高嶺隧道超前地質(zhì)預報施工方案

高嶺隧道超前地質(zhì)預報施工方案目錄TOC\o"1-2"\h\z\u1.工程概況 11.1.工程簡況 11.2地震基本烈度 11.3工程特點 12.超前地質(zhì)預報方法 13.超前地質(zhì)預報安排 14.超前地質(zhì)預報采用設備 25.超前地質(zhì)預報施作方法 25.1TGP206超前地質(zhì)預報儀 25.2超前地質(zhì)鉆孔 81.工程概況1.1.工程簡況廣珠鐵路復工工程SG-5標段高嶺隧道位于三江鎮(zhèn)，隧道全長355米，隧道里程范圍DK129+625～DK129+980。隧道的圍巖較為破碎，基巖裂隙水不發(fā)育,隧道圍巖為Ⅲ級圍巖130m，Ⅳ級圍巖108m,Ⅴ級圍巖117m,Ⅳ、Ⅴ級圍巖占隧道總長的62.5%，隧道內(nèi)設小避車洞10個，大避車洞1個，隧道為單面下坡，坡度為4‰，隧道進口至DK129+911.88段位于平曲線上,曲線要素為：ay-24°05′29″,R-1600,I-130,T-406.51,L-802.76,DK129+911.88至出口段位于直線上。隧道施工方法主要采用新奧法施工，光面爆破，噴護采用濕噴技術(shù)，全隧道襯砌為曲墻復合式襯砌。隧道內(nèi)兩側(cè)設排水溝及電纜槽,本隧道砼有耐久性要求，地下水對混凝土有硫酸性弱侵蝕性和溶出型中等侵蝕，初支混凝土、中空注漿錨桿漿液、砂漿錨桿之砂漿及二襯圬工除仰拱填充外均采用摻加劑|（耐腐蝕劑）之耐腐蝕混凝土，耐蝕腐系數(shù)不小于0.8。隧道為丘陵地貌，丘陵頂部高程130~142m，一般坡度20～35度，局部較陡，可達45度，隧道進出口丘腳高程約25~35m，坡度較緩，約10~20度，場內(nèi)最大相對高差約107m，地表植被較為發(fā)育，主要為松樹，夾雜小灌木林及雜草，地表分布坡殘積土，淺灰黃色，褐黃色，由砂巖原地風化而成，硬塑，厚約1～10m，下伏基巖白堊系砂巖，灰~褐灰色中薄～中厚層結(jié)構(gòu)，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，部分為鈣質(zhì)膠結(jié)，巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體破碎，基巖裂隙水不發(fā)育。地下水主要類型有基巖裂隙水，水量較少，對場地沒有影響。鐵路所經(jīng)地區(qū)主要河道洪水水面坡度為0.072‰～0.096‰。珠江三角洲的潮汐屬不規(guī)則半日潮，日潮不等現(xiàn)象嚴重。臺風暴潮相對最大增水，是低緯度河口區(qū)顯著的水文特征之一。珠江河口沿岸是我國風暴潮多發(fā)區(qū)之一，也是遭受風暴潮災嚴重地區(qū)。1.3工程特點。2.超前地質(zhì)預報方法2.1超前地質(zhì)鉆孔，采用5m、30m、50m超前地質(zhì)鉆孔；2.2TSP方法超前地質(zhì)預報；3.超前地質(zhì)預報安排序號起迄里程長度圍巖級別超前地質(zhì)預報的方法5m超前地質(zhì)鉆孔5m超前地質(zhì)鉆孔5m超前地質(zhì)鉆孔5m超前地質(zhì)鉆孔5m4.超前地質(zhì)預報采用設備超前地質(zhì)預報采用TGP206超前地質(zhì)預報儀結(jié)合超前鉆孔。序號儀器名稱型號產(chǎn)地數(shù)量備注1隧道地質(zhì)超前預報儀TGP206北京12地質(zhì)鉆機ZYY～150北京13超前水平地質(zhì)鉆機YT-28石家莊15.超前地質(zhì)預報施作方法5.1TGP206超前地質(zhì)預報儀5.1.11）激發(fā)孔、接收孔施作要有預報檢測人員進洞布置接收和激發(fā)的孔位，用紅色油漆毛筆準確標注在隧道的洞壁上。對于接收孔標明里程樁號，對于激發(fā)孔（放炮孔）的起始孔標明里程樁號。爾后通知施工單位打孔。打孔完畢后，預報人員要先進洞對孔深、孔徑、和孔數(shù)進行驗收，對于不合格的孔要進行補鉆。預報工作盡量少占用隧道作業(yè)時間，提高速度的重要環(huán)節(jié)之一是，預報檢測人員要進行現(xiàn)場布孔和檢測鉆孔的質(zhì)量兩個環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場鉆孔檢查，用大于2米長度的木桿或者塑料管檢查炮孔是否滿足深度和傾斜要求，檢查接收孔是否采用50毫米鉆頭打孔和孔深度為2米。準備工作做好了，進洞即安排預報采集工作，可以大大縮短占用隧道施工的時間，一般現(xiàn)場預報測量應該控制在不大于1個小時以內(nèi)完成。如果忽視準備和檢查工作，進洞安置接收探頭和安裝炸藥時發(fā)現(xiàn)問題，再進行補鉆將會延長占用隧道的時間和影響施工。采用隧道地震波技術(shù)進行隧道地質(zhì)超前預報的工作，需要隧道掘進一定的長度方可以進行，因為測量工作中的接收傳感器和若干激發(fā)點需要一定長度，一般該長度為60-70米左右。接收與激發(fā)孔的具體布置如下：超前預報中激發(fā)孔（放炮孔）的布置應避開安裝有電纜的一側(cè)洞壁。激發(fā)孔（放炮孔）由掌子面退后5米至10米開始布置。激發(fā)炮孔之間的距離一般為2米，激發(fā)的炮數(shù)一般為24個炮孔。而后延續(xù)布置接收孔，接收孔距離最近的炮孔為20米左右。講“左右”的用意是在這個范圍內(nèi)選擇巖體相對完整的位置打接收孔，記錄實際的距離為偏移距離。預報工作需要左右洞壁各安置一個傳感器接收地震波。因此需要在左右洞壁的相同里程點各打一個鉆孔，接收鉆孔的深度為2米。TGP儀器的接收孔直徑和激發(fā)炮孔直徑有區(qū)別，接收孔采用直徑為50毫米的鉆頭打孔，激發(fā)炮孔采用直徑為40毫米的鉆頭打孔。所有鉆孔布置在一條水平直線上，高度為隧道當前地板1.0米左右，激發(fā)孔向內(nèi)傾斜利于灌水,接收孔鉆成水平孔。“終孔時一定要吹孔”，避免巖粉碎石殘留孔內(nèi)，影響接收探頭的安置深度，或炸藥卷推不到位置深度。2）激發(fā)藥卷的制作洞外制作好帶有觸發(fā)線的藥條：為保證藥量的一致性，對于藥條（無論200克，還是150克均分為三段）用刀子等分割開分為三段；信號線買成捆的單根電線制作，裁成長度5米的單根電線24根。藥條插上雷管后用小塑料袋包緊，而后用對折的信號線扎緊，再用膠帶紙扎緊，注意藥卷直徑要小一些。事先備好以后，雷管線必須要短路，用塑料袋包起來，安全帶進洞內(nèi)。藥條的安裝：進洞后即將藥條逐個放入激發(fā)孔中，由木桿送至孔底，做好激發(fā)前的準備工作。注意信號線的兩個線頭與雷管的線頭分開，以避免觸發(fā)信號線感應雷管的激發(fā)高電壓，損害儀器。雷管激發(fā)線與觸發(fā)信號線的連接：用各自專用電纜分別連接，注意雷管線的兩個線頭與炮線的兩個線頭連接后，分別用膠布隔離絕緣。觸發(fā)信號線與專用電纜的兩個夾子分別連接。接收孔的耦合劑注入：耦合劑的作用是保證探頭與鉆孔巖體良好接觸的必要條件，因此在接收孔的孔底需要注入黃油。操作的步驟是將黃油軟管送入接收孔的孔底，而后稍退出15厘米，操作黃油器的壓桿滿行程連續(xù)射入黃油，一般連續(xù)打入10至15次，可以滿足探頭的耦合條件。退出黃油管時注意不要帶出已經(jīng)射出的黃油。接收探頭的安裝：接收探頭屬于精密設備，要輕拿輕放。探頭是三個分量組裝在一起的，安裝時使用專用工具定向推入孔中，務必使探頭的“方臺標記”朝上，推入的過程中推桿和探頭不要脫離，保證探頭的定向可靠，才能保證預報采集地震波的矢量方向要求。專用電纜的連接：地震波信號與觸發(fā)信號通過專用電纜與儀器連接，注意面對儀器屏幕，儀器背后的兩個輸入插座，右邊為1號插座，連接與炮孔同測的接收探頭線；左邊為2號插座，連接與炮孔對測的接收探頭線。儀器屏幕上的1、2、3道信號由1號插座輸入；儀器屏幕上的4、5、6道信號由2號插座輸入。儀器采用220V交流電，如無交流電也可采用直流12伏電瓶（DC12），與電瓶聯(lián)結(jié)時注意電源夾子的正負極不要接錯，紅色夾子接電瓶的正極（+）；黑色夾子接電瓶的負極（-）。5.1.21）儀器采集參數(shù)的設置：儀器站選擇在接收孔位置再退后一定距離的地方，選擇相對干燥安全的地方把儀器放置在外包裝箱上。采集參數(shù)中的空間位置參數(shù)按現(xiàn)場實際位置輸入，儀器的采樣率采用0.05毫秒，即50微秒；采樣點數(shù)采用4096點，如果預報距離要求大于200米以上，可以通過增加采樣點數(shù)（例如采用8192點）加長采集預報記錄的長度，當然也需要加大偏移距離。2）現(xiàn)場噪音條件的觀測檢查：在儀器進入采集的過程中均可以看到儀器接收系統(tǒng)所在地當時的環(huán)境噪音條件，環(huán)境噪音大不利于有效信號的接收，預報采集過程中需要相對安靜的環(huán)境，不允許洞內(nèi)有打鉆和動力車輛施工等。噪音顯示功能也可以作為檢查儀器和探頭是否工作在正常狀態(tài)，一般正常情況下6個通道的信號會發(fā)生上上下下的跳動，若有的通道在改變儀器增益情況下也不跳動，則有可能是工作不正常的表現(xiàn)。3）提高預報采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的措施：接收孔口用棉紗或紙卷塞堵，減少泄放到隧道內(nèi)的炮噪音干擾；每次激發(fā)時向激發(fā)孔內(nèi)注水，激發(fā)的頻率高、激發(fā)能量大，同時造成的環(huán)境噪音小。炮工連接雷管的炮線要遠離接收探頭的電纜，不要在隧洞的同一側(cè)平行布放，炮工操作放炮時要離開儀器站一定距離，不要與儀器站擠在一起，例如10米左右。4）安全施工高于一切!儀器操作員與炮工密切合作，彼此的工作招呼要明確，尤其是放炮口令。在炮工和儀器站均做好準備工作條件下，操作員首先喊出“充電”，炮工充電完畢要回應，而后操作員再喊出“放炮”指令?！俺潆姟?、“放炮”兩條指令的過程提醒隧道內(nèi)作業(yè)人員注意安全！采用炮震源作為激發(fā)，該項工作由隧道施工部門派出炮工負責完成，我們提出制作藥包的技術(shù)要求，施工中必須執(zhí)行雷管炸藥使用的安全規(guī)定。進洞工作人員必須戴安全帽，服從隧道施工部門的安全規(guī)定。5）預報采集工作結(jié)束：預報采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，儀器站操作員根據(jù)儀器的自檢功能，檢查24炮紀錄是否合格，在確認無需進行補充的工作后，操作儀器把當次采集的數(shù)據(jù)外傳至USB閃存上；而后操作儀器退出系統(tǒng)，安全關(guān)機，并清理現(xiàn)場收拾儀器設備裝箱等。6）收拾所有設備裝箱：取出接收探頭，用紙巾擦干凈，放回設備箱內(nèi)；所有專用電纜和安裝工具擦干凈收回設備箱內(nèi)。確認所有設備齊全后撤出隧道。5.1.3TGP206隧道超前地質(zhì)預報儀數(shù)據(jù)處理采用TGPWIN2.0軟件進行處理。依據(jù)隧道地震波反射原理，采用多波分析處理技術(shù)，對于處理中簡單重復費時的步驟采取自動處理方式，對于涉及解釋重要結(jié)論的處理過程，采用原生對比檢查和多參數(shù)綜合分析解釋的方式。1)建立檢測點、激震點、隧道掌子面里程表；確定預報的里程范圍和寬度。2)三分量地震波分離激發(fā)能量的非一致性調(diào)整；三個分量的地震波回波提??；偏移歸位成圖；地震波傳遞特性參數(shù)提取及成圖；以及綜合計算與構(gòu)造面產(chǎn)狀成果圖繪制。(反射回波是地質(zhì)災害存在的地震波反應，是推斷地質(zhì)病害類型、規(guī)模和性質(zhì)的基礎)。3)程序生成P波、SH波、SV波三分量地震反射波偏移歸位成果圖。4)程序生成綜合構(gòu)造面產(chǎn)狀分布成果圖。（數(shù)據(jù)處理分析流程見附圖，詳細處理分析過程見TGP206隧道超前地質(zhì)預報儀器說明書）5.1.4利用TGPWIN2.0處理系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)處理分析，得到三個分量的地震回波提取、偏移歸位成圖、地震波傳遞特性參數(shù)提取及成圖以及綜合計算與構(gòu)造面產(chǎn)狀成果圖繪制，再將所得到的成果圖一一比對分析，形成正式的預報報告指導現(xiàn)場開挖掘進從而保證隧道開挖安全。5.1.施工現(xiàn)場通過對隧道掌子面的掘進對地質(zhì)情況形成素描記錄，對相應里程段的圍巖狀況與地質(zhì)超前預報報告內(nèi)容進行現(xiàn)場核對，并進行偏差分析形成紀要，為更好的完成超前預報工作積累數(shù)據(jù)及經(jīng)驗。超前地質(zhì)鉆孔超前地質(zhì)預報工作流程圖接受超前預報任務接受超前預報任務孔位布置