【文章內(nèi)容簡介】 理和審核。 三 、量測斷面間距、測點布置 量測間距將嚴格按設(shè)計資料執(zhí)行。 測點擬布置如下：全斷面開挖時水平收斂基線布置 3條，起拱線處水平布 1條，起拱線下 2m處布置 1條，軌面以上 1m處布置 1條；正臺階開挖時水平收斂基線亦布置 3條，起拱線上 1m處布置 1條，起拱線下 1m 處布置 1條，軌面以上 1m 處水平布置 1條。拱頂下沉測點的位置在每個斷面內(nèi)布置 3點。 四 、施工監(jiān)測 周邊水平位移量測 測點埋設(shè)：噴錨支護施作后，用風(fēng)鉆鑿 ?40mm、深 200mm的孔，先用 1： 1水泥砂漿灌滿后再插入測點固 定桿，盡量使同一基線兩測點的固定方向在同一直線上，等砂漿凝固后，即可進行量測工作。 量測方法：采用 WPm3收斂儀監(jiān)測。即用一根在彈簧作用下被拉緊的帶狀鋼尺作第 19 頁 共 47 頁 為傳遞位移的媒介，通過百分表測讀隧道周邊兩點相對位置的變化，從而計算出該兩點基線方向上的相對位移。 拱頂下沉量測 拱頂位移量測的測點用風(fēng)槍打眼埋設(shè)好固定桿，并在外露桿頭設(shè)掛鉤。測點的大小要適中，如過小，測量時不易找到；如過大，爆破時易被打壞。支護結(jié)構(gòu)施工時要注意保護測點，一旦發(fā)現(xiàn)測點被掩埋，要盡快重新設(shè)置，以保證數(shù)據(jù)不中斷。 采用水平儀、水準尺、 掛鉤式鋼尺配合測量拱頂下沉，精度可達 1～ 2mm。量測時用一把 2～ 4m長的掛鉤式鋼尺掛上即可。 地表下沉量測 測點布置：與洞內(nèi)收斂、拱頂下沉量測斷面里程對應(yīng)，地表下沉量測點集中設(shè)在隧道中線附近，并在開挖面前方 H+h1處設(shè)測點， (H為隧道埋深， h1為上半斷面凈高 )，直到開挖面后方約 3～ 5B處。 根據(jù)現(xiàn)場實際情況，項目部將加強對下穿紅建路的地表下沉觀測。 測量方法：采用水平儀、水準尺配合測量地表沉降，精度可達 2～ 4mm。用經(jīng)緯儀將所有測點布設(shè)于同一直線上。測點鋼筋安設(shè)就位后，表面磨平，并用鋼釘?shù)蠕J器在其表面沖眼 標記。 量測頻率 隧道量測頻率見 下表 。 五 、量測數(shù)據(jù)分析和信息反饋 將量測數(shù)據(jù)進行處理和分析，繪制時間 位移曲線。 量測頻率表 類別 量測項目 每段相隔距離 每段安設(shè) 量測頻率 015天 1630天 31天以后 A 隧道內(nèi)地質(zhì)和 支護狀況的觀察 全隧道 各掌子面 1次 /每天 1次 /每天 1次 /每天 隧道凈空 變位測定 每 520m 水平收斂 3對測點 12次 /每天 1次 /每 2天 1次 /每周 第 20 頁 共 47 頁 B 拱頂下沉量測定 每 520m 3點 12次 /每天 1次 /每 2天 1次 /每 周 地表下沉測定 每 5m 洞口段 35m 1次 /每天 1次 /每 2天 (a)正常曲線 (b)反常曲線 時間 — 位移特征曲線 (a) 圖表示絕對位移值逐漸減小，支護結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，可施作模筑砼襯砌。 (b) 圖表示位移變化異常，反彎點噴錨支護出現(xiàn)嚴重變形，這時應(yīng)及時通知施工管理人員，該段支護須采取加強措施，確保隧道不坍方；嚴重時施工人員須迅速撤離施工現(xiàn)場，保證施工人員安全。 第 四 節(jié) 超前地質(zhì)探測與預(yù)報 一、 概述 本管段隧道地質(zhì)條件較復(fù)雜。主要工程地質(zhì)問題有巖溶、 涌水、突泥、斷層破碎帶等，因此超前地質(zhì)探測與預(yù)報是本標段隧道施工的一個極其重要的內(nèi)容和環(huán)節(jié)。 施工中采用動態(tài)管理、動態(tài)設(shè)計和信息化施工。提前解擬開挖地層的特性，確定合理的支護參數(shù)和施工方法，制定施工中可能出現(xiàn)的各種問題的處理預(yù)案，確保工程質(zhì)量和施工安全。即在預(yù)設(shè)計地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，采用地面預(yù)報和洞內(nèi)超前預(yù)報相結(jié)合的模式，主要以洞內(nèi)超前預(yù)報為主，對未開挖地段進行地質(zhì)預(yù)測和分析，采集各種水文、地質(zhì)、變形、應(yīng)變等信息，及時進行信息反饋，以確定合理的支護參數(shù)，制定合理的施工方法。洞內(nèi)超前預(yù)報主要通過 TSP203 地質(zhì) 超前預(yù)報系統(tǒng)、地質(zhì)雷達、聲波法、紅外線探水儀和超前鉆孔等手段進行。并將該項工作納入施工工序管理。 t t μ (min) 位 移 μ (min) 位 移 第 21 頁 共 47 頁 二、 超前地質(zhì)探測與預(yù)報組織機構(gòu)及職責(zé) 施工中將超前地質(zhì)預(yù)報工作作為一個工序來進行安排，成立專業(yè)超前地質(zhì)預(yù)報室，人員由物探、地質(zhì)及試驗專業(yè)工程師、測試技工組成；配備先進的預(yù)測與預(yù)報設(shè)備和儀器，建立地質(zhì)預(yù)報管理組織機構(gòu)，由總工程師任組長，超前地質(zhì)預(yù)報室主任任副組長，各專業(yè)工程師任成員的組織機構(gòu)，并聘請國內(nèi)知名地質(zhì)預(yù)報和隧道施工專家組成專家組。編制《隧道施工測試與超前預(yù)報實施細則》，并遵照執(zhí)行。 總工程師任組長：全 面負責(zé)綜合測試與超前地質(zhì)預(yù)報工作，直接向項目經(jīng)理負責(zé)； 超前地質(zhì)預(yù)報室主任任副組長：組織工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、物探及試驗等專業(yè)組成人員進行超前地質(zhì)預(yù)報日常工作； 根據(jù)本標段隧道的工程地質(zhì)特點，為保障施工安全，采用地面預(yù)報和洞內(nèi)預(yù)報相結(jié)合的模式，并主要以洞內(nèi)預(yù)報為主。 為提前解擬開挖地層的特性，在預(yù)設(shè)計基礎(chǔ)上，采用多種超前地質(zhì)探測與預(yù)報手段，采集各種水文、地質(zhì)、變形、應(yīng)變等參數(shù)進行信息化管理和監(jiān)測，對未開挖地段進行地質(zhì)預(yù)測和分析，以供設(shè)計單位及時提出是否需要修改設(shè)計的正確判斷，并研究擬采用的支護類型，確定合理的 結(jié)構(gòu)支護參數(shù)，實行動態(tài)管理、動態(tài)設(shè)計和信息化施工，以保證施工順利進行。 三、 地質(zhì)預(yù)報項目 由于隧道存在巖溶、突水突泥、巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害問題，施工中對可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害加強預(yù)防并開展地質(zhì)預(yù)報工作。 洞內(nèi)預(yù)報：施工中加強巖溶、斷裂破碎帶等的超前地質(zhì)預(yù)報工作，如采用超前鉆孔并輔以 TSP20地質(zhì)雷達、紅外線探水儀等物探手段進行綜合預(yù)測，并在必要時聯(lián)合設(shè)計單位對地面進行補充地質(zhì)測繪，加強洞外地表觀測。 開展動態(tài)設(shè)計，及時針對隧道施工超前預(yù)報，有關(guān)監(jiān)測結(jié)果及時開展動態(tài)設(shè)計，變更施工方案。 四、 超前地質(zhì)探測和預(yù) 報方法及工藝 第 22 頁 共 47 頁 根據(jù)本標段隧道工程地質(zhì)條件，結(jié)合本承包人以往施工中在超前地質(zhì)探測與預(yù)報方面所積累的經(jīng)驗，擬采用 TSP203 地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)、地質(zhì)雷達、聲波法、超前鉆探法等進行地質(zhì)預(yù)報，并預(yù)測開挖工作面前方一定范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。初步確定本標段采用以下方法進行超前地質(zhì)探測與預(yù)報。 TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng) TSP203 超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)是利用地震波在不均勻地質(zhì)中產(chǎn)生的反射波特性來預(yù)報隧道掘進面前方及周圍臨近區(qū)域的地質(zhì)狀況。它是在掌子面后方邊墻一定范圍內(nèi)布置一排爆破點，進行微弱爆破，產(chǎn)生的地震波 信號在隧道周圍巖體內(nèi)傳播，當巖石強度發(fā)生變化，界面兩側(cè)巖石的強度差別越大，反射回來的信號、返回的時間和方向，通過專用數(shù)據(jù)處理軟件處理得到巖體強度變化界面的信號也就越強。返回信號被經(jīng)過特殊設(shè)計的接收器接收轉(zhuǎn)化成信號并進行放大，通過專用數(shù)據(jù)處理軟件處理，就可以得到巖體強度變化界面的位置及方位。 TSP203地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)現(xiàn)場測試示意圖 TSP203 地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)實際操作中有如下特點：適用范圍廣，適用于極軟巖至極硬巖的任何地質(zhì)情況；距離長，能預(yù)測掌子面前方 100m～ 200m 范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況，圍巖越 硬越完整預(yù)報長度就越大；對隧道干擾小，在隧道施工間隙進行，且提交資料電雷管炸 藥主機裝置爆破箱觸發(fā)箱附件箱接受器爆破孔掌子面50m接受器第 23 頁 共 47 頁 及時。采用專用處理軟件，將復(fù)雜多解的波形分析轉(zhuǎn)換為直觀的單一解的波形能量分析圖。計算機自動繪出彈形波速度有差異的地質(zhì)界面相對于隧道軸線的地質(zhì)平面圖和縱斷面圖。將隧道頂部和底部的波形能量分析圖分析確定之后，就可得出斷層破碎帶、軟弱夾層或其它不良地質(zhì)相對于隧道的空間位置。但 TSP203 地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)也存在預(yù)報準確性和預(yù)報精度方面的問題，需要采用其他預(yù)報手段來補充和完善。 地質(zhì)雷達 作為 TSP203地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)的補充，在 TSP203預(yù)報異常點， 在確定異常體的規(guī)模、性質(zhì)、危害性有困難時，采用地質(zhì)雷達作為補充手段，短距離進一步探測前方 30m內(nèi)的地質(zhì)情況。地質(zhì)雷達能發(fā)現(xiàn)掌子面前方地層的變化，對于斷裂帶特別是含水帶、破碎帶有較高的識別能力。在深埋隧道和富水地層以及溶洞發(fā)育地區(qū)，地質(zhì)雷達是一個在短距離內(nèi)很好的預(yù)報手段。 地質(zhì)雷達探測與預(yù)報在掌子面測量放樣和監(jiān)控量測時平行安排，每 25～ 27m一循環(huán)。 聲波法（ HSP、 CT） (1) 聲波反射界面探測 聲波反射法利用聲波在地層中傳播、反射，通過信號采集系統(tǒng)接收反射信號，判釋隧道掌子面成前方反射界面（巖溶界面 ）距隧道掌子面的距離來探測巖溶界面 ,如下圖 所示。 (2) 界面距探測掌子面距離計算 在任意介質(zhì)中傳播的波，當其傳播到該介質(zhì)與另一介質(zhì)的分界面時，一部分產(chǎn)生反射，另一部分穿過界面折射后繼續(xù)在另一介質(zhì)中傳播。顯然，探測到的距離是波信號在發(fā)射換能器及接收換能器與界面間傳播的最短距離，該距離并不一定是隧道掌子面前方界面距探測面所在位置的水平距離，應(yīng)根據(jù)界面產(chǎn)狀進行預(yù)報距離修正。 (3) 巖溶性質(zhì)的分析判斷 巖溶充填物前方界面（巖溶溶洞洞壁面）探測，反射波相位與接收首波相位相同；第 24 頁 共 47 頁 施工掌子面前方巖溶探測，反射波相位與接 收首波相位相反，此時巖溶充填物（水、泥夾石或空溶洞）的判斷則需結(jié)合溶洞在巖溶地下水動力剖面分帶中的位置加以分析確定。 聲波反射法 (HSP)巖溶界面探測原理 (4) 巖溶聲波 CT探測預(yù)報 聲波 CT層析成像（ Computer Tomography，簡稱 CT成像或 CT）法預(yù)報移植于國外始于七十年代且得到廣泛應(yīng)用的巖土及混凝土聲波 CT 層析成像技術(shù)，借助醫(yī)學(xué)界X射線斷層掃描的基本手段，結(jié)合巖土物理力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)分析，采用孔間聲波探測射線走時和振幅來重構(gòu)孔間巖土內(nèi)部聲速值及衰減系數(shù)的場分布，通過像素、色 譜、立體網(wǎng)絡(luò)的綜合展示，達到直觀反映孔間巖土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)（巖容發(fā)育分布）的目的。 超前鉆孔探測 “物探先行，鉆探驗證”，超前鉆探是一種傳統(tǒng)而可靠的工程地質(zhì)探測方法，針對本標段隧道位于煤系地層地段的特點，擬采用超前鉆探方法進行探測，以超前水平巖芯鉆探為主，輔以淺孔鉆探。 超前水平巖芯鉆探可根據(jù)需要探測和了解隧道開挖前方幾米、幾十米乃至上百米范圍內(nèi)圍巖的工程地質(zhì)情況，為施工地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警提供信息；通過鉆孔了解和釋放影響隧道掘進施工的地下水和瓦斯積聚；通過巖芯觀察和分析對隧道開挖前方的不穩(wěn)定巖層和斷層破碎帶進行準 確定位；直接采取巖芯樣進行各種抗壓強度試驗，獲取巖石物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。 βA G BA、B CCα掌子面前方界面隧道開挖掌子面A 波發(fā)射點 B 波接收點α 界面傾角 β 波入射角hC 波在界面上的入射點第 25 頁 共 47 頁 為節(jié)約施工時間和減少經(jīng)費，對地質(zhì)情況穩(wěn)定、巖性堅硬完整且變化小的地段可酌情減少超前水平巖芯鉆探工作量，在鉆進過程中，盡可能避免鉆頭偏移，導(dǎo)致探測結(jié)果發(fā)生誤差。根據(jù)巖石的堅硬程度，調(diào)整鉆機轉(zhuǎn)速和鉆壓，堅硬巖石采用較低鉆壓。采用 XY2PC地質(zhì)鉆機進行超前深孔鉆探，鉆探深度可達 150m，孔徑 90~120mm。 根據(jù)物探結(jié)果，安排超前鉆探。淺孔超前鉆探方法是在鉆進過程中，從鉆進的時間、速度、壓力、沖洗液的顏色、成分以及卡鉆、跳鉆等和巖性、構(gòu)造 性質(zhì)及地下水等情況掌握地質(zhì)條件。綜合不同位 置 鉆孔的鉆進時間變化曲線，大致確定斷層的規(guī)模和產(chǎn)狀。 根據(jù)設(shè)計或超前物探，在需要地段做超前鉆孔探明涌水量。在臨近突水地段，最好多打一些超前探孔，并改放小炮，避免工作面出現(xiàn)沖潰現(xiàn)象，噴距應(yīng)比較穩(wěn)定。若探孔水噴距逐漸縮短，說明遇到儲量不大的靜儲量水，危害不大。噴距大于 5m 時，可加補幾個探孔加速施工，查清水情。若探孔水噴距突然縮小，或時大時小，說明管道中有較多的泥砂堵塞，應(yīng)以初噴距為準。探孔水噴距和隧道涌水量之間的關(guān)系還受到其它一些因素的影響，應(yīng)對于隧道的每一出水段，建立 單獨的預(yù)報標準。 紅外線探水儀 HY303 紅外線探水儀通過接收巖體的紅外輻射強度，根據(jù)圍巖紅外輻射場的變化，分析判斷開挖面前方 30m范圍內(nèi)是否存在含水體。將含水裂隙、含水構(gòu)造、含水體作為尋找對象場源時，場源所形成的場要遠遠大于場源本身，當由遠而近接近場遠時，儀器顯示屏上的讀數(shù)值會發(fā)生明顯變化。當掌子面前方存在含水構(gòu)造時，含水構(gòu)造產(chǎn)生的異常場會迭加到掌子面后方的正常場上，產(chǎn)生場的畸變，由距場源的距離不同，畸變后的場強亦不同，在數(shù)據(jù)曲線上表現(xiàn)為突變。而當掌子面前方?jīng)]有含水構(gòu)造時，由掌子面到其后一定距離內(nèi)所 測的紅外輻射場場值均為正常場值，為一常數(shù)，其數(shù)據(jù)曲線表現(xiàn)為一近似直線。 采用相似比擬法對涌水量預(yù)報 根據(jù)本承包人在巖溶隧道工程施工中的成功經(jīng)驗，選用相似比擬法或超前地質(zhì)預(yù)第 26 頁 共 47 頁 報 (物探或鉆探 )對隧道涌