超前地质预报技术交底书

技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第1页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：1、适用范围本技术交底适用于标段内所有隧道超前地质预报。2、技术要求（1）预报人员为地质专业工程师，有丰富的现场施工经验，吃苦耐劳，有职业责任感。（2）爆破人员必须为取得爆破作业资格证人员，责任心强，没有违章作业行为。3、工艺流程及施工方法3.1工艺流程超前地质预报方式工作范围及作业方式见下表。超前地质预报方式工作范围及作业方式表预报方式工作范围作业方式TSP203隧道的断层破碎带、低阻区、岩石界面、不良地质地段。隧道施工时，进行钻孔、设备安装隧道停止施工后，进行引爆监测后恢复隧道施工。地质雷达接近和通过不良地段时使用，以准确推断隧道四周及底部的岩溶、水体的形态。正洞均需监测短时间占用正洞施工时间，接近岩溶、水体等之前开始施测，有水岩层10m/次，无水岩层＜20m/次。红外线探水仪探测地下水分布，正洞均测。利用施工空隙时间，每掘进20～30m测一次，测点纵向间隔5m，每个测点向拱顶、两侧及隧底测四个方向，靠近工作面的测点还需要向前量测。超前水平钻孔隧道不良地质地段。停止正洞施工约12～24h，探测深度30～100m时，水平钻机使用MGY-80、MGY-100A、XY-2钻机。短距离水平钻孔探测，为日常监测项目。正洞在地质较差地段进行。不单独占用施工时间，在每循环钻孔时，将若干辅助眼加深1～5m，直觉确定围岩变化情况。常用地质法正洞开挖面均进行地质素描。不占用施工时间，每次爆破后进行素描，绘制展示图，进行推测。编制：复核：日期：签收单位：技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第2页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：综合超前地质预报系统流程图编制：复核：日期：签收单位：无其他情况无其他情况工程地质分析预测判断前方有大断层破碎带超前地质预报仪探测[TSP203]50～80米超前钻孔8～30米超前钻孔判断前方有小型断层破碎带30米红外线、雷达补充物探30米内红外线补充探水反馈设计根据设计施工判断前方无不良地质隧道周壁雷达、红外线补探结束有不良形态施工隧道周壁雷达、红外线补探施工有不良形态反馈设计超前地质预报技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第3页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：3.2施工方法由于隧道地质情况复杂，为低瓦斯隧道且穿越采石采空区，隧道施工应采取相应的预测预报措施探明隧道施工的地质情况，并根据预报结果，及时报相关单位后，调整设计、改变施工方案，本隧道地质预报措施主要有地质调查法、加深炮孔探测、地质雷达探测、红外探测、超前钻孔探测等。3.2.1地质调查法利用常规地质理论和作图法，根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内地质调查资料、隧道开挖工作面地质素描，通过地层层序对比、底层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、地质作图和趋势分析、隧道内不良地质体临近前兆分析等，推测开挖工作面前方可能揭示的地质情况进行预测预报。地质调查法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。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，结构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。编制：复核：日期：签收单位：技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第4页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，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)、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，上报专管地质工作的专业工程师，以利采取有效的防护措施。地质观察在爆破后初喷前进行，绘制地质素描图，填写开挖工作面地质调查记录表；检查喷射混凝土有无开裂及发展，锚杆有无松动，钢架支护状态等，并做好相应记录；查看边仰坡有无开裂、起壳，地表有无裂纹；地表水位有无异常变化。3.2.2加深炮孔探测加深炮眼探测是利用风钻或凿岩台车等在隧道开挖面钻小孔径浅孔获取地质信息的一种重要方法。每断面均匀选取3孔，加深至5m。要求每循环15孔加深炮眼。因其数量比较多，在岩溶发育区大大增加揭示岩溶的机率，效果非常明显，施工时应严格按设计加深炮眼长度要求进行加深炮眼探测。3.2.3地质雷达探测采用地质雷达对掌子面前方地质情况进行预报，探测前方距离约10-30m。地质雷达是基于电磁波在有效介质中的传播特性工作的。发射天线发出微波频段的电磁波后，遇到不均匀介质或介电常数有差异时会发生反射，反射信号由接收天线接收记录，经微机处理形成雷达剖面图。解译人员对雷达剖面图进行解译分析，提出掌子面前方不良地质体的位置和规模。该法对30m范围内的不良地质体，尤其是含水地质体探测效果好。地质雷达主要在临近含水构造地段使用，近距离探测富水溶洞、含水断层等。编制：复核：日期：签收单位：技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第5页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：3.2.4红外探测红外探测是利用地下水活动引起岩体红外辐射场场强变化特性，推测掌子面前方含水体的一种探测方法。在接近岩溶或断层破碎带富水区时施作，定性预报掌子面前方30m范围内有无地下水。其工作流程为：从掌子面后方的探测段起点，按5m点距布设测点→使用红外线探水仪量测各测点的初始场强(目标场强)→对场强发生变化的测点重复量测，并作横向、垂向扫描，记录所在测点场强的极大和极小值→以纵座标为红外辐射场强，横座标为测点，绘制红外探测曲线图→根据曲线图，采用趋势外推法，判断掌子面前方的含水体构造。红外探水见“红外探水示意图”。等位面隐伏含水体注：A：供电电极；M/N：测量电极；B：相对无穷远点(AB300m)；P：含水体接触点红外探水示意图3.2.5超前钻孔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状况等诸方面的资料。编制：复核：日期：签收单位：技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第6页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：每个断面布设3个Φ108探测孔，对掌子面前方地下水、围岩及瓦斯赋存情况进行探测，探测孔25m一个循环，单孔长度为30m作业，相邻探测孔之间的搭接长度为5m。当有异常情况时，结合预测结果判释，可加密钻孔或加深部分爆眼孔，钻孔布置应针对物探异常进行调整。为防止遇高压水时突水失控，开孔采用Φ120钻头，孔内放入3.0m长的Φ108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50cm，孔壁间用环氧环脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以便遇高压水时及时封堵并注浆。钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施工时不晃动。施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。不良地质段有在岩溶通道出现高外水压力的可能性，适当增加探孔数量，有利于掌握复杂多变的岩溶特征。施工中如果判断前方地质较差，应当适当增加超前预报探孔的数量，特别是中长距离探孔的数量，与台车加长探孔相互配合，以提高对不良地质预报的准确率。施工期间，由于高外水压力的存在，必须使用能够控制和处理高压和可能出现的大流量水的先进的钻孔机械。因为，如果钻孔时遇到岩带存在大量的高压水，钻杆一旦控制不好，就会从孔中射出造成损坏和人员伤亡。同时，高压力的地下水喷出后，若没有孔口封堵装置，很难控制。有效的解决办法之一是在探孔孔口管上安装止水阀，管口伸出部分应能与双液注浆泵联接的，以便遇高压水时及时封堵并实施注浆。超前预注浆效果的好坏直接影响到隧道开挖后涌水量的大小。编制：复核：日期：签收单位：技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第7页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：一是超前钻孔一旦钻到地下水，应当立即停钻，并实施灌浆，按照注一段钻一段的前进式注浆方式实施，直至钻到设计深度，将超前钻孔与超前预注浆浆纳入同一个工序来实施；二是前后两次超前探孔必须保证有最小5m的搭接长度，并且后一次钻孔至少前5m在前一次的注浆岩盘内；三是在水压、水量较大的情况下，坚持采用分层泄水减压、分层注浆的方式，即下层管注浆、中层管放水和中层管注浆、上层管放水，逐层抬水把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外；四是做好注浆效果的检查工作，按规定实施检查孔，做到先检查再开挖。通过钻孔进行以下工作：收集分析钻孔的排砟；记录分析钻孔台车的推进压力及钻速；记录分析钻杆不同长度时的涌水量的大小；工作面岩石素描，测定围岩层理、节理的走向。在拱顶、拱脚和隧道中下部分别设超前钻孔，孔深20m，孔径Φ65mm，用液压钻孔台车钻孔。推断工作面前方地质构造、岩性、水源位置及水量大小。3.2.6TSP长距离超前地质预报采用TSP203超前地质预报。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。TSP203系统特别适用于高分辨率的隧道折射地震(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150～300m的距离。编制：复核：日期：签收单位：技术交底书单位：中铁十一局集团成昆铁路米攀段项目经理部编号：工程名称超前地质预报页数第8页共11页主送单位一、二、三、四工区交底内容超前地质预报交底内容：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。确定好采样间隔和采样数目，采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。3.3预报侧成果分析及处理1、隧道超前地质预报仪数据处理采用TGPWIN2.0软件进行处理。依据隧道地震波反射原理，采用多波分析处理技术，对于处理中简单重复费时的步骤采取自动处理方式，