公路隧道超前地质预报作业指导书

隧道工程超前地质预报作业指导书编制:审核:批准:目录一、工程概况 (1)二、编制目的 (2)三、编制参考资料 (2)四、xx203隧道地质超前预报工作原理 (3)五、xx203隧道地质超前预报数据采集 (4)六、xx隧道超前地质预报对地质的分析判断 (7)七、xx隧道地质超前预报注意事项 (8)八、xx隧道超前地质预报信息反馈及异常段落的处理 (9)九、xx隧道地质超前预报现场采集照片.............. 错误!未定义书签。

隧道工程超前地质预报作业指导书一、工程概况xx高速公路共有隧道19条，其中：主线隧道17条，双洞总长:15617米；连接线隧道2条，单洞总长：1650米；长大隧道2条：官舟隧道2295m、张家寨隧道2041m；全部隧道共有23个施工作业面，21个施工队伍。

xx高速公路隧道围岩等级以IV、V级为主，中长隧道个别段落存在III 级围岩，具体隧道情况见下表：表一：xx高速公路主线隧道统计表表二：连接线隧道统计表根据施工图设计地质钻探文件所示内容，要求隧道内主洞Ⅴ级围岩采用留核心土法环形开挖；隧道内主洞围岩区段采用台阶法开挖；隧道内主洞围岩区段采用台阶法或全断面法开挖；隧道内紧急停车带Ⅲ级围岩区段采用台阶法开挖。

二、编制目的由于隧道地质条件的复杂性和多变性，在勘察阶段要准确无误地确定围岩的状态、特征，并准确预测隧道施工中可能引发的地质灾害的位置、规模及性质是十分困难的。

超前地质预报可查明掌子面前方围岩的地质情况、不良地质体的位置、水文地质状况等信息，预报隧道围岩级别，为隧道施工支护方式提供参考、防止可能出现的工程险情、确保合理的施工措施、降低施工风险，促使施工技术更趋科学合理。

为了进一步重视和加强地质超前预报工作，特编制本作业指导书，以确保超前地质预报工作有序开展，并在实践过程中进一步完善预测预报方法的针对性，提高预测预报结果的准确性，及时指导施工和修正工程设计，确定施工方案和措施。

三、编制参考资料1、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）；2、《公路隧道施工技术细则》（JTG/T F60-2009）3、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）；4、xx高速公路隧道两阶段施工设计文件。

四、xx203隧道地质超前预报工作原理利用人工激发的地震波在不均匀地质体中所产生的反射波特性来预报隧道开挖工作面前方地质情况，用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。

xx和其它地震反射波方法一样，采用了回声测量原理（如图1所示）。

地震波在岩石中以球面波形式传播,当遇到岩石物性界面(如断层、岩石破碎带和岩性变化等)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。

反射的地震信号被检波器接收，反射信号的传播时间和反射界面的距离成正比，故而能提供一种直接的测量。

再通过专用软件的分析处理，判读出前方的地质状况。

其技术要求为：（1）弹性波反射法连续预报时前后两次应重叠10m以上。

（2）在软弱破碎地层或岩溶发育区，一般每次预报距离100m左右，不宜超过150m。

（3）在岩体完整的硬质岩地层每次可预报120～180m，但不宜超过200m。

图1 xx203隧道地质超前预报原理五、xx203隧道地质超前预报数据采集1）检测现场的空间要求xx测量时，要求布置激发点24个，点距1.5m，接收点两个，距离最近的激发点15—20m。

同时，由于系统要求测线呈直线排列，按照检测技术要求，在首次进行xx勘测时要求隧道挖空的最少空间长度为55米，同时，当测区第四系覆盖层比较厚的情况下，还应增加空间长度，以确保传感器安置在较为致密的围岩中，以免传感器安放在松散土层中时影响信号接收，因为松散土层有很严重的滤波效应。

2）激发点炮孔布置测试孔布设应根据隧道施工工程地质情况和主要结构面的产状，进行合理的爆破孔布置。

炮孔布置示意图（如图2所示）。

接收器和第一个炮眼的距离应该控制在大约20m，在任何情况下都不允许小于15m。

测量时必须布置xx测量所必需的最少炮眼数，最少不得少于18个。

图2 测点布置示意图炮孔孔位的基本要求：①数量：24个，根据实际位置可以选择多于18个。

②直径：38mm（20-45mm），用40的钻头钻孔，孔深1.5m。

③布置：沿轴径向，向下倾斜10°～20°（便于水封填炮孔）。

④高度：距离隧道隧洞底板约1m。

⑤位置：第一个钻孔离接收器约20m,其余炮眼间距1.5m。

3）接收点孔位的布置接收点孔位布置基本要求：①数量：2个，隧道左右壁面对称各布置一个。

②直径：43～45mm，用50的钻头钻孔，深度2m。

③布置：沿轴径向，当安置传感器的套管用环氧树脂固结时，接收点钻孔向上倾斜5°～10°，防止水进入传感器。

④高度：距离地面约1m。

⑤位置：距离掌子面大约55m,距离第一个炮孔20m。

4）装药及起爆准备xx203探测属于地震勘探，需要瞬发电雷管和乳化炸药作为震源产生地震波。

瞬发电雷管是爆炸无时间延迟的雷管，可以获得准确的零计时时间。

乳化炸药防水、具有较强的能量，产生的脉冲尖锐，频率范围较宽。

爆破炸药可以使用一、二级岩石乳化炸药，每孔装药量介于80～200g之间；雷管采用瞬发电雷管；装药完成后，采用水封孔，以保证炸药与炮孔严密耦合；传感器套管与围岩之间用环氧树脂耦合。

装药及起爆准备应遵守《爆破安全规程》的规定。

以上所有准备工作都可以与隧道施工平行作业，不占用隧道施工时间。

但进行数据采集时，为减少噪音对地震波信号的影响，要求隧道内的各工作面均要暂停30～45min。

xx203隧道地质超前预报现场及现场工作流程图见图3和图4。

图3 xx203隧道地质超前预报现场TSP203超前地质预报系统探测程序数据处理现场准备数据录入接收器套管安装套管清洗安装接收器联接电缆地震波测试RECORD1,2,┉线路检查TEST 启动记录仪电脑c:\HSYS 噪声检查NOISE 炮孔装药测试结束QUIT图像、数据解译数据传输Data Transfer图4 xx 隧道地质超前预报现场工作流程图六、xx隧道超前地质预报对地质的分析判断数据解译是超前地质预报的最后一步，也是最核心的一步，解译的准确与否直接关系到预报的质量。

解译技术是实现高水平超前地质预报的关键技术，也是难度最大的技术。

一方面要求解译人员具有丰富的解译经验，另一方面，要求解译人员具有丰富的地质工作经验。

地质解译过程以纵、横波的速度及其比值为基础，利用岩土体的速度参数，结合岩土体的密度信息计算出岩土体的其他动力学参数（如弹性模量，泊松比等）。

依此判断掌子面前方岩体的工程类别、破碎带以及富水情况等，为隧道安全施工提供基础资料，在解译过程中需参考以下规则：1）通过反射振幅的相位推断岩性的相对好坏，正相反射表明前方为硬岩，负相反射表明前方岩性变软；2）反射纵波变弱，表明裂隙发育或孔隙度增加；3）反射横波能量比反射纵波强，则表明前方岩体含水；4）流体的存在通常会引起纵、横波速度比增加；5）杨氏模量、剪切模量、体积模量反映的是围岩的抗压能力，一般模量越大，围岩越坚硬越难变形，越小则相反。

由于纵波与横波的偏移特点不同，纵波与转换横波对相同的构造会有不同的响应。

一般地，纵波剖面上反映的断层等构造带在转换波剖面上会有所反映，同时横波剖面上还会出现纵波剖面上没有显示的小断层或破碎带等信息。

因此，在进行地质解译时，需以纵波的偏移剖面解译为主，但需要综合考虑横波剖面中的异常点。

同时xx资料的解译一定要结合地质资料以及尽可能的结合其他物探方法来综合解译。

在采集数据工作时要加强对隧道整体（检波器至掌子面的边墙、拱部），以及现场实际情况（掌子面）的详细了解、观察、记录，找出特征。

收集开挖资料，跟踪验证，根据实际开挖情况重新处理数据，总结经验。

七、xx隧道地质超前预报注意事项地震波反射法现场采集数据使用很高的高爆速炸药，危险性大，应由专业爆破工操作。

钻机使用高压风、高压水，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂，高压水伤人；高压电路接线应由专业电工操作，一般人员不得操作。

进洞应戴好安全帽、穿防高压电的雨靴，注意操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探掌子面附近是否有危石存在。

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，且勿干钻，电机、照明设备、开关及其它机械设备也应采用防爆型，且不得携带烟火进洞。

为便于控制超前钻孔揭露岩溶水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，但孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。

钻孔时，钻机前方安设挡板，防止泥砂冲出伤人。

八、xx隧道超前地质预报信息反馈及异常段落的处理信息反馈：在实际的开挖过程中，若发现现场的围岩与预报的围岩不相符，现场出现断层、含水破碎带、溶洞溶蚀现象等影响围岩结构稳定及安全的情况，请及时与预报单位联系。

异常段落处理：1、严格落实“短进尺、弱爆破、勤支护”的施工理念，同时加深炮孔探测，进一步明确前方围岩情况2、异常段落围岩开挖后加强支护，防止掌子面的塌方、掉块等3、采用地质雷达进一步明确掌子面前方短距离的地质情况4、与设计单位，施工单位，业主组织召开4方会议，及时的进行围岩级别调整及支护参数的调整9。