隧道专项施工方案之明洞施工、洞门端墙、超前地质预报及超前支护

总体施工方案隧道施工总体方案为：以隧道开挖、支护、二次衬砌施工组织为核心，以超前地质预报和隧道监控量测、地表沉降观测为指导；实行动态管理，精心组织施工。以“标准化、机械化、工厂化、信息化”为指导思想，重点强化合规性和执行力的管理。以总工期为目标，以隧道施工为主线，合理安排施工程序和顺序，点面结合，统筹兼顾，均衡连续，全面推进。图4.1-1总体施工流程图技术参数1.公路等级：双向四车道高速公路。2.设计速度：100km/h。3.设计荷载：公路Ⅰ级。4.路面设计标准轴载：BZZ－100。5.隧道路面横坡：单向坡-2%（直线段正常路拱），最大超高满足±4%。6.隧道内最大纵坡：±3%；最小纵坡：±0.3%。7.隧道防水要求：风机房为一级防水；其他部位不低于二级防水等级。8.二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P8。9.主线隧道及横通道建筑限界如下表：表4.1.1主线隧道及横通道设计参数表项目名称净宽（m）净高（m）行车道（m）侧向宽度（m）检修道（m）隧道主洞10.756.03.75×20.75+1.00.75+0.75紧急停车带13.756.03.75×2+3.00.75+1.00.75+0.75车行横通道6.56.0///人行横通道22.5///施工方法隧道按照“新奥法”原理组织施工，并根据工程地质、水文地质和不同围岩级别及周边环境选择相应施工工法，按全标段重点控制工期点，合理划分作业段，科学统筹，采取平行流水作业法施工。隧道进洞开挖前，首先完成洞顶截水沟、洞口土方及边仰坡防护施工。开挖至明暗分界线后，应先施做导向墙及超前大管棚。表4.1.2各级围岩施工工法汇总表序号隧道施工工法适应围岩适用衬砌类型1CD法后续洞XS5a、XS5b型衬砌采用CD法开挖后续洞XS5a、XS5b2环向开挖预留核心土法小净距段先行洞Ⅴ级围岩浅埋、软（土）岩（XS5a、XS5b型衬砌）采用预留核心土法开挖XS5a、XS5b3超短台阶法深埋、硬质岩（XS5c、XS5d型衬砌）采用超短台阶法开挖XS5c、XS5d4台阶法Ⅳ级围岩S4a、S4b、S4c5全断面法Ⅲ级围岩SIII隧道开挖采用光面爆破，严格控制超欠挖，初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺。隧道初期支护紧跟开挖及时施作，对于Ⅴ、Ⅳ级围岩初期支护由工字钢拱架、锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成；对Ⅲ级围岩初期支护则一般由径向锚杆、钢筋网及喷射混凝土组成；钢拱架之间用纵向钢筋连接，并与钢筋网焊为一体，与围岩密贴，形成承载结构，系统锚杆尾部必须安装锚垫板固定于钢筋网上。对于Ⅴ级浅埋和断层破碎带段落后进段，采用CD法进行施工，环向工字钢采用I20a竖向支撑，加强拱架的整体刚度和稳定性；小净距隧道Ⅴ级围岩段落中夹岩采用低预应力φ25中空注浆锚杆加强支护，并采用φ42×4mm小导管注浆加固中夹岩。隧道仰拱、二衬、防水层配置栈桥、防水板铺挂台车、二衬台车等专用机械化施工设备进行辅助施工。将超前地质预报和监控量测纳入施工工序管理，施工过程中加强监控量测，仰拱超前、二次衬砌紧跟，以保证施工安全。坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的原则组织施工。洞口浅埋地段除加强洞内监控外，同时加强地表监测，注意对监控量测的数据进行分析、整理，发现异常情况及时反馈，以便尽早提出处理方案。施工准备表4.1.2-1施工准备情况表名称工作内容技术准备施工前对图纸、资料等进行现场核对，并作补充调查，调查核对隧道所处的位置、地形、地貌、工程地质和水文地质、钻探图表、以及隧道进出口位置和其它相关工程的情况。对图纸中发现的问题，立即反馈监理工程师和设计单位更正或确认。测量准备施工前的平面复核和控制测量将由我单位精测队进行测量定位，施工中测量由隧道工程师、测量工程师组织测工操作，并由总工程师组织定期复测。场地准备提前对隧道场区进行设计全面调查施工现场，着力解决“通路、通电、通水”，设置隧道生产区（钢筋加工场，湿喷站）生活区、洞口值班室、人车分类系统、监控系统，进洞施工前对场地进行平整且浇筑20cmC30混凝土硬化，确保洞外干净平整施工有序。超前地质预报1委托有资质的专业检测单位对隧道施工中围岩开挖状况及地质条件的变化，及时提出预报、做好各种预防与施工措施。采用地质超前预报系统进行长距离宏观控制，每100m～200m探测一次；地质雷达进行短距离探测，进一步强化、补充和验证；对上述两种方法推断的地质异常地段采用超前水平钻短距离钻探。针对该隧道突泥、突水可能性较大的特点，每20m采用红外线探水仪进行短距离补探；每次爆破后对掌子面进行地质素描，以初步推断前方岩层情况。2为了搞好超前地质预测，预报和快速查明隧道围岩及地下水情况，采取科学的方法和手段；其主要方法有地质分析法、地质物探法和超前水平钻孔法。三种方法有机结合，综合应用，相互印证，从不同方面发现异常、揭示异常情况，组成地质超前预报完整的技术体系，达到判断准确。3施工前根据设计提供的水文地质资料，结合施工现场，采用地质超前预报系统提供的信息资料，进行分析研究，针对不良地质段隧道施工实际情况遵循“先治水、管超前、短进尺、弱爆破、早支护、快封闭、勤测量”的原则，制定完整的施工技术措施。选用可行的开挖施工方法，确定开挖支护形式。隧道监控量测委托有资质的专业检测单位对隧道施工展开监控测量。监控量测点必须及时设置，开挖支护后2小时内读取初始数据。不良地质地段施工，设专人随时检查，当发现数据不正常变化，洞内拱顶下沉或地表下沉位移值大于允许位移值，洞内或地表出现裂缝以及喷射混凝土层出现异常裂缝时，必须立即组织人员撤离，研究稳妥的处理方案，必要时上报有关部门和单位。1隧道监控量测分为必测项目和选测项目，必测项目在施工过程中按照设计要求完成，选测项目根据围岩条件确定。2洞口浅埋段或地质条件变化显著段、位移沉降量大的地段，量测断面间距可适当加密。3如出现围岩位移量较大、位移突然增大、位移速度加快、发生较大涌水等情况，量测频率应增加。4当施工进展到一定程度，地质情况良好，且位移下沉量较小时量测断面间距可适当加宽。洞口坡顶截水沟施工1截水沟施工。在边坡、仰坡开挖线5m外放出截水沟位置；土质地段采用人工开挖，较软石质采用风镐开挖，坚硬石质采用松动爆破，浆砌片石挂线砌筑；用较平整的片石铺底，在底板上砌筑两侧墙，施工时还应沿截水沟侧将填土夯实，并高于沟顶，以免水渗入截水沟基础内；截水沟施工将地表水引至地面排水沟，防止地表水冲刷边仰坡和进入隧道。2边坡开挖前，先调查边坡岩石的稳定性；对设计开挖线以内存在不安全因素的边坡，必须进行处理和采取相应的防护措施，山坡上所有危石及不稳定岩体撬挖排除。开挖自上而下逐段进行，杜绝掏底开挖或上下重叠开挖。开挖中随时检查边坡和仰坡，如有滑动、开裂等现象，适当放缓坡度，保证边仰坡的稳定和施工安全。3洞口开挖仰坡除部分地段必须采用喷、锚、网防护外，均应考虑用三维网喷草绿化，并尽量恢复原始地貌及山体原状植被。洞口除衬砌外还要适当装饰，增强美观效果。隧道弃渣场布置1就近设置隧道的弃渣场，以水土保持为原则，同时综合考虑地形、临时征地和周边路基用隧道弃渣的因素。修筑弃渣场的进出场便道和对原有建筑物进行迁改。弃土时，现场设置专人进行统一指挥，合理安排弃土先后部位。2弃渣场是人工土石坡，在施工过程中环境保护的重点是水土流失防治、植被保护和水域污染防治。在弃土过程中，严格按照摊铺、碾压程序施工，严禁未经碾压直接摊铺新土层。土层摊铺过程中，依照施工进展形成内低外高的坡势，在汇流沟渠上设置一定数量的集流槽，将水流中的泥土进行沉淀。及时掌握天气变化情况及当地汛情，提前做好排水沟与集流槽的清淤工作，完善排水沟等设施。明洞施工表4.4-1明洞洞门统计表施工段落里程桩号长度洞门形式进口左洞ZK111+338-ZK111+3457端墙式右洞K111+336-K111+3393端墙式出口左洞ZK111+300-ZK111+3055端墙式右洞K111+274-K111+2773端墙式明洞仰拱施工明洞仰拱采用机械开挖、人工配合修正方式执行，开挖后须对其地基承载力进行检测，承载力值不小于250KPa，若地基承载力小于250KPa，护拱结构上层铺50cm干砌片石，下部用C15混凝土回填。明洞仰拱根据设计进行开挖深度，仰拱开挖完成后，先将隧底虚渣、杂物、积水等清除干净，并用高压风将隧底吹洗干净，测量组及时对清理后的仰拱复测仰拱断面尺寸，保证无欠挖。明洞仰拱钢筋绑扎：主筋采用Φ22钢筋，纵向间距20cm，层间距44.2cm，钢筋保护层厚度为5cm，与土体直接接触面钢筋保护层7cm。主筋定位采用L30×3等边角钢，纵向长度为一次模筑混凝土长度，设置于仰拱底部或可有效控制钢筋间距部位，内外层均设置。纵向连接钢筋采用Φ14钢筋，环向间距30cm，箍筋Φ8钢筋弯制而成，箍筋设置间距25cm，梅花型布设。主筋连接采用双面焊接连接，焊缝长度不小于5d，同一截面钢筋接头数量不得大于50%。图4.4.1-1明洞衬砌配筋图明洞衬砌施工在现场将衬砌台车拼装并检验合格后，将台车模板准确定位，作为明洞二衬底模，控制平面位置和顶面高程，底模定位完成后，进行钢筋安装施工，钢筋安装前同步进行其它各项作业准备工作，钢筋安装完成及预埋件检查后应及时浇筑混凝土，防止钢筋暴露锈蚀。主筋采用Φ22钢筋，纵向间距20cm，层间距44.2cm，钢筋保护层厚度为5cm，与土体直接接触面钢筋保护层7cm。主筋定位采用L30×3等边角钢，纵向长度为一次模筑混凝土长度，设置于仰拱底部或可有效控制钢筋间距部位，内外层均设置。纵向连接钢筋采用Φ14钢筋，环向间距30cm，箍筋Φ8钢筋弯制而成，箍筋设置间距25cm，梅花型布设。主筋连接采用双面焊接连接，焊缝长度不小于5d，同一截面钢筋接头数量不得大于50%。钢筋根据设计在加工棚内加工完成，运至现场后在现场进行安装作业，与仰拱预埋筋进行连接，形成骨架。钢筋安装时受力钢筋与模板、防水层之间安装满足设计要求的混凝土垫块（与衬砌混凝土同标号），梅花型布置，每平方米不大于4块，同时注意不得污染模板，钢筋加工安装完成，对模板内杂物清除干净，方可浇筑混凝土，钢筋保护层厚度在安装时要随时进行检查，防止安装完成后调校困难。明洞工程预埋在施工前应仔细核对，确保准确埋设。预埋件在加工棚内加工，埋设时应连接牢固，位置准确，外露部分与模板紧贴。模板底端与仰拱的连接处处理要到位，防止漏浆，接缝内填塞海绵或密封胶条，灌注前认真检查，合格后方可浇筑混凝土。明洞衬砌混凝土为60cm厚C40防水混凝土，防水等级P8，混凝土浇筑采用二衬台车分层浇筑，由下至上分层浇捣，直至完成，施工时注意两侧对称同步浇筑。固定好输送泵以防止压送时的脉冲式振动而滑移。在正式输送前用水泥砂浆进行预压送，以润滑泵和输送管内壁以防堵管。开始压送砼时，应使砼输送泵处于低速运转，并注意观察泵输送压力（工作压力），当确认可以顺利运转后，才提高到正常运转速度。砼的压送连续进行，尽量避免压送中断。砼压送过程中，输送管道堵塞有可能是突然发生的，若发生应进行反复推动或用木锤敲击。发生压送困难或堵管时，应及时检查。砼入模时，软管的出口应向下，并接近砼表面。浇筑完成后应及时清洗输送泵及管路，以备下次施工使用。明洞浇筑过程中试验人员必须现场检测混凝土坍落度，并控制在150～180mm范围之内，若不满足设计要求，由试验人员通过添加外加剂或胶凝性材料，进行调整，严禁施工人员私自加水，若还不满足设计要求，该车混凝土废弃不用。同时试验人员必须在现场与拌和站随机制取2组边长150mm的标准养护试件，用于混凝土的抗压强度评定；现场制作1组边长150mm的同条件养护试件，用于拆模强度判定。明洞衬砌拆模与养护：明洞衬砌混凝土强度达到2.5MPa后拆除外模，混凝土强度达到设计强度75%拆除内模。明洞衬砌养护采用土工布覆盖、洒水保湿养护，养护期间避免日光直晒，养护时间不少于14天。明洞防水施工明洞衬砌混凝土达到相应强度要求后拆除模板养生，并及时施作防排水。施工前将衬砌混凝土表面的浮浆垃圾等清除干净，然后施做防水层，明洞防水层由“土工布+防水板+土工布+2cm厚M20水泥砂浆”组成，施做时应注意按土工布、防水板、土工布从下向上，两侧对称，在拱部重叠的要求进行，防水板采用双缝爬焊机焊接，搭接长度不小于10cm，焊缝宽度不小于1cm，土工布搭接长度不小于5cm。仰拱衬砌与拱墙衬砌纵向施工缝采用300×3mm钢板止水带防水，环向施工缝与变形缝采用背贴式橡胶止水带+钢边橡胶止水带防水+防水板土工布，背贴式橡胶止水带宽度40cm，厚10mm，在变形缝、施工缝处与防水板焊接，中埋橡胶止水带宽度40cm，厚8mm，在变形缝、施工缝处居中埋设，采用∅8钢筋制作定位卡具固定牢固。明洞回填施工图4.4.4-1SMa明洞回填图图4.4.4-2SMb明洞回填图明洞开槽部分采用C15混凝土两侧对称同步回填设计标高，在回填混凝土达到设计强度后洞顶采用夯填土回填，夯填土分层填筑、压实至设计标高，压实度不小于90%，碎石土填筑完成后填筑30cm粘土隔水层、10cm砂砾垫层、20cm种植土，回填注意洞顶上方1m以下采用人工填筑夯实，洞顶1m以上可采用机械填筑压实，填筑应按设计1：10填成边坡状。回填完成后洞顶植草防护，端墙墙背位置设置洞顶排水沟，排水沟截面尺寸75*100cm，沟底及沟壁厚度25cm，洞顶排水沟采用M7.5浆砌片式，与路基排水沟顺接。检查验收1.明洞浇筑实测项目表4.4.5-1明洞浇筑实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1行车道宽度（mm）±10尺量或按附录Q检查∶曲线每20m、直线每40m检查1个断面2内轮廓宽度（mm）不小于设计值3△内轮廓高度（mm）不小于设计值激光测距仪或按附录Q检查∶曲线每20m、直线每40m检查1个断面，每个断面测拱顶和两侧拱腰共3点4隧道偏位（mm）20全站仪∶曲线每20m、直线每40m测1处5边坡或仰坡坡度不大于设计值尺量∶每洞口检查10处明洞浇筑外观质量应符合下列规定:1)蜂窝麻面面积不得超过该面总面积的0.5%，深度不得超过10mm。2)隧道衬砌钢筋混凝土结构裂缝宽度不得超过0.2mm。2.明洞防排水表4.4.5-2明洞防水层实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检査方法和频率1行车道宽度（mm）±10尺量或按附录Q检查：曲线每20m、直线每40m检査1个断面2内轮廓宽度（mm）不小于设计值3内轮廓高度（mm）不小于设计值激光测距仪或按附录Q检查：曲线每20m、直线每40m检查1个断面，每个断面测拱顶和两侧拱腰共3点4隧道偏位（mm）20全站仪：曲线每20m、直线每40m测1处5边坡或仰坡坡度不大于设计值尺量：每洞口检查10处明洞防水层外观质量应符合下列规定:1）防水材料应无破损、无折皱。2）焊接应无脱焊、漏焊、假焊、焊焦、焊穿，粘接应无脱粘、漏粘。3.明洞回填实测项目表4.4.5-3明洞回填项目项次检査项目规定值或允许偏差检査方法和频率1回填压实符合设计要求尺量：厚度及碾压遍数2每层回填层厚（mm）W300尺量：每层每侧测5点3两侧回填高差（mm）W500水准仪：每层每侧测3处4坡度满足设计要求尺量：检查3处5回填厚度（mm）不小于设计值水准仪：拱顶测5处明洞回填应符合下列基本要求:人工回填时拱圈混凝土强度应不低于设计强度的75%。机械回填应在拱圈混凝土强度达到设计强度且拱圈外人工夯填厚度不小于1.0m后进行。墙背回填应两侧同时进行。明洞黏土隔水层应与边坡、仰坡搭接良好，封闭紧密。洞门端墙施工隧道洞门为端墙式洞门，明洞衬砌达到设计强度后及时施作洞门端墙。洞门端墙墙身厚度150cm，端墙顶面高出明洞回填顶面200cm。胸坡与背坡坡比均为1:0.1，端墙基础嵌入稳定岩层中。图4.5-1端墙式洞门构造图1.基础开挖基础开挖前由测量人员对端墙基础平面位置、开挖深度等进行精确放样，按设计结构尺寸开挖完成后进行地基承载力试验，地基承载力不小于300KPa，否则采用C15混凝土进行基础换填。2.基础浇筑采用C25混凝土浇筑，混凝土浇筑过程中严格采用插入式振捣器进行振捣，振捣棒应快插慢拔，捣固时间不宜超过20s，振捣间距不超过振捣棒有效作用半径的1.5倍，振捣时以混凝土不再显著下沉，不再出现气泡，表面翻出水泥浆和外观均匀为止。3.墙身模板安装洞门端墙模板采用钢模板，模板及支架安装必须稳固牢靠，接缝应严密不漏浆。为防止洞门墙浇筑出现有跑模现象，可进行分层浇筑但每次浇筑高度不得大于1m，应将施工缝设置在模板接缝处，立模中应控制好两侧模板高度，确保施工缝在同一平面内，施工缝处设置接茬钢筋按要求进行布设并应进行凿毛处理。模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂，混凝土浇筑前，模板内的积水和杂物应清理干净。模板外侧横向采用方木固定于模板后，间距30cm,横向使用釆用钢管间距50cm一道加固，使用燕尾卡加双螺帽与对拉螺栓φ14mm固定，水平方向对拉螺栓设置间距100cm,竖向设置两排。在下一模混凝土未浇筑完成前不得提前对已浇筑的上一模模板进行拆除。4.墙身混凝土浇筑洞门端墙设计为C30混凝土，釆用泵送方式浇筑，混凝土罐车运输，泵送入模时，分层浇筑，连续进行，插入式振捣器振捣。混凝土浇筑前，由经质检员检验合格后，报现场监理工程师现场检验合格后，方可浇筑混凝土。混凝土由拌合站集中拌制，罐车运送。混凝土生产用原材料必须检测合格后方可使用，应根据现场的温度情况将混凝土塌落度控制在160mm～200mm之间，混凝土出机温度不低于10°C,混凝土入模温度不低于5C。混凝土浇筑严格落实振捣要求，振捣棒应避免碰撞模板、钢筋和其它预埋件，与侧模应保持5cm〜10cm的距离；插点要均匀，可按行列式或交错式进行，移动间距不应超过其作用半径的1.5倍，一般为40cm～50cm，遵循“快插慢拔”的原则。每一处振捣棒插入下层混凝土5cm〜10cm,使两层混凝土结合成一体。混凝土捣固时间控制在30～40秒，对每一振捣部位，一般以混凝土不再下沉，表面呈现平坦、泛浆，不冒岀气泡为止。浇筑过程中，派人检査模板加固情况，发现松动和变形情况及时解决。超前地质预报1.人员负责超前地质预报作业人员必须是经过培训、工作熟练的技术人员或工人，并且具有较高的责任心和质量意识。2.设备设备见表4.6-1。表4.6-1超前地质预报设备表序号仪器设备名称规格类型单位数量备注1地质雷达探测仪BK2000套12地震波探测仪TSP-203套13瞬变电磁仪HY303台14水平钻机ZYG-150台189钻孔3.地质预测、预报的主要内容断层及断层影响带、软弱带及煤夹层、瓦斯、突水、突泥、可能发生的工程地质灾害、含水构造。4.超前地质预报等级超前地质预报分为4个等级：适用于大型断层破碎带、瓦斯突出、极高应力、严重岩爆以及岩溶极强发育，可能存大型溶洞暗河特大突水等危及施工安全可能造成重大安全事故地段;适用于中型断层破碎带、高瓦斯、高应力、中等岩爆以及岩溶强烈发育可能存岩溶管道水、中小型突水等存安全隐患地段:适用于中小型断层破碎带、低瓦斯、弱岩爆以及岩溶中等发育、小型涌水可能存安全问题地段;适用于工程地质条件简单的一般地段，根据地勘成果一般不存在大的不良地质问题;根据不同等级针对性采取预报手段,对详勘已经标明的不良地质体进行进一步确认，以便准确查明不良地质体的规模和空间方位，为合理制定应对措施提供必要的基础资料，防患于未然，保证施工安全。表4.6-2超前地质预报方法选用预报类型地质预测预报分级建议探测方法ABCD地质综合分析√√√√远距离物探√√√必要时TSP202/203探测近距离物探√√必要时必要时瞬时电磁仪或地质雷达探测等钻孔验证√必要时必要时必要时89钻孔（必要时取芯）5.超前地质预报工作顺序1）隧道开挖爆破后立即进行地质调查并进行地质素描，一般每10m记录一次，地质条件发生变化时,增加素描。2）利用TSP每隔100~150m探测一次,粗略掌握掌子面前方的不良地质分布情况。3）然后,用地质雷达在接近不良地质体25~30m左右时探测一次,进一步核实与了解不良地质的分布情况。4）若物探方法初步判定前方有不良地质体,当掌子面接近不良地质体10m左右时,应采用钻孔进行验证。5）根据物探与钻探结果,并结合前期地勘成果及地质调查资料,综合判定不良地质体的范围与程度。6.地质预测、预报方法1）综合超前地质预测预报工作流程见图4.6-2图4.6-2地质预测、预报施作工艺流程说明：采用TSP-203、超前钻探、地质雷达等进行综合探测；掌子面前方长距离范围（100～150m）采用TSP-203地质预报探测；掌子面前方30m范围内利用超前探测孔探测；探测出富含水地段辅以红外探水跟踪探测；超前地质预报要对多种手段所得的资料进行综合分析与评判，相互印证，结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势及前兆进行预测、判断。2）施工工艺隧道施工过程的地质超前预报预测，主要是根据地表和已经开挖的隧道的地质调查和各种探测方法取得的资料，以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质条件。物探测试主要有TSP法、地质雷达法。预测时根据地质条件的不同，采用一种或几种方法组合综合预报，以工程地质法（包括图析法及地质素描法）进行超前宏观预报为前提，结合TSP203超前地质预报系统、地质雷达、红外线探测仪、超前探孔、超前导洞、经验法等综合手段，分长期预报、中期预报、短期预报三个阶段对隧道岩体特征、断层、涌水等不良工程地质进行超前预测预报：（1）采用TSP系统与地质分析法相结合进行长期（长距离）（100-150m范围）地质预报；（2）采用仪器和钻孔进行25-30.m距离的中期地质预报；对物探异常区采用钻孔进行验证，以便指导施工。①经验类比法进行预报以往隧道施工经验，在施工揭露的断层带构造、洞内渗水、涌水特性以及施工方法、工艺类比该标段的地质情况、施工方法及工艺。并根据类比情况对相关问题提出预报。②地质分析法进行预报由主任工程师组织工程地质工程师及相关技术人员对设计图纸进行详细分析，对现场地表裸露情况进行核对。③利用地质仪器探测进行预报ATSP203探测法TSP超前地质预报系统是目前国内外在这一领域里应用较多的隧道及地下工程探测设备。TSP203是最新一代智能型预报仪，传感器能采集不同方向的地震信号，能根据地震反射波判断发射截面的三维几何形态，经电脑分析，自动得出图像和结果。可以比较准确的预报工作面前方100～200m范围内工程地质和水文地质情况，TSP超前地质预报系统可以解决的主要技术问题如下：图4.6-2隧道TSP-203地震波超前地质预报能探测工作面前方存在的断层、破碎带、特殊软岩、富水岩层和煤系地层与其他地层的界线，还能探测岩浆岩岩体、岩脉等特殊地质体。能查明前述不良地质体的位置和规模，能判别不同类别围岩的分界线，并提供相应岩层的地质力学参数（杨氏弹性模量、泊淞比等）。能探测和较准确的解释距离为:软岩一般能探测150m（最大可达300m），硬岩一般能探测250m（最大可达400m），有效解释距离为150m。对不良地质体的地质性质判断，一般较准确；对不良地质体的位置判断精度可达90％以上；对不良地质体的规模的判断精度可达85％～90％以上。应用TSP203超前地质预报系统进行地质探测的频率为：岩层完整、岩性一致地段1次/100m，断层破碎带地段1次/50m，必要时再增加频率，以相互重叠、复核，提高预测精度。操作方法是：在开挖工作面排列布置地震激发和反射波接收的装置，为排除表面波的影响，传感器对称布置在隧洞两侧的侧帮，距洞表面2～3m的围岩内部，安装时使传感器与岩石结合紧密；激发地震波信号的爆破孔，第一排紧靠掌子面，最后一排距传感器15～20m，正常布置24孔，用YT28风枪钻孔，孔径为32～42mm之间，钻孔间距1～3m，孔深2～3m，每孔装药量50～100g。爆破后，测量系统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计算机显示监视爆破信号的质量和传感器与岩石之间的耦合状况，初步评价结果在测量完成后8h内即能读出，以图像和表格的直观形式显示隧道施工前方和四周测量范围内的不良地质带和不连续界面的位置。B地质雷达法地质雷达是基于电磁波在有耗介质中的传播性工作的。发射天线发出微波频段的电磁波后，遇到不均匀介质或介质常数有差异时会发生反射，反射信号由接收天线接收记录，经微机处理形成雷达剖面图。解译人员对雷达剖面图进行解译分析，提出掌子面前不良地质体的具体位置和规模。该法对25m-30m范围内的不良地质体，尤其是含水地质体探测效果最好。本隧道采用地质雷达主要在中期预报的基础上，结合其成果，进行更准确的预报，主要是探测富水溶洞、暗河、含水断层等。C地质素描及数码相机分析法预报利用地质素描判定工作面前方短距离范围内的地质情况。掘进施工时，派有经验的地质工程师在每排炮后对工作面进行地质观察、记录，并用数码相机照相摄影，绘制地质素描图。地质素描的主要内容包括：地下水状态（出水点、出水量、水压力、突水情况等）；地层岩性（产状、结构、地质构造影响程度等）；岩石特性（岩石名称、风化状况、岩石结构、质地、强度）；地质结构面（间距、延伸性、粗糙度、张开性等）；软弱夹层，贯穿性强的大节理、断层（填充情况、风化程度、开度、渗漏）等。根据掌子面地质情况，通过对地质素描图的分析，用工程类比法对开挖面前方短距离内的岩体稳定性进行分析，通过综合分析判断，提出地质预测报告。④超前探孔取芯验证法预报通过洞内外观察与地质描述、TSP-203地震波探测仪等有关地质与水文资料分析，再配合采用超前水平地质钻探加以验证。通过超前水平钻孔岩芯的分析，进一步探明掌子面前方的隧道围岩地质状况与水文地质的具体情况，根据探孔钻进的时间、速度、压力、成分以及卡钻力、钻芯和岩性构造性质及地下水情况，掌握隧道前方的地质条件与水文条件。图4.6-3隧道超前探孔在本隧道不良地质体多的地段，实施多孔超前钻孔。探孔布置位置：隧道断面周边均匀布置。本隧道采用ZYG-150型全液压钻机，超前钻孔深20-30m。主要用于在TSP203预测到的不良地质体前50m进行钻探，以准确探测掌子面前方不良地质体的位置、规模、性质及地下水水量和水压等。超前探孔施工时应注意前一循环钻孔与后一循环钻孔之间要搭接5m。另外在钻爆破孔之前，利用加长的钻杆，在开挖断面的中部和周边施钻5个孔，均水平施钻。钻孔位置：中部1个，周边4个。施工中，对于已出水的超前钻孔，要进行不间断的水流量、水压的监测，绘制水量、水压的变化曲线，为制定地下水处理方案提供依据。⑤围岩初支监测和补充地质调查在设计图纸提供的地质资料的基础上进行实地调查核实，以确定不同地层、岩性、岩层产状在隧道地表出露及接触情况，地表岩溶发育位置、规模及其分布，构造在隧道地面的出露、分布、性质及产状。观察掌子面状态、围岩变形、围岩风化变质情况、节理裂隙、断层分布和形态、地下水分布情况、高压富水段涌水的位置、水量和水压以及止水后的止水效果，同时对开挖工作面附近初期支护状况的观察和裂隙描述，作为判断围岩的稳定性和支护参数的检验的重要依据，观察已做初期支护地段的喷射混凝土、锚杆、钢架的受力状况，同时观察已衬砌地段的隧道衬砌结构的开裂与渗透水情况。根据洞内外观察与地质描述对出现的异常情况制定相应的处理措施。3）注意事项隧道超前地质预报多在地质情况复杂多变、围岩地质条件恶劣的地段进行，在进行超前地质预报施作时，要密切关注围岩的变化，详细掌握围岩的动态信息资料，以便及时采取措施保证地质预报工作的顺利、安全进行。隧道超前地质预报要采用综合手段获取多种参数数据进行对照以得到较为准确的地质信息，切忌凭借单一方法得出的片面结论来指导施工。多项预测预报手段所得的资料进行综合分析与评判，相互印证，并结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势及前兆进行预测、判断，并根据超前地质预测预报结果，相应优化调整措施，以确保施工安全及结构安全，确保工程顺利实施。4