【導(dǎo)讀】莂莆螈衿羋蒞袁肅膄蒅薀袈肀蒄蚃肅荿蒃螅袆蒞蒂羇膁芁蒁蚇羄膇蒀蝿膀肂葿袂莁葿薁膈芇薈蚄羈膃薇螆膆聿薆羈罿蒈薅蚈螂莄薄螀肇芀薃袂袀膆薃薂肆肂薂蚄袈莀蟻螇肄芆蝕衿袇膂蠆蕿肂膈蚈螁裊蕆蚈袃膀莃蚇羆羃艿蚆蚅腿膅節(jié)螈肁莁袀膇荿莁薀羀芅莀螞膅芁荿襖肈膇莈羆袁蒆莇蚆肆莂莆螈衿羋蒞袁肅膄蒅薀袈肀蒄蚃肅荿蒃螅袆蒞蒂羇膁芁蒁蚇羄膇蒀蝿膀肂葿袂莁葿薁膈芇薈蚄羈膃薇螆膆聿薆羈罿蒈薅蚈螂莄薄螀肇芀薃袂袀膆薃薂肆肂薂蚄袈莀蟻螇肄芆蝕衿袇膂蠆蕿肂膈蚈螁裊蕆蚈袃膀莃蚇羆羃艿蚆蚅腿膅節(jié)螈肁莁袀膇荿莁薀羀芅莀螞膅芁荿襖肈膇莈羆袁蒆莇蚆肆莂莆螈衿羋蒞袁肅膄蒅薀袈肀蒄蚃肅荿蒃螅袆蒞蒂羇膁芁蒁蚇羄膇蒀蝿膀肂葿袂莁葿薁膈芇薈

　　

【正文】 80m 到 150m； ② 施工時(shí)間短，完成全部外業(yè) 收集數(shù)據(jù) 僅需 2 小時(shí)左右，可現(xiàn)場(chǎng)處理資料提交成果，也僅需 610 小時(shí)； ③ 對(duì)施工基本無(wú)影響，可對(duì)全巷道開(kāi)展； ④ 可提供巖石動(dòng)力學(xué)參數(shù)，劃分圍巖類(lèi)別； ⑤ 可確定地質(zhì)體空間位置 。 TSP 技術(shù)參數(shù) ： TSP（ Tunnel Seismic Prediction）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)如下圖 5 所示，主要組成包括記錄單元和接 收器，記錄單元能夠記錄地震信號(hào)和質(zhì)量控制，其基本組成為完成地震信號(hào) A\D 轉(zhuǎn)換的電子元件和一臺(tái)便攜式電腦，便攜式電腦控制記錄單元和地震數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ)及進(jìn)行處理和評(píng)估，記錄系統(tǒng)有標(biāo)準(zhǔn)的 12 道輸入，用戶(hù)可以設(shè)置4 個(gè)接收器，記錄單元采用最新技術(shù)的 24 位 A\D 轉(zhuǎn)換器，最小動(dòng)態(tài)范圍為 120db，可以獲得 10～ 8000Hz 的頻寬，最小記錄長(zhǎng)度 451ms，最大記錄長(zhǎng)度 1808ms，采樣間隔為～ 125μs 之間。 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 實(shí)施 方案 13 圖 4 TSP巷道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng) 圖 5 TSP地質(zhì)預(yù)報(bào)原理圖 接收器用于拾取地震信號(hào)，安裝在一 個(gè)特定的套管里。套管與巖石間采用雙份環(huán)氧樹(shù)脂牢固地結(jié)合。接收器由極靈敏的三分量地震加速度檢波器（ XYZ 分量）組成，頻寬 10～ 5000Hz，包括了所需的動(dòng)態(tài)范圍，能夠?qū)⒌卣鹦盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 每個(gè)接收器中，三分量地震加速度檢波器按順序排列，能確保在三維空間方向范圍的全波場(chǎng)記錄，所以能分辨不同波的類(lèi)型，如 P 波和 S 波，接收系統(tǒng)是為適用各種不同巖石類(lèi)型而設(shè)計(jì)的，從軟弱的巖石到堅(jiān)硬的花崗巖，接收器連同套管一起放入直徑為43mm、深度 2m的鉆孔中。采集到數(shù)據(jù)后，通過(guò) TSPwin 軟件的處理，可以獲得 P 波、S 波、 SV 波 的時(shí)間剖面、深度偏移剖面、提取的反射層、巖石物理力學(xué)參數(shù)、各反射層能量大小等成果，以及反射層在探測(cè)范圍內(nèi)的空間分布，從而取得掌子前方的地質(zhì)情況。 TSP 超前預(yù)報(bào)方案設(shè)計(jì) TSP 預(yù)報(bào)觀測(cè)系統(tǒng)示意見(jiàn)下圖 6。 圖 6 接受器孔和炮孔平面分布 TSP 超前預(yù)報(bào)施工步驟 如下： ①單隧道準(zhǔn)備 24 道 TSP 炮孔，深度 米，直徑 38mm，間隔 米，自掌子面開(kāi)始 ； 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 實(shí)施 方案 14 ②準(zhǔn)備 2 道 TSP 接收孔，深度 2 米 ,直徑 45mm，炮孔與接收孔距離 20 米； ③對(duì)炮孔放置雷管和炸藥； ④對(duì) 2 道檢波孔放置特殊檢波器； ⑤進(jìn) 行放炮和采集數(shù)據(jù)； ⑥ TSP 預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)檢查； ⑦結(jié) 合地質(zhì)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和解譯 。 對(duì) 鉆孔 的 要求 如下： ①接收器孔 數(shù) 量： 2 個(gè) 鉆孔直徑： φ45mm，采用 φ45mm鉆頭鉆孔 鉆孔深度： ～ ，不能超過(guò) 鉆孔方向：垂直隧道軸向，上傾 5176?！?10176。 鉆孔高度：離地面（隧底）高約 1m 鉆孔位置：隧道左右邊墻各 1 個(gè)， 距離掌子面約 55m ②炮孔 數(shù) 量： 24 個(gè) 鉆孔直徑： φ38mm，采用 φ38mm 鉆頭鉆孔 鉆孔深度： 鉆孔方向：垂直隧道軸向，下傾 10176?！?20176。 鉆孔高度：離地面 （隧底）高約 1m 鉆孔位置：根據(jù)地層傾向確定，布置在地層傾向與隧道軸線夾角為銳角一側(cè)的邊墻上。第 1 個(gè)炮孔離同側(cè)接收器孔 20m，炮孔距 TSP 地質(zhì)預(yù)報(bào)現(xiàn)場(chǎng)工作條件 甲方 需配合的 條件如下： ① 應(yīng)滿(mǎn)足 TSP 操作的隧道空間，即至少有 55 米無(wú)障礙的（臺(tái)階等）、沒(méi)有施作襯砌的隧道。 ② 每次應(yīng)準(zhǔn)備瞬發(fā)電雷管 30 支，防水乳化炸藥 4kg(φ32 藥卷 )，采集數(shù)據(jù)時(shí)作震源之用。 ③ 提供接收器孔附近的隧道半徑、拱頂至地面（隧底）的鉛直高度、兩接收器孔之間的距離等數(shù)據(jù)。 ④ 提供接收器孔和掌子面的里程 。 ⑤ 鉆孔前，應(yīng)用測(cè)量器具測(cè)定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔應(yīng)在同一平面上，并用紅油漆作標(biāo)記。炮點(diǎn)要標(biāo)記序號(hào)（距離接收器最近的定義為 S1）。 ⑥ 嚴(yán)格按要求（距離、孔深、傾角等）鉆孔。 ⑦ 配備往孔中灌水的工具（如膠管）?？咨硪?，孔內(nèi)巖屑（渣）和泥漿要用水沖出孔外。 ⑧ 采集數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)切斷影響數(shù)據(jù)以便于套管和炸藥包放置到位質(zhì)量的干擾源。 ⑨ 配備熟練的放炮操作員和工人 1～ 2 名。 ⑩ 配備功能完備的爆炸機(jī)一臺(tái)。 ⑾ 提供錨固劑若干。 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 實(shí)施 方案 15 ⑿ 協(xié)調(diào)參建各方關(guān)系。 ⒀ 現(xiàn)場(chǎng)條件具備后，提 前 5～ 7 天通知乙方進(jìn)場(chǎng)。 質(zhì)量保證措施 為保證 TSP 測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠及連續(xù)性，特采取以下質(zhì)量保證措施： ① 測(cè)量人員相對(duì)固定； ② 儀器的管理采用專(zhuān)人使用專(zhuān)人保養(yǎng)，專(zhuān)人檢驗(yàn)的方法； ③ 測(cè)量設(shè)備，傳感器等各種元器件在使用前均經(jīng)檢查校準(zhǔn)合格后方投入使用； ④ 測(cè)量數(shù)據(jù)均經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，室內(nèi)復(fù)核兩次檢查后方可上報(bào)； ⑤ 測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)計(jì)算管理均采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行； ⑥ TSP 測(cè)量項(xiàng)目從設(shè)備的管理，使用及測(cè)量資料的整理均設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)。 超前預(yù)報(bào) 分析及成果提交 綜合分析掌子面地質(zhì)特征、洞內(nèi)外地質(zhì)情況、地質(zhì) 探測(cè)結(jié)果，對(duì)掌子面前方一定距離內(nèi)的圍巖特征做出分析和預(yù)測(cè)，包括巖體完整程度、級(jí)別和富水情況，并對(duì)可能存在的地質(zhì)災(zāi)害及其對(duì)巷道施工和穩(wěn)定性存在的影響做出評(píng)價(jià)并提出相應(yīng)的工程措施建議。 預(yù)報(bào)成果 以報(bào)告的形式及時(shí) 提 交 給甲方 ，并根據(jù)反饋信息進(jìn)一步提高超前預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。 第 四 章 隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)采集、分析與應(yīng)用 原則 根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果，及時(shí)整理監(jiān)控量測(cè)中間成果報(bào)告并提交給業(yè)主，如發(fā)現(xiàn)量測(cè)數(shù)據(jù)異常及險(xiǎn)情．以異常報(bào)告或預(yù)警報(bào)告的形式向業(yè)主匯報(bào)，同時(shí)對(duì)該信息進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，給出工程措施建議。 ( 1 ）及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)繪制時(shí)態(tài)曲線（或散點(diǎn)圖）和空間關(guān)系曲線。 ( 2 ）當(dāng)位移一時(shí)間曲線趨于平緩時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或回歸分析，以推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律。 ( 3 ）當(dāng)位移一時(shí)間曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)時(shí)，表明圍巖和支護(hù)已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)密切監(jiān)視圍巖動(dòng)態(tài)，并加強(qiáng)支護(hù)，必要時(shí)暫停開(kāi)挖。 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 實(shí)施 方案 16 ( 4 ）隧道周壁任意點(diǎn)的實(shí)測(cè)相對(duì)位移值或用回歸分析推算的總相對(duì)位移值均應(yīng)小于下表所列數(shù)值。當(dāng)位移速率無(wú)明顯下降，而此時(shí)實(shí)測(cè)位移值已接近表列數(shù)值，或者噴層表面出現(xiàn)明顯裂縫時(shí)，應(yīng)及時(shí)提醒施工單位立即采取補(bǔ)強(qiáng)措施、并調(diào)整原支護(hù) 設(shè)計(jì)參數(shù)或開(kāi)挖方法。 表 9 隧道周邊允許相對(duì)位移值（ % ) 圍巖級(jí)別 覆蓋層厚度（ m） 50 50~300 300 Ⅲ ~0. 3 ~ ~ Ⅳ ~ ~ ~ Ⅴ ~ ~ ~ 注： ① 相對(duì)位移值系指實(shí)測(cè)位移與兩測(cè)點(diǎn)間距離之比，或拱頂位移實(shí)測(cè)值與隧道寬度之比。 ② 脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。 ③ Ⅰ、Ⅱ 級(jí)圍巖可按工程類(lèi)比初步選定允許值范圍。 ④ 本表所列數(shù)值可在施 工中通過(guò)實(shí)測(cè)和資料積累作適當(dāng)修正。 拱頂下沉值大約為起拱線附近的水平測(cè)線收斂值的 1/2，一般而言，兩者隨時(shí)間變化規(guī)律是一樣的（崩塌或淺埋除外）。法國(guó)地下工程拱頂允許位移下表所示，作為參考。 表 10 拱頂處圍巖最大允許下沉量 覆蓋層厚度 /m 硬巖 /cm 塑性地層 /cm 10~50 1~2 2~5 50~500 2~6 10~20 500 6~12 20~40 ( 5）埋設(shè)量測(cè)元件情況和量測(cè)資料，應(yīng)整理清楚報(bào)監(jiān)理工程師核查，并作為竣工交驗(yàn)資料的一部分。 ( 6）根據(jù)量測(cè)結(jié)果進(jìn) 行綜合判斷．確定變形管理等級(jí)，據(jù)以指導(dǎo)施工，變形管理等級(jí)見(jiàn)表。 表 11 變形管理等級(jí) 管理等級(jí) 管理位移 施工狀態(tài) Ⅲ U0(1/3) Un 可正常施工 Ⅱ (1/3) Un≤ U0≤ (2/3) Un 應(yīng)加強(qiáng)支護(hù) Ⅰ U0(2/3) Un 應(yīng)采取特殊措施 注： U0 ： 實(shí)測(cè)變形值； Un ：允許變形值 （ 7） 二次襯砌施工 的條件 ① 各測(cè)試項(xiàng)目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定； ② 產(chǎn)生的各項(xiàng)位移已達(dá)預(yù)計(jì)總位移量的 80~90%； ③ 周 邊位移速率小于 ~，或 拱頂下沉速率小于 ~。 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù) 實(shí)施 方案 17 數(shù)據(jù)采集 任何現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)都不可避免地存在誤差。為得到更