超前地质预报实施工作细则.doc

福建省莆田至永定（闽粤界）高速公路
永春至永定泉州段A3合同段

超前地质预报实行细则

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中铁十局二公司莆永高速A3合同段项目部
年 月 日
目 录
1、合用范畴 1
2、工程概况 1
2.1狮子岩隧道概况 1
2.2白山同隧道概况 1
2.3地质岩性 1
2.4 地震基本烈度 2
2.5水文特性 2
3、编制根据 2
4、超前地质预报目 2
5、超前地质预报重要内容和办法 2
5.1 超前地质预报重要内容 2
5.2超前预报重要办法 2
53重要实行办法 3
6、TSP203地质预报系统 4
7、掌子面地质素描 5
8、水平超前钻孔 5
9、地质预测、预报工艺流程 6
10、地质信息收集与解决 7
11、针对预报也许浮现特殊地段解决办法 7
11.1涌水浮现解决办法 7
11.2涌水突泥地质现象解决办法 7
12、地质工作组织机构 7
13、资料管理 8
附图1 9
附表1..................................................................................................................... 10

1、合用范畴
本实行细则合用于莆永高速公路泉州段A3合同段隧道地质超前预报作业，对超前地质勘探进行过程控制，保证超前地质勘探满足施工规定。
2、工程概况
2.1狮子岩隧道概况
狮子岩隧道属于构造剥蚀低山丘岭地貌，地形起伏大，局部地段地形较陡，进出口段坡度约25-30°，均与山间沟谷盆地相连，切割深达15-30m，线路通过山顶最高约687.9m，最低约121.4m。相对高差约566.5m。隧道出口段地表溪水发育，洞身山体表面多沟谷、盆地；隧址区地表多植被覆盖，多沟谷、陡坎，自然经济欠发达。隧道最大埋深560m，围岩重要为燕山初期花岗岩和侏罗系上统南园组中微风化凝灰岩流纹岩及长林组凝灰质砂岩，厚层状、块体状构造，构造面结合较好或好。总体稳定。围岩级别为Ⅱ～Ⅴ级。隧道区地表水体不发育，局部低洼沟谷中发育有季节性溪流，雨季多水，旱季少水甚至无水；地下水重要有第四系松散土层孔隙潜水、基岩风化裂缝系水两种类型。
2.2白山同隧道概况
白山同隧道在福建省莆田至永定高速公路泉州段A3标段内，左线里程为ZK20+040～ZK21+498.840；右线里程为K19+995～K21+500。属构造剥蚀低山丘陵地貌，地形起伏大，局部地段地形较陡，进口坡度较大，约40～45m。进口与山间沟谷盆地相连，切割深度达15～50米，线路通过山顶最高标高约659.6米，最低标高209.5米，相对高差约450米。隧道进口段地表水系较发育，隧址区地表多茶园种植区，多沟渠、小陡坎，自然经济较发达。依照工程地质调查、钻探及物探资料，本隧道进口地段围岩重要由粉质黏土及全-强风化凝灰岩构成，进口段围岩级别为Ⅴ级，工程性质差，浸水易软化，稳定性差。施工开挖洞顶极易塌方，侧壁易垮塌。
2.3地质岩性
依照工程地质调查、钻探及物探资料，隧道进口地段围岩重要由粉质黏土及全-强风化凝灰岩构成，进口段围岩级别为Ⅴ级，工程性质差，浸水易软化，稳定性差。施工开挖洞顶极易塌方，侧壁易垮塌。
2.4 地震基本烈度
隧道地区地震抗震设防烈度7度，基本地震加速度为0.10g，峰值频谱周期0.45s
2.5水文特性
隧道区地表水体不发育，多为沟谷中发育季节性溪流，雨季多水，旱季少水；地下水以松散土层孔隙水及基岩风化裂隙水为主,水量较小，受季节影响，雨季呈股状或淋雨状渗出。
3、编制根据
1、《公路隧道施工技术规范》；
2、《福建省高速公路施工原则化管理指南》；
3、《福建省莆田至永定高速公路永春至永定泉州段施工图》（隧道）。
4、超前地质预报目
通过超前地质预报可以理解和判断掌子面一定距离内不良地质性质、位置、宽度和影响隧道长度，由此判断地下水状况、围岩级别和对施工影响。减少地质灾害发生风险及几率，进而达到如下目：
（1）为制定施工方案和办法提供可靠参数。
（2）为隧道安全施工，避免或最大限度减少施工过程中突泥、涌水、塌方等灾害，从而不受或者少受损失奠定基本。
（3）为隧道在安全条件下迅速施工、减少事故发生率，减少不必要安全办法，从而减少工程投资。
5、超前地质预报重要内容和办法
5.1 超前地质预报重要内容
5.1.1地层岩性，如软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土。
5.1.2地质构造，特别对断层、节理密集带、褶皱构造等。
5.1.3不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力、高地温、高岩温等发育状况。
5.1.4地下水，特别是岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层地带等。
5.2超前预报重要办法
采用TSP地质超前预报系统或地质雷达、红外线探水仪、地质素描、超前水平钻孔等综合勘探办法进行探测，超前地质预报是制定施工方案和工程办法重要根据，也是隧道施工一道重要工序。本隧道施工中，在重点地段,上述各种预报手段并用。
普通地段以地质素描为主，特殊和不良地质地段则采用物探、钻探相结合方式。实行动态监控，信息化施工。加强对围岩监测，进一步掌握围岩特性，为施工提供可靠技术根据。
5.3重要实行办法
结合各隧道不同地质条件，超前地质工作按照长短结合、上下对照、定性与定量相结合办法来保证预报精确性。依照各种探测办法特点，可分为长距离控制预报、中距离预报、短距离验证预报。长距离、中距离预报重要采用TSP、地质雷达、瞬变电磁仪法等办法进行；短距离预报重要运用地质素描和加长炮眼方式进行。综合地质预报重要办法见下表“综合超前地质预报重要办法表”。
综合超前地质预报重要办法表
代号
超前地质预报方案组合
合用段落
C1
TSP
远距离（200m）较宏观长期预报
C2
TSP+TEM
合用于也许发生涌突水段落 地质风化层交替变化段
C3
TSP+TEM+超前水平钻孔
合用于断层破碎带和构造带段落 地质岩性变化段
C4
TSP+TEM+超前水平钻（取芯）
合用于也许发生大变形段落
1、远距离宏观控制预报
除洞口55m范畴外通长布置，采用TSP隧道地震探测仪进行远距离（200m）较宏观长期预报。
2、中距离预报
对于初步判断也许发生涌水段，提前20～30m采用TEM（瞬变电磁仪法）探测地下水状况。
3、短距离预报
①依照远距离宏观控制预报和中距离预报成果拟定与否需要打超前探孔以及探孔位置和数量（1～3为宜），钻孔时对钻进速度、取芯（岩芯采用率、RQD值）、出水位置、流量、水压、水温及出水状态等作详细记录，必要时应作水质分析判断地下水腐蚀性等。钻机钻孔时要固定牢固，并安设孔口管及高压闸阀，保证超前钻孔涌出高压地下水时，可以有效地控制。
在溶岩地段、溶岩与非溶岩过度接触带以及断层破碎带施工中运用开挖用钻具进行长5米超前钻孔，对洞身前方进行全方位空间探测，探孔成放射形布设。
②运用工作面地质素描预报
地质素描在隧道施工中全段进行。地质素描内容为：对开挖掌子面和洞身周边综合分析围岩岩性、构造、构造和地下水状况，分析判断开挖面前方围岩工程地质、水文地质特性，并依此提出工程办法建议和进一步预报方案。
依照开挖段围岩工程地质、水文地质特性进行预报成果验证，提出与否修改预报办法及参数意见。
4、其他地质工作内容及办法
①地表监测
根据提供工程地质、水文地质图，岩溶隧道中线两侧各一定范畴内与居民生活、生产关系密切泉水、井水等进行监测。监测内容重要为水量、水温、水压、水质变化以及本地气象与降水。
②必要时采用超前导坑法进行开挖揭示地质状况。
依照几种探测手段探测成果进行综合分析，互相验证，提出预测预报意见和工程办法建议，及时反馈，以调节优化设计，进一步改进和完善施工工艺和办法，实行信息化动态施工管理。
6、TSP203地质预报系统
本合同段隧道采用TSP203系统探测，重要用于预报掌子面前方200m左右范畴内断层破碎带、富水带、不同岩层接触带等不良地质体界面位置。
TSP203地质超前预报系统，可以进行隧道地质超前预报，扩展配备又可以对开挖过程中未发现隧道隐蔽病害（如隧底岩溶等）进行检测，和检测隧道围岩弹性波速度、划分隧道围岩类别，以及检查混凝土衬砌与围岩之间与否存在脱空缺陷等。
TSP203地质超前预报系统是运用地震波在不均匀地质体中产生反射波特性来预报隧道掘进面前方及周边临近区域地质状况。它是在掌子面后方边墙上一定范畴内布置一排爆破点，依此进行薄弱爆破，产生地震波信号在隧道周边岩体内传播，当岩石强度发生变化，例如有断层或岩层变化时，会导致一某些信号返回，界面两侧岩石强度差别越大，反射回来信号也就越强。返回信号被通过特殊设计接受器接受转化成电信号并进行放大，依照信号返回时间和方向，通过专用数据解决软件解决，可以得到岩体强度变化界面方位。
TSP超前地质预报系统和超前探孔见附图。
为保证隧道安全正常顺利施工，有效地采用针对性办法，拟定并选取有效施工方案，为动态设计提供理论性指引，本合同段隧道采用综合超前地质预测预报系统，以保证预测预报成果精确性，并将综合超前地质预测预报系统必要作为一道工序，贯彻于隧道施工掘进全过程，以保证隧道安全、顺利施工。
TSP数据采集规定详见附表1。
7、掌子面地质素描
隧道开挖后通过地质素描手段，及时查看掌子面地质状况，通过和设计资料对比，为隧道掘进提供地质状况预报。掌子面地质素描应在隧道作业每一开挖循环后及时进行，依照掌子面暴露岩层层理、节理、裂隙构造状况，岩体软硬限度，出水量大小判断开挖前方地质状况。
观测中应详细记录如下各项，并描绘掌子面地质素描图：
⑴、地质状况及其分布、性质和掌子面自稳性；
⑵、围岩软硬、裂隙间距及方向等围岩状态；
⑶、断层分布、走向、粘土化限度等
⑷、出水地点、涌水量及其状态；
8、水平超前钻孔
水平超前钻孔是最直观、最可靠超前探测手段。通过洞内外观测与地质描述、TSP203地震波探测仪等关于地质与水文资料分析，配合采用超前水平地质钻探加以验证。通过超前水平钻孔岩芯分析，进一步探明掌子面前方隧道围岩地质状况与水文地质详细状况，依照探孔钻进时间、速度、压力、成分以及卡钻力、钻芯和岩性构造性质及地下水状况，掌握隧道前方地质条件与水文条件。
9、地质预测、预报工艺流程
地质预报工作必要在地质工作小组统一管理下严格按流程进行，其详细工艺流程框图如下：

注：依照既有地质勘测资料，本合同段隧道地质较简朴，无大构造带等，暂不布置地质雷达及超前钻孔。重要采用TSP203超前地质预报系统和地质素描来保证施工安全进行，必要时做水平超前探孔。
10、地质信息收集与解决
通过超前地质预报建立一种地质信息系统，通过各种办法收集地质信息，进行综合分析、判断，编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设计、监理，为变更设计和施工提供决策根据，及时调节施工办法和支护参数。经分析、整顿地质资料作为施工技术资料存档。
采用新施工办法和支护参数后，又从施工过程中获取新地质信息，更新地质信息系统，经解决后，再一次反馈给施工，如此往复形成地质信息系统化。
11、针对预报也许浮现特殊地段解决办法
当施工过程中发现前方有异常地质现象浮现时，及时向监理、设计单位、业主报告现场实际状况、组织人员对前方地质状况作进一步勘测。当拟定前方地质状况后针对详细状况按如下办法进行解决。
11.1涌水浮现解决办法
1、采用超前钻孔将水排除法
2、采用超前小导管注浆堵水法。
3、采用井点降水或深井降水、对于渗入水较少时，也可采用洞内降水法减少地下水。同步做好抽水后地面排水工作。
在此施工中，必要高度注重并做好防排水工作，务必将涌水或裂缝水引致洞外排水系统中。
11.2涌水突泥地质现象解决办法
1、采用了注浆加固塌体，长管棚超前支护，等施工办法。
2、对于不同突水方式分别采用裂缝出水注浆与溶洞涌水注浆施工办法。
3、在突水点设立止浆墙，然后在对前方围岩进行全断面深孔预注浆进行堵水，采用排堵结合方案。
12、地质工作组织机构
隧道施工地质超前预报工作是保证安全施工重要前提，为了更好地完毕施工阶段地质超前预报工作，应成立专门地质工作机构，设立专门人员负责地质超前预报工作，保证各种地质超前预报办法贯彻，保证地质超前预报工作精确性。我项目部地质工作组织机构见图 “地质工作组织机构图”。
地质工作组织机构图
地表监测

TSP
预测

红外探水
洞内监测
地质复查和素描
地质雷达预报

工程部
地质组
超前探孔

13、资料管理
超前地质预报各项资料管理由专人负责，内容填写必要及时、规范，数据真实、可靠，禁止有涂改、造假现象。
各项数据应及时整顿，进行分析，精确鉴定前方地质状况，指引现场，及时调节开挖和支护参数，防止地质灾害事故发生。
14、人员与设备配备
TSP超前地质预报由莆永公司统一招标拟定，TSP超前探测配合人员3名，超前水平探孔人员3名，地质素描人员1人。钻孔工人4名。
徕卡TCRP1201全站仪1台，DSZ3水准仪一台，钢尺5m 2把。风枪4台，相应钻头4个。附图1

掌子面
55米
接受孔1
20米

炮孔S1 S2 S3 S23 S24
隧道轴TA

接受孔2
上倾5°
～10°
)
(
上倾5°
～10°
1m
接受器孔
接受器孔
横截面（接受器孔）
)
(
下倾10°
～20°
1m
炮孔
炮孔
横截面（炮孔）
下倾10°
～20°
接受器孔和炮孔平面分布

观 测 系 统规定

接 收(检波)器 孔
炮 孔
数 量
2个，位于隧道左右两边墙
24个（同侧），位于隧道左或右边墙，视地质状况而定
直 径
φ50mm(钻头钻孔)
φ38mm(钻头钻孔)
深 度
1.8m
1.5m
定 向
垂直隧道轴向（边墙），上倾5°～10°
垂直隧道轴向（边墙），下倾10°～20°
高 度
离地面（隧底）高1m
离地面（隧底）高1m
位 置
距离掌子面约55m
第1个炮孔离同侧接受器孔20m，炮孔距1.5m
示意图
其她规定
每次TSP探测时
①应准备瞬发电雷管30发，防水乳化炸药4kg，采集数据时作震源之用。
②提供接受器孔附近隧道半径、拱顶至地面（隧底）铅直高度、两接受器孔之间距离等数据。
③提供接受器孔和掌子面里程，以及两者之间地质素描图。
④钻孔前，应用测量仪器（器具）测定接受器孔和炮孔位置，接受器孔和炮孔应在同一平面上，并用红油漆作标记。炮点要标记序号。
⑤严格按设计规定（距离、孔深、倾角等）钻孔。
⑥孔身要直，孔内岩屑和泥浆要用水冲出孔外。
⑦配备与接受器孔和炮孔直径大小相称、长度比孔深稍长PVC管。完钻后应将PVC管放入孔中，防止围岩掉块，以便于套管和药包放置到位。
附表1 TSP数据采集规定