雷管炸药使用的安全规定。进洞工作人员必须戴安全帽，服从隧道施工部门的安全规定。
5）预报采集工作结束：预报采集数据结束后，仪器站操作员根据仪器的自检功能，检查24炮纪录是否合格，在确认无需进行补充的工作后，操作仪器把当次采集的数据外传至USB闪存上；而后操作仪器退出系统，安全关机，并清理现场收拾仪器设备装箱等。
6）收拾所有设备装箱：取出接收探头，用纸巾擦干净，放回设备箱内；所有专用电缆和安装工具擦干净收回设备箱内。确认所有设备齐全后撤出隧道。
5.1.3 数据处理分析
TGP206隧道超前地质预报仪数据处理采用TGPWIN2.0软件进行处理。依据隧道地震波反射原理，采用多波分析处理技术，对于处理中简单重复费时的步骤采取自动处理方式，对于涉及解释重要结论的处理过程，采用原生对比检查和多参数综合分析解释的方式。
1) 建立检测点、激震点、隧道掌子面里程表；确定预报的里程范围和宽度。
2) 三分量地震波分离激发能量的非一致性调整；三个分量的地震波回波提取；偏移归位成图；地震波传递特性参数提取及成图；以及综合计算与构造面产状成果图绘制。(反射回波是地质灾害存在的地震波反应，是推断地质病害类型、规模和性质的基础)。
3) 程序生成P波、SH波、SV波三分量地震反射波偏移归位成果图。
4) 程序生成综合构造面产状分布成果图。
（数据处理分析流程见附图，详细处理分析过程见TGP206隧道超前地质预报仪器说明书）
5.1.4 出具数据报告
利用TGPWIN2.0处理系统，通过数据处理分析，得到三个分量的地震回波提取、偏移归位成图、地震波传递特性参数提取及成图以及综合计算与构造面产状成果图绘制，再将所得到的成果图一一比对分析，形成正式的预报报告指导现场开挖掘进从而保证隧道开挖安全。
5.1.5施工现场核对
施工现场通过对隧道掌子面的掘进对地质情况形成素描记录，对相应里程段的围岩状况与地质超前预报报告内容进行现场核对，并进行偏差分析形成纪要，为更好的完成超前预报工作积累数据及经验。
超前地质钻孔

超前地质预报工作流程图
接受超前预报任务

孔位布置
钻孔
装药
炸断线、药条制作
触发信号线接入主机
检波器耦合安装
爆破激发数据采集
出具数据报告
施工现场核对
数据处理分析
建立超前预报档案、积累数据及经验
否
是
验孔

隧道超前地质预报数据处理流程图
记录编排

预报采集参数输入

接受非正常调整
接受幅度调整

纵横波的分离、速度参数计算

回波提取

隧道通道波切除

绕射波相关拾取偏移
反射波相关拾取偏移

隧道地质超前预报成果图