地质超前预报施工工艺

预报施工工艺地质超前预报施工工艺1前言1.1工艺概况成为困绕工程施工的主要难题。安全和高效，超前地质预报工作显得越来越重要。要保证隧道施工的顺利进行，益。和地质超前预报工作。（1）态设计提供可靠有效的地质资料，进一步修正、完善设计，优化设计方案；（2）位置、规模和性质，并据地质预报的成果，提出相应的技术措施与可行性建议，效益。阶段综合地质超前预测预报工作的指导原则，以TSP203超前地质预测预报系统预报相结合的综合超前地质预报技术。1.2工艺原理1.2.1地震反射波法（TSP）工作原理、方法TSP常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点）用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异接口（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来（图1地震检波器接收。数据通过TSPwin软件处理，便可了解隧道工作面前方地质体1.2.2电磁反射波法（地质雷达）工作原理、方法的传播特性，发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波，当其遇到不均匀体(接口)时会反射一部分电磁波，其反射系数主要取决于被测介质的介电常数，雷达(图2)。图2地质雷达基本原理示意图电磁波在特定介质中的传播速度是不变的波传播时间ΔT，即可据下式算出异常介质的埋藏深度H：(1)式中，V是电磁波在介质中的传播速度，其大小由下式表示：(2)式中，C是电磁波在大气中的传播速度，约为3.0×108m/s；ε为相对介电常数，不同的介质其介电常数亦不同。中，反射系数可表示为：(3)号越强。透深度越小；频率越高，穿透深度越小。1.2.3红外探测工作原理、方法前确定水、瓦斯等隐蔽灾害源的存在。2工艺特点2.1地震反射波法（TSP）特点高隧道掘进速度，降低施工风险降。系统特点如下：（1）预报范围从100m到150m；（2）操作简单，对工作环境无要求，成果丰富，对施工过程无防碍；（3）2小时内完成隧道内量测准备工作，正常情况下一次量测采集数据时间为60分钟；（41m距离误差小于10%，对地质体规模识别准确度达85%以上；（5WIN评估工作等。2.2电磁反射波法（地质雷达）特点分辨率高，精度高，预报距离一般在25米左右。利用高频电磁脉冲波的反射，中心工作频率100MHz；采用宽带短脉冲和高采样率，分辨率较高；像显示性能。（1）操作简单，对工作环境无要求，对施工过程无防碍；（2）正常情况下一次量测采集数据时间为30分钟；（320cm报的距离误差小于10%，对地质体规模识别准确度达85%以上；（4）通过专业的RADAN6.0分析软件，专业的技术人员可以迅速的完成数据处理等。2.3红外探测法特点HY303气等不良地质体的预报、探测工作，具体作用如下：（1）地下水体的分布探测掘进过程中对前方探测，可了解前方20-30m范围内，是否存在含水构造；对顶板上方探测，可了解上覆地层或第四系冲积含水层的富水状态；对两旁外侧探测，可确定两旁外侧是否则存在隐伏水体或含水构造。（2）使用的HY303红外探测仪具有以下特点：HY303能；子面前方进行全面探测，并将探测数据通过专用软件实现快速成图。2.4超前钻探法特点果好；在非可溶岩地段一孔基本可以反映全部的地质情况，但是在可溶岩地段，布置3-5价值非常高。2.5地质素描特点累较为长时间的观察资料，并在提出预报的情况下不断进行总结和修正。3适用范围3.1地震反射波法（TSP）适用范围的特殊隧道不适用。3.2电磁反射波法（地质雷达）适用范围地质雷达适用于对断层及其影响带、溶洞、崆区、裂隙发育带、软弱夹层，以及地下水、混凝土衬砌、地下管线等的预测预报,适用距离一般为30m以内；干扰等。3.3红外探水适用范围用于岩体各介质温差不大的隧道。3.4超前钻探适用范围溶洞体分布等的探测，探测深度一般为30～50m。3.5地质素描适用范围适用于各种开挖方法的隧道，简单快捷。4主要引用标准TB10753-2010）TB10204-2002）[2008]105号）TB10013-2004）GB50021-2001）《云桂铁路石林隧道地质超前预报实施细则》云桂铁路石林隧道相关设计图纸以及相关施工资料。5施工方法法的互相融合、互相印证，这样才可以提高预报的准确度。施工工艺去施做。法，编制相应的“地质超前预报方案，明确所需预报仪器设备的种类，掌握所印证手段。在进行地质预报时，结合实际地质素描，对仪器设备获得的结果进行修正，以避免岩溶溶腔突然出现对隧道掘进造成的危害。征；1、对于干型充填溶洞，表现为岩体颜色有差异、风化程度有变化、岩体裂中要注意安全；2、对于由水或泥混合物充填型溶洞，表现为岩体颜色有差异、预报方法综合验证预报结论，确保不发生突发灾害的情况下方可进行掘进。正确指导施工，使施工快速、安全、经济、合理。6工艺流程及操作要点图3综合地质超前预报工艺流程图6.1地震反射波法TSP6.1.1工艺流程图图4TSP工艺流程图6.1.2操作要点操作要点：1）根据岩层的走向、倾向和隧道的夹角，在夹角为锐角一侧布置探测观测系统；2）严格按照观测系统设计参数做好现场钻孔准备工作，接收器和炮点高度各项观测参数，为后期建模提供准确数据，在隧道现场，根据设计的观测系统，炮顺序错乱；3）炮孔炸药的药量选择，要求现场首先做炮孔能量测试试验，根据地震波能量传播呈指数衰减，然后确定单孔装药量（一般装药量50g～200g炮孔能够很好打到水封的效果，切实提高信噪比；45)据；6)软件后处理要求正确填写建模参数，11步的软件后处理地震波处理计算参数要求填写正确，并对处理解析结果和现场已开挖地段进行反演比对；7）根据设计地质概况和地震波后处理的各项岩石力学参数，综合分析得出预报结论。6.1.3观测系统设计要求表1TSP观测系统设计接收(检波)器孔炮孔数量1个，隧道左边墙1个24个,位于隧道左边墙直径φ42～45mm钻头钻孔φ32～38mm钻头钻孔深度2m1.5m定向垂直隧道轴向，上倾5～10°垂直隧道轴向，下倾10～20°高度离隧底高1.3m离隧底高1.3m位置距离掌子面55m第1个炮点离同侧检波器20m，炮点距1.5m炮孔S1S2S3S23检波器R120隧道轴TA55米6.1.4数据的处理和整理对采集的资料及时进行选择多种参数进行多次处理，并对比分析各次处理结果，求得合理的结论。TSPRadon变换结果，PS波分离态杨氏模量曲线以及地质纵、横剖面共享一个2D图幅，需要时可提供不良地质体的3D建模图。6.2地质雷达法6.2.1工艺流程图地质雷达预报工艺流程如图6。6.2.2操作要点1准确性；而且被测体表面不能为高导体。2介电常数正确，必要时可建立2D模型进行反演。3报结论。6.2.3探测测线布置要求地质雷达用于超前预报的有效探测距离在完整灰岩地段按25m报的重复长度约5m10m掌子面上呈"井"3～4m天线在相同的测在线重复观测，测点密度一般为0.2m。隧道复查的现场数据采3～4m探揭露的地质界面等有利地段求取地层的相对介电常数和电磁波速度。雷达探测基础资料收集掌子面地质描述地质预报报告跟踪对比及信息反馈1、掌子面前方围岩预报的准确性①工程地质条件预报误差原因分岩性及其强度

析节理（裂隙）断层图6地质雷达探测工艺流程图6.2.4数据的处理和整理情况；必要时应制作模型进行反演解释。提交以下成果资料：面；解释参数和解释结果。隧底复查的雷达图件坐标：横--里程，纵--深度。超前预报的雷达图件坐标：横--距离，纵--里程。6.3红外探测法6.3.1工艺流程图红外探测预报工艺流程如图7。6.3.2操作要点1炮出碴后5H左右进行，要求掌子面岩体温度打到正常值以后测设，避免由于放炮产生的温差而影响探测结果。2）现场探测时要求，红外探测方向对准掌子面线路方向，且为水平状态。3）现在探测时对于掌子面周边的影响因素要做详细记录，例如：风筒布、然后进行综合分析，得出预报结论。6.3.3探测测线布置方法1）隧道周壁测线布置或多线隧道，666=应布置多条测线，测线距5m左右。测线长度20～30m，测点距视喷护位置至掌子面的距离选择，2～5m。发现异常应加密测点。每次探测重复10～20m两次读数。2）掌子面测线布置45个测点，测点距不大于2m。基础资料收集图7红外探测工艺流程图6.3.4数据的处理和整理掌子面的横坐标为点号。红外探测里程和场强变化曲线图例法（如超前探孔）综合排查。6.4水平钻探法6.4.1工艺流程图施工准备孔口处理钻机固定钻进图8超前钻探工艺流程图6.4.2操作要点1）预报前的准备工作报准备作。2）机械机具材料的准备工作作，为顺利进行钻进预报及出水后的处理提供必要的条件。3）技术准备1～9个不等。对一般富水洞段可以布置1～3个探孔，对高压强富水洞段需要在掌子面前方成放射状布置6～9个探孔，钻孔深度主要取决于储水构造的走向。当储水构造垂孔钻完后再处理的做法。4）孔口处理根据设计的孔向进行。孔口管安装后要安装压力表，同时留出减压阀。5）钻机固定压力给钻机的推力，然后根据最大推力的2～3倍系数进行钻机的加固，确保高师到场，各种记录表格准备齐全，测量仪器（如秒表、容器等）准备齐全。6）钻进：严格按照设计的角度从孔中心钻进，避免钻进过快孔位偏离损伤孔口管。7）钻进压力控制与记录下每10min录，并记录好相应的钻杆数量并以此推算发生压力突变的孔深位置。8）孔内流出物判断(1)孔内流出物主要是循环水和水携带的其他物质，比如石屑、石粉、揭露出来，当有压力水射出时就很明显表示揭露出了高压水。(2)水量估算与测量当水被揭露出来后，需通过容积法方式测量。(3)适时停钻与退钻30L/s退钻。如果水平孔出水口和水落地点连线角度小于45°0.8～1MPa。当水量小于30L/s1MPa谨慎钻进。但重新起钻后，只要发现压力和水量任何一项增大，马上停止钻进，并小心退钻，预示前方可能储有较大的地下水。9)留取芯样善保管，用作地质分析的凭据。10）结果分析并出具检测报告涌泥等情况进行检查、记录，对比各个钻眼间岩石表现的渗透水情况进行总结、分析，预测前方渗透水情况。及时与设计文件进行对比，若围岩级别有所不同，应使用地质雷达进行复核，确认后提交设计变更。6.4.3钻孔（包括超长探孔）布置要求1）根据现场需要,采取1～5溶岩地段应至少布置3个钻孔，位置分别在拱顶和左右边墙。2）每个掌子面要求配备钻进工效4～8米/小时的水平钻机1-2台。3）两次循环的超前水平钻探搭接长度不小于5～10米。4）钻进过程中，对断层、溶洞充填物应干钻取样，并作详细的记录。5）超前水平钻探数据应现场记录描述。6）采用少量5米～7米的超长炮眼钻进预测掌子面前方地层和地下水。7）超前钻探日志记录必须现场完成。6.4.4数据的处理和整理要求详细记录钻探过程出现的一切变化，出水量大小、颜色，岩体破碎图。6.5地质素描法施工掌子面是施工前方岩体唯一的暴露面，施工前方岩体内的节理、裂隙、断层、岩脉等都在施工掌子面上有所反映，如实记录施工掌子面上的地质信息，形成完整的隧道开挖素描图，对施工前方地质预报有很高的价值。6.5.1工艺流程图地质素描预报工艺流程如图9。6.5.2操作要点比例、用语应统一。按要求采取标本（包括定向标本）;数码相机及配套软件②地质罗盘、放大镜等。1)地质观测(1)地层岩性—-地层时代划分,岩组划分,岩石划分,岩体性态,切割程度,围岩等级等。(2)断层---围岩级别划分及稳定性评价。断层坍方的地质原因，是地质素描的重点。(3)贯穿性节理---产状、密度、宽度、延伸情况，节理面特征、力学性质。分析判断组合特征、岩体完整性程度，控制局部坍方的构造内因。(4)地应力---高地应力显示性标志(岩爆、软弱夹层挤出，探孔饼状岩心等现象)及其发生部位。(5)特殊地层---煤层、沥青层、含膏盐层和含黄铁矿层单独素描。图9地质素描工艺流程图2)水文调查(1)出水点位置、水量、水压、水温、水色、悬浮物（泥砂等）测定。(2)出水点和地质环境（地层、构造、岩溶、暗河等）的关系。(3)地表相关气象、水文观测。(4)判断涌水与地表径流、降雨的关系。3)位，充填物（成分、状态）、洞体展布的空间关系。6.5.3数据的处理和整理素描图，应分段完善、总结，并作出相应的隧道纵断面图、表。及时整理标本。必须提交的图表：1）洞内（正洞、平导、辅助导坑等）的平展图(视倾角换算）；2）掌子面素描图；3）正洞、平导-平面联体工程地质图、水文地质图、纵断面、横断面图；4）结构面调查表及节理走向玫瑰花图、结构面赤平投影图并定性进行碶体稳定性分析；5）水点调查表；6）重大涌水点（段），涌水-降雨时间拉线图；7）岩样、水样试验成果。7劳动力组织表2地质核查及地质超前预报组劳动力表人员人数主要任务项目负责人1全面负责测试工作的协调、组织、安排工作技术负责人1全面负责地质预报技术相关工作隧道专业工程师6负责指导现场布置探测测线，负责测量基础数据。爆破工人2负责装炸药、连接雷管线，放炮风钻操作工人2负责钻爆破孔、接收孔，安装接收器套管，炮孔灌水地质工程师6负责物探检测的数据采集，以及资料的后处理超前钻机操作手3负责超前钻探配合民工128主要机具设备表3综合地质超前预报主要设备配置计划表序号设备名称型号数量备注1地震反射波超前地质预报系统TSP203或TSP2001台2电磁反射波（地质雷达）SIR-30002台3红外探水仪HW-3043台4地质锤、放大镜、罗盘DQL-112套每一开挖面一套地质罗盘仪套装5数码相机（带摄像功能）尼康6部记录影像资料6多功能钻机Z-GP1502套9质量控制9.1质量保证体系（1）建立完善的超前地质预报工作管理制度，按照建设标准化管理体系、招标文件、技术指南以及相关规范规定的频率和现场实际情况，开展预报工作。（2）定期对预报设备、仪表性能进行检查，确保在使用过程中一切设备运转正常。（3）本项目配有多年预报工作经验的专业人员2名，不但具有很强的理论6人，确保按时出具探测报告。（4）超前地质预报实施工过程中及时对报告进行审核后打印装订，及时上报给建设、设计、监理以及相关单位。（5）工程技术资料是反映工程质量的重要依据之一，工程技术资料应随施仿造、随意抽换、销毁、丢失，资料应做到内容齐全真实，书写字迹端正清楚。（6）工程技术员对各种原始记录都要认真保存，对上级主管部门发给的质及时准确。9.2易出现的质量问题（1）现场施作预报时，不能规范施作，如施作TSP时炮孔的深度不满足要预报质量有影响。（2）地质预报结果判释人员经验不足，资料分析有偏差。（3）预报结果的反馈渠道不畅通、不及时。9.3保证措施（1）实现对建设单位的质量承诺，严格按照合同条款要求及现行规范标准组织开展工作。（2法按工序严加控制，保证安全施工。（3）定期对各种仪器、仪表等进行标定，专人负责管理。严格按仪器说明进行现场操作，确保数据的可靠性。（4）对采集数据及时处理，形成的预报成果及时汇报，对围岩质量较差的地段更要提高警惕，密切关注现场开挖情况，确保预报成果的准确性和指导性，保证安全施工。（5）对各种预报原始数据，现场照片，会议记录等重要资料分门别类汇总归档，以利于预报工作的验收。10安全措施10.1安全生产、文明作业保护措施为此制定如下安全生产、文明作业和环境保护措施：1)通管理法规，做好安全施工的宣传、教育，增强相关人员的安全意识。2)全事故苗头及时做出处理；（1)开关，严格按照安全用电规程作业；(2)理部门联系，取得书面批准，持证作业；（3)光背心；（4)及相关单位。（5)由于山区地形复杂，山高路窄，严格按行车要求行车，确保人员安全。（6)预报过程的实际工作内容接受业主、监理的监督。10.2工作区域管理1)与检测无关的外来人员未经检测负责人批准，不得进入检测区域；2)检测人员不准在检测区域内做与检测工作无关的事，严禁吸烟及吃东西，不准将与检测工作无关的用品带进检测区域；3)真做好现场记录。4)备进行维护保养。5)使检测现场恢复原状。10.3员工健康1)必须佩带防护品，接触有毒品、危险品、有放射性物品时，应严格按规程操作。康。2)安全负责人应定期检查员工安全防护情况。10.4监测安全管理制度1)防器材的使用练习等，做到防患于未然。2)成试验后应按规定关闭电源、断开电路，以防火灾、触电等事故的发生；3)抢救，并报警。4)理应严格按作业指导书中的步骤进行，不能对环境造成危害。5)定；6)并严格按规定正确操作仪器设施，防止人为因素造成的工伤事故；7)康；8)工作人员应严格按要求佩戴好安全带、救生衣等安全装备；9)发生事故应立即对受伤人员进行救护、处理，严重事故应立即送医院抢救；10)对未断