隧道工程超前地质预测预报方案

隧道工程超前地质预测预报方案1.1超前地质预报的原则本着“地表和洞内相结合、构造探测和水探测相结合、长中短期分阶段预报相结合”的原则，做到有疑必探、先探后掘，把超前地质预报纳入工序中；充分利用综合探测手段，进行超前地质预报，对不良地质段施工制定相应的技术措施。1.2超前地质预报的方案根据现有的地质勘测资料，对隧道不良地质段进行补充地质探查。在隧道工作面按照“由远至近，逐步加密”的方法进行探测。⑴地面物探施工前期有条件时拟与设计单位或其它有资质的勘测单位对地表重点区段进行补充探查，从宏观上查明隧道通过的地层分布、构造及范围较大的不良地质体的空间位置，进一步掌握地表水的活动规律和分析与地下工程的相关性。⑵洞内超前地质预报 根据《铁路隧道超前地质预报规程》采用地质方法、钻探方法、物探方法相结合，长距离、中长距离、短距离预报相结合的综合预测预报手段。①长距离地质预报主要采用地质分析法，根据设计提供的地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行宏观预测预报，预报距离一般在掌子面前方200m以上，并根据揭示情况进行不断的修正。②中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、深孔水平钻探等对掌子面前方30～200m范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。③ 短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。1.3超前地质预报方法及工艺⑴超前地质预报方法超前地质预报方法主要有地质分析法、钻探法、物探法和超前导坑法等，采用单一的超前地质预报手段，不能够取得满意的效果时，应该将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充、印证。超前地质预报方法表地质超前预报的方法预测预报手段仪器预报内容预报频率及计划地质分析法地质素描地质素描在每次开挖后进行 罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等工具主要对开挖面围岩类别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、断层分布和形态、地下水等情况进行观察和测定后，绘制地质素描图，通过对洞内围岩地质特征变化分析，来推测开挖面前方的地质情况。物探法TSP技术TSP203超前预报仪重点探查规模较大破碎带、裂隙发育带等。每隔100m用TSP203探测一次探地雷达周边探测SIR－2每隔30～40m内 0B型地质雷达重点进行隧道周边的地质体探测，查找隧道周边隐伏的地质破碎带及其它不良地质体，防止开挖通过后，隧道顶板、底板及侧壁出现灾害性的突水突泥。红外探水红外探水仪根据构造探测结果，趋近不良地质体和地质异常体时，利用便携式红外线探水仪进行含水构造探测。当洞内个别区段渗水量较大时，亦用红外探水仪探测预报，探明隧道周边隐伏的含水体。每隔20m～30m对掌子面进行一次含水构造探测水平钻孔法水平超前钻孔水平超前地质钻机施工中将超前钻孔作为主要的探测手段，用以验证超前地质预报的精度，并直接探明涌水压力及其含量。水平超前钻孔径108mm。每次钻孔深度100m，必要时取芯。TSP长距离探测：正洞施做TSP贯通。 超前钻孔短距离验证探测：对于地质构造发育段、浅埋段、重大物探异常段采用超前探孔进行短距离验证探测。红外探测：断层等不良地质发育地段应用红外探测辅助。隧道超前地质预报的内容一般包括：岩性预报预测，特别是对软弱夹层、破碎地层的预测预报；地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报；不良地质预测预报，水文地质预测预报，特别是对富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水的预测预报，预报洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响；围岩级别及其稳定性预报：预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等；预测隧道内有害气体含量、成分及动态变化；通过放射性的测量，通过隧道洞身段落地应力的测试，预测隧道在硬质岩段有无岩爆的发生及软弱地层段有无变形发生。 超前地质预报流程图①地质素描地质素描人员和施工单位紧密配合，每次循环开挖后对掌子面和左右边墙进行地质素描，必要时进行数码照（摄）像，编录的原始记录、图、表须当天整理（绘制）。与设计不符处采用其它地质预报方法进行确认，确认与设计不符后及时向设计单位提出对围岩级别和支护方法提出变更。①前水平钻探 采用超前水平钻孔进行隧道施工期地质超前预报是隧道施工期地质超前预报方法中最直接的方法。其通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石（体）的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度指标及地下水状况等诸多方面的直接资料。地质素描现场影像资料为确保隧道开挖施工安全，在开挖至地质异常体前约10m时，施作20～30m的超前水平钻孔，通过先行的其他地质预报手段，分析判断有较为严重的富水、溶洞等不良地质段，通过水平钻探进行验证，以查明地质异常体是否真正存在，其确切位置、破碎程度以及是否有不良气体和涌水等，以指导制订相关施工技术措施。` 超前水平钻施工超前水平钻芯样在隧洞内使用钻机进行水平钻进，根据钻头钻进速度的变化、岩芯鉴定、钻孔冲洗液颜色、气味、岩粉及遇到的其它情况和钻孔资料来推断隧洞前方的地质情况。此方法可以直观反映岩体的情况，帮助施工人员根据实际地质情况进行下一步施工组织安排。③红外探水有效探测距离约为20～30m，连续预报时两次探测应重复5m，探测应在施工隧道的隧底、顶部和两侧边墙的中部各布置一条测线，点距一般为5m，发现异常后应加密测点。掌子面测线布置一般为3～4条，每条测线布3～5个测点，每次探测前应对岩体的裂隙发育情况和隧道壁渗水情况进行详细记录。测试的具体位置应根据超前地质预报设计方案并结合施工地质情况确定。④TSP超前地质预报 TSP超前地质预报原理是通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道左侧或右侧以球面波的形式传播，岩层中存在的断层或性质不同的岩层界面将使波的传播发生某些变化：一部分信号在其处发生反射，反射回的信号被高精度的接收器接收，而其它信号继续向前传播。若声波在岩石中的传播速度已知，通过分析反射声波所需的时间，就可以计算出不连续界面的具体位置。最终显示屏上会显示出断层与隧道轴线相交所呈现的角度及距掌子面的距离。准备钻孔安装套管安装接收器系统安装装药和封孔起爆与数据采集数据分析及成图判释预报效果检查地震波反射法（TSP）应达到的有效探测距离，在软弱破碎地层或岩溶发育区，一般每次预报距离应为100m，在岩体完整的硬质岩地层每次可预报150m，需要预报区段大于有效预报距离时应多次预报，两次预报重复长度不小于10m。TSP工作流程