隧道超前地质预报专项方案

隧道超前地质预报施工工艺隧道施工中超前地质预报关系到工程安全、质量和进度。施工中坚持将超前地质预报作为一项工序纳入施工组织和管理,当施工进度和超前地质预报发生矛盾时,施工必需为超前地质预报让路,以避免盲目施工,确保超前地质预报工作实施,并起到指导施工作用。超前地质预报目标和目标（1）超前地质预报目标①深入查清隧道开挖工作面工程地质和水文地质条件，指导工程施工顺利进行。②降低地质灾难发生机率和危害程度。③为优化工程设计提供地质依据④为编制完工文件提供地质资料。（2）超前地质预报目标正确预报掌子面前方围岩地质情况及富水情况，关键预报突水突泥及断层破碎带等不良地质具体位置、规模及影响程度。超前地质预报施工工艺步骤超前地质预报步骤图x-x所表示。图x-x超前地质预报步骤图（1）地质调查法①隧道地表补充地质调查隧道地表补充地质调查关键内容包含对已经有地质勘查结果熟悉、核查和确定；地层、岩性在隧道地表出露及接触关系；断层、褶皱、节理密集带等地质结构在隧道地表出露位置、规模、性质及其产状改变情况；地表岩溶发育位置、规模及分布规律；煤层、石膏、膨胀岩、天然气、含放射性物质等特殊岩土地层在地表出露位置、宽度、性质及其产状改变情况；人为坑洞位置、走向、高程等和隧道空间关系；核实和修正超前地质预报关键区段。隧道地表补充地质调查方法：依据建立标准地层剖面，结合沉积规律，确定各岩组地层层序、厚度、标志层位置。对地质结构进行追踪调查后，依据施工进展情况，展开有针对性地质描绘，详尽地查对细化勘察设计资料，为地质预报做好基础工作。②隧道内地质素描隧道内地质素描是对已开挖工作面和洞身地质情况作如实调查、统计并绘制成图表，具体包含：工程地质：包含地层岩性、地质结构、岩溶、特殊地层、人为坑洞、地应力、塌方和有害气体及放射性危害源等情况。水文地质：包含地下水分布、出露形态、水质分析、对围岩影响等。围岩稳定性特征及支护情况：统计不一样工程地质和水文地质条件下围岩稳定性、支护方法及早期支护后变形情况，发生围岩失稳或变形较大地段，并分析原因。影像：统计关键和含有代表性地质现象。地质素描工艺步骤图所表示。图x-x地质素描工艺步骤图地质素描方法及形成结果详见下表。表x-x地质素描方法及预报结果表方法形成结果采取罗盘仪、洞内观察等方法，实测岩层产状、节理产状及间距、微结构产状、断层面产状等，分段测绘。分析岩体多种参数，进行掌子面及洞身工程地质评价，作出掌子面断面图，据其作常规预报展示图和分段预报汇报书。做标准地层剖面和岩层层位。预报估计软弱岩层位置，提出施工提议方法。观察掌子面断层及微结构出现情况、对产状进行量测。分析断层、微结构产状规律，据其在掌子面部位、结构走向和隧道轴向关系作出地质预报图。（2）物探法①地震波反射法（TSP）地震波反射法（TSP）是现在应用相对普遍和成熟长距离超前地质预报方法。使用地震波反射法超前地质预报能够提前了解开挖面前方地质改变情况，合理安排掘进速度，立即优化施工方案，加强防护方法，确保安全、顺利地经过不良地质地段，做到科学、安全、高效地施工。地震波反射法超前地质预报系统测线布设在掌子面周围边墙上，它由两个接收器孔和24个炮孔组成，两个接收器孔对称分布在两边墙，24个炮孔等间距部署在两侧边墙上。地震波在设计震源点用小量炸药激发产生。当地震波碰到岩石波阻抗差异接口（如断层、破碎带和岩性改变等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射地震信号将被高灵敏度地震检波器接收。数据经软件处理，便可了解隧道工作面前方地质体性质（软弱岩带、破碎带、断层、含水岩层等）、位置及规模。其工作原理见地震波反射法工作原理图。图x-x地震波反射法工作原理图在数据采集前，钻孔、接收传感器套管安装，和接收器孔、炮孔倾角倾向和各孔距基准点距离测量要先期完成。当正式爆破采集数据时，洞内一切施工必需停止，以确保采集到数据尽可能少受外界干扰。地震波反射法对于软弱、破碎地层或岩溶发育区，每次预报距离采取100—120m，前后两次搭接长度10m以上；岩体完整硬质岩地层每次预报距离采取120—150m，搭接长度大于10m。地震波反射法工艺步骤图见下图。图x-x地震波反射法工艺步骤图地震波反射法估计方法及形成结果见下表。表x-x地震波反射法估计方法及形成结果表估计方法预报结果利用地震波反射原理估计推断断层、岩层破碎带等不良地质体位置、性质、规模反射界面岩性参数、产状及岩石力学参数②地质雷达预报地质雷达预报是应用电磁波反射原理来进行探测。发射天线向被测介质发射高频脉冲电磁波，当其碰到不均匀体或接口时会反射一部分电磁波，雷达主机经过对此部分反射波进行接收和处理，即可探测识别前方地质体，如含水断层、岩性界面等。地质雷达关键用于岩溶探测，也可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀体探测，每25m一次，一次范围为30m，前后两次搭接长度5m以上。地质雷达预报工艺步骤以下图所表示。图x-x地质雷达预报工艺步骤图使用地质雷达前应对掌子面进行平整处理，使雷达天线和掌子面能很好藕合，在掌子面周围应没有其它金属物体，避免影响检测结果正确性。雷达测线在掌子面上呈"井"字形部署，测线长度依据天线长度决定，在有限掌子面上尽可能长。依据设计地质概况和电磁反射波法后处理时域剖面，综合分析得出预报结论。地质雷达预报方法和预报结果以下表所表示。表x-x地质雷达预报方法和预报结果表估计方法预报成果利用电磁波反射原理估计判定掌子面前方断层、岩性界面，确定异常体规模、性质、危害；探测隧道底部、边墙、隧顶外或其它出水部位可能隐伏洞穴。③红外探水法因为地层每时每刻全部在向外部发射红外波段电磁波，岩层在向外部发射红外辐射同时，肯定把它内部地质信息传输出来。干燥无水地层和含水地层所发射红外辐射场强度不一样。所以依据岩层红外辐射场强改变值就能够确定地表浅层是否存在隐伏含水体。红外探水法施工工艺步骤图x-x所表示。图x-x红外探水法施工工艺步骤图红外探测属非接触探测，用仪器激光器在壁上打出一个红色探点。定好探点后扣动板机，在仪器屏幕上读取探测值。将探测数据输入计算机后，由软件绘成探测曲线。依据探测曲线特征判定含水结构和含水体潜在危害。当红外探测发觉前方存在含水结构时，经过高密度电法电测处理前方含水结构至掌子面距离和破碎带宽度。红外探测要尤其注意需对隧道上方、下方和隧道两壁外侧探测，其目标是了解隧道上方、下方和隧道两壁外侧是否存在承压隐伏水或含水结构。一旦在卸压时岩溶水溃入隧道，将会造成重大灾难。红外探水预报方法和预报结果以下表所表示。表x-x红外探水预报方法和预报结果表估计方法预报成果利用地质体红外辐射探测判定掌子面前方是否有隐伏含水体；判定隧道底部、边墙、隧顶外或其它出水部位是否存在承压隐伏水或含水结构。④瞬变电磁法瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观察地下介质中引发二次感应涡流场，从而探测介质电阻率一个方法。瞬变电磁法工作原理图x-x所表示。图x-x瞬变电磁法工作原理瞬变电磁法适适用于探测任何地层中存在地下水体、断层破碎带、溶洞、溶隙、暗河等。每次预报距离80—100m，不过因为测量项圈和发射线圈面积及匝数不一样，致使前方存在不一样深度范围盲区，盲区段落数据不能参与资料解释，前后两次搭接长度大于25m。瞬变电磁法工艺步骤图所表示。图x-x瞬变电磁法工艺步骤图瞬变电磁法方法和形成结果。表x-x瞬变电磁法预报方法和预报结果表方法形成结果利用电磁感应原理探测探测地层中存在地下水体、断层破碎带、溶洞、溶隙、暗河等，提出施工提议方法。（3）超前钻探法①超前地质钻探采取冲击钻和回转取芯钻，验证中近距离物探超前探测存在异常地段。活动断裂带超前探测长度80—100m，搭接长度大于10m，其它地段超前探测长度大于30m，前后两次搭接长度大于5m。超前地质钻探工艺步骤图所表示。图x-x超前地质钻探工艺步骤图孔内流出物关键是循环水和水携带其它物质，比如石屑、石粉、揭露出水等。依据不一样岩石粉化后性状和颜色，大致能够判定出钻进位置岩石岩性，同时能够经过孔内返水和循环进水水量之间关系判定孔内是否有水揭露出来，当有压力水射出时就很显著表示揭露出了高压水。对芯样进行分析，判定岩性及围岩破碎情况，确定围岩等级。同时对渗透水、涌泥等情况进行检验、统计，对比各个钻眼间岩石表现渗透水情况进行总结、分析，估计前方渗透水情况。②加深炮孔超前探测利用在隧道开挖面上钻小孔径浅孔获取地址信息一个方法，在每一循环钻设炮孔时布设3—8个加深炮孔，较循环进尺加深3m以上作为探测孔。超前钻探法方法和形成结果。表x-x超前钻探预报方法和预报结果表方法形成结果利用冲击钻和回转取芯钻钻孔观察、检测判定岩性及围岩破碎情况，确定围岩等级，同时对渗透水、涌泥等情况进行检验、统计，对比各个钻眼间岩石表现渗透水情况进行总结、分析，估计前方渗透水情况，提出施工提议方法。超前地质预报注意事项（1）对超前地质预报得到资料进行综合分析和评判，相互印证，并结合掌子面揭示地质条件、发展规律、趋势及前兆进行估计判定，并形成超前地质预报综合分析结果汇报，依据超前地质预报综合分析结果优化调整方法、工法及特殊处理方法，以确保施工安全、结构安全和工程顺利实施。。（2）施工过程中隧道超前地质预报