超前地质预报控制要点-

1、3.2.3、超前地质预报监理控制要点3.2.3. 1、概述根据隧道施工存在的断裂破碎带及地下水位较高且和地表水存在水力联系的特点， 必须加强超前地质预测预报，并将超前地质预报工作纳入工序。隧道在穿越断层破碎带、 富水带特殊地段时，开展综合超前地质预测预报工作，利用地质雷达、tsp、红外探水和 超前地质钻探等手段对地质状况进行预测，并有针对性的采取有效处理措施及安全防护 措施，对不良地质及特殊地质隧道超前做好施工方案和应急抢险预案。3. 2. 3. 2、隧道超前地质预报项目见表3. 2. 3. 1 ：表3. 2. 2. 3. 1隧道超前地质预报项目表超前地质 预报项目一般地段围岩级别断层瓦斯岩溶

2、iiiiiivv地质调查v7v77v7加深炮孔必要时777地震波探测7必要时采用7地质雷达探测7必要时采用7红外探测7超前探孔探测必要时7773. 2. 3. 3、超前地质预报监理控制要点内容(1) 监理站成立以控制施工超前地质预报监理专业人员为责任人的超前地质预报工 作机构，该机构在项目监理站和委托人相应机构领导下，参与施工超前地质预报工作。(2) 督促超前预报责任主体(施工单位)设立专职机构、人员并配置所需的仪器设 备。从事超前地质预报人员需具备相关专业知识、较强工作能力。(3) 督促承包人落实超前地质预报设备配置：地震反射仪(如：tsp203)、地质雷 达、超前钻机、风枪、空压机、水压表

3、、流量监测仪、雨量计等。(4) 超前地质预报工作分工及职责1) 建设指挥部负责对设计、施工、施工、监理审核等各方工作的管理、协调和组织。对超前 地质预测预报工作督促、检查和考核。组织对可能发生地质灾害地段各方会议，研究方 案，形成会议纪要并督促相关方实施。2) 设计单位根据施工单位完成的超前预报成果和揭露出的地质资料，综合勘察资料，研究 调整设计文件中的隧道复杂程度分级，根据分级的变化情况对超前预报工作量的变化进 行确认。根据超前预报成果，对设计围岩分级进行现场核对和修正。对可能发生地质灾 害的地段研究提出处理方案。及时完成整治处理设计图。3) 施工单位按设计单位提出的地质复杂程度分级和超前预

4、报设计工作编制超前地质预报实 施方案。组织实施超前地质预报工作，对地质预测预报的真实性负责，特别是对地质钻 探、超长炮孔实施的真实性、准确性负全责。编制超前预报成果，对前方的地质复杂程 度分级提出调整建议，提出处理方案建议。根据调整并经确认后的地质复杂程度分级， 重新修改超前地质预报实施方案。4）施工监理审核超前地质预报实施方案，督促落实超前地质预报实施，进行过程检查和控 制，对施工超前地质预报成果签认。检查施工单位超前地质预测预报设备和人员，对现 场超前布孔和司钻过程旁站。全过程参与施工超前地质预报工作，提出监理方审核处理 意见。（5）隧道超前地质预报工作应根据地质复杂程度分级和不同类型地质

5、，采用地质调 查与勘探相结合、物探与钻探相结合、长距离与短距离相结合、地面与地下相结合的方 法确定掌子面前方及周边一定范围的地质情况。（6）超前地质预报主要方法包括：地质调查法、地震反射波法（tsp203、掌子面单 点反射hsp、tgp12）、地震雷达、超前钻探、加深炮孔等。超前地质预报工作分为既有 资料收集；地质素描、超前地质预测、施工阶段水文地质监测。（7）督促和检查施工单位地质素描工作、过程、成果记录和分析 地质素描是超前地质预报基本工作，贯穿隧道开挖始终。通过对掌子面及周边开挖揭示的地层岩性、地质构造（岩层、结构面、断层等）、 岩溶及充填物、地下水等情况的描述并绘制成图表，运用地质分析

6、法、作图法等定性分 析方法，推测掌子面前方地质情况及可能存在的风险。地质素描的主要内容如下：1）地层岩性：地层时代、层厚、物质成分、岩层产状、岩体切割程度、围岩等级等。2）节理：节理产状、宽度、延伸程度、性质、充填物等的描述，通过绘制结构面平 剖面分布图、节理玫瑰花图推断出节理面与断层、摺皱的关系。3）断层：断层带物质组成、产状、延伸方向、破碎带宽度、导水性、破碎程度描述。4）特殊地层：如煤层、沥青层、含膏盐层和含黄铁矿层等单独素描。5）隧道富水段涌水出水形态、位置、所处地层和构造部位、充填物情况、出水点的 分布及水量情况等。（8）超前地质预测及预测方法1）超前物探预测法超前地质预报的物探方法

7、主要为弹性波反射法、地质雷达法。用来推断掌子面前方 断层破碎带等不良地质体的位置、规模、岩石力学参数的一种超前探测方法。可分为 tsp203探测法、tgp12探测法、hsp掌子面单点反射法、负视速度法等。本段区间隧道 主要用于断层破碎带及富水段等地段。2）超前钻探法；超前钻探法是利用钻机对掌子面前方进行冲击或回转钻探的超前探测方法。按 探测长度可分为长距离（大于60m）、中距离（3060m）、短距离（小于30m）探测。超 前钻探法适用于各种地质情况下隧道超前地质预报，在富水段及软弱断层破碎带地段、 重大物探异常等地质条件复杂地段必须采用。超前钻探的孔数、孔深、孔径、终孔位置、超前钻探人员、钻探

8、记录、岩芯鉴 定、钻孔质量控制、防止地下水突出、报告编制等应满足“隧道施工指南”的要求。此 外，超前钻孔的布置还需遵循如下原则： 超前钻探必须与超长炮孔紧密结合使用，达到高效、适用。 钻孔数量根据地质复杂程度分级、开挖断面尺寸、安全岩盘厚度等综合确定。 通常情况下，超前钻探长度以30m中距离为主。 当超前钻探遇地质异常及涌水异常变化的情况时，应酌情加密钻探。本段隧道应对断裂破碎带及富水地段实施超前钻孔探测。专业监理人员对超前 钻孔实施过程进行旁站监理，对孔数、孔深、孔径、终孔位置、超前钻探人员、钻探记 录、岩芯鉴定、钻孔质量控制现场检查确认，审核超前探孔探测报告编制资料。3) 加深炮孔探测法；

9、加深炮孔法是采用风枪进行钻孔确定掌子面前方及周边地质情况的一种超前探 测方法，其探测长度一般为5m，适用于各种地质情况下隧道超前地质预报，尤其适用于 断裂带地下水裂隙通道发育区。针对本段隧道断裂破碎带及v级围岩地段应采用加深炮孔探测法。一般要求每 个开挖面都应进行加深炮孔探测；加深炮孔探测的孔数、间距、偏角等要素应根据开挖 断面尺寸、安全岩盘厚度、要求的探测范围综合确定。专业监理人员应督促施工单位落 实探测，并现场检查实施情况。(9) 施工阶段水文地质监测督促施工单位对断裂破碎带及富水地段段开挖施工，进行水量、水压或钻孔水 位的水文监测，对确定具体水点涌(突)水动态特征、水压变化，指导施工具有

10、意义。涌水量监测主要是对超前钻孔、重要出水点、集中汇水点、地表水面、重要井 泉等进行水量监测。水压力监测是针对隧道富水地段，每实施1次超前钻孔均需布置不受开挖影响 的水压监测孔进行水压监测。水压监测孔，需设置孔口管、安装法兰盘、q型管、空气 室及压力表。(10)涌水、突泥预报本监理标段隧道存在多处断层破碎带构造，多处于富水地段，节理裂隙密集发 育的破碎含水岩体及含水导水的断层破碎带。专业监理工程师应及时督促施工方在隧道 富水段落做好隧道涌水、突泥预报。隧道涌水、突泥预报以采用地质调查法为基础，以超前钻探法为主，结合多种 物探手段进行综合超前地质预报。在可能发生涌水、突泥的地段进行超前钻探时必须

11、设 有防突装置。隧道反坡施工地段处于富水区时，超前钻探作业时应做好突涌水处治的方案。隧道涌水、突泥预报程序，见图“隧道涌水突泥预报程序框图”涌水突泥预报隧道涌水突泥预报程序框图（11）断层破碎带预报：本段区间内隧道穿越雅玛里克山断裂带（地下水位较高存在于地表水-断层预报程序框图一南湖水力联系），断裂破碎带段围岩软弱，极易发生失稳、坍塌、变形和突泥突水。断层破碎 带是隧道开挖过程常见的对隧道围岩稳定性影响较大的构造形式之一，是地下水的富集 场所和流动通道，隧道内塌方、突泥突水多与其有关。隧道通过断层时，监理工程师应 督促施工单位按照设计要求和超前地质预报实施方案进行全方位超前预报。断层预报以地质

12、调查法为基础，根据区域地质资料、地质平面图与纵断面图以 及必要的地表地质调查，进一步核实断层的性质、产状、位置与规模等，采用地震波反 射法为主，确定断层在隧道内的大致位置和宽度，必要时采用超前钻探预报断层的确切 位置和规模、破碎带的物质组成以及地下水的发育情况等（超前钻探每个断面钻孔数量 严格按照设计进行，必要时，根据现场具体情况增减），采用隧道内地质素描、断层趋势 分析等手段预报断层的分布位置。断层预报程序框图，见图“断层预报程序框图见图”。3.2.4、监控量测监理控制要点监控量测是保障隧道安全施工的重要措施之一，应纳入隧道施工工序，本段隧 道均须进行必测项目的监测；选测项目根据地质条件及地

13、表情况进行实施，隧道浅埋地 段为重点监控对象。3. 2. 4. 1、隧道监控量测监理控制要点(1) 施工准备阶段审查施工单位制定的监控量测实施方案。施工单位应成立专业监控量测小组， 监控量测组织机构设置应合理，配置的人员数量要满足施工要求，各关键岗位人员应按 规定要求配备，并具备执业资格持证上岗，方案中的技术要求应符合规范和相关管理制 度的强制规定，管理制度齐全，安全质量保证体系切实可行。检查施工单位监控测量技术交底。交底资料符合监控量测方案，责任明确，落 实到人。现场监测人员、仪器配置数量以及质量，制定人员仪器管理制度，确保人员稳 定，仪器状态良好，监控过程正常运转。检查施工单位仪器、量测设

14、备、传感器等各种元器件的配置数量与质量。数量 应满足施工要求，元件质量应符合相关要求。(2) 施工阶段现场监理工程师应对监控量测进行旁站，监控量测实施过程详细记录在监理日记 上。对施工单位监控量测和监控量测评估单位监控量测复核工作质量进行确认，对监控 量测工作进行技术指导和检查监督。检查监控量测数据、实时分析报告、阶段分析报告。监控量测项目1) 监控量测项目分为必测项目和选测项目。必测项目是隧道工程应进行的日常监控 量测项目，见表1 ;2) 选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求进行的监控量测项目，具体监控量 测项目按表2选择。表1监控量测必测项目序号监控量测项目常用量测仪器备注1洞内、外观

15、察现场观察、码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪3净申娈化收敛计、全站仪4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道浅埋段表2监控量测选测项目序号监控量测项目常用量测仪器1围岩压力压力盒2钢架内力钢筋计、应变计3喷混凝土内力混凝土应变计4二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计5初期支护与二次衬砌间接触压力压力盒6锚杆轴力钢筋计7围岩内部位移多点位移计8隧底隆起水准仪、锢钢尺或全站仪9爆破振动振动传感器、记录仪10孔隙水压力水压计11水量三角堰、流量计12纵向位移多点位移计、全站仪3）隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像。4）初期支护完成后应进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。监控量测

16、断面及测点的布置1）浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。对于浅埋或超浅埋隧道，隧道横断面方向的地表下沉量测边界应在隧 道开挖影响范围以外，并在开挖影响范围以外设置基准点。一般条件下，地表沉降测点 纵向间距应按表3的要求布置。表3地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距（m）2bho2.5b20-50b<ho2b10-20ho彡b5 10注:ho为隧道埋深，b为隧道开挖宽度2）地表沉降测点在横断面上至少应布置11个测点，两测点的横向间距为25m。 在隧道中线附近测点应布置密一些，远离隧道中线应疏一些。隧道中线两侧量测范围不 应小于

17、ho+b，当地表有建筑物时，应在建筑物周围增设地表下沉观测点。在隧道纵向（隧 道中线方向）至少布置一个纵向断面。其测点布置如图1所示。浅埋隧道地表下沉量测的重要性，随隧道埋深变浅而增大，如说明表4所示。说明表4地表沉降量测的重要性埋深重要性测与否3b <ho小不必要2b (ho <3b一般最好量测b <ilo <2b重要必须量测hob非常重要必须列为主要u:测项目2) 拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。监控量测断面按表5的要求 布置。拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。当隧道跨度较大时，应结合施工方法 在拱部增设测点，参照图2布置。表5 必测项目监控量测断

18、面间距围岩级别断面间距(m)v<5iv10iii30 50注：h级围岩视具体情况确定间距3) 净空变化量测测线，可参照表6、图2布置。表6净空变化量测测线数2 拱顶下沉量测和净空变化量测的测线布置示例一般地段特殊地段全断面法一条水平测线台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平测线，两条斜测线分部开挖法每分部一条水平测线cd或crd法上部、双侧壁导坑法左右侧部，每分部 一条水平测线，两条斜测线、其余分部一条水平测线全断面法施工时测线测点布置图cd或crd法施工时测线测点布置双侧壁导坑法施工时测线测点布置4）选测项目的断面间距应视需要而定，或在有代表性的地段选取若干测试断面。凡 是地质条件差、

19、隧道开挖断面积大、施工工序复杂的重要工程，布点应适当加密。为了 尽早对隧道设计参、施工方法、制定的监控基准等进行评价，应在设置有选测项目的隧 道区段尽早进行布点。5）不同断面的测点应布置在相同部位，测点应尽量对称布置，以便数据的相互验证。监控量测点的布设要求预埋测点由钢筋加工而成，采用冲击电锤或风钻钻孔，埋入钢筋采用直径不小于 20mm的螺纹钢，前端外露钢筋与埋入钢筋焊接，直径不小于6麵，加工成三角形钩。测 点用快凝水泥或锚固剂与围岩锚固稳定，埋入围岩深度不小于20cm，若围岩破碎松软， 应适当增加测点埋入深度，预埋测点严禁焊接在钢架或钢筋网上。如图3所示。初期支护翁a、围岩中20mm螺纹钢筋

20、，埋入 围岩深度不小于200钢筋边长为50mm的正三角焊接钢板，贴反光膜3监控量测点的布设示例监控量测频率1）必测项目量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表7和表8确定。 然后取两者中较高者作为实际量测频率。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测 频率。在塑性流变岩体中，位移长期（开挖后两个月以上）不能变化时量测要继续到每月 为1 mm为止o表7按距开挖面距离确定的监控量测频率监控量测断面距开挖面距离（m）监控量测频率（01）b2次/d（1 2）b1次/d（2 5） b1 次/2-3d>5b1 次/7d注:b为隧道开挖宽度。表8按位移速度确定的监控量测频率位移速度（mm/d

21、）监控量测频率5mm2次/d151次/d0. 511 次/2-3d0. 20. 51 次/3d<0. 21 次/7d注:当拱顶下沉、水平收敛速率达5mm/d或位移累计达100mm时，应暂停掘进，并及 时分析原因，采取处理措施。2）开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建（构）筑物的描述应每施工循环记录 一次。必要时，影响范围内的建（构）筑物的描述频率应加大。3）选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果确 定。在没有特殊要求的情况下，选测项目可以采用和必测项目相同的量测频率。监控量测控制基准1）监控量测控制基准包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等，应根据地质条件、

22、 隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性，以及周围建（构）筑物特点和重要性等因素制 定。2）隧道初期支护极限相对位移可参照表9和表10选用。表9跨度b7m隧道初期支护极限相对位移围岩级h彡5050<h300300<h500m拱脚水平相对净空变化（）ii0. 200. 60iii0. 100.500. 400. 700.60 1.50iv0. 200. 700. 502. 602. 403. 50v0. 301.000. 803. 503. 005. 00拱顶相对下沉（）ii0.01 0.050. 040. 08iii0.01 0.040.03 0. 110. 100. 25iv0.

23、030. 070. 060. 150. 10 0.60v0. 060. 120.10 0.600.50 1.20注：a、本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。表列值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。b、拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间净空水平变化值与其距离比，拱顶相对下 沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。c、墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.21.3 后采用。表10跨度7mb12m隧道初期支护极限相对位移围岩级h彡5050<h300300<h 彡 500m拱脚水平相对净空变化（）i

24、i0.01 0.030.01 0.08iii0.03 0.100. 080. 400. 300. 60iv0. 10 0.300. 200. 800. 701.20v0. 200. 500. 402. 001.803. 00拱顶相对下沉（）ii0. 030. 060. 050. 12iii0. 030. 060.04 0. 150. 12 0.30iv0. 060. 100. 080. 400. 300. 80v0.08 0. 160. 14 1. 100. 801.40注:a、本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩 隧道取表中较大值。表列值可以在施工中通过实测资料

25、积累作适当的修正。b、拱脚水平相对净空变化指拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比，拱顶相对下 沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。c、初期支护墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以 1. 11.2后采用。3）位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表11要求确定。表11 位移控制基准类另ij距开挖面1b （u1b）距开挖面2b （u2b）距开挖面较远允许值65%u090%u0100%u0注:b为隧道开挖宽度，u。为极限相对位移值。4）根据位移控制基准，可按表12分为三个管理等级。表12位移管理等级管理等级距开挖面1b距开挖面2bii

26、iucu1b/3ucu1b/3iiu1bu2u1b/3u2b/3u2u2b/3iu2u1b/3u2u2b/3注：u为实测位移值。5）地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建（构）筑物的安全要求分别确定，取 最小值。6）钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、围岩压力（换算成内力）、初期支护与 二次衬砌间接触压力（换算成内力）、锚杆轴力控制基准应满足铁路隧道设计规范（tb10003-2005）的相关规定。7）爆破振动控制基准应按表13的要求确定。表13爆破振动安全允许振速序号保护对象类别安全允许振速（cm/s）<10hz1050hz50100hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋0. 51.00.

27、71.21. 1 1.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2. 02. 52. 32. 82. 73. 03钢筋混凝土结构房屋0. 04. 03. 54. 54. 25. 04一般古建筑与古迹0. 1 0. 30. 20. 40. 30. 55水工隧道7156交通隧道10 207矿山巷道15 308水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土 龄期:初凝3d 龄期7d 龄期：728d2. 03. 03. 07. 07. 012注:a、表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。b、频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据： 深孔爆破10 60hz；浅孔爆

28、破40 10ohzoc、有特殊要求的根据现场具体情况确定。8）采用分部开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制基准，同时应考虑各分部 的相互影响。9）围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。10）般情况下，二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行：a隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降；b隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。对浅埋、软弱围岩等特殊地段， 应视现场具体情况确定二次衬砌施做时间。监控量测系统及元器件的技术要求1）监控量测系统的测试精度应满足设计要求。拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵 向位移、隧底隆起测试精度为0. 51mm，围岩内部位移测试

29、精度为0. 1mm，爆破振动速度 测试精度为1mm/so其他监控量测项目的测试精度结合元器件的精度确定。2）元器件的精度应满足表14的要求，元器件的量程应满足设计要求，并具有良好 的防震、防水、防腐性能。表14元器件的精度序号元器件测试精度1压力盒彡o. 5%f. s.2应变计士 0. 1%f. s.3钢筋计拉伸，0.5%f.s.,压缩，1.0%f. s.注:f. s.为元器件满量程。监控量测数据分析及信息反馈1）监控量测数据取得后，应及时进行校对和整理，每次观测后应立即对观测数据进 行校核，如有异常应及时补测。同时应注明开挖方法和施工工序以及开挖面距监控量测 点距离等信息。每次观测后应及时对

30、观测数据进行整理，包括观测数据计算、填表制图、误差处理等。2）监控量测数据分析一般采用散点图和回归分析方法。监控量测据的分析处理应包 括数据校核、数据整理及数据分析。监控量测数据的分析应包括以下主要内容：a根据量测值绘制时态曲线；b选择回归曲线，预测最终值，并与控制基准进行比较；c对支护及围岩状态、工法、工序进行评价；d及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议。3）信息反馈应以位移反馈为主，主要依据时态曲线的形态对围岩稳定性、支护结构 的工作状态、对周围环境的影响程度进行判定，验证和优化设计参，指导施工。4）应确保监控量测信息传递渠道畅通、反馈及时有效。5）监控量测数据可采用指模型、对模型、双

31、曲线模型、分段函经验公式等进行分析， 并预测最终值。6）监控量测信息反馈及工程对策a实时分析：每天根据监控量测数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提 交异常报告；b阶段分析：按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况 进行评价，提交阶段分析报告，指导后续施工。c工程安全性评价应根据表12分三级进行，并采用表16相应的工程对策。表16工程安全性评价分级及相应应对措施管理等级应对措施iii正常施工ii综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取相应工程对策i暂停施工，采取相应工程对策d根据工程安全性评价的结果，需要变更设计时，应根据有关铁路工程变更管理办 法及时进行设计变更。e工程对策主要应包括下列内容： 一般措施a稳定开挖工作面措施； b调整开挖方法；c调整初期支护强度和刚度并及时支护； d降低爆破振动影响； e围岩与支护结构间回填注浆。 辅助施工措施a地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法；b超前支护，包括超前锚杆（管）、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等。3. 2. 4. 2、监控量测监理控制手段（1）方案审查与批准工程开工前总监理工程组织监理工程师审查承包单位编制的监控量测实施方案进行 审查，督促施工单位按程序监控量测实施方案