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1、达陕高速公路D10合同段新华I号连拱隧道拟 制： 年 月 日复 核： 年 月 日审 批： 年 月 日中铁12局集团有限公司达陕高速公路D10合同段项目经理部超前地质预报作业指导书新华1号隧道超前地质预报作业指导书1.编制依据1.1新华1号隧道设计图纸、实施性施工组织设计； 1.2我单位对施工现场实地勘察、调查资料；1.3我单位积累的成熟技术、科技成果、施工工法以及多年来从事同类工程的施工经验；1.4公路隧道工程施工技术规范1.5公路工程施工技术安全规程；1.6国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。2.编制目的正确指导施工，保证施工安全和质量。 3.工程地质概况新华1号连拱隧道左线长
2、367m，右线长377m，起讫里程为右K67+132K67+509(左K67+142K67+509)。该隧洞身从山体倾伏向斜构造部穿过，属、级围岩，级围岩岩石为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，级围岩岩石为细砂岩，岩石风化节理裂隙发育，岩石呈块（碎）状镶嵌结构， 薄中厚层， 层间结合差，级围岩石质坚硬，局部裂隙发育，岩体较完整，层间结合一般。K67+275K67+340段级围岩岩体较破碎、两端洞口偏压 ，进口偏压，施工中应注意。本隧址区地下水不发育，工程地下水主要为松散堆积层孔隙潜水、基岩裂隙渗水，呈滴水或浸润状，局部呈雨淋状及细股状，K67+275K67+350段处于向斜汇水地段，地下水呈股状，可能产
3、生集中涌水。各地表、地下水均属弱碱性低矿化度淡水,对混凝土均不具腐蚀性。该区地震基本烈度度，场地地震峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35S。4.地质工作计划为了更好地完成施工阶段的地质工作，根据设计文件地质预测预报资料，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，并进行施工期间的地质预报和验证工作，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。地质工作流程见“超前地质预报工作流程图”，组织机构见“地质工作组织机构图”。图1 超前地质预报工作流程图地质调查、素描TSP203红外探水其他预测手段地质雷达HSP声波超前深孔探测工程与水文试验收集分析判断
4、反馈上报确定施工方案隧道施工正常异常正常异常3050m超前钻孔图2 地质预报组织机构图地表监测TSP预测红外探水洞内监测地质复查和素描地质雷达预报工程部地质组超前钻孔表1 地质预报资源配置表地质组主要人员主要设备设备数量进场时间地质雷达预报2地质雷达1台地质复查和素描1TSP预报2TSP2031台地表监测1洞内监测2HSP声波仪1台红外探水2红外探测仪1台超前钻孔2水平地质钻探仪1台5.地质工作内容与方法结合本隧道的地质条件，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。表2 综合超前地质
5、预报主要措施表措施位置地质素描每开挖循环洞顶及洞壁左侧洞壁、右侧洞壁、洞顶掌子面每10m拍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150m地质雷达（基底岩溶探测）隧底中心和两侧各布置一条测线地质雷达（掌子面岩溶探测）20m左右一次红外探水全洞身每30米测量一次超前水平钻探单孔水平钻探（3050米）每150米计划单孔水平钻探一孔，。基底岩溶勘查地质雷达和钻探根据要求测试试验长期水文观测点（泉、暗河、钻孔、沟谷等）管道流、堰流、深孔水量、水压力测试洞内断层段、溪谷、岩溶水软岩物理力学、膨胀性试验按50米计划取样一组地下水侵蚀性判定取样每150米计划取样一组。 5.1 TSP
6、203超前地质预报（进行150m的预报）5.1.1洞内数据采集：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
7、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。5.1.2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之内给出。TSP203预报范围及频次安排：一般地段
8、平均每次预报150200m，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。5.2 地质雷达电磁波通过天线向掌子面前方发射，遇到不同阻抗介质时，将产生反射波和透射波，接收机利用分时采样原理和数据组合方式，把天线接收的信号转化为数字信号，主机系统再将数字信号转化为模拟信号或彩色线迹信号，并以时间剖面的形式显示出来。地质雷达作为TSP203超前地质预报的补充，在不良地质地段对TSP203预报的异常点，用其他预报手段确定异常体的规模、性质、危害性有困难时采用地质雷达作为补充手段。地质雷达除进行掌子面前方探测以外，隧道已开挖过的断层破碎带及可溶岩地带隧洞周边进行215米内
9、的连续探测，以发现可能的不良地质体，以便及时上报设计单位及时处理，免除后患。5.3 HSP声波测试声波对裂隙反应很敏感，遇到裂隙即发生界面效应（反射、折射、绕射），耗损波能，波形变复杂，波速减缓。采用岩面测试在已经开挖地段进行，由于隧道开挖放炮形成许多张裂隙，所测波速表面岩石比实际岩体的波速低。5.4 红外探测所有物体都发射出不可见的红外线能量，当隧道掌子面前方及周边介质单一时，所测红外场为正常场，当前面存在隐伏含水构造或有水时，他们所产生的场强要叠加到正常场上，从而使正常场产生畸变。测试方法：在掌子面分上、中、下及左、中、右六条测线的交点测取九个数据，掌子面上九个数据的最大差值大于10m/c
10、m2，就可以判定有水，其他情况无水。5.5 超前地质钻孔由于超前地质钻孔独具的直观性和准确性在复杂地质段安全施工中起到了至关重要的作用，因此，隧道不良地质地段全段进行超前地质钻孔。超前探孔每循环深度30m，循环搭接长度大于5m，孔径108mm且不小于2个开挖循环进尺。一般可溶岩条件下放射形布设钻孔4个，灰岩地层发育的断层破碎带或在根据其它预报方法表明前方有异常地质情况时，则在开挖面放射形布设7个超前探孔。在 30m探孔没能穿透前方异常地质体时，按现场地质人员要求增设100m的超前钻孔，钻孔按地质人员要求进行取芯，围岩分段间超前钻孔进行重叠式钻探，按长短结合原则进行钻孔探测。施工中运用开挖钻机进
11、行长58米的超前钻孔，对洞身前方进行全方位空间探测，探孔成放射形布设。AAA-A剖面21343、4#探孔1、2#探孔探孔布置断面图35.6 地质素描5.6.1地质素描就是常规地质法，具体内容为：将掌子面出现的结构面，通过几何作图进行预报。通过作图确定隧道拱顶、边墙不稳定块体规模，提出锚固意见。5.6.2根据对以上超前地质预报结果，综合分析掌子面及已开挖围岩的岩性、结构、构造和地下水情况，判断掌子面前方围岩的工程地质、水文地质特征，并依此提出工程措施建议和进一步预报的方案。5.6.3根据开挖段围岩的工程地质、水文地质特征进行预报结果的验证，提出是否修改预报方法及参数的意见。5.6.4根据开挖段及
12、掌子面水文地质情况，提出注浆止水方案的建议。一些不良地质体的前兆标志：断层破碎带前兆标志：节理裂隙组数及密度剧增、岩石强度降低、出现压裂岩、碎裂岩、岩石风化相对强烈、泥质含量增加等。突水、突泥前兆标志：节理裂隙渗水量和组数增加、且常常含有泥质物或浑浊（常规钻爆法的炮孔中的涌水量剧增、且夹有泥沙或碎石）等。岩爆前兆标志：“饼”状开挖石渣的数量增加、洞壁在短时间内出现“饼”状脱落体或出现“片邦”现象，以及轻微的岩石崩裂声等，严重时洞壁出现飞石。5.6.5由于地质素描为整个预报系统的中枢，该隧道施工全过程进行。5.7 地质调查5.7.1地表监测依据设计院工程地质、水文地质图，暂定隧道中线两侧各2.5
13、公里与居民生活、生产关系密切的泉水、井水、水塘、水库、沟水、河水等，特别是各断层位置附近区域范围。监测内容主要为水量、水温、水压、水质的变化以及当地的气象与降水。监测手段主要为测量、摄影、笔记等。5.7.2洞壁数码摄像用数码摄像机将开挖后、没有支护以前的隧道侧壁进行摄像,通过编辑,制成具有里程标志的连续的影视资料，从而分析地层节理、裂隙的变化情况。5.7.3通过测试窗量测裂隙随着隧道施工进展，通过测试窗量测裂隙，即在洞壁画定一定面积，对节理进行统计，计算隧道围岩的渗透张量；尝试通过裂隙的统计预测岩溶通道出现的概率。5.7.4涌水动态的实时监测进行涌水动态的实时监测，包括涌水点的空间分布、单点涌
14、水量、涌出压力、涌出机制和涌水的化学与同位素化学特征等。以10天为单位进行长期观测，根据地下水的动态变化，间接地判断工作面前方的地质情况是否变化，尤其重点观察大涌水点和集中的出水点。5.7.5温度监测随隧道的施工进度，对隧洞工作面气温及水温进行监测，编制进度气温、水温变化曲线，预测前方地温变化。5.7.6洞壁水压力监测根据需要，在洞壁按排一定数量的水压监测孔，定期进行观测，掌握工程周围的水压变化情况和不同排水条件下的水压变化规律。5.7.7洞壁岩体渗透试验在控制点岩壁钻孔取样，做不同围岩压力、不同温度条件下岩体样品的渗透试验。5.7.8岩石的物理力学试验通过岩石的物理力学特性试验数据，对隧道所
15、揭露的地层，隧道围岩级别进行分析、判断。5.7.9超前钻孔孔内摄影通过超前钻孔进行数字式全景孔内摄像，了解困难地段的岩性及结构，只用在断层破碎带地段。5.7.10围岩原位应力测试当开挖面前方的自重应力，接近或等于岩爆临界应力值时，对前方围岩进行原位应力测试，作出岩爆评估。5.7.11地下水监测通过对地下水的监测，确定地下水中的硫酸根离子对砼的侵蚀性。5.8 地质信息收集与处理5.8.1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，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
16、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。5.8.2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。5.8.3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。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，
17、形成地质信息系统化。地质预报信息收集处理系统流程见“地质信息系统流程图”。图4 地质信息系统流程图与设计文件是否一致涌水量监测其它探测红外线探测地质素描TSP203施工开始超前地质预报地质信息采集系统动态调整地质信息综合分析地表观测物理力学试验地质复查5.8.4立即将有关信息通知到地质灾害危险点的防灾责任人、监测人和该区域内的群众，对是否转移群众和采取的应急措施作出决策；及时划定地质灾害危险区，设立明显的危险区警示标志，确定预警信号和撤离路线，组织群众转移避让或采取排险防治措施，根据险情和灾情具体情况提出应急对策，情况危急时应强制组织受威胁群众避灾疏散。中铁12局集团有限公司达陕高速公路D10合同段项目经理部2008年11月20日