DB41T 2139-2021 公路隧道施工地质预报技术规范

41I 3 3 4 6 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定1公路隧道施工地质预报技术规范规模及可能发生地质灾害性质和规模进行预报的一2地质体或地质构造形态的勘探方法，简称“导水构造分布和发育情况的一种直流电法探次场并对所观测的数据进行分析和处理，解释地下介质及相关物理参数的一种物探方34基本规定4.1预报内容c)岩溶（暗河、溶洞、溶管、溶缝、溶隙）及废弃矿巷分布位置、规模及4.2预报遵循的原则a)预报方法依实际掌握地质条件动态调整原则；c)地质调查与地球物理探测、地球物理探测与钻探、长短距离、地面与地下四结合原则；4.3预报工作程序4.4预报工作中要求4.4.1建设单位应负责隧道施工地质预报实施大纲的审批，并对施工地质预报工作实施进行监督和检），4.4.3施工单位应在隧道施工开始前编制或委托隧道施工地质预报实施单位编制施工地质预报实施大4.4.4监理单位应对施工地质预报工作实施过程进行监理，对施工地质预报实施单位现场专业技术人员数量及能力、设备类型及数量进行监督检查，协调4.4.5承担施工地质预报工作的单位，应具备实施隧道施工地质预报工作的能力；应根据预报方案和5公路隧道施工地质预报方案编制5.1一般规定5.1.1公路隧道施工地质预报应进行施工地质预报方案编制，方案编制应根据隧道地质复杂程度分级结果，不同地质预报技术方法应用条件和隧道施工可能遭遇的不良地质体类型进行，参照JTG3370.145.1.2施工地质预报可采用地质调查法、地球物理探测法、超前钻探法和超前导洞法进行。5.1.3地球物理探测法包括地质雷达法、地震波反射法、地震波反射层析成像法、瞬变电磁法和高分5.1.4超前钻探法包括超前地质钻探法和加深炮孔法。5.2预报方案编制5.2.1施工地质预报可采用长、中长和短距离预报，预报长度的划分和预报方法的选择可执行下列规a)长距离预报：100m≤预报距离＜200m，采用地质调查法、地震波反射法、地震波反射层析成像法、超前钻探法及洞外隧道上方地面地球物理探测法等b)中长距离预报：30m≤预报距离＜100m，采用地5.2.2隧道施工地质预报应编制施工地质预报文件，文件应包括下列内容：d)施工地质预报设计原则、预报方案，（分段）预报内容、预报方法及方法组合、技术要求；b)开挖工作面地质素描图，比例尺根据需要确定；d)地层分界线及构造线隧道内和地表相关性分析预报图（必要时作），比例尺根据需要确定；56.1.4地质调查法包括隧道勘察设计资料的收集与分析、隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描。6.2.1在进行隧道地质调绘工作前，应对隧道勘察设计资料进行收集、整理、分析，在全面了解隧址a)收集前期隧道勘察设计资料，熟悉设计文件、资料、图纸；地层、不良构造与隧道的相互关系及因隧道施工揭穿可能发生的地质灾害（见附录C），初步b)地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的确认；c)断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规f)人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系；6.4.1隧道内地质素描应包括下列工程地a)地层岩性：描述地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等；d)特殊地层：煤层、含膏盐层、膨胀岩土和含黄铁矿层等应单独描述；e)人为坑洞：影响范围内的各种坑道和洞穴的分布位置及其与隧道的空间关系；66.4.2隧道内地质素描应包括下列水文地d)必要时进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系；6.4.3隧道内地质素描应对围岩稳定性特征及支护情况进行a)记录不同工程地质、水文地质条件下隧道围岩稳定性、支护方式以及初6.4.6隧道开挖工作面地质素描和洞身地质素描应符合下列技术b)洞身地质素描通过隧道地质展视图形式表示（隧道地质展视图的格式和内容可参考附录E并与其他探测方法相配合，对所测得的物探资7.1.3物探应按搜集资料、踏勘、编制计划、施测、初步解释、最终解释、成果核对、报告编制的程7.1.4物探仪器及其附属设备必须满足性能稳定、结构合理、构件牢固可靠、防潮、抗震和绝缘性良3)物探仪器校验、标定及一致性检查的记录。b)原始记录必须完整、真实、清晰，标示清楚，签署齐全，不得随意涂改或重抄。a)在分析各项物性参数的基础上，按定性指导定量的原则进行；果不一致时，应分析原因，并对推断的前提7d)有钻孔验证的隧道，应充分利用钻探资料对解释结果进行全面的修正。7.2.1地质雷达法可适用于岩溶、采空区、空洞、断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体探测，并应a)探测目的体与周边介质之间应存在明显介电常数差异，电磁波反射信号明显；7.2.2地质雷达探测仪器的技术指标应满h)水平定位误差≤1%，测深测量误差≤10%（测深小于0.i)具有可选的信号叠加、实时滤波、点测与连续测量、手动与自动位置标记等功能。7.2.3地质雷达探测的数据采集应符c)选择合适的时间窗口和采样间隔，并根据数据采集中的干扰变化和效果及时调整工作参数；d)掌子面超前地质预报常采用单点探测方式，同时可结合连续探测方式进行对比；e)支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作人员应与工作天线保持相对固定的位置；g)现场记录应注明观测到的不良地质体与地下水体的位置与规模等；h)重点异常区应重复探测，探测不一致数据不采用，采用其他手段进行探测；8b)解释前宜做编辑、滤波、增益等处理。情况较复杂时，还宜进行道分7.3.1地震波反射法仪器（TSP）7.3.2观测系统均沿着隧洞边墙等距离布置发射孔和接收孔，沿隧道方向不同爆炸孔激发地震波，由b)接收道数二维反射不应少于6道，三维反射不应少于12道；h)加速度或速度传感器频率范围不窄于20Hz~2000i)加速度传感器灵敏度不应低于0.c)观测系统宜采用单壁多点激发，双壁e)二维观测时，两侧壁应各布置不少于一f)三维观测时，应在两侧壁同一断面上各布置两个3分量接收器，激发点数不应g)观测系统布置参数和条件宜符合附录F的规定。a)应根据设计的观测系统，进行接收孔或接收点、激发点或炮孔放点，并进行编号标识；c)采用表面锤击时，锤击点位置允许偏差应为±0.1m；9a)数据采集前，应对仪器进行检查和环境噪音测试，消除噪声施工影响；c)应先将装药包安置在炮孔底部，后用水或其它介质充填，封住炮孔口；d)应根据现场噪声强度、频率分布、探测范围等条件设置仪器采集参数；f)采集系统采用线路锤击开关计时时，应保证各激发点计时精度一致；g)激发触发应选在噪音振幅峰值较小的时段进行；h)应现场检查激发点记录质量是否合格，记录不合格时，应查明原因，重新激发；i)每次激发时，应核对激发点编号、准确填写班报。7.3.8单炮记录存在下列情况之一者a)预报目标体的反射波信号信噪比低，有效信号无法分辨；c)班报记录的炮孔号与记录文件对应关系错误。a)数据处理前应根据现场测量数据建立二维或三维几何模型；c)三分量数据模块的时间窗口长度不应小于预g)可根据实际炮点位置对初至时间曲线进行斜率或截距的偏移校正处理，使截距时间为0；h)应对处理后的地震信号进行能量均衡处理、倾角滤波处理，提取来自掌子面前方的反射波；i)应进行纵横波分离处理，将X、Y、Z分量转换成P、SH、SV波进行j)可采用直达波、模型试算、偏移地震数据至共反射距离道集等方式进行速度分k)应分析斜率和校正的速度模型的合理性来选取合适的拾取速度；l)应计算从炮点到潜在反射点再到接收位置的最终纵波和横波时间来进行深度偏移处理；m)应拾取覆盖次数不小于全部炮点20%的反射点来构建反射层；a)对反射地震剖面或三维图应从隧道已揭露的洞段确定岩性；b)将岩性相似的反射层进行汇总、分别着色和确定边界；e)应结合隧道勘察、掌子面附近的地质资料进行解释和推断；7.4.1地震波反射层析成像法仪器在国内器，在掌子面多点激发，进行空间地震波反射扫描层析成像的一种a)应具有地震信号触发、信号放大、增益调整、滤波等功能的数字化地震波接收设备；7.4.4地震波反射层析成像观测系统布置应符d)对于TBM施工法，宜使用TBM护盾上安装的自动机械震源或锤击震源。7.4.5地震波反射层析成像现场工作应符a)应根据设计的观测系统，进行接收点和激发点位置测量放点，并进行编号标识；b)锤击点应选在裂隙少、岩体完整、稳定的位置，锤击点位置允许偏差应为±0.1m；c)接收点应按设计的观测系统进行钻孔安装或使用石膏粘贴安装，位置允许偏差应为±0d)单分量检波器极性应指向隧道开挖方向，三分量检波器极性应为7.4.6地震波反射层析成像现场数据采集应符合a)数据采集前，应对仪器进行检查和环境噪音测试，消除噪声施工影响；c)应根据现场噪声强度、频率分布、探测范围等条件设置仪器采集参数；f)锤击触发应选在噪音振幅峰值较小的时段进行；g)每个震源点应进行5次击发和接收，分别形成记录；h)如果是由于信号能量弱造成记录质量差，可采取多次击发叠加成一个记录；i)每次激发时，应核对锤击点编号、准确填写班报。a)数据处理前应根据现场测量数据建立三维几何模型；b)应根据现场观测系统，将三分量地震数据转换到建立的坐标系中；d)应对处理后的地震信号进行能量均衡处理e)应采用波速扫描对比分析方法，测算预报范围段的岩体波速、提高三维成像精度；c)根据三维成像结果图，确定掌子面前方岩层软弱、断层破碎带、节理密集带的位置和规模；d)应结合隧道勘察、掌子面附近的地质资料进行解释和推断；e)应根据波速、三维成像结果图进行综合分析，编写隧道预报综合解释成果图表。7.4.9地震波反射层析成像预报距离、不合7.5.1高分辨率直流电法适用于探测任何地层中存在的地下水体位置及相对含水量大小，如断层破碎7.5.3现场数据采集应严格按照测试要求进行，保证数据采集的质量，并应符合下列b)发射、接收电极间距测量准确，误差应小于5cm；f)数据重复测量误差应小于5%，否则应检查电极和仪器电源是否正常、工频干扰是否过大等。7.5.4现场数据资料处理与分析应符b)地质异常体（储、导水构造）判断标准应以现场多次采集分析验证的数据为依据，总结规律，7.6.2瞬变电磁仪发射部分主要技术参数应符b)最大发射电流不低于3A，发射信号宜为双极性方波，时间宜随7.6.3瞬变电磁仪接收部分主要技术参数应符7.6.4采用线框接收时应采用重叠回线装置a)岩体完整地低导电率和低导磁率的洞段宜每80m预报一次；b)岩体破碎、含水率高、高导电率和高导磁率的洞段宜每60m预报一次，c)当隧道洞径较大时，宜布置相距一定间扇形扫描，直至线框的法线方向与隧道右壁垂直（180°)。铅垂测线宜以线框的法线方向与c)测试过程中的测量应使用非金属测量尺或测量绳；d)测试前应移开近掌子面附近洞段的金属物体，测试过程中不应有金属、磁性物质接近线框；e)工作前应检查仪器，特别是发射线圈、发射机的高压连接点应绝缘；f)仪器参数设置应与预报距离、线框参数等条件相适应；g)当地质条件复杂时，宜增加线框法线方向与隧道开挖方向呈上下或左右30h)使用磁探头时，其方向应与发射线框的法线方向一致；a)先对每个测点测试的各测道数据曲线进行跳点平滑预处理；a)根据试验或开挖验证所得到的异常幅值与背景值来划分异常范围；b)单一或“十字”形测线布置时，进行各角度及多测线的相关解释，确定异常的范围和走向；c)多组测线测量时，进行各角度三维相关解释，确定异常的范围和走向；d)结合地质勘探、地质调查和其它预报成果解释异常的性质。8.1.1超前地质钻探是利用钻机等在隧道a)断层、节理密集带或其他破碎富水地层每循环宜布设1~3个孔；富水岩溶发育区每循环宜钻3~5个孔，揭示岩溶时，应适当增加，以满足安全施工孔情况可适时调整钻孔深度，以达到预报目的为原则；在需连续钻探时，一般每循环可钻30c)钻孔直径应满足钻探取芯、取样和孔内测试的要求；d)富水岩溶发育区超前钻探应终孔于隧道开挖轮廓线a)钻孔前地质技术人员应进行安全、技术、质量交底；其流量随钻孔深度变化情况，涌砂、突进、振动、卡钻d)钻孔施做完成后，及时编制钻孔柱状图、钻孔布置图、代表性岩芯照片；e)进行富水破碎带、季节变动带及以下岩溶预报时，应安装防突和测压装置。8.2.1加深炮孔法，是利用手持风钻或凿岩台车在隧道施工掌子面施做小孔径钻孔获取掌子面前方地8.2.2加深炮孔法适用于各种地质条件下的近距离的隧道施工地c)孔数和孔位应根据隧道开挖断面大小和隧道地质复杂程度确定；d)在岩溶发育区遇异常（涌水、涌泥、涌砂）应及时反馈信息，等待处理决策，严禁装药放炮；9超前导洞法9.1正洞超前导洞法，利用导洞揭示的地质情况，对正洞扩挖可能遭遇的地质条件进行推测，进行施9.2超前平行导洞法是利用超前平行导洞施工开挖揭示的地质情况，通过地质作图的方法，推测隧道a)洞地质展视图、预测地质平面图，比例宜为的位置、性质及规模，地下水出露的位置、水质、水量，分段围岩分级等，横向比例宜为近距离电磁波反射法和超前钻孔法为主要手段10.1.3岩溶充填性质预报，以地质调查法为基础，以岩体温度法、激发极化法、瞬变电磁法、BEAM在隧道洞身开挖范围内出现的大致位置、充填c)采用岩体温度法、激发极化法、瞬变电磁法、高分辨直流电法等，探测预报其充水状态；d)必要时，采用超前钻孔法进行分布位置、性质、规模和含水状态的精准探测和验证；地质调查、地表与地下构造相关性分析、断层趋势分析等手段预报断层的分布位置。b)采用弹性波反射法确定断层在隧道内的大致位置和宽度；c)必要时采用红外探测、高分辨直流电法探测断层带地下水的发育情况；d)必要时采用超前钻探预报断层的确切位置和规模、破碎带的物质组成及地下水的发育情况等；e)采用隧道内地质素描、断层趋势分析等手段预报断层的分布位置；f)地质综合判析，提交地质综合分析成果报告。性，评价隧道瓦斯严重程度及对工程的影响，提出技术措施建议10.4.3超前钻探作业应有防爆应急预10.5.2有害气体浓度监测应在煤层等产生有害气体的地层分布位置以及产生有害气体地层两侧一定a)本次施工地质预报任务，预报实施时间，以往实施情况等；b)隧道工作面与洞身地质编录，测绘，隧道地表补充地质调查情况等；d)隧道地质调绘收集到的原始资料的评价、资料处理与解释方精度表等。其中公路隧道施工地质预报成果表的格式和内c)设计预报方案和根据实际地质情况调整后的预报实施方案；d)统计各预报方法实际工作量，并与超前地质预报设计工作量进行对比，分析增减的原因；e)预报与施工验证对比情况，包括预报准确率统计结果，对预报绩效进行评价；f)设计与施工地质资料对比情况，对勘察资料进行评价；g)施工过程中遇到的重大工程地质问题及其处理的经过、措施、效果，运营中应注意的事项；h)超前地质预报工作的经验与教训，采用新技术、新设备、新方法的情况及推广应用的建议；地质条件复杂程度强烈发育，以大型暗河、廊道、较大规模溶洞、竖井和落水洞为主，地下洞溶蚀扩大为岩溶化裂通性差，少见集中径差特大型涌突水（涌水量＞大