超前地质预报施工方案

xx隧道集团xx线xx至xx坝段项目部三工区xx隧道超前地质预报技术交底拟制：xx审核：xx批准：xx生效日期：xx一、xx隧道地质特点该隧道位于川陕交界的大巴山山脉北部，秦岭褶皱南缘，隧道进口端为任河支流赶獐溪，出口端为任河支流冉家沟，起讫里程为YDK403+585～YDK408+286，全长4701m。洞身主要岩性为泥灰岩夹灰岩、页岩及煤层、部分地段出漏辉绿岩入侵体；隧道区域褶皱、断裂构造发育、岩石破碎、节理、裂隙发育、地质构造发育；该隧道不良地质以岩溶、采空区、煤层瓦斯为主，碳酸盐岩溶蚀强烈发育，岩溶发育形态多样，岩溶水丰富，隧道穿越的地层煤层为石煤，有一定的瓦斯涌出量，埋深大于450m地段预计存在地温异常区。隧址区降雨量丰富、地下水发育、最大涌水量可达14646m3/d，部分易发生成涌、突水现象。地下水主要以基岩裂隙和岩溶管道水为主；含煤层流出地下水对混凝土有中等溶出型侵蚀和硫酸性侵蚀性；隧道测区内岩溶发育，岩溶形态多样，主要形式为小的溶隙及小溶孔等；测区内采空区位于隧道进口端与线路相交，线路高程比采煤巷道高约为4m，目前开采量较小，尚未形成采空区；经设计阶段调查结果说明煤层瓦斯在隧道开挖时涌出量较小，有发生岩爆的可能性。二、超前地质预报实施范围和目的为了更详细地了解隧道各地质构造地质条件，准确、有效地采取合理工程措施，防止突水突泥等施工灾害的发生，保证施工及结构安全，全隧开展超前地质预测预报，对于YDK404+260～YDK404+370段及侵入岩与非侵入岩接触带地段（YDK406+170～YDK406+220、YDK406+270～YDK406+320、YDK407+100～YDK407+150、YDK407+175～YDK407+225、YDK407+920～YDK407+970）每循环设3孔，主要预测煤层位置、瓦斯浓度、压力及地下水发育等情况；其余地段每循环设1孔，主要预测内容为岩体完整性、性质、岩溶发育规模、位置、充填情况及地下水情况等；为组织隧道施工提供合理的依据。三、超前预报的组织机构超前预报工作组织机构图工区总工程师工区总工程师工程部副部长工区测量队长测量作业组其它地质工作地质资料整理分析上报TSP203地质预报地质素描工作超前钻探记录四、超前地质预测预报工作程序超前地质预报流程图超前深孔探测超前深孔探测地质素描地质素描工程与水文试验30m超前钻探工程与水文试验30m超前钻探施工方案施工方案分析判断分析判断隧道施工总工程师隧道施工总工程师五、各施工地段超前预报方法⑴富水地段的超前预报方法①综合物探超前探测主要针对可溶岩分布地段的断层破碎带及其影响带、层间滑动带、构造及岩溶裂隙发育带、可溶岩地层界线、岩性突变地段、可能存在的大型溶洞的超前探测。远距离超前探测：采用TSP203地质探测仪探测，并采用HSP声波反射法进行对比验证。主要对掌子面前方200m范围内的地质构造的位置、规模、性质进行较为详细的预报，预测岩体的完整性及岩溶和地下水发育情况。近距离超前探测：采用地质雷达，HY-303红外线探测仪，对掌子面前方30m范围内的地质情况进行较为准确的预报。确定断层破碎带、不同岩性接触带的位置，判别岩体完整性，岩溶发育规模、位置、充填情况及地下水情况等。②水平钻孔超前探测正洞YDK404+260～YDK404+370、YDK406+170～YDK406+220、YDK406+270～YDK406+320、YDK407+100～YDK407+150、YDK407+175～YDK407+225、YDK407+920～YDK407+970，共计360m，超前物探异常段，在综合物探超前探测的基础上，尚采用超前探孔进行验证，以准确确定掌子面前方煤层位置、水压、水量、瓦斯浓度、瓦斯压力等。③常规地质法通过对正洞掌子面及侧边墙的量测与地质素描，收集地层的岩性特征，结构面性质与产状及发育程度、岩体破碎程度与充填情况，洞壁变形破坏特征、岩溶发育程度、突泥与坍方部位、方式与规模及其时间的变化特征。通过以上资料的相关性分析，对掌子面前方一定范围内（5～20m）的地质条件进行预测预报。④洞内涌突水的实时监测对正洞各涌突水点的水温、水量、水压、水质与同位素化学、位置、地层岩性、裂隙与岩溶发育特征等进行实时监测。对正洞各涌突水点的地质档案、空间分布、涌水量及其动态特征进行监测。⑤各类结构面分析对可溶岩地段特别是涌突水地段的各类结构面的洞内及地表现场测量、统计分析、连通性模拟、二维与三维网络模拟、渗透张量计算及主渗透方向分析。⑥隧道通过地带岩溶地表排泄点的实时监测各主要排泄点布置1～2个监测控制点，要求每5～10天监测一次。大气降水与气温监测：设3～5个监测控制点，要求每天监测。⑦综合分析评价通过上述方法综合分析隧道涌突水情况，制定合理施工方案及方法。⑵岩爆地段的超前预报方法对隧道全范围进行超前预测预报，主要通过孔径变形法、Kaiser效应测试法、简易应力解除法等进行地应力测试，揭示围岩应力特征，同时采集岩爆地段岩石进行试验对比，确定隧道发生岩爆的可能性。⑶煤层瓦斯监测和预测预报根据地质勘测资料，对可能出现煤系地层的地段进行超前预报，通过综合物探与超前钻探揭示煤层情况，尤其是瓦斯含量、煤层位置、采空区情况、是否存在突泥、透水等情况进行预测预报，以制定相应的施工方案方法，确保施工安全。为掌握掌子面前方地质状况，探明前方是否过煤层及其大致位置；在综合物探揭示可能出现的煤系地层段进行地质超前钻孔（φ76mm,长度为30m），每断面3孔，每25m一循环，以判断前方是否遇煤层。当遇煤层时，开挖工作面距推测煤层位置垂距为10m时，必须掌握层位、倾角、厚度、顶（底）板岩柱、地质构造等煤层赋存情况，为安全揭煤提供可靠的基础资料，当隧道掘进至煤系地层时打至少5个（平导3个）超前探孔,钻孔直径为φ76，必须穿透煤层全厚，并且进入底板岩层不小于0.5m，其终孔位置应控制在开挖轮廓外5m左右。开挖面掘进至已定位煤层顶板垂距为5m时，首次揭煤必须打至少3个（平导2个）穿透煤层全厚的预测钻孔，钻孔直径为φ50，其它部分开挖至距煤层顶板垂距5m处，至少各打一个预测孔，对煤层与瓦斯赋存条件、突出可能性进行预测。⑷地质信息收集及处理超前地质预报的方法就是要建立一个地质信息系统，通过各种方法收集地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判断，并将处理结果反馈给施工班组，及时调整施工方法和支护参数。采用新的施工体系施工后，重新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。通过地质信息系统的及时、准确预报，为施工提供决策依据。地质预报由专门的地质、物探专业工程师负责，其它施工、质检人员予以配合，进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由主管技术人员予以复核，并报设计、监理，为调整施工方法提供依据。在地质预报工作中不断总结经验，对已披露的实际地质情况与前期地质预报内容相比较，评估预报的准确性，为以后的超前预报工作积累经验。经分析、整理的地质资料作为施工技术资料。六、超前地质预报操作方法⑴TSP203超前地质预报①洞内数据采集：TSP203隧道地震波超前地质预报分为洞内数据采集和室内计算机分析处理两大部分。洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三大部分组成。接收器主要用来接收地震波信号。数据记录设备是将接收器接收到的信号放大、模数转换并进行测量过程控制、信号数据记录。起爆设备主要是用来引爆电雷管和炸药的。传感器系统与岩石要紧密结合，处于最佳耦合状态，并最大限度地排除表面波的干扰。为使接收器能与周围岩体很好地耦合以保证采集信号的质量，采集信号前至少12小时将一个保护接收器的接收器套管插入孔内，并用含两种特殊成分的不收缩水泥砂浆使其与周围岩体很好地粘结在一起。每爆破孔装药量根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同。测量系统的所有部件满足隧道施工环境要求，且能完全独立运行。一般在正常的施工间歇和交接班期间完成，测量时间一般为60分钟。单次测量布置可以根据地质条件的变化进行相应的调整。②室内计算机分析处理：将洞内采集的地震数据传输到室内计算机上，应用TSP203数据处理软件进行地震波分析处理。数据记录部分实时显示所有的数据采集通道，并实时通过测量系统配置的计算机显示和监视爆破信号的质量和传感器与岩石之间的耦合状况。TSP203数据分析处理快速准确，评价能在测量完成后的24小时之内给出。TSP203预报范围及频次安排：一般地段平均每次预报150～200m，断层破碎带及得胜场暗河槽谷地段平均每次预报100m，围岩分段间进行重叠式探测。⑵红外线探测地下水活动对地下围岩的红外辐射场影响大，红外探水有较高的准确率，非常适用于本工程地下水发育地段的超前探水预报工作。红外探水探测频度安排为平均每20m测量一次，开挖15m，叠加式施做预报。⑶HSP与CT探探测技术采用HSP水平声波波剖面法和和声波CT技术两种种方法作为为TSP2203与红外线线探测的异异常地质体体进行确认认的必要补补充。预报报安排视围围岩变化情情况进行。⑷地质雷达地质雷达作为TTSP2003超前地质质预报的补补充，在不不良地质地地段对TSP2203预报的异异常点，用用其他预报报手段确定定异常体的的规模、性性质、危害害性有困难难时采用地地质雷达作作为补充手手段。地质质雷达除进进行掌子面面前方探测测以外，隧隧道已开挖挖过的断层层破碎带及及可溶岩地地带隧洞周周边进行2～15米内的连连续探测，以以发现可能能的不良地地质体，以以便及时上上报设计单单位及时处处理，免除除后患。⑸超前地质钻孔由于超前地质钻钻孔独具的的直观性和和准确性在在复杂地质质段安全施施工中起到到了至关重重要的作用用，因此，隧隧道不良地地质地段全全段进行超超前地质钻钻孔。超前前探孔每个个断面设33个，钻孔孔直径为φ76，超前前探孔探测测长度一般般为30mm左右，开开挖25mm，相邻两两环探孔之之间应搭接接5m。超前前探水孔终终孔超出开开挖轮廓线线外1500cm，钻钻孔过程中中，遇到涌涌水不能钻钻孔时，应应拔出钻具具，安设孔孔口止浆塞塞并关闭闸闸阀。探水水孔的钻进进要对出水水点位置、流流量、水压压及出水状状态等做详详细记录。为为提高上述述地质构造造性质探测测的准确率率，将部分分炮眼的深深度加深到到5～8m，对洞洞身前方进进行全方位位空间探测测，探孔成成放射形布布设，以进进行辅助超超前探测。⑹地质素描地质素描就是常常规地质法法，具体内内容为：根据对以上超前前地质预报报结果，综综合分析掌掌子面及已已开挖围岩岩的岩性、结结构、构造造和地下水水情况，判判断掌子面面前方围岩岩的工程地地质、水文文地质特征征，并依此此提出工程程措施建议议和进一步步预报的方方案。将掌子面出现的的结构面，通通过几何作作图进行预预报。通过过作图确定定隧道拱顶顶、边墙不不稳定块体体规模，提提出锚固意意见。根据开挖段围岩岩的工程地地质、水文文地质特征征进行预报报结果的验验证，提出出是否修改改预报方法法及参数的的意见。根据开挖段及掌掌子面水文文地质情况况，提出注注浆止水方方案的建议议。由于地质素描为为整个预报报系统的中中枢，该隧隧道施工全全过程进行行。⑺地质调查地表监测：依据据设计院工工程地质、水水文地质图图，暂定隧隧道中线两两侧各2..5公里与居民民生活、生生产关系密密切的泉水水、井水、水水塘、水库库、沟水、河河水等，特特别是各断断层位置附附近区域范范围。监测测内容主要要为水量、水水温、水压压、水质的的变化以及及当地的气气象与降水水。监测手段主要为为测量、摄摄影、笔记记等。洞壁数码摄像：：用数码摄摄像机将开开挖后、没没有支护以以前的隧道道侧壁进行行摄像,通过编辑,制成具有有里程标志志的连续的的影视资料料，从而分分析地层节节理、裂隙隙的变化情情况。通过测试窗量测测裂隙：随随着隧道施施工进展，通通过测试窗窗量测裂隙隙，即在洞洞壁画定一一定面积，对对节理进行行统计，计计算隧道围围岩的渗透透张量；尝尝试通过裂裂隙的统计计预测岩溶溶通道出现现的概率。涌水动态的实时时监测：进进行涌水动动态的实时时监测，包包括涌水点点的空间分分布、单点点涌水量、涌涌出压力、涌涌出机制和和涌水的化化学与同位位素化学特特征等。以以10天为单位位进行长期期观测，根根据地下水水的动态变变化，间接接地判断工工作面前方方的地质情情况是否变变化，尤其其重点观察察大涌水点点和集中的的出水点。温度监测：随隧隧道的施工工进度，对对隧洞工作作面气温及及水温进行行监测，编编制进度气气温、水温温变化曲线线，预测前前方地温变变化。洞壁水压力监测测：根据需需要，在洞洞壁按排一一定数量的的水压监测测孔，定期期进行观测测，掌握工工程周围的的水压变化化情况和不不同排水条条件下的水水压变化规规律。洞壁岩