超前地质预报方案

1、隧道超前地质预报方案1编制依据1.1铁路隧道超前地质预报技术指南铁建设2008105号1.2铁路隧道工程施工技术指南TZ204-20081.3铁路隧道工程质量验收标准TB10417-20031.4已到位部分图纸及相关设计文件；本隧道洞身由泥岩夹砂岩组成，质软，易风化、崩解，洞顶易坍塌。隧道范围内泥岩易风化剥落，夹的粉细砂岩薄层，间夹的灰绿色条带的存在，少量裂隙水的出现，使施工中易坍方、垮顶。坡崩堆积体主要成份为块石土，总厚度达412m,对隧道开挖存在较大影响。隧道深孔有天然气显示，隧道为低瓦斯隧道。洞口基岩裸露，工程地质条件较好，但因岩质软，强度低，边坡稳定性差。实施超前地质预报目的3.1进一

2、步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；3.2降低地质灾害发生的机率和危害程度；3.3为优化工程设计提供地质依据；3.4为编制竣工文件提供地质资料。地质预报的分级管理与方法选择中交一公局兰渝铁路LYS-12标段项目经理部第四分部隧道超前地质预报方案*中交第一公路工程局有限公司兰渝铁路LYS-12标项目经理部 4.1地质灾害分级根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，地质灾害分为以下四级，其影响因素见下表。表4-1综合超前地质预报工作分级影响因素施工地质ABCD分级严重较严重一般轻微涌水涌泥程度特大（日出水10万吨以上）、大型突水（日出水110万吨）、突泥，高水压

3、中小型突水（日出水10001万吨）、突泥小型涌水（日出水1001000吨）、涌泥。日出水小于100吨，涌突水可能性极小断层稳定程度大型断层破碎带、自稳能力差、富水，可能引起大型失稳坍塌中型断层带，软弱，中弱富水，可能引起中型坍塌中小型断层，弱富水，可能引起小型坍塌中小型断层，无水，掉块地应力影响程度高应力，严重岩爆（拉森斯判据0.083，即岩石点荷载强度与围岩最大切向应力的比值），大变形高应力，中等岩爆（拉森斯判据0.0830.15），中弱变形弱岩爆（拉森斯判据0.150.2），轻微变形无岩爆（拉森斯判据0.2），无变形瓦斯影响程度瓦斯突出：瓦斯放散初速度三10，瓦斯压力三0.74mpa高瓦斯

4、：全工区的瓦斯涌出量三0.5m3/min低瓦斯：全工区的瓦斯涌出量0.5m3/min无（地质因素）对隧道施工影响程度危及施工安全，可能造成重大安全事故存在安全隐患可能存在安全问题局部可能存在安全问题诱发环境问题的程度可能造成重大环境灾害施工、防治不当，可能诱发一般环境问题特殊情况下可能出现一般环境问题无本隧道属于C级。4.2预报方法选择C级预报：以地质分析法为主。主要采用地震波反射法水平钻孔。隧道超前地质预报方法和技术要求5.1远距离超前物探5.1.1TSP203地质预报系统地震（声）波由特定点上的小规模爆破产生，并由电子传感器接收。当地震波遇到岩石强度变化大（如物理特性和岩石类型的变化、断层

5、带、破裂区的出现）的界面时，在绕射点处部分射波的能量被反射回来。反射信号的传播时间与到达边界的距离成正比，因此能作为直接的度量方法。TSP203系统特别适用于高分辩率的隧道折射地震（微地震）勘探，以及断裂和岩石强度降低地带的监测。TSP203系统理论上可预测150200m的距离。量测准备包括测线布置、钻孔、接收器及传感器套管安装，准备工作与隧道施工同步进行。测线由2个接收器孔和24个炮孔组成，接收器距掌子面约55m，最后一个爆破孔距掌子面约0.5m。爆破孔布置在一侧边墙上，间距1.5m，孔深1.5m，孔径1945mm,孔口距隧底约1.0m，向掌子面方向倾斜约10，向下倾斜1020。接收器与第一

6、个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径3245mm，孔口距隧底1.0m，向洞口方向倾斜约10，采用水泥沙浆固定时向下倾斜510，采用环氧树脂固定时，向上倾斜510。在接收器及传感器套管安装完成12h后，进行爆破孔装药、传感器插入及功能性测试，然后引爆爆破孔，对每次爆破进行地震信号记录。在正式爆破采集数据时，洞内一切施工停止，以尽可能减少采集到的数据受外界噪声的干扰。该过程约需45min。通过TSP203专用软件对隧道内采集到的原始资料进行以压制干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的技术处理。数据处理前，先确定描述隧道轮廓的参数、各炮孔的装药量等数据，再通过专用软件处理，给出掌子面

7、前方结构的剖面及各种地震参数。数据处理后，提供的直接成果是围岩性质可能发生岩性变化的位置、各反射界面围岩的物理性质。通过人工解译，得出反射界面的岩性参数、产状及其相互关系，以及各步解释后的隐含信息，以预测不良地质段的性质。为保证预报长度、预报精度，提高预报质量，在一切可能的情况下尽量减少环境噪音。确定好米样间隔和米样数目，米用早强膨胀水泥砂浆使接收器与岩体粘贴好，以保证采集信号的质量。5.2近距离超前物探5.2.1开挖面地质素描（数码成像）对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量、构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界

8、面的距离，并计算其垂直层面的厚度。将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的岩层在隧道中的位置和规模。施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，并采用数码摄像机对开挖后、没有支护前的隧道侧壁、洞顶和掌子面按一定纵向间距进行摄像，通过编辑、制作成具有里程标志的连续影视资料，从而分析、计算隧道围岩地层节理、裂隙的变化情况。内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、

9、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报工程部，以利采取有效的防护措施。5.2.2超前水平钻探超前钻探是隧道施工期超前地质预测预报最直接、最有效的方法，也是对其它探测手段成果的验证和补充。通过钻孔钻进速度测试和对钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水、气状况等诸方面的资料

10、。本隧道采用水平潜孔钻，在拱部布设一个孔深30m,孔径89mm。主要用于在TSP200预测到的不良地质体前50m进行钻探，以准确探测掌子面前方不良地质体的位置、规模、性质及地下水水量和水压等。超前探孔施工时应注意前一循环钻孔与后一循环钻孔之间搭5m。另外在钻爆破孔之前，利用加长的钻杆，在开挖断面的拱部施钻5个钻孔，均水平施钻。加深炮眼孔深不小于3m。该孔既作为探测孔，又可作为爆破孔。该短孔探测法是在TSP-200、等物探方法探测的情况下，了解掌子面前方围岩无明显的不良地质体的基础上采用的一种既保证施工安全，又加快施工进度的一种施工方法。6、超前地质预报工艺流程及操作要点6.1工艺流程为确保本段

11、隧道按期优质不留后患的建成，对隧道的地质超前工作尤其重要。为此，我分部成立专职地质组并配专职地质管理人员负责隧道的地质工作，并进行全过程监控指导，确保各种措施的落实，确保地质预报工作的准确性。工艺流程详见隧道超前地质预报工艺流程图。图6-1隧道超前地质预报工艺流程图6.2操作要点结合隧道不同的地质条件，超前地质工作按照长短结合、上下对照、定性与定量相结合的办法来保证预报的准确性。根据各种探测方法的特点，可分为长距离控制预报、中距离预报、短距离验证预报。综合地质预报主要措施见“综合超前地质预报主要措施表”表6-2综合超前地质预报主要措施表措施位置地质素描洞顶及洞壁左侧洞壁、右侧洞壁、洞丁掌子面每

12、10谥白摄一张数码相片计算物探方法TSP（掌子面岩溶，不良地质）洞身每次50m超前水平钻探单孔水平钻探（一般钻孔深度米）灰岩地段每5咪计划单孔水平钻探一孔，碎屑岩、花岗岩米计划单:水平钻探一孔。多孔水平钻探计划在断层破碎带处长距离宏观控制预报：在隧道穿过的灰岩地段以及断层在洞身水平方向上采用TSP203超前地质预测预报系统进行距离100200m的预报。采用150m的成果。中短距离预报：地质素描法和采用加长炮眼孔进行的距离小于30m的预报。组织机构设置及投入的人力、设备资源7.1超前地质预报组织机构由分部工程部组织实施，纳入施工工序管理，并根据预报结果，及时反馈设计单位，调整设计、改变施工方案。

13、在设计单位提供的地质资料和施工补充勘探的基础上，将超前地质预测预报工作纳入到隧道施工的正常工序中，以探明前方围岩的变化情况，预测施工中可能出现的地质灾害。及时修改、补充和完善隧道施工设计，为隧道的施工提出措施建议，避免重大事故的发生，保证施工的顺利进行。地质超前预报由项目总工程师直接负责，具体工作由工程部带领隧道架子队地质预报组承担。开工前制定详细的工作大纲，施工中严格按照大纲进行日常的预测预报工作。将预测预报结果及时提交工程部，作为现场施工的依据。超前地质预报组织机构见图7-1图7-1超前地质预报组织机构图7.2人员配备为了满足施工进度要求，结合施工需要，隧道架子队在每个洞口都配备1名地质专

14、业技术人员，具体分工如下:序号姓名负责工点备注1李洪响塘子隧道7.3设备配置序号设备名称数量（台/套）备注1数码摄像机12TSP203地质预报系统16地质钻机（含钻杆）18.安全规定8.1超前地质预报人员应认真学习、执行隧道施工安全规程，超前钻探人员还应认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新参加人员上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识，并应在班长或技术熟练人员的指导下工作。8.2隧道超前地质预报实施过程中应积极识别各种安全危险源，保障人员和机械设备的安全。8.3进入隧道工作必须穿戴合体的工作服（天然气、瓦斯隧道严禁穿着易于产生静电的服装）、防护靴、安全帽和防尘（防毒）口罩等防护

15、用品。8.4严禁上班前和工作中饮酒。8.5地质预报工作必须在现场找顶作业结束（必要时初期支护）后进行，开始工作前应视察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖工作面是否还有危石存在，确保预报人员的安全。8.6高处作业时作业台架必须安设牢固，台架周围应设置防护栏，凡患有高血压、心脏病等不适合高处作业者不得上架作业。8.7当隧道岩体中含有石油天然气等易燃易爆物时，必须严格执行国家现行的铁路瓦斯隧道技术规范等的有关规定。超前地质预报工作应采用防爆型的仪器、设备。当采用非防爆型时，在仪器设备及操作空间20m范围内瓦斯浓度必须小于1%。超前钻探必须采用水循环钻或湿式钻孔，严禁携带火源进洞。8.8弹

16、性波反射法超前地质预报现场采集数据使用的炸药和雷管必须由持有爆破证的专人领用，爆破作业必须由专业爆破工操作。非专业人员严禁从事爆破作业。8.9钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均应采用符合要求的高压配件，管路应连接安设牢固，并经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂高压风、水伤人；高压电路接线应由专业电工操作。8.10钻孔时，钻孔前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。8.11为便于控制超前钻孔揭露大量地下水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，且孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。9.成果资料编制9.1信息收集与处理超前地质预报建立一个地质信息系统，通过各种方法收集地质信息，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依据，及时调整施工方法和支护参数。经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档。采用新的施工方法和支护参数后，有从施工过程中获取新的地质信息，更新地质信息系统，经处理后，再一次反馈给施工，如此往复，形成地质信息系统化。地质预