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超前地质预报_隧洞超前地质预报专项方案

发布时间:2019-07-11 13:08:46 影响了:

隧洞超前地质预报专项方案 目 录 一、编制目的 2 二、编制依据 2 三、工程概况 2 四、工期计划 3 五、超前地质预报方案 3 5.1 超前钻孔探测 4 5.2 地质雷达 4 5.3 TSP203地质预报 5 5.4 地质调查 6 5.5 红外线探测 7 5.6 加深炮孔探测 8 5.7 水文地质分析 8 六、超前地质预报的主要内容 9 6.1 断层预报 9 6.2 涌水突泥预报 10 七、超前地质预报组织机构 11 八、相关仪器配置 12 九、数据记录与分析 13 十、安全与环保措施 16 隧洞超前地质预报专项方案 一、编制目的 进一步查清隧洞开挖工作面前方的工程地质和水文地质条件,指导工程施工的顺利进行,降低地质灾害的发生几率和危害程度,随时掌握隧洞前方地质变化情况,确保隧洞工程施工顺利开展。根据本工程地质特点,特编制此专项方案。

二、编制依据 1、《工程测量规范》(GBJ50026-2007) 2、《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004) 3、《水工建筑物地下工程开挖施工技术规范》(DL/T 5099-2011) 4、《建设工程施工现场供用电安全规范》(GB 50194-1993) 5、《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001) 6、《爆破安全规程》(GB6722 -2011)) 7、《水利水电建设工程验收规程》(SL223-2008) 8、《质量管理条例》(2013) 三、工程概况 浆水泉水库~孟家水库段: 本段工程为新建隧洞,断面形式选用城门洞断面,洞高为3m,洞宽为2.9m。浆水泉水库上游设浆水泉分水口,埋设DN800螺旋钢管54m;洪山溪设分水口,埋设DN800螺旋钢管32m。

隧洞长约2.55km,其中Ⅱ类围岩915米,Ⅲ类围岩1058米,Ⅵ级围岩444米,洞身最大埋深约103米。隧址区属低山区,地形起伏较大,地面相对高差103m左右, 隧洞为长期稳定地块,所受地质构造应力影响较弱,褶皱、断层不发育,岩层产状近水平,岩体节理、裂隙较发育。

隧洞洞身处未发现地下水,但洞身存在少量的基岩裂隙水,雨季时水量会增大。

四、工期计划 软弱围岩段应稳中求进,首先确保施工安全的情况加快进度,在Ⅲ、Ⅵ类围岩段适当放慢进度,以安全通过为目的。在Ⅱ类围岩段可以压缩每道工序时间来减短每一个工作循环的时间来加快施工进度。通过对Ⅱ类围岩段的进度加快节约的时间来弥补软弱围岩段延误的时间。

五、超前地质预报方案 超前地质预报工作必须坚持“科学规范、求真务实、长短结合、贯穿全程”的工作原则。根据该隧洞工程地质条件,拟采用超前钻孔探测、地质雷达、TSP203地质预报、地质素描(地质调查)、红外线探测、加深炮孔探测或水文地质分析等地质预报技术,预测开挖工作面前方一定范围内的工程地质和水文地质。

5.1 超前钻孔探测 (1)根据勘探设计地质情况,布置不同围岩地段超前钻孔探测位置,探孔深度都为5米/循环。II类围岩分别在洞顶及两侧起拱线位置布置,共计三个探孔。

Ⅲ类围岩上导坑分别在洞顶及两侧起拱线位置布置,共计三个探孔;
下导坑每侧边墙各布置一个探孔。Ⅵ类围岩上导坑分别在洞顶及两侧起拱线位置布置,共计三个探孔;
下导坑每侧边墙各布置一个探孔。上述围岩地段需根据实际地质情况,可以在其他位置增设地质探孔。

(2)在开挖工作面(掌子面)拱顶部位架设钻机来打设探孔,一般以30m为宜,钻孔的时候有现场监理见证,共同来对探孔岩屑进行现场分析来判定围岩等级,围岩等级判定后,进行相应的变更设计,之后按变更设计的相应支护参数来指导我标段隧洞施工。

5.2 地质雷达 地质雷达探测是利用电磁波在隧洞开挖工作面前方岩体中的传播和反射,根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报的一种物探方法。

地质雷达探测主要用于岩溶探测,亦可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体的探测。

地质雷达在完整灰岩地段预报距离宜在30m以内,在软弱地段的有效探测长度则应根据雷达波形判定。连续预报时前后两次重叠长度应在5m以上。

地质雷达探测线布置图如下图所示:
5.3 TSP203地质预报 超前地质预报施工流程见下图 超前预报方案拟定 预报地质分析 与设计对比 上报设计院 开挖 制定措施 资料整理、经验积累 现场地质资料的调查 地质资料研究 超前钻孔 TSP -203 地质 预报 系统 地质雷达 红外探水 否 是 超前地质预报施工流程框图 TSP-203超前地质预报系统量测方法见下图 TSP-203超前地质预报系统量测方法示意图 (1)地质预报计划 根据本标段隧洞工程地质特点,结合各种预报方法的适用范围,对隧洞一般围岩地段每100m用TSP203探测一次;
根据预报结果,经专业人员进行分析研究后,拟定相应对策以指导施工。

(2)预报效果检查 开挖到预报位置时,将实际地质进行素描,和预报地质资料进行对比,以此来评价预报的准确性,积累经验,为以后的预报提供参考,并及时将预测数据、结果反馈至设计院。

5.4 地质调查 采用罗盘仪、地质锤、放大镜等工具对开挖面围岩级别、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,来推测开挖面前方的地质情况。

(1)地质素描按下列技术要求:
①开挖工作面地质素描,主要描述工作面立面围岩状况;

②洞身地质素描是对隧洞拱顶、左右边墙进行的地质素描,直观反映隧洞周边地层岩性及不良地质体的发育规模、在空间上对隧洞的影响程度等,通过隧洞地质展视图形式表示,其格式和内容见附录。

③地质素描应随隧洞开挖及时进行,对地层岩性变化点、构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段应每开挖循环进行一次素描,其他一般地段不应超过10m进行一次素描。

(2)地质调查应符合下列工作要求:
①隧洞地表补充地质调查应在实施洞内超前地质预报前进行,并在洞内超前地质预报实施过程中根据需要随时补充,现场应做好记录,并于当天及时整理。

地质素描图采用现场绘制草图、室内及时誊清的方式完成,必须在现场根据实际情况记录,不得回忆编制或室内制作。地质素描原始记录、图、表当天整理。

隧洞地表补充地质调查和洞内地质素描资料应及时反映在隧洞工程地质平面图和纵断面图上,并应分段完善、总结

标本按要求采集,并及时整理。

5.5 红外线探测 红外探测是根据红外辐射原理,即一切物质都在向外辐射红外电磁波的原理,通过接收和分析红外辐射信号进行超前地质预报的一种物探方法。适用于定性判断探测点前方有无水土存在及其方位。

有效预报距离应在30m以内,连续预报时前后两次重叠长度应大于5m。

5.6 加深炮孔探测 (1)加深炮孔探测是利用风钻或凿岩台车等在隧洞开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息的一种方法。

(2)加深炮孔探测适用于各种地质条件下隧洞的超前地质探测,尤其适用于岩溶发育区。

(3)按下列要求加深炮孔探测:
①孔深应较爆破孔(或循环进尺)深3m以上;

②孔径宜与爆破孔相同;

③孔数、孔位应根据开挖断面大小和地质复杂程度确定;

④在富水岩溶发育区每循环必须按设计认真实施,发现异常情况应及时反馈信息,严禁盲目装药放炮;

⑤钻到溶洞和岩溶水时,应视情况采用超前地质钻探和其他探测手段,查明情况,确保施工安全,为变更设计提供依据;

⑥加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施;

⑦揭示异常情况的钻孔资料作为技术资料保存。

5.7 水文地质分析 (1)地下水的分布、出露形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜色、泥砂含量测定,以及地下水活动对围岩稳定的影响,必要时进行长期观测。地下水的出露形态分为:渗水、滴水、滴水成线、股水(涌水)、暗河。

(2)水质分析,判定地下水对结构材料的腐蚀性。

(3)出水点和地层岩性、地质构造、岩溶、暗河等的关系分析。

(4)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。

(5)必要时应建立涌突水点地质档案。

(6)围岩稳定性特征及支护情况 记录不同工程地质、水文地质条件下隧洞围岩稳定性、支护方式以及初期支护后的变形情况。发生围岩失稳或变形较大的地段,详细分析、描述围岩失稳或变形发生的原因、过程、结果等。

(7)进行隧洞施工围岩分级 六、超前地质预报的主要内容 6.1 断层预报 探明断层的性质、产状、富水情况、在隧洞中的分布位置、断层破碎带的规模、物质组成等,并分析其对隧洞的危害程度;

断层预报以地质调查法为基础,以弹性波反射法探测为主,必要时采用红外探测、高分辨率直流电法探测断层带地下水发育情况及超前钻探法验证;

当隧洞施工接近规模较大的断层时,多具有明显的前兆,可通过地表补充地质调查、洞内地质调查、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;

临近断层破碎带的前兆标志有:节理组数急剧增加、岩层牵引褶曲的出现、岩石强度明显降低、压碎岩、碎裂岩、断层角砾岩等的出现、临近富水断层前断层下盘泥岩、页岩等隔水岩层明显湿化,或出现淋水及其他涌突水现象。

断层破碎带与周围介质多存在明显的物性差异,可采用弹性波反射法探测破碎带的位置及分布范围;

断层为面状结构面,可采用超前钻探法较为准确预报其位置、宽度、物质组成及地下水发育情况等;

断层预报可按下列步骤进行:
①根据区域地质资料、工程地质平面图与纵断面图以及必要的地表补充地质调查,进一步核实断层的性质、产状、位置与规模等;

②采用弹性波反射法确定断层在隧洞内大致位置和宽度;

③必要时采用红外探测、高分辨率直流电法探测断层带地下水的发育情况;

④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;

⑤采用隧洞内地质素描、断层趋势分析等手段预报断层分布位置;

⑥地质综合判析,提交地质综合分析成果报告。

6.2 涌水突泥预报 1、隧洞涌水、突泥预报探明可能发生涌水、突泥地段的位置、规模、物质组成、水量、水压等,分析评价其对隧洞的危害程度。

涌水、突泥预报应以地质调查法为基础,以超前钻探法为主,结合多种物探手段进行综合超前地质预报。

在可能发生涌水、突泥的地段进行超前钻探,且超前钻探设有防突装置;
隧洞通过煤系地层、金属和非金属等矿区中的采空区时,查明在采及废弃矿巷与隧洞的空间关系,分析评价其对隧洞的危害程度。

隧洞反坡施工地段处于富水区时,超前钻探作业时应做好钻孔突涌水处治的方案,确保人员与设备的安全,避免事故的发生。

2、隧洞施工要减少或避免塌方的发生,塌方前兆如下条款判定:
拱顶岩石开裂,裂缝旁有岩粉喷出或洞内无故尘土飞扬;

初支开裂掉块、支撑拱架变形或发生声响;

拱顶岩石掉快或裂缝逐渐扩大;

干燥围岩突然涌水等。

3、不良地质预测预报:特别是对岩溶、人为坑洞、瓦斯等发育情况的预测预报;

4、地层岩性预测预报:特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报;

5、 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;

七、超前地质预报组织机构 隧洞工程地质以Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ级围岩为主,同时可能存在不良地质地段,为保证隧洞施工安全、质量,隧洞超前地质预报作为一道重要的施工工序进行控制,建立由总工程师任组长,工程部、施工队队长、实验室组员组成的超前地质预报管理组织机构,其主要职责为:
总工程师任组长:全面负责超前地质预报工作,直接向项目经理负责;

工程部:组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业组成人员进行超前地质预报日常工作;

实验室:负责岩、土、水样的测试、试验工作。

施工队队长:负责隧洞工程的超前地质预报及预报资料的分析、研究,提出施工建议措施;
负责水文地质调绘、测试及隧洞涌水量的预报与环境水文地质评价;
负责物探测试工作;

八、相关仪器配置 序号 设备名称 单位 数量 1 TSP探测仪 套 1 2 地质雷达 套 1 3 红外探水仪 套 1 4 手风钻 台 1 5 数码相机 台 1 九、数据记录与分析 预测预报手段 仪器 预报内容 预报频率及计划 超前钻孔探测 管棚钻机 对钻出来的岩屑进行取样分析测定含水率等。

每30m进行一次钻探 预测预报手段 仪器 预报内容 预报频率及计划 地质雷达 地质雷达 对断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体进行探测。

有效探测长度应控制在30m以内 TSP203技术 TSP203超前预报仪 重点探查规模较大的破碎带、裂隙发育带等。

每隔100m TSP203探测一次 地质素描 罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺、数码相机等简单工具 主要对开挖面围岩级别、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。

地质素描在每次开挖后进行 红外线探测 红外探测仪 用于定性判断探测点前方有无水土存在及其方位。

有效预报范围30m 加深炮眼孔探测 风钻、凿岩台车 利用风钻或凿岩台车在开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息。

孔深3m以上 水文地质分析 温度计、压力表等 对地下水分布、出露形态及围岩透水性、水压、水温、颜色进行测定。

定点取样分析 进行现场取样,如岩快、岩土等并记录取样时间和具体里程段,取样接受后对其相关参数进行测定与记录,如含水率、岩体硬度等。

相关参数测定后并进行数据分析,将探孔取样、详查成果、分析结论上报监理、设计院、业主来最终确定围岩级别和支护方案。

施工单位参照最终下发方案来实施隧洞施工,严格遵循方案,按照技术规范来指导施工。

方案实施后(初期支护)加紧对隧洞的围岩量测来确保地质预报成果的科学指导性。(附超前地质预报工作程序及流程) 隧洞地质复杂程度分级 超前地质预报设计 编制超前地质预报实施大纲 超前地质预报实施 地质综合分析 提交地质预报成果报告 隧洞施工方案实施或者根据地质预报结论变更设计、实施方案后施工 隧洞内地质调查 与设计、地质预报结论不符 与设计、地质预报结论相吻合 下循环实施 编制地质预报月报、年报 编制地质预报竣工总报告 隧洞超前地质预报流程 有 有 无 有 信息反馈 开始 制定预报方案 远程50~200m 中程15~60m 近程0~20m TSP地震波法 超前水平钻探预报 地质调查法 超前钻孔法或 地质雷达法 按原施工组织设计进行施工 准确测定断层破碎带、岩溶、采空区、含水构造的位置 分段采用 进一步采用 判释不良地质构造的位置及影响范围 按不同探测方法相互验证,判断断层破碎、岩溶、采空区、含水构造等的规模及位置 修正、完善施工方案及抢险措施,准备物资、设备 实施施工方案 验证中程预报的准确度 验证远程预报的准确度 十、安全与环保措施 1、超前地质预报人员应认真学习、执行隧洞施工安全规程,超前钻探人员还应认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新参加人员上岗前,必须经过安全生产教育,具有安全生产的基本知识,并应在工班长或技术熟练人员的指导下工作;

2、隧洞超前地质预报实施过程中应积极识别各种安全危险源,保证人员和机械设备的安全;

3、进入隧洞工作必须穿戴合体的工作服、防护靴、安全帽和防尘口罩等防护用品;

4、严禁上班前和工作中饮酒;

5、地质预报工作必须在现场找顶作业结束(必要时初期支护)后进行,开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患,确保预报人员的安全;

6、高空作业时作业台架必须安设牢固,台架周围应设置防护栏,凡患有高血压、心脏病等不适应高处作业者不得上架作业;

7、TSP超前地质预报现场采集数据使用的炸药和雷管必须由持有爆破证的专人领用,爆破作业必须由专业爆破工操做。非专业人员严禁从事爆破作业;

8、钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均应采用符合要求的高压配件,管路应连接安设牢固,并应经常检查,防止管接头脱落、管路爆裂高压风、水伤人;
高压电路接线应由专业电工操作;

9、钻孔时,钻机前方应安设挡板,严禁在钻孔的轴向后方站人,以防钻具和高压冲处的岩屑、泥沙等伤人;

10、为便于控制超前钻孔揭露大量地下水时的水流及时采取措施,孔口应安设孔口管和闸阀,且孔口管必须安设牢固,防止水压将孔口管冲出伤人。

11、配备医疗急救箱和相关灭火设备。

12、发生塌方或者其他事故时应及时将洞内人员撤离至安全区域,清点人数,并做好对被困工人的救援措施。

13、施工过程对可能对环境造成影响的有害气体、重金属等需要做好预防工作,重金属等需放入防辐射桶后掩埋,对已污染的水源进行治理,保证周围群众的用水安全。

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