铁路工程超前地质预报作业指导书.docx
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铁路工程超前地质预报作业指导书
超前地质预报作业指导书
1.适用范围
适用于铁路站前1标段隧道工程超前地质预报作业。
2.作业准备
2.1内业技术准备
组建地质超前预报专业小组,认真学习实施性施工组织设计,阅读、审核施工图纸,掌握隧道工程地质情况,编制超前地质预报计划,采用先进科技手段进行超前地质探测预报。
预报手段主要包括以下几种:
地质超前探测预报系统、地质雷达、红外线探测仪、超前地质钻孔等。
2.2外业技术准备
根据隧道地质情况,采用不同的超前地质预报方法,现场收集隧道地质情况的各种技术数据,进行分析、解译、对比后得出结论,指导隧道施工。
3.技术要求
3.1预报人员为地质专业工程师,有丰富的现场施工经验,吃苦耐劳,有职业责任感。
3.2爆破人员必须为取得爆破作业资格证人员,责任心强,没有违章作业行为。
4.施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工程序为:
地质分析预测→判断地质情况→确定预报手段→收集数据→分析、解译、对比数据→反馈设计→变更调整设计参数→根据变更设计施工。
4.2工艺流程
综合超前地质预报系统流程图
5.施工要求
5.1地质调查法
地质调查法是根据隧道已有勘察资料、地表补充地质调查资料和隧道内地质素描,通过底层层序对比、底层分界线及构造线地下与地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析等,利用常规地质理论、地质作图和趋势分析等,推测开挖工作面前方可能揭示地质情况的一种超前地质预报方法。
本法适用于各种地质条件下隧道的超前地质预报。
地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描等。
(1)隧道地表补充地质调查
隧道地表补充地质调查应包括下列主要内容:
对已有地质勘查成果的熟悉、核查和确认;地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系,特别是对标志层的熟悉和确认;断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况;地表岩溶发育位置、规模及分布;煤层、石膏、膨胀岩、天然气、含放射性物质等特殊岩土地层在地表的出露位置、宽度及其产状变化情况;人为坑洞位置、走向、高程等,分析其与隧道的空间关系;根据隧道地表补充地质调查结果,结合设计文件、资料和图纸,核实和修正超前地质预报重点区段。
(2)隧道内地质素描
隧道内地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制成图表,是地质调查工作的一部分,包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。
隧道内地质素描主要内容:
①工程地质
a地层岩性:
包括地层时代、岩性、层间结合程度、风化程度等。
B地质构造:
描述褶皱、断层、节理裂隙特征、岩层产状等。
断层的位置、产状、性质、破碎带的宽度、物质成分、含水情况以及与隧道的关系。
节理裂隙的组数、产状、间距、充填物、延伸长度、张开度及节理面特征、力学性质、分析组合特征、判断岩体完整程度。
c岩溶:
描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位,充填物成分、状态,以及岩溶展布的空间关系。
d特殊地层:
煤层、沥青层、含膏盐层、膨胀岩和含黄铁矿层等应单独描述。
e地应力:
包括高地应力显示性标志及其发生部位,如岩爆、软弱夹层挤出、探孔饼状岩芯等现象。
f塌方:
应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征,并分析产生塌方的地质原因及其对机械掘进的影响。
g有害气体及放射性危害源存在情况。
②水文地质
A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。
b水质分析,判定水对建筑材料的腐蚀性。
c出水点和地层岩性、构造、岩溶、暗河等的关系分析。
d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。
e必要时应建立涌突水点地质档案。
③围岩稳定性特征及支护情况:
记录不同工程地质、水文地质条件下隧道围岩稳定性、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。
④影像:
隧道内重要的和具代表性的地址现象应进行摄影或录像。
5.2物探法
物探法按方法类型分为弹性波反射法、地质雷达法、瞬变电磁法。
弹性波反射法包括地震波反射法、水平声波剖面发、负视速度发和陆地声纳法等方法,适用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围。
本标段采用相对普通和成熟的地震波反射法(TSP)。
软弱、破碎地层或岩溶发育区,每次预报距离采用100~120m,前后两次搭接的长度10m以上;岩体完整的硬质岩地层每次预报距离采用120~150m,搭接长度不小于10m。
其相关技术要求按《铁路隧道超前地质预报技术规程》办理。
地质雷达探测主要用于岩溶探测,亦可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀体的探测,每25m一次,一次范围为30m,前后两侧搭接长度5m以上。
其相关技术要求按《铁路隧道超前地质预报技术规程》办理。
瞬变电磁法适用于探测任何地层中存在的地下水体、断层破碎带、溶洞、溶隙、暗河等。
每次预报距离80~100m,但是由于测量线圈和发射线圈的面积及匝数不同,致使前方存在不同深度范围的盲区,盲区段落的数据不能参与资料解释。
前后两次搭接长度不小于25m。
本标段隧道设计采用的物探方法有:
地震波反射法、地质雷达法。
根据不同地质条件及其适用条件,采取不同的物探措施,现将物探法分为以下3类:
序号
适用条件
物探类型
采用物探方法
1
一般地段
WT1
地震波反射法
2
断层及其破碎带、软弱地层、褶皱及其破碎带、侵入岩蚀变带、岩溶弱~中等发育地段等非富水构造带
WT2
地震波反射法+地质雷达法
3
富水构造、可熔岩与非可熔岩接触带、岩溶强烈发育地段
WT3
地震波反射法+地质雷达法+瞬变电磁法
5.3超前钻探法
超前钻探法分为超前地质钻探和加深炮孔探测。
(1)超前地质钻孔
超前地质钻孔:
拟采用冲击钻和回转取芯钻,验证中近距离物探超前探测存在异常的地段,钻孔直径采用Φ89,活动断裂带超前探测长度80~100m,搭接长度不小于10m,其余地段超前探测长度不小于30m,前后两次搭接长度不小于5m。
钻孔是否取岩芯根据不同地质条件和探测目的确定。
根据不同地质条件及其相应要求,采取不同的钻探措施,现将钻探法分为以下6类:
序号
试用条件
钻探类型
主要手段
备注
1
一般地段
ZT1
根据物探预报结果,需要采用超前钻探验证物探异常时实施超前钻孔(1孔)进行。
超前钻探长度在高风险隧道控制在本段长度的10%以内除高风险隧道外的一般隧道控制在本段长度的5%以内。
2
非可溶岩断层、褶皱带、侵入岩蚀变带、富水地段
ZT2-1
根据地质及物探预报结果,先施作超前取芯钻孔1孔,若需进一步确定其产状,再施作超前钻孔1孔。
当有平行导坑时,先行隧道采用ZT2-1,后行隧道采用ZT1。
3
可溶岩一般地段、断层、褶皱带、可溶岩与非可溶岩接触带及地表物探V类异常地段
ZT2-2
超前钻孔1孔贯通施作,若遇富水岩溶地段,泽按ZT5执行。
当有平行导坑时,先行及后行隧道均采用ZT2-2。
4
软质岩大变形、硬质岩岩爆段
ZT3
每个段落选取2处(一处为先揭示段、一段为中间段),超前钻孔2孔,其中1孔取芯。
先行隧道采用ZT3,后行隧道采用ZT1
5
活动断裂带
ZT4
根据地质及物探预报结果,先施作超前取芯钻孔1孔,必要时做年代、薄片检定,若需进一步确定其产状,再施作超前钻孔1孔。
超前钻孔孔深80~100m,先行隧道采用ZT4,后行隧道采用ZT1
6
可溶岩高压富水地段(可溶岩与非可溶岩接触带、可溶岩中的断层破碎带、大型溶洞、岩溶洼地、岩溶管道等岩溶强烈发育段以及物探法显示极破碎岩体并富水的岩溶地段)
ZT5
超前钻孔(4孔),钻孔均需设置关水阀门,1孔设置测压装置,w其中3孔作为定位孔。
断层破碎带时1孔取芯。
备注
1、当适应条件有重合段落时应采用组合的重合手段。
除ZT3、ZT6以外,其他钻探法其孔位布置及相关技术要求见“超前地质钻探孔位布置示意图”及其说明。
2、对隧道穿越的可熔岩地层及煤层段,在隧道开挖后,应对洞周围伏岩溶或采空区进行探测,并根据探测结果采取合理可行的处理措施。
3、关于高瓦斯或瓦斯突出煤系地层:
勘测期间未发现高瓦斯段落,若施工发现采取表中措施。
瓦斯工区钻孔作业必须采用水循环钻或湿式钻孔,当对煤层超前探测时,正式探测孔应取完成的岩(煤)芯,进入煤层后宜用干钻取样。
原则上正洞及辅助坑道的钻探法孔位布置可参考上图指导性意见执行,当掌子面局部出现夹泥、裂缝增多、含水量增大等特殊情况时,宜结合现场情况适当调整孔位位置。
超前地质专孔空位的布置一般应遵循以下原则布孔:
①一般地段外插角宜控制在1º~3º;软弱破碎岩层外插角可是当加大;富含岩溶发育去超前地质钻探应终孔于隧道开挖轮廓线以外5~8m,外插角宜控制在10º~15º。
②当设计图明确空位的地段按设计图布置空孔位,当没有明确时,可根据现场情况灵活布孔,孔位、孔数、孔深、孔径以满足安全施工,整治处理和预报所需材料为原则。
③当钻孔遇到岩溶时,钻孔应穿透岩溶顶底板深度,并进入后方完整基岩不小于5m,当钻孔遇到煤层时,钻孔应穿透煤层至后方完整基岩不小于0.5m。
(2)加深炮孔
加深炮孔:
即加深炮孔超前探测,利用在隧道开挖面上钻小孔径浅孔获取地址信息的一种方法,在每一循环钻设炮孔时布设3~8个加深炮孔,较循环进尺加深3m以上作为探测孔。
根据不同的地质条件、隧道开挖工法、断面大小,所采用的加深炮孔孔数要求及孔位布置如下所示:
5.4对超前预报所得的资料须进行综合分析与判断,相互印证,并结合掌子面揭示的地质条件、法展规律、趋势及前兆进行预测判断,并形成超前地质预报表综合分析成果报告,根据超前地质预报表综合分析成果,相应优化调整措施、工法及特殊处理措施,以确保施工安全、结构安全和工程顺利实施。
5.5可能发生软质岩大变形、硬质岩岩爆段落在洞内开始原始地应力测试和相关岩石试验等专项工作。
5.6基地勘探:
路线穿越可溶岩及煤系地层时,隧道开挖后,仰拱施做前应对隧道基地隐伏岩溶及是否存在小煤窑进行探测。
并根据探测结果采取合理可行性的处理措施,其探测相关技术要求按工管质安电【2013】198号文执行。
5.7超前地质预报注意事项
(1)施工过程中隧道超前地质预报应根据地质复杂程度分级,确定重点地质预报地段,并遵循动态设计原则,根据预报实施过程中掌握的地质情况,及时调节隧道区段的地质复杂程度分级、预报方法和技术措施等。
(2)超前地质预报的得结果应体现及时性,超前地质预报实施单位应及时将预报成果报送有关各方。
(3)超前地质预报是勘察设计阶段工程地质的延续,应进行实际地质状况与设计的对比性,总结经验教训,不断提高隧道地质勘察质量。
(4)施工前应由地质人员和隧道施工经验丰富的施工者对掌子面进行培训,使其了解“临近隧道没不良地质体的前兆标志”,以便采取相应应对措施,尽量减少地质灾害的发生。
6.劳动组织
人员配备表
小组组长
1人
专业工程师
2~4人
工班长
1人
爆破工
3~5人
7.材料要求
7.1预报仪器设备处于良好状态,无故障,无安全隐患。
7.2火工品在有效期内,材料规格、储存、运输和使用符合火工品相关规定。
7.3钻孔设备性能良好,满足钻孔要求。
8.设备机具配置
超前地质探测预报仪器设备配备表
序号
名称
数量
备注
1
地质探测预报系统
1套
2
地质雷达
1套
3
红外线探水仪
1台
4
水平钻机
1台
5
数码照相机
1台
6
水量表
2个
7
水压表
2个
8
笔记本电脑
2台
9
越野汽车
1辆
选用
施工现场配合:
凿岩机3~5台,提供高压风、水和电源,提供现场运输工具。
9.质量控制及检验
9.1收集数据时,要排除外界干扰源对信号的干扰;
9.2要将解译结果与开挖后实际地质情况比较,不断总结经验,提高解译水平。
10.安全及环保要求
10.1安全要求
10.1.1设备技术状态良好,能确保正常、安全使用。
10.1.2操作人员必须熟知设备性能和操作规程,严格遵守设备操作、使用和维护保养规定,按照设备使用说明书的有关规定操作使用。
10.1.3严禁设备带故障使用,防止拼设备和精机粗用,违规代用,使用设备时不得任意改变其性能和用途,禁止随意拆卸零部件和附属设备。
10.1.4设备的随机附件、备件、专用工具应专人保管,责任到人。
10.1.5设备使用后要按照出厂装箱位置装好设备,设备搬运要轻拿轻放,做好防潮防雨工作。
10.1.6仪器运输时应机不离人,人不离机,保证仪器运输安全,按照要求在指定时间内到达待测地点。
10.1.7按照“养维并重,预防为主”的原则,必须对设备有计划的进行技术保养维护,使设备保持整洁、干净和安全,做好设备的保养维护工作。
10.1.8设备发生故障,现场操作人员应及时向组长汇报,及时与厂家联系维修事宜,操作人员不得私自拆卸、处理故障设备。
10.1.9设备操作地点要选择已支护、安全稳定的位置,确保操作者和设备安全。
10.1.10震源使用的炸药、电雷管管理要严格按照火工品使用管理规定执行,保证设备及现场作业人员的安全。
10.2环保要求
10.2.1工作中的废弃物及时处理,运到当地环保部门指定的地点弃置。
10.2.2按环保部门要求集中处理试验及生活中产生的污水及废水。
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