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隧道超前地质预报专项施工方案

四、超前地质预报专项施工方案 2

4.1超前地质预报的目的和目标 2

建筑工程水电设备安装做法之建筑电气篇，134页图文并茂.pdf4.2超前地质预报主要项目 3

4.3超前地质预报的方法和手段 3

4.4超前地质预报实施规划 3

4.4.1施工组织及管理机构 3

4.4.2隧道超前地质预报实施计划安排 4

4.4.3超前地质预报时间安排 5

4.4.4超前地质预报主要设备配置计划 5

4.4.5专业技术人员配备 6

4.4.6地质预报流程及信息反馈 6

4.5超前地质预报方法 6

4.5.1有针对性的补充地质调查 6

4.5.2地质素描 6

4.5.3TSP203超前地质预报系统 8

4.5.4地质雷达预报 9

4.5.5超前地质钻孔 10

4.5.6红外探水 10

五、超前地质预报保证措施 11

5.1建立严格的岗位责任制 11

5.2地质预报工作管理 11

5.3正确处理地质预报与施工的关系 12

5.3.1超前地质预报与施工的协调问题 12

5.3.2超前地质预报的费用问题 12

6.1防高处坠落的安全技术措施 12

6.2防物体打击的安全技术措施 13

6.3防机械伤害的安全技术措施 13

6.4采用TSP203超前地质预报系统的安全技术措施 13

四川省会东至河和门口公路工程第二标段设计图纸、招标文件及工程量清单等。

国家、省部、乌东德水电站和中国中铁集团有限公司现行设计规范、施工规范、验收标准及实施细则等。

我方自行踏勘本标段施工现场和调查周边环境所获得的资料。

我方拥有的人员和机械设备情况、施工技术、管理水平、科技创新成果以及多年来在工程实践中积累的施工和管理经验。

严格按照设计文件、设计图纸进行施工，遵守相关施工规范、标准及实施细则，确保本工程施工质量符合《公路工程质量检验评定标准》的要求。

根据业主对工程工期的要求，合理地配置施工队伍、机械设备和工程材料等资源，以满足现场施工需要。

加强安全管理，采用切实可行的安全保证措施，确保本工程无重大安全事故和人身伤亡事故。

精心组织，科学管理，缩短工艺衔接时间，合理优化施工流程。

加强环境保护力度，减少环境污染。本着“永临结合、节约用地”的原则，临时工程用地尽量利用既有道路和施工正线线路。工程竣工后，对临时施工用地进行复耕和绿化。

尊重当地居民风俗习惯，确保文明施工。

会东至河门口公路工程二标位于四川省凉山彝族自治州会东县可河乡，线路全长16.101km，其中包括两条长隧道和一条超长隧道，隧道总长度8785m。

老嘠木隧道起点中心桩号为K31+065，隧道终点中心桩号为K33+218，隧道设计全长2153m。老嘠木隧道主要围岩级别为Ⅲ级围岩，包含少量Ⅳ级围岩，其穿越的主要岩层为马头山组（K1m）厚层砂岩夹少量泥岩，隧道测区范围内整体呈单斜构造。

下腰岩隧道起点中心桩号为K33+218，隧道终点中心桩号为K37+410，隧道设计全长4192m。下腰岩隧道主要围岩级别为Ⅲ级围岩和Ⅳ级围岩，包含少量Ⅴ级围岩，其穿越的主要岩层为马头山组（K1m）厚层砂岩夹少量泥岩，隧道测区范围内整体呈单斜构造。

灰泥坡隧道起点中心桩号为K38+540，隧道终点中心桩号为K40+980，隧道设计全长2440m。灰泥坡隧道主要围岩级别为Ⅴ级围岩，包含少量Ⅳ级围岩，其穿越的主要岩层为侏罗系上统官沟组（J3g）杂色泥岩夹少量细砂岩，岩层产状水平，隧道测区范围内整体呈单斜构造。

隧道建筑界限净空9m(宽度)×7.6m（高度），紧急停车带净空12.25m(宽度)×7.6m（高度）。

隧道采用双口掘进，岩石采用钻孔爆破法开挖，Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，Ⅳ级和Ⅴ级围岩采用短台阶拱部环形开挖预留核心土，超前支护辅助开挖。

除明洞结构外，其余洞身衬砌按照新奥法的原理进行设计，采用复合式衬砌结构，初期支护采用锚杆、C20喷射混凝土、格栅钢架或钢拱架，二次衬砌采用C25模筑混凝土或C25钢筋混凝土支护。

四、超前地质预报专项施工方案

隧道施工中的超前地质预报关系到工程安全、质量和进度，施工中坚持将超前地质预报作为一项工序纳入施工组织与管理,当施工进度与超前地质预报发生矛盾时,施工必须为超前地质预报让路,以避免盲目施工,确保超前地质预报工作的实施,并起到指导施工的作用。

4.1超前地质预报的目的和目标

超前地质预报的目的是在施工前期地质勘查成果的基础上,进一步查明掌子面前方一定范围内围岩的地质条件,超前探测地层岩性、软弱层的位置、岩体完整程度、断裂带位置、宽度、破碎程度、富水性，等不良地质以及隐伏的重大地质问题。为信息化设计和施工、围岩变更提供依据。预报突水突泥及断层破碎带具体位置及可能带来的灾害程度，降低地质灾害发生的风险；提供必要的地质参数如：地下水压力、涌水量等；提供施工掌子面前方地质信息，进一步确定保证围岩稳定性的工程措施及合理的施工方法；优化施工方案提供依据，指导施工顺利进行，确保施工安全；为编制竣工文件提供可靠地地质文件。

超前地质预报的目标是准确预报掌子面前方围岩地质情况及富水情况，重点预报突水突泥及断层破碎带等不良地质的具体位置、规模及影响程度，控制掌子面前方30m范围内不良地质体预报误差在1m以内。

4.2超前地质预报主要项目

超前地质预报主要项目见下表。

表4.1超前地质预报主要项目表

岩性特征，软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土

地质素描法，TSP203，物探法

断层、节理密集带、褶皱

溶洞、暗河、人为坑洞、有害气体

TSP203，钻探孔，地

岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴、富水地层

钻探孔，TSP203，

4.3超前地质预报的方法和手段

综合应用地质分析法、物探法和水平钻孔法。地质分析方法作为基本方法，物探方法作为快速侦察手段，水平钻孔方法在地质特殊复杂地段纳入工序进行组织管理；三种方法有机结合，配合应用，发挥各自长处，从不同方面发现异常、揭示异常，组成超前地质预报完整的技术体系。

4.4超前地质预报实施规划

4.4.1施工组织及管理机构

成立动态超前地质预报管理组织机构。下设地质组、物探组、隧道组三个专业组，成员由具有丰富地质工作经验的专业技术人员担任。施工中坚持轮班制，进行24h全过程监控指导，确保各种措施的落实。各组密切配合、协作，及时反馈和分析，为信息化设计和施工提供有力支撑和保障。

4.4.2隧道超前地质预报实施计划安排

本隧道地质条件复杂，并且局部地段具有地质灾害性质。施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测后施工，不探测不施工。

实施计划总的思路是：长期预报和短期预报相结合，采用TSP203超前地质预报系统进行长距离宏观控制，红外探水连续实施，地质雷达进一步强化、补充和验证，加大超前水平钻探和孔内数码成像的力度，加强常规地质综合分析，力争把发生地质灾害的几率降至最低。具体预报方法见长期预报和短期预报放发表，实施计划安排见下页《超前地质预报实施计划安排表》。

表4.2长期预报和短期预报方法表

岩层产状及其变化，构造在隧道地表的发育规律等

断层、围岩等级变化及不良地质情况

验证物探预报情况，围岩类别判定等

隧道掌子面地质素描及地质分析预报

隧道底部探测、周边出水部位探测

表4.3超前地质预报实施计划安排表

岩层产状及其变化；构造在隧道地表的表现。

每次测量20m～30m范围

隧道底部探测、隧道周边出水部位探测

每次测量10m以上范围

为避免地质灾害发生，广泛采用超前水平探孔

4.4.3超前地质预报时间安排

超前地质预报是隧道施工中的一个重要环节，应作为一项工序纳入隧道施工进行管理，该项工序在每循环中安排见超前地质预报循环安排示意图。

4.4.4超前地质预报主要设备配置计划

主要设备配置计划见超前地质预报主要设备配置计划表。

表4.4超前地质预报主要设备配置计划表

4.4.5专业技术人员配备

专业技术人员配备见下表。

表4.5专业技术人员配备表

4.4.6地质预报流程及信息反馈

超前地质预报的方法就是建立一个地质信息系统，通过各种方法收集地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判断，并将处理结果反馈给施工，及时调整施工方法和支护参数。采用新的施工体系后，重新从施工过程中获取新的地质信息，更新地质信息系统，经处理后，再一次反馈给施工，如此往复。通过地质信息系统的及时、准确预报，为信息化施工提供决策依据。

地质预报信息系统见地质预报信息系统图。

4.5超前地质预报方法

4.5.1有针对性的补充地质调查

补充地质调查的主要内容包括不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及其变化；构造在隧道地表的出露、分布、性质、规模及其产状变化；地表岩层发育、规模及分布规律。

补充地质调查的方法：预报组根据建立的标准地层剖面，结合沉积规律，确定各岩组的地层层序、厚度、标志层位置。对地质构造进行追踪调

查后，根据施工进展情况，展开有针对性的地质描绘，详尽地核对细化勘察设计资料，为地质预报做好基础工作。

地质素描是对已开挖掌子面的地质状况作如实的调查，并进行详细编录，采集必要的数据，具体包括：对掌子面地层岩性、节理发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态等进行详细编录。

图4.2地质预报信息系统图

地质素描方法及形成成果详见下表。

表4.6地质素描的方法及预报成果表

采用罗盘仪，洞内观察等方法，实测岩层产状、节理产状及间距、微构造产状、断层面产状等，分段测绘

分析岩体各种参数，进行掌子面的工程地质评价，作出掌子面断面图，据其作常规预报展示图和分段预报报告书。

做标准地层剖面和岩层层位

预报预测软弱岩层的位置，提出施工建议措施

观察掌子面断层及微构造出现情况、对产状进行量测

分析断层、微构造的产壮规律，据其在掌子面部位、构造走向与隧道轴向的关系作出地质预报图

4.5.3TSP203超前地质预报系统

TSP203超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开发的目前世界上在这个领域先进的设备，它为方便快捷地预报掌子面前方100～200m范围内的断层破碎带、软弱地层等不良地质情况提供了一种强有力的方法和工具，通过超前地质预报提前了解掌子面前方的地质变化情况，合理安排掘进速度，及时优化施工方案，加强防护措施，从而能够确保安全、顺利地通过不良地质地段，使施工真正做到科学、安全、高效,其工作原理见TSP工作原理图。

图4.3TSP地震波法超前地质预报工作原理图

TSP203超前地质预报系统测线布设在掌子面附近的边墙上，它由两个接收器孔和24个炮孔组成，两个接收器孔对称分布在两边墙，24个炮孔等间距布置在两侧边墙。在数据采集前，钻孔、接收传感器套管的安装，以及接收器孔、炮孔倾角倾向和各孔距基准点距离的测量要先期完成。由于这些准备工作不影响正常施工，因此可与隧道施工作业同时进行。当正式爆破采集数据时，洞内一切施工必须停止，以确保采集到的数据尽可能少的受外界噪声的干扰。在数据采集时，相互间要做好配合，以减少对施工的影响。在熟练的情况下，数据采集时间可控制在1h以内。TSP数据处理流程见下图。

图4.4数据处理流程图

表4.7TSP203预测的方法及预报成果表

利用地震波的反射原理预测

空调系统调试施工工艺推断断层、岩层破碎带等不良地质体的位置、规模、性质

反射界面的岩性参数、产状及岩石力学参数

4.5.4地质雷达预报

应用电磁波反射原理进行探测。通过测定与岩溶含水性有关的介电常数的变化来探测充水的地质体，如含水的断层、岩性界面等。

采用地质雷达对岩性结构变化进行短距离（10～40m以内）的精确预报。地质雷达作为TSP203超前地质预报的补充，在高水压地段对TSP203预报的异常点进行补充探测。比如确定异常体的规模、性质、危害等有困难时采用地质雷达进行补充探测。同时地质雷达用于隧道底部、边墙、隧顶外或其它出水部位可能隐伏洞穴的探测，效果较好。

地质雷达预报方法和预报成果见《地质雷达预报方法和预报成果表》。

长沙某工程背街小巷施工组织设计表4.8地质雷达预报方法和预报成果表