【導讀】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 施工時間短，完成全部外業(yè) 收集數據 僅需 2 小時左右，可現場處理資料提交成果，也僅需 610 小時； ③ 對施工基本無影響，可對全巷道開展； ④ 可提供巖石動力學參數，劃分圍巖類別； ⑤ 可確定地質體空間位置 。 TSP 技術參數 ： TSP（ Tunnel Seismic Prediction）超前地質預報系統(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和質量控制，其基本組成為完成地震信號 A\D 轉換的電子元件和一臺便攜式電腦，便攜式電腦控制記錄單元和地震數據記錄、存儲及進行處理和評估，記錄系統(tǒng)有標準的 12 道輸入，用戶可以設置4 個接收器，記錄單元采用最新技術的 24 位 A\D 轉換器，最小動態(tài)范圍為 120db，可以獲得 10～ 8000Hz 的頻寬，最小記錄長度 451ms，最大記錄長度 1808ms，采樣間隔為～ 125μs 之間。 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測技術 實施 方案 13 圖 4 TSP巷道超前地質預報系統(tǒng) 圖 5 TSP地質預報原理圖 接收器用于拾取地震信號，安裝在一 個特定的套管里。套管與巖石間采用雙份環(huán)氧樹脂牢固地結合。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，包括了所需的動態(tài)范圍，能夠將地震信號轉換成電信號。 每個接收器中，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記錄，所以能分辨不同波的類型，如 P 波和 S 波，接收系統(tǒng)是為適用各種不同巖石類型而設計的，從軟弱的巖石到堅硬的花崗巖，接收器連同套管一起放入直徑為43mm、深度 2m的鉆孔中。采集到數據后，通過 TSPwin 軟件的處理，可以獲得 P 波、S 波、 SV 波 的時間剖面、深度偏移剖面、提取的反射層、巖石物理力學參數、各反射層能量大小等成果，以及反射層在探測范圍內的空間分布，從而取得掌子前方的地質情況。 TSP 超前預報方案設計 TSP 預報觀測系統(tǒng)示意見下圖 6。 圖 6 接受器孔和炮孔平面分布 TSP 超前預報施工步驟 如下： ①單隧道準備 24 道 TSP 炮孔，深度 米，直徑 38mm，間隔 米，自掌子面開始 ； 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測技術 實施 方案 14 ②準備 2 道 TSP 接收孔，深度 2 米 ,直徑 45mm，炮孔與接收孔距離 20 米； ③對炮孔放置雷管和炸藥； ④對 2 道檢波孔放置特殊檢波器； ⑤進 行放炮和采集數據； ⑥ TSP 預報數據檢查； ⑦結 合地質情況進行數據分析和解譯 。 對 鉆孔 的 要求 如下： ①接收器孔 數 量： 2 個 鉆孔直徑： φ45mm，采用 φ45mm鉆頭鉆孔 鉆孔深度： ～ ，不能超過 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， 距離掌子面約 55m ②炮孔 數 量： 24 個 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的邊墻上。第 1 個炮孔離同側接收器孔 20m，炮孔距 TSP 地質預報現場工作條件 甲方 需配合的 條件如下： ① 應滿足 TSP 操作的隧道空間，即至少有 55 米無障礙的（臺階等）、沒有施作襯砌的隧道。 ② 每次應準備瞬發(fā)電雷管 30 支，防水乳化炸藥 4kg(φ32 藥卷 )，采集數據時作震源之用。 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據。 ④ 提供接收器孔和掌子面的里程 。 ⑤ 鉆孔前，應用測量器具測定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔應在同一平面上，并用紅油漆作標記。炮點要標記序號（距離接收器最近的定義為 S1）。 ⑥ 嚴格按要求（距離、孔深、傾角等）鉆孔。 ⑦ 配備往孔中灌水的工具（如膠管）。孔身要直，孔內巖屑（渣）和泥漿要用水沖出孔外。 ⑧ 采集數據時應切斷影響數據以便于套管和炸藥包放置到位質量的干擾源。 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一臺。 ⑾ 提供錨固劑若干。 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測技術 實施 方案 15 ⑿ 協(xié)調參建各方關系。 ⒀ 現場條件具備后，提 前 5～ 7 天通知乙方進場。 質量保證措施 為保證 TSP 測量數據的真實可靠及連續(xù)性，特采取以下質量保證措施： ① 測量人員相對固定； ② 儀器的管理采用專人使用專人保養(yǎng)，專人檢驗的方法； ③ 測量設備，傳感器等各種元器件在使用前均經檢查校準合格后方投入使用； ④ 測量數據均經現場檢查，室內復核兩次檢查后方可上報； ⑤ 測量數據的存儲計算管理均采用計算機系統(tǒng)進行； ⑥ TSP 測量項目從設備的管理，使用及測量資料的整理均設專人負責。 超前預報 分析及成果提交 綜合分析掌子面地質特征、洞內外地質情況、地質 探測結果，對掌子面前方一定距離內的圍巖特征做出分析和預測，包括巖體完整程度、級別和富水情況，并對可能存在的地質災害及其對巷道施工和穩(wěn)定性存在的影響做出評價并提出相應的工程措施建議。 預報成果 以報告的形式及時 提 交 給甲方 ，并根據反饋信息進一步提高超前預報的準確性。 第 四 章 隧道監(jiān)控量測數據采集、分析與應用 原則 根據監(jiān)控量測結果，及時整理監(jiān)控量測中間成果報告并提交給業(yè)主，如發(fā)現量測數據異常及險情．以異常報告或預警報告的形式向業(yè)主匯報，同時對該信息進行分析和評價，給出工程措施建議。 ( 1 ）及時對現場量測數據繪制時態(tài)曲線（或散點圖）和空間關系曲線。 ( 2 ）當位移一時間曲線趨于平緩時，進行數據處理或回歸分析，以推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律。 ( 3 ）當位移一時間曲線出現反彎點時，表明圍巖和支護已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，此時應密切監(jiān)視圍巖動態(tài)，并加強支護，必要時暫停開挖。 寧武高速公路 A5 合同段隧道監(jiān)控量測技術 實施 方案 16 ( 4 ）隧道周壁任意點的實測相對位移值或用回歸分析推算的總相對位移值均應小于下表所列數值。當位移速率無明顯下降，而此時實測位移值已接近表列數值，或者噴層表面出現明顯裂縫時，應及時提醒施工單位立即采取補強措施、并調整原支護 設計參數或開挖方法。 表 9 隧道周邊允許相對位移值（ % ) 圍巖級別 覆蓋層厚度（ m） 50 50~300 300 Ⅲ ~0. 3 ~ ~ Ⅳ ~ ~ ~ Ⅴ ~ ~ ~ 注： ① 相對位移值系指實測位移與兩測點間距離之比，或拱頂位移實測值與隧道寬度之比。 ② 脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。 ③ Ⅰ、Ⅱ 級圍巖可按工程類比初步選定允許值范圍。 ④ 本表所列數值可在施 工中通過實測和資料積累作適當修正。 拱頂下沉值大約為起拱線附近的水平測線收斂值的 1/2，一般而言，兩者隨時間變化規(guī)律是一樣的（崩塌或淺埋除外）。法國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）埋設量測元件情況和量測資料，應整理清楚報監(jiān)理工程師核查，并作為竣工交驗資料的一部分。 ( 6）根據量測結果進 行綜合判斷．確定變形管理等級，據以指導施工，變形管理等級見表。 表 11 變形管理等級 管理等級 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 應加強支護 Ⅰ U0(2/3) Un 應采取特殊措施 注： U0 ： 實測變形值； Un ：允許變形值 （ 7） 二次襯砌施工 的條件 ① 各測試項目的位移速率明顯收斂，圍巖基本穩(wěn)定； ② 產生的各項位移已達預計總位移量的 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)控量測技術 實施 方案 17 數據采集 任何現場量測都不可避免地存在誤差。為得到更