隧道超前地质预报作业指导书.doc

XXXX隧道工程编号：10隧道超前地质预报作业指导书编 制： XXX审 核： XXX批 准： XXXXXXX工程项目经理部目 录1.适用范围12.作业准备13.技术要求14.施工程序与工艺流程15.施工要求36.实施方案77.数据处理88.劳动组织89.材料要求810.设备机具配置911.质量保证措施912.安全保证措施10超前地质预报施工作业指导书1.适用范围XXXX隧道超前地质预报作业施工。2.作业准备2.1 内业技术准备 组建地质超前预报专业小组，认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，掌握隧道工程地质情况，编制超前地质预报计划， 采用先进科技手段进行超前地质探测预报，将超前地质预报纳入隧道 施工工序中，作为隧道“信息化”施工的重要组成部分，并形成制度， 做好预测记录和分析总结。2.2 外业技术准备 根据隧道地质情况，采用不同的超前地质预报方法，现场收集隧道地质情况的各种技术数据，进行分析、解译、对比后得出结论，指 导隧道施工。3.技术要求隧道开挖前，采用 LTD-2100 型地质雷达每隔 20-30m 探测一次， 进一步查明前方是否存在不良地质位置。地质雷达在超前地质预报中可用于探测断层、溶洞和空洞等不良 地质体，具有无损、低成本和工作效率高等特点，并广泛应用于工程 地质勘察、建筑结构调查、公路工程质量检测、地下管线探测等众多 领域。4.施工程序与工艺流程4.1 施工程序施工程序为：地质分析预测判断地质情况确定预报手段收 集数据分析、解译、对比数据反馈设计变更调整设计参数根 据变更设计施工。超前地质预报工程地质分析预测4.2 工艺流程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反馈设计根据设计施工超前地质预报仪探测判断前方无不良地质隧道周壁雷达、红外线补探隧道周壁雷达、红外线补探判断前方有大断层破碎带判断前方有小型断层破碎带5080 米超前钻孔830 米超前钻孔有不良形态施工施工有不良形态无其他情况无其他情况结束5.施工要求5.1 地质调查法 地质调查法是根据隧道已有勘察资料，进行地表补充地质调査和隧道洞内地质素描，通过地层层序对比、地层分界线及构造线、地下 水和地表水相关性分析，岩层层面、结构面、断层要素与隧道几何参 数的相关性分析，临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地 质理论、地质作图法和趋势分析等，推测开挖工作面前方可能揭示地 质情况的一种超前地质预报方法。地质调查适用于各种地质环境条件 下的隧道超前地质预报工作。地质调查包括隧道勘察设计资料的收集 与分析、隧道工程地质与水文地质地表补充调查、洞内地质素描等。5.1.1 隧道地表补充地质调查应在实施洞内超前地质预报前进行，并在洞内超前地质预报实施过程中根据需要随时补充，现场应做 好记录，并于当天及时整理。5.1.2 地质素描图应采用现场绘制草图、室内及时誊清的方式完 成，必须在现场根据实际情况记录，不得回忆编制或室内制作。地质 素描原始记录、图、表应当天整理。开挖工作面地质素描，主要描述 工作面立面围岩状况，应使用统一格式，并统一编号。洞身地质素描 是对隧道拱顶、左右边墙进行的地质素描，直观反映隧道周边地层岩 性及不良地质体的发育规模、在空间上对隧道的影响程度等，通过隧 道地质展视图形式表示。5.1.3 地质素描应随隧道开挖及时进行，对地层岩性变化点、构 造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段应每开挖循环进行一 次素描，其他一般地段不应超过 10m 进行一次素描。5.1.4 隧道地表地质调查和洞内地质素描资料应及时反映在隧道 工程地质平面图和纵断面图上，并应分段完善、总结。5.1.5 标本、影像资料应按要求采集，并及时整理115.2 超前地质钻探5.2.1 隧道开挖前，采用 LTD-2100 型地质雷达每隔 20-30m 探测 一次，在临近不良地质带时，应采用钻孔探查验证，探孔长度 20-30m， 保护长度不少于 10m。5.2.2 探孔应采用钻孔台车钻孔，终孔点应超出开挖轮廓线 2m。 钻孔方位可根据探测成果进行适当调整，必要时采用钻孔取芯进行探 测。5.2.3 采用 TPS 法探测时应查明隧道开挖轮廓线外径向 10-20m 以内的岩溶、溶穴、断层等不良地质情况，若发现异常应及时再精确 探明。5.2.4 根据各探孔的探测和出水情况，综合判定是否进行提前预 注浆和堵水方式。5.2.5 探孔在钻进时应对钻进速度、取芯情况、出水点位置、流 量、水压、水温及出水状态等作详细记录，必要时应对探孔出水进行 水质化验及分析，确认地下水是否具有腐蚀性。超前地质预报图 超前预报流程图掌子面超前探测地质观测、编录、分析信号处理目标识别与地质解释提交报告按原设计文件施工根据需要可布设探孔有无不良地质有无必要时采取工程技术措施超前探孔横断面布置图 5.3 LTD-2100 型地质雷达检测法5.3.1 使用发射频率为 100MHz 的屏蔽天线，如图 2-1 和图 2-2， 采样点为 2048，时窗为 600ns，以点测方式采集数据，步长 1020cm， 参考电磁波速为 0.1m/ns。图 2-1LTD-2100 主机图 2-2100MHz 天线5.3.2 探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称 GPR），也称 地质雷达，是利用频率介于 106109Hz 的电磁波来确定地下介质分 布的一种地球物理方法。地质雷达在超前地质预报中可用于探测断 层、溶洞和空洞等不良地质体，具有无损、低成本和工作效率高等特 点，并广泛应用于工程地质勘察、建筑结构调查、公路工程质量检测、 地下管线探测等众多领域。5.3.3 探地雷达的基本原理如图 3-1 所示。发射天线将高频短脉 冲电磁波定向送入地下，电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地 层或目标体就会发生反射和透射，接收天线收到反射波信号并将其数 字化，然后由电脑以反射波波形的形式记录下来。对所采集的数据进 行相应的处理后，可根据反射波的传播时间、幅度和波形，判断地下 目标体的空间位置、结构及其分布特征。图 3-1地质雷达探测原理示意图5.3.4 目前常用的时域探地雷达测试方法为剖面法、宽角法、环 形法、多天线法等。其中，以剖面法结合多次覆盖技术应用最为广泛。 剖面法是发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动的 一种工作方法。剖面法的测试结果可以用探地雷达时间剖面图表示， 其横坐标记录天线在地表(或衬砌面)的位置，纵坐标为反射波双程走 时，表示雷达脉冲从发射天线出发经过地下界面反射回到接收天线所 需要的时间。这种记录能够准确描述测线下方地下各反射界面的形 态。需要指出的是，由于地下介质对电磁波的吸收，来之地下深处界 面的反射波会由于信噪比过小而不易识别，这是可应用不同天线距的 发射接收天线在同一测线上进行重复测试，然后将测试记录中相同 位置的记录进行叠加，以增强对地下深部介质的分辨率。5.3.5 实测时将雷达的发射天线和接收天线密贴于隧道掌子面表 面，电磁波通过天线进入掌子面围岩中，遇到有不同的围岩、围岩中 节理、断层、水等产生反射，接收天线接收到反射波，测出反射波的 入射、发射双向走时，即可计算出反射波走过的路程长度，从而求出 天线距反射面的距离。6.实施方案（1）雷达参数设定探测前对掌子面围岩的介电常数做现场标定，每个测试单元均进 行标定，每次标定 3 次，取平均值作为测试单元的介电常数。根据掌 子面的围岩情况，标定计算掌子面围岩的相对介电常数和电磁波传播 速度，根据电磁波速度的标定结果，选定采集时窗和测控深度，探测 方式为人工点测。（2）施作过程 检测时采用人工控制移动天线，将雷达的发射和接收天线密贴于掌子面表面，对掌子面围岩进行人工点测，支撑天线的器材选用绝缘 材料，天线操作人员不能佩戴含有金属成分的物件。7.数据处理雷达数据处理的目的是压制随机的和规则的干扰波，最大限度地 提高雷达剖面的信噪比，提取电磁回波各种有用参数，用来解释不同 介质的物理特征。如基于频率不同产生的改善应用于各种褶积技术， 确定性反演滤波、递归滤波、最小滤波、最小平方滤波和子波处理等。 数据处理的另一个目的是将数据元素重置以补偿由于来自不同方向 的反射迭加产生的空间畸变，如偏移处理等。8.劳动组织人员配备表职务人数负责人1技术主管1专业工程师49.材料要求1)预报仪器设备处于良好状态，无故障，无安全隐患。2)火工品在有效期内，材料规格、储存、运输和使用符合火工品 相关规定。3)钻孔设备性能良好，满足钻孔要求。10.设备机具配置超前地质探测预报仪器设备配备表序号名称数量备注1地震波超前预报探测仪1 套2地质雷达1 套3地质罗盘仪1 台4红外探测仪1 台5数码照相机2 个施工现场配合：凿岩机 35 台，提供高压风、水和电源 提供现场运输工具。，11.质量保证措施1)地质素描在每炮后应及时进行，对掌子面、边墙、拱顶及底板 围岩的工程地质及水文地质特征进行详细描述，描述要真实贴切，并 辅以适当的图形、图片。2)TSP 超前探测前应对炮孔及接收器孔进行测量，其参数应严格 满足设计要求；接收器套管安装要耦合完好；检测噪音振幅峰值小于-78dB 时方可接收数据，接收时要保持检测噪音时最安静的状态，接 收到的信号要求初值明显；曲线隧道预报的终点不能偏离隧道中线 30m。3)超前钻孔前应进行详细的技术交底，根据需要探明哪些地质问 题而设计钻孔的参数。钻孔时应严格按照交底操作，钻进过程中对钻 进速度、岩粉及冲洗液变化情况、卡钻情况、地下水情况等做详细记 录，如遇特殊情况，需进行钻孔取芯。4)在各项现场采集工作结束后，内业数据分析、处理以及报告编 写应及时，成果报告应有编制、复审核。5)把预报、检测结果与实际开挖情况进行比对，不断总结，调整 各种参数、方案组合等，对预报做出修正，提高准确性。12.安全保证措施1)施工地质预报人员应认真学习、执行隧道施工安全规程，超前 水平钻探人员还应认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新技术人 员和工人上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识， 并应在班长或技术熟练人员的指导下工作。2)进入隧道工作必须穿戴适宜的工作服、防护靴、安全帽和防尘 口罩等防护用品。3)施工地质预报工作必须在完成爆破、清碴、初期支护作业后进 行，开始工作前应巡察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是判 断钻探工作面附近是否还有危石存在，对危险情况及时进行治理，确 保预报人员的安全。4)严禁上班前 24 小时内饮酒。5)高空作业要求平台架一定要牢固，平台周围设置防护栏，人员 在钻架上作业时应系安全带。凡患有高血压、心脏病等不适应登高作 业者不得上架作业。6)若岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物，应采用水 循环钻，勿干钻；电机、照明设备、开关及其他机械设备也应采用防 爆型，且严禁携带烟火进洞。7)在某些弹性波反射法物探现场工作时，可能使用灵敏度较高的 高爆速（威力）炸药，危险性大，炸药和雷管必须由取得公安部门签 发的爆破作业、爆炸