超前地質(zhì)預報（加深炮孔法）施工作業(yè)指導書

52-44-超前地質(zhì)預報（加深炮孔）作業(yè)指導書1.適用范圍適用于xx鐵路隧道工程超前地質(zhì)預報（加深炮孔法）施工。2.作業(yè)準備2.1施工前應充分掌握隧道設計圖紙及相關(guān)文件內(nèi)容，并及時與現(xiàn)場進行核對，以確定合適的超前地質(zhì)預報方法并配備相應機具設備。根據(jù)施工圖設計要求及現(xiàn)場實際情況做好超前地質(zhì)預報作業(yè)技術(shù)交底。2.2熟悉《鐵路隧道超前地質(zhì)預報技術(shù)規(guī)程》（Q/CR9217-2015）、業(yè)主下發(fā)有關(guān)超前地質(zhì)預報的管理辦法等文件要求。2.3將隧道超前地質(zhì)預報工作納入正常的施工工序管理，建立完善的信息收集和信息反饋系統(tǒng)。2.4熟悉了解已有勘察資料，掌握掌子面所處地段的地層巖性、構(gòu)造特征、不良地質(zhì)及水文地質(zhì)特征。2.5熟悉了解其他預報手段探測成果，分析判斷掌子面所處地段工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征可能出現(xiàn)的差異（與勘察成果比較）。3.技術(shù)要求3.1技術(shù)指標3.1.1地層巖性預報，特別是針對軟弱夾層、破碎地層及特殊巖土的預測預報。3.1.2地質(zhì)構(gòu)造預報，特別是針對斷層、節(jié)理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構(gòu)造發(fā)育情況的預測預報。3.1.3不良地質(zhì)預報，特別是針對瓦斯等發(fā)育情況的預測預報。3.1.4地下水預測預報，特別是針對富水斷層、富水褶皺軸、富水地層中的裂隙水等發(fā)育情況的預測預報。3.2技術(shù)標準3.2.1探明斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、富水情況、在隧道中的分布位置、斷層破碎帶的規(guī)模、物質(zhì)組成等，并分析其對隧道的危害程度。3.2.2測定瓦斯含量、瓦斯壓力、涌出量、瓦斯放散初速度等，評價隧道瓦斯嚴重程度及對工程的影響，提出技術(shù)措施建議等。4.施工程序與實施流程4.1施工程序施工程序詳見圖1。4.2工藝流程工藝流程詳見圖2、圖3。圖1隧道超前地質(zhì)預報工作程序框圖圖2超前地質(zhì)預報實施流程圖圖3地質(zhì)預報信息處理流程圖5.施工要求5.1施工準備5.1.1根據(jù)施工圖設計要求及現(xiàn)場實際情況做好超前地質(zhì)預報作業(yè)技術(shù)交底。5.1.2超前地質(zhì)預報施工前應熟悉相應隧道的設計圖紙，核對地質(zhì)資料。5.1.3根據(jù)檢測方法準備好各種施工機械和檢測儀器，配備相應的專業(yè)人員。5.1.4檢測之前對儀器進行檢查，確保能正常運行。5.1.5準備好預測使用的各種材料。5.2施工工藝5.2.1隧道地質(zhì)災害分級⑴根據(jù)地質(zhì)災害對隧道施工安全的危害程度，分為以下四級，詳細影響因素見表1。A級：存在重大地質(zhì)災害的地段，如大型暗河系統(tǒng)，可溶巖與非可溶巖接觸帶，軟弱、破碎、富水、導水性良好的斷層破碎帶，特殊地質(zhì)地段，重大物探異常地段，大型、特大型涌水涌泥地段，誘發(fā)重大環(huán)境地質(zhì)災害的地段以及高地應力、瓦斯災害嚴重的地段以及人為坑洞等。B級：主要針對中、小型涌水涌泥地段，較大物探異常地段，斷裂帶等。C級：主要針對水文地質(zhì)條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段，發(fā)生涌水涌泥的可能性較小。D級：非可溶巖地段、小型斷層破碎帶，發(fā)生涌水涌泥的可能性極小。⑵超前地質(zhì)預報堅持隧道洞內(nèi)探測與洞外地質(zhì)勘探相結(jié)合、地質(zhì)方法與物探方法相結(jié)合、多種物探方法相結(jié)合、地球物理方法與超前水平鉆探相結(jié)合，輔助導坑與主洞探測相結(jié)合，開展多層次、多手段的綜合超前地質(zhì)預報，并貫穿于施工全過程。表1綜合超前地質(zhì)預報工作分級影響因素施工地質(zhì)分級ABCD復雜較復雜中等復雜簡單地質(zhì)復雜程度(含物探異常)巖溶發(fā)育程度極強，厚層塊狀灰?guī)r，大型溶洞、暗河，巖溶密度每平方公里＞15個，最大泉流量＞50L/s，鉆孔巖溶率＞10%。強烈，中厚層灰?guī)r夾白云巖，地表溶洞落水洞密集、地下以管道水為主，巖溶密度每平方公里5~15個，最大泉流量10~50L/s，鉆孔巖溶率5~10%。中等，中薄層灰?guī)r，地表出現(xiàn)溶洞，巖溶密度每平方公里1~5個，最大泉流量5~10L/s，鉆孔巖溶率2~5%。。微弱，不純灰?guī)r與碎屑巖互層，地表地下以溶隙為主，最大泉流量＜5L/s，鉆孔巖溶率＜2%。。涌水涌泥程度特大（日出水10萬t以上）、大型突水（日出水1~10萬t）、突泥，高水壓。中小型突水（日出水1000~1萬t）、突泥。小型涌水（日出水100~1000t）、涌泥。日出水小于100t涌突水可能性極小。斷層穩(wěn)定程度大型斷層破碎帶、自穩(wěn)能力差、富水，可能引起大型失穩(wěn)坍塌。中型斷層帶，軟弱，中~弱富水，可能引起中型坍塌。中小型斷層，弱富水，可能引起小型坍塌。中小型斷層，無水，掉塊。地應力影響程度高應力，嚴重巖爆（拉森斯判據(jù)＜0.083，即巖石點荷載強度與圍巖最大切向應力的比值），大變形。高應力，中等巖爆（拉森斯判據(jù)0.083~0.15），中~弱變形。弱巖爆（拉森斯判據(jù)0.15~0.20），輕微變形。無巖爆（拉森斯判據(jù)＞0.20），無變形。瓦斯影響程度瓦斯突出：煤的破壞類型為Ⅲ（強烈破壞煤）、Ⅳ（粉碎煤）、Ⅴ（全粉煤）類，瓦斯放散初速度≥10，煤的堅固系數(shù)≤0.5，瓦斯壓力≥0.74Mpa。高瓦斯：全工區(qū)的瓦斯涌出量≥0.5m3/min。低瓦斯：全工區(qū)的瓦斯涌出量＜0.5m3/min。無。(地質(zhì)因素)對隧道施工影響程度危及施工安全，可能造成重大安全事故。存在安全隱患?？赡艽嬖诎踩珕栴}。局部可能存在安全問題。誘發(fā)環(huán)境問題的程度可能造成重大環(huán)境災害。施工、防治不當，可能誘發(fā)一般環(huán)境問題。特殊情況下可能出現(xiàn)一般環(huán)境問題。無。分級預報方式A級預報：采用地質(zhì)素描、地震反射波法（TSP、TGP等）、地質(zhì)雷達、超前水平鉆探、加深炮孔等手段綜合預測。首先以長距離地震反射波法進行預測，同時中長距離的超前鉆探探查和短距離的雷達探測，每一個開挖循環(huán)，都進行加深炮孔探測。B級預報:采用地質(zhì)素描，地震反射波法，輔以地質(zhì)雷達，進行必要的單孔超前水平鉆和加深炮孔探測。當發(fā)現(xiàn)局部地段較復雜時，則按A級要求實施。C級預報：以地質(zhì)素描為主。對重要的地質(zhì)（層）界面、斷層或物探異常可采用地震反射波法進行探明，必要時單孔超前鉆探。D級預報：采用地質(zhì)素描、輔以加深炮孔。5.2.2超前地質(zhì)預報（加深炮孔）方案⑴嚴格按照超前地質(zhì)預報方案實施，科學組織，正確處理施工進度與超前預報工作的關(guān)系。當施工進度與超前預報發(fā)生矛盾時，施工必須為超前預報讓路，以避免盲目施工，確保超前預報實施，并起到指導施工的作用。⑵超前預報人員應能正確使用物探儀器設備，并具備判譯、預報能力。⑶參與超前預報工作的單位應按要求配備預測預報人員與超前探測儀器設備。⑷開展物探預報方法時，各架子隊應予以配合，提供條件。⑸當發(fā)現(xiàn)具有涌（突）水、涌（突）泥（砂），等大型地質(zhì)災害時，參建各方應及時共同研究分析、提出處理方案及措施意見。5.2.3超前地質(zhì)預報的內(nèi)容和方法超前地質(zhì)預報的目的是根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)復雜程度分級，采用一定的預報技術(shù)手段來確定隧道施工掌子面前方及周圍可能發(fā)生突（涌）水（泥）、塌方、掉塊、冒頂、放射性等地質(zhì)災害風險源的位置、規(guī)模、性質(zhì)、發(fā)育特征、強度、影響范圍等；對于巖溶隧道，還應對底板的巖溶發(fā)育情況以及巖溶水的賦存規(guī)模以及壓力進行預測。根據(jù)預測與預報的結(jié)果，建立災害應急處理方案與薄弱地段的施工方案，為隧道工程施工方案的制訂與風險防范提供動態(tài)可靠的依據(jù)，確保隧道施工地質(zhì)風險安全可控。超前地質(zhì)預報工作內(nèi)容包括：超前地質(zhì)預報；施工圍巖分級及穩(wěn)定性評價；災害評估及防治工程措施建議3項內(nèi)容。⑴超前地質(zhì)預報超前地質(zhì)預報是隧道施工地質(zhì)工作最主要的工作內(nèi)容。其工作分為：既有資料收集；地質(zhì)調(diào)查；洞內(nèi)外水文調(diào)查；監(jiān)測測試；超前地質(zhì)預測；綜合超前預報和成災警報等五項任務。①既有資料收集既有資料和相關(guān)地質(zhì)成果的收集和分析,對存疑慮的相關(guān)重大地質(zhì)問題和地段,必要時進行踏勘和補充恰當?shù)牡刭|(zhì)工作。②地質(zhì)調(diào)查：超前地質(zhì)預報最基礎(chǔ)的工作，其主要內(nèi)容包括：A.地質(zhì)觀察a.地層巖性——地層時代劃分,巖組劃分,巖石劃分,巖體性態(tài),切割程度,圍巖等級等。b.斷層——斷層性質(zhì)、位置、產(chǎn)狀、破碎帶寬度及構(gòu)造巖劃分，斷層巖體的圍巖級別劃分及穩(wěn)定性評價。斷層坍方的地質(zhì)原因，是地質(zhì)觀察的重點。c.貫穿性節(jié)理——產(chǎn)狀、密度、寬度、延伸情況，節(jié)理面特征、力學性質(zhì)。分析判斷組合特征、巖體完整性程度，控制局部坍方的構(gòu)造內(nèi)因。B.巖溶調(diào)查：巖溶規(guī)模（形態(tài)）、位置（洞體里程）、所屬地層和構(gòu)造部位，充填物（成分、狀態(tài)）、洞體展布的空間關(guān)系。③洞內(nèi)外水文調(diào)查A.洞內(nèi)水文調(diào)查a.涌水點(處)調(diào)查空間：層位、構(gòu)造部位、洞圍分布，含水體分布；時間：點(處)間的時效關(guān)系；制約：制約因素、補給來源、途徑、連通關(guān)系。b.涌水量預測：實用量測：反映瞬時特征和短期變化特征；長期觀測：反映長期變化特征和動態(tài)特征；涌水量預測；c.水質(zhì)水壓測試：包括水壓、水溫、水色、含泥沙量測定；d.危害評估B.洞外水文調(diào)查a.氣象觀測。b.重要排泄點、徑流點長期觀測；c.相關(guān)巖溶水文地質(zhì)及環(huán)境水文地質(zhì)調(diào)查調(diào)繪：相關(guān)巖溶水文調(diào)繪、地表坍方、變形調(diào)查；試驗：同位素、示蹤等；水質(zhì)。④超前地質(zhì)預測A.預測方法超前物探預測法：包括地震反射波法、地質(zhì)雷達；超前鉆孔預測法：包括超前水平鉆孔、加深炮孔。B.預測有效距離長距離超前地質(zhì)預測：其預報距離為100～150m。以地震反射波法為主結(jié)合地面地質(zhì)工作綜合預報。短距離超前地質(zhì)預測：其預報距離為15～30m以內(nèi)。是在長距離超前地質(zhì)預報的基礎(chǔ)上，以地質(zhì)雷達、5～8孔5m加深炮孔和30m超前鉆孔為手段并結(jié)合掌子面地質(zhì)素描工作綜合預報。中長距離超前預測：其預報距離為30～100m，是在長距離超前地質(zhì)預測的基礎(chǔ)上，針對較大物探異常，以30～100m超前鉆孔為手段并結(jié)合掌子面地質(zhì)素描工作綜合預報。⑤綜合超前預報和成災警報A.綜合超前預報內(nèi)容地層、完整性及含水情況；斷層及富水情況；大型巖溶及富水情況；暗河。B.超前地質(zhì)災害警報內(nèi)容大型塌方；涌水涌泥；C.預報災害警報方法資料綜合分析法；不良地質(zhì)前兆預測法；地質(zhì)災害發(fā)生可能性判斷法。⑵施工圍巖分級和圍巖穩(wěn)定性評價圍巖穩(wěn)定性評價一般分為穩(wěn)定性初步評價和長期穩(wěn)定性評價。①施工圍巖分級，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和物探預報資料確定巖石堅硬程度、完整性，并根據(jù)巖體含水情況劃分施工階段圍巖分級。②圍巖穩(wěn)定性評價：根據(jù)施工圍巖分級、掌子面穩(wěn)定狀態(tài)，綜合評價圍巖穩(wěn)定性。根據(jù)軟弱不利結(jié)構(gòu)面楔體穩(wěn)定性分析，評價圍巖局部穩(wěn)定性，預報拱頂?shù)魤K、側(cè)壁片幫等災害。⑶災害評估、防治工程措施建議①災害評估內(nèi)容：包括超前地質(zhì)預報、圍巖穩(wěn)定性評價和隧底巖溶探查所反映的大型坍方、涌水涌泥、軟巖變形、圍巖穩(wěn)定性、隧底巖溶坍塌等方面。②災害評估方法：參照表1地質(zhì)災害分級簡表中地質(zhì)復雜程度，誘發(fā)環(huán)境問題的程度和結(jié)合工程特征評價各類災害對隧道施工安全、質(zhì)量、工期、環(huán)境的危害評估。③防治工程措施建議：以設計資料為基礎(chǔ)，根據(jù)綜合預報的地質(zhì)條件，從地質(zhì)的角度出發(fā)，針對不同地質(zhì)條件和地質(zhì)災害及其危害程度，提出安全可行的處理措施建議。5.3超前地質(zhì)預報（加深炮孔）方法測試技術(shù)要求5.3.1加深炮孔每排炮根據(jù)要求設3～10個加深炮孔，長度5m，特殊地段適當增加，主要布置在掌子面周邊，并以30~40°外插角實施，以預測掌子面前方地層和地下水。5.3.2加深炮孔探測應符合下列要求：⑴孔深應較爆破孔（或循環(huán)進尺）深3m以上；⑵孔徑宜與爆破孔相同；⑶孔數(shù)、孔位應根據(jù)安全巖盤厚度、隧道開挖斷面尺寸、每循環(huán)開挖進尺以及地質(zhì)復雜程度確定；⑷在富水巖溶發(fā)育區(qū)每循環(huán)必須按設計認真實施，發(fā)現(xiàn)異常情況應及時反饋信息，嚴禁盲目裝藥放炮；⑸鉆到溶洞和巖溶水時，應視情況采用超前地質(zhì)鉆探和其他探測手段，查明情況，確保施工安全，為變更設計提供依據(jù)；⑹加深炮孔探測嚴禁在爆破殘眼中實施；⑺揭示異常情況的鉆孔資料應作為技術(shù)資料保存。5.4地質(zhì)信息收集與處理超前地質(zhì)預報建立一個地質(zhì)信息系統(tǒng)，通過各種方法收集地質(zhì)信息，進行綜合分析、判斷，編制信息預報成果由主管技術(shù)人員予以復核，并報設計、監(jiān)理。為變更設計和施工提供決策依據(jù)，及時調(diào)整施工方法和支護參數(shù)。經(jīng)分析、整理的地質(zhì)資料作為施工技術(shù)資料存檔。采用新的施工方法和支護參數(shù)后，有從施工過程中獲取新的地質(zhì)信息，更新地質(zhì)信息系統(tǒng)，經(jīng)處理后再次反饋給施工，使地質(zhì)信息收集、處理系統(tǒng)化。6.勞力組織現(xiàn)場配備技術(shù)人員和普通勞工協(xié)助實施。工程師2人，技術(shù)人員2人，普通勞工5人。7.材料要求根據(jù)地質(zhì)超前預報設計確定。8.設備機具配置結(jié)合隧道地質(zhì)圍巖分級、超前地質(zhì)預報設計，超前地質(zhì)預報方法配置如下表。表2設備配置表序號設備名稱型號規(guī)格單位數(shù)量1地震波超前預報探測儀TSP臺12地質(zhì)雷達SIR-20臺13地質(zhì)羅盤儀DQY-1型臺24計算機臺25打印機臺16越野汽車輛17照相機臺18放射性、瓦斯探測儀必要時各備1臺臺19.質(zhì)量控制及檢驗9.1按照超前地質(zhì)預報實施性施工組織所制定的各項技術(shù)指標的要求，嚴格技術(shù)交底，做到目的明確、清晰地開展預報工作，使預報質(zhì)量得到有效的控制，從而切實保證預報的精度和質(zhì)量。9.2TSP超前探測前應對炮孔及接收器孔進行測量，其參數(shù)應嚴格滿足設計要求；接收器套管安裝要耦合完好；檢測噪音振幅峰值小于-78dB時方可接收數(shù)據(jù)，接收時要保持檢測噪音時最安靜的狀態(tài)，接收到的信號要求初值明顯；曲線隧道預報的終點不能偏離隧道中線30m。9.3在各項現(xiàn)場采集工作結(jié)束后，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析、處理以及報告編寫應及時，成果報告應有編制、復審核。9.4成果報告及時提交給項目部，做到信息化施工。9.5把預報、檢測結(jié)果與實際開挖情況進行比對，不斷總結(jié)，調(diào)整各種參數(shù)、方案組合等，對預報做出修正，提高準確性。9.6提高超前地質(zhì)預報工作人員的解譯能力，提高預報準確率和預報技術(shù)水平。10.安全及環(huán)保要求10.1安全要求10.1.1超前地質(zhì)預報人員應認真學習、執(zhí)行隧道施工安全規(guī)程，超前鉆探人員還應該認真學習、執(zhí)行鉆探安全技術(shù)操作規(guī)程。新參加員工（含臨時工）上崗前，必須經(jīng)過安全生產(chǎn)教育，具有安全生產(chǎn)的基本知識，并應在班長或技術(shù)熟練人員的指導下工作。10.1.2隧道超前地質(zhì)預報實施過程中應積極識別各種安全危險源，保障人員和機械設備的安全。10.1.3進入隧道工作必須穿戴合體的工作服、防護靴、安全帽和防塵（防毒）口罩等防護用品。10.1.4嚴禁上班前和工作中飲酒。10.1.5地質(zhì)預報工作必須在現(xiàn)場找頂作業(yè)結(jié)束（必要時初