1、 第 頁(yè)隧道施工綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)目的本線隧道地質(zhì)情況較為復(fù)雜，存在破碎帶等不良地質(zhì)，需結(jié)合施工地質(zhì)工作予以查明。并將綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)納入施工工序。尤其是本隧道存在破碎帶時(shí)，必須提前做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，確保隧道安全通過(guò)。當(dāng)超前預(yù)報(bào)的地質(zhì)狀況和設(shè)計(jì)不一致、并可能對(duì)施工安全造成威脅時(shí)，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系監(jiān)理、設(shè)計(jì)、建設(shè)單位，辦理設(shè)計(jì)變更手續(xù)。針對(duì)隧道具體的工程特點(diǎn)，采用地貌、地質(zhì)調(diào)查與地質(zhì)推理相結(jié)合的方法，進(jìn)行定性預(yù)測(cè)。具體采取的措施有：對(duì)開挖全過(guò)程進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)，方法有地質(zhì)素描法(常規(guī)地質(zhì)法)、超前探孔近距離預(yù)報(bào)、地質(zhì)雷達(dá)中短期預(yù)報(bào)、TSP長(zhǎng)期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等。通過(guò)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

2、，可以了解掌握掌子面前方短距離內(nèi)的工程地質(zhì)條件、圍巖級(jí)別，為正確選擇開挖斷面、支護(hù)參數(shù)和施工方法提供依據(jù)。通過(guò)隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，有效做到安全科學(xué)施工，提高施工效率，縮短施工周期，避免重大事故損失。預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的工作內(nèi)容由于隧道地質(zhì)復(fù)雜，施工存在著可能斷層帶及巖溶地質(zhì)段引發(fā)的突水突泥、塌方、軟巖大變形等地質(zhì)災(zāi)害。對(duì)地質(zhì)進(jìn)行超前探測(cè)，作出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)是本項(xiàng)目施工的重點(diǎn)及關(guān)鍵。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的主要項(xiàng)目及內(nèi)容見下表。表 STYLEREF 2 s 6.4.2-1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的主要項(xiàng)目?jī)?nèi)容綜合表項(xiàng)目預(yù)報(bào)主要內(nèi)容主要方法和儀器一般地質(zhì)圍巖級(jí)別巖體特性、節(jié)理裂隙發(fā)育特征、巖體結(jié)構(gòu)特征，是否與設(shè)計(jì)吻合地質(zhì)素描法、TSP

3、203地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)（地震波探測(cè)儀）水文地質(zhì)預(yù)報(bào)洞內(nèi)涌水量大小、壓力、變化規(guī)律水文地質(zhì)特征及其變化規(guī)律，并評(píng)價(jià)施工開挖對(duì)環(huán)境水文的影響。水質(zhì)分析判斷地下水腐蝕性。鉆探孔、測(cè)流計(jì)和壓力計(jì)等特殊地質(zhì)斷層、破碎帶、淺埋、巖溶及軟巖變形位置、規(guī)模、產(chǎn)狀、破碎程度、性質(zhì)、填充物情況、含水情況及是否為充水?dāng)鄬鱼@探孔、TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、地質(zhì)素描法突泥、突水、塌方預(yù)報(bào)前方掌子面15100m范圍內(nèi)有無(wú)突泥、突水、塌方等災(zāi)害地質(zhì)，查明其范圍、位置、規(guī)模、性質(zhì)，提出施工措施鉆探孔、TSP203、地質(zhì)素描法、等塌方落石進(jìn)洞前對(duì)洞口塌方落石預(yù)報(bào)地面地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)素描有害氣體有害氣體的監(jiān)控超前探孔、有害氣體監(jiān)測(cè)、地質(zhì)

4、鉆機(jī)、瓦斯監(jiān)控儀、密度計(jì)等超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)組織、人員、設(shè)備為此，要求針對(duì)本隧道設(shè)置的具體情況，開展綜合超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，成立專業(yè)的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)室，由總工程師負(fù)責(zé)，配置物探、水文、地質(zhì)、試驗(yàn)專業(yè)工程師并配備先進(jìn)的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)設(shè)備和儀器。超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)見圖-2。圖-2超前地質(zhì)預(yù)報(bào)組織機(jī)構(gòu)圖地質(zhì)超前預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)設(shè)備見表-3。表-3地質(zhì)超前預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)人員配置序號(hào)人員及工種構(gòu)成人數(shù)工作內(nèi)容1總工程師1負(fù)責(zé)總體技術(shù)2物探工程師1負(fù)責(zé)物探技術(shù)3地質(zhì)工程師1負(fù)責(zé)水文、地質(zhì)技術(shù)4試驗(yàn)工程師2操作設(shè)備和儀器表 STYLEREF 2 s 6.4.2-4地質(zhì)超前預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)數(shù)量備注1超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系

5、統(tǒng)TSP20312紅外線探測(cè)儀HY-30313地質(zhì)雷達(dá)SIR-2k1超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)方法常規(guī)地質(zhì)法利用地質(zhì)素描判定工作面前方短距離范圍內(nèi)的地質(zhì)情況。掘進(jìn)施工時(shí)，派有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)工程師在每排炮后對(duì)工作面進(jìn)行地質(zhì)觀察、記錄，并用數(shù)碼相機(jī)照相攝影，繪制地質(zhì)素描圖。地質(zhì)素描的主要內(nèi)容包括：地下水狀態(tài)（出水點(diǎn)、出水量、水壓力、突水情況等）；地層巖性（產(chǎn)狀、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造影響程度等）；巖石特性（巖石名稱、風(fēng)化狀況、巖石結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、強(qiáng)度）；地質(zhì)結(jié)構(gòu)面（間距、延伸性、粗糙度、張開性等）；軟弱夾層，貫穿性強(qiáng)的大節(jié)理、斷層（填充情況、風(fēng)化程度、開度、滲漏）等。根據(jù)掌子面地質(zhì)情況，通過(guò)對(duì)地質(zhì)素描圖的分析，用工程類比法對(duì)

6、開挖面前方短距離內(nèi)的巖體穩(wěn)定性進(jìn)行分析，通過(guò)綜合分析判斷，提出地質(zhì)預(yù)測(cè)報(bào)告。超前探孔取芯驗(yàn)證法預(yù)報(bào)根據(jù)設(shè)計(jì)地質(zhì)資料及TSP等長(zhǎng)期預(yù)報(bào)提供的不良地質(zhì)資料，在掌子面距不良地質(zhì)地段約25m左右時(shí)，采用輕型地質(zhì)鉆機(jī)在掌子面進(jìn)行鉆孔探測(cè)，以便相互印證，根據(jù)TSP探測(cè)資料選擇探孔位置，布置兩個(gè)探孔，需要時(shí)對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行取芯，孔深6080m。在鉆孔的同時(shí)，記錄鉆孔速度、巖碴巖粉特征、沖洗液顏色、含泥量、出水部位、鉆桿是否突進(jìn)等情況，探明水量和水壓情況。根據(jù)設(shè)計(jì)和開挖面的地質(zhì)資料，判定工作面前方的工程、水文地質(zhì)情況，以采取必要的預(yù)防措施。鉆孔前先用稍大直徑的鉆頭鉆孔，安設(shè)3m孔口管，孔口處設(shè)閘閥，在遇到高壓水

7、時(shí)緊急關(guān)閉，防止突水。對(duì)于取芯鉆孔，每次提鉆后要對(duì)巖芯進(jìn)行觀察描述和記錄，記錄各巖層位置、巖性、厚度及其裂隙發(fā)育、充填膠結(jié)情況，做好巖芯的地質(zhì)描述，同時(shí)記錄好孔內(nèi)出水情況。取出的巖芯要按孔位編號(hào)，擺放整齊，供地質(zhì)人員分析研究。超前鉆孔取芯能夠較真實(shí)地反映掌子面前方的地質(zhì)情況，在隧道施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中已得到廣泛應(yīng)用。除對(duì)可能突水點(diǎn)地段進(jìn)行深孔探測(cè)外，為防止意外，對(duì)非長(zhǎng)探孔地段，用鉆孔臺(tái)車在開挖前斷面地質(zhì)較差或滲流水部位鉆不少于2個(gè)長(zhǎng)度為28m的50超前探孔，對(duì)掌子面前方地質(zhì)進(jìn)行超前探測(cè)和核實(shí)。地質(zhì)雷達(dá)采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，該方法可以探查斷層及破碎帶、大節(jié)理、巖脈、陡傾角巖體分界線，以及巖

8、溶、洞穴等。其工作原理是高頻電磁波以寬頻帶脈沖形式，通過(guò)發(fā)射天線被定向送入地下，經(jīng)存在電性差異的地下地層或目標(biāo)體反射返回地面，由接收天線接收。高頻電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁波強(qiáng)度與波形隨所通過(guò)介質(zhì)的電性特征及幾何形態(tài)而變化。所以通過(guò)對(duì)時(shí)域波形的采集、處理和分析，可確定地下界面或地質(zhì)體的空間位置和結(jié)構(gòu)。地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)具有分辨率高、無(wú)損傷、高效率和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。TSP隧道地震探測(cè)儀TSP智能型預(yù)報(bào)儀，傳感器能采集不同方向的地震信號(hào)，能根據(jù)地震反射波判斷發(fā)射截面的三維幾何形態(tài)，經(jīng)電腦分析，自動(dòng)得出圖像和結(jié)果。可以比較準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)工作面前方100200m范圍內(nèi)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，TS

9、P超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)可以解決的主要技術(shù)問(wèn)題如下：能探測(cè)工作面前方存在的斷層、破碎帶、富水巖層與其他地層的界線、溶洞，還能探測(cè)巖體、巖脈等特殊地質(zhì)體。能查明前述不良地質(zhì)體的位置和規(guī)模，能判別不同類別圍巖的分界線，并提供相應(yīng)巖層的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)（楊氏彈性模量、泊淞比等）。能探測(cè)和較準(zhǔn)確的解釋距離為:斷層帶破碎圍巖一般能探測(cè)150m（最大可達(dá)300m）,硬巖一般能探測(cè)250m（最大可達(dá)400m）,有效解釋距離為150m。對(duì)不良地質(zhì)體的地質(zhì)性質(zhì)判斷，一般較準(zhǔn)確；對(duì)不良地質(zhì)體的位置判斷精度可達(dá)90以上；對(duì)不良地質(zhì)體的規(guī)模的判斷精度可達(dá)8590以上。應(yīng)用TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)的頻率為：巖層完

10、整、巖性一致地段1次/100m，斷層破碎帶、富水地段1次/50m，必要時(shí)再增加頻率，以相互重疊、復(fù)核，提高預(yù)測(cè)精度。操作方法是：在開挖工作面排列布置地震激發(fā)和反射波接收的裝置，為排除表面波的影響，傳感器對(duì)稱布置在隧洞兩側(cè)的側(cè)邊，距洞表面23m的圍巖內(nèi)部，安裝時(shí)使傳感器與巖石結(jié)合緊密；激發(fā)地震波信號(hào)的爆破孔，第一排緊靠掌子面，最后一排距傳感器1520m，正常布置24孔，用YT-28風(fēng)槍鉆孔，孔徑為3242mm之間，鉆孔間距13m，孔深23m，每孔裝藥量50100g。爆破后，測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄部分實(shí)時(shí)顯示所有的數(shù)據(jù)采集通道，并實(shí)時(shí)通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)計(jì)算機(jī)顯示監(jiān)視爆破信號(hào)的質(zhì)量和傳感器與巖石之間的耦合狀況，初步評(píng)價(jià)結(jié)果在測(cè)量完成后8h內(nèi)即能讀出，以圖像和表格的直觀形式顯示隧道施工前方和四周測(cè)量范圍內(nèi)的不良地質(zhì)帶和不連續(xù)界面的位置。地質(zhì)超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)頻率及數(shù)量用TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)距離地質(zhì)探測(cè)，洞身1次/100m進(jìn)行探測(cè)