【正文】 4 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)質(zhì)量 與安全 保證措施 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)質(zhì)量保證措施 為保證超前地質(zhì)預(yù)報(bào)資料的真實(shí)可靠及連續(xù)性，應(yīng)遵 循以下各項(xiàng)質(zhì)量保證措施： (1) 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)與監(jiān)理工程師密切配合工作，及時(shí)向監(jiān)理工程師報(bào)告情況和問題，并提供有關(guān)切實(shí)可靠的數(shù)據(jù)記錄。 將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)記錄成表，繪制曲線圖， 然后做相應(yīng)的處理、分析和解釋 ，就可 通過正常場(chǎng)推斷異常場(chǎng)，進(jìn)而 預(yù)測(cè)掌子面前方 30m 左右圍巖含 水情況。紅外探測(cè)的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道全空間、全方位的探測(cè)，儀器操作簡(jiǎn)單，能預(yù)測(cè)到隧道外圍空間及掘進(jìn)前方 25m范圍內(nèi)是否存在隱伏水體或含水構(gòu)造，而且可利用施工間 歇期測(cè)試，基本不占用施工時(shí)間。當(dāng)隧道掌子面前方及周邊介質(zhì)單一時(shí)，所測(cè)得的紅外場(chǎng)為正常場(chǎng)，當(dāng)前面存在隱伏含水構(gòu)造或有水時(shí)，他們所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)要疊加到正常場(chǎng)上，從而使正常場(chǎng)產(chǎn)生畸變。短距離預(yù)報(bào)， 25m以內(nèi)，所有物體都發(fā)隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 29 射出不可見的紅外線能量；當(dāng)前面存在隱伏含水構(gòu)造或有水時(shí)，正常場(chǎng)產(chǎn)生畸變；繪制相應(yīng)的紅外輻射曲線，根據(jù)曲線的趨勢(shì)判斷前方有無含水。 通過鉆探的結(jié)果，對(duì)照物探結(jié)論和施工開挖過程揭示的地質(zhì)情況，可進(jìn)一步分析地層的軟硬、完整性、穩(wěn)定性等對(duì)施工安全影響的地質(zhì)因素，不斷地糾正鉆探的初步結(jié) 論和調(diào)整施工措施。 （ 2） 超前鉆探設(shè)計(jì) 超前鉆探距離 一般 為 30m，搭接 10m，以保證有足夠的安全巖柱 ， 鉆探設(shè)備使用潛孔鉆 或地質(zhì)鉆機(jī) 。通過超前水平鉆進(jìn)，預(yù)報(bào)人員可以獲取除物探信息以外的現(xiàn)場(chǎng)信息。也可利用開挖工作面上的炮眼孔或深水孔、聲波探測(cè)孔的鉆進(jìn)情況來探測(cè)了解圍巖地質(zhì)情況。 超前 水平 鉆探 超前水平巖芯鉆孔，可視為隧道中的微形導(dǎo)坑，可能探測(cè)了解隧道開挖工作隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 27 面前方幾十米乃至上百米范 圍內(nèi)圍巖的地質(zhì)情況。 探地雷達(dá)是用發(fā)射天線向巖體發(fā)射有一定寬度的高頻電磁波，巖體中的介質(zhì)因介電常數(shù) ε 的不同而反射雷達(dá)波被接收天 線接收。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(dá)是一個(gè)很好的預(yù)報(bào)手段。探地雷達(dá)是在對(duì)反射波形特性分析的基礎(chǔ)上來判斷地下目標(biāo)體的，所以其探測(cè)效果主要取決于地下目標(biāo)體與周圍介質(zhì)的電性差異、電磁波的衰減程度、目標(biāo)體的埋深以及外部干擾的強(qiáng)弱等。主要是通過觀測(cè)位移電流的變化來實(shí)現(xiàn)其探測(cè)目的。頻率從 16MHz 到 可選；我單位共有從900MHz 到 100MHz 四種天線，完全滿足膠州灣隧道的精度預(yù)報(bào)要求。它用電磁波為地質(zhì)勘察服務(wù)，為勘察方法起到了革命性的推 動(dòng)作用。 5)在洞內(nèi)的實(shí)際探測(cè)過程中，盡最大努力減少噪音和漏炮； 6)若發(fā)現(xiàn)前方有可能存在不良地質(zhì)體或含水，施工單位應(yīng)打超前鉆孔，以保證施工安全。接收器孔身要直。 接收器孔 2 掌子面 52 米 接收器孔 1 15 米 炮孔 S1 S2 S3 S23 S24 隧道軸 TA 隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 23 (4)注意事項(xiàng) 1)嚴(yán)格按規(guī)定布置震源和傳感器鉆孔，并保證質(zhì)量，特別是孔距、傾角等；鉆孔前，應(yīng)用測(cè)量?jī)x器測(cè)定接收器孔和炮孔的位置，接收器孔和炮孔在同一水平面上，并用紅油漆作標(biāo)記。 S 波反射較 P 波強(qiáng)，則表明巖層飽含水。接受傳感器將接受到的反射波數(shù)據(jù)傳輸給記錄儀電腦儲(chǔ)存起來，利用處理軟件對(duì)儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成反映隧道相關(guān)界面的隧道影像點(diǎn)圖，由分析人員進(jìn)行解釋，得到前方的地質(zhì)情況。振動(dòng)波由在特定位置人為制造的小型爆破產(chǎn)生，一般是沿隧道一側(cè)洞壁布置 24 個(gè)爆破點(diǎn)，爆破隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 22 點(diǎn)平行于隧道底面呈直線排列，孔距 ,孔深 ，炮孔垂直于邊墻向下 傾斜15～ 200，以利于灌水堵孔。分析軟件的另一功能是將反射 波圖像所提供的信息與隧道的空間坐標(biāo)結(jié)合起來，通過一系列的數(shù)學(xué)運(yùn)算求出反射事件本身的空間位置以及與隧道的相對(duì)位置。 隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 21 圖 15 TSP 超前預(yù)報(bào)測(cè)量原理 圖 16 TSP203 系統(tǒng)組件標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量圖示 為達(dá)到探測(cè)隧道前方和周圍地質(zhì)情況的目的，在 TSP 測(cè)量系統(tǒng)中使用了三對(duì)高敏加速度傳感器，三對(duì)加速度傳感器通過一根金屬桿連接在 一起，分別以平行和垂直隧道軸線的方向定位在專門的傳感器鉆孔內(nèi)，傳感器的這種布置方式能保證接收有各種不同角度反射回來的反射信號(hào)，使用三對(duì)水平和垂直布置的傳感器還能有效地減少干擾信號(hào)的影響。 TSP測(cè)量系統(tǒng)是通過在掘進(jìn)面后方一定距離內(nèi)的鉆孔內(nèi)施以微型爆破來發(fā)射聲波信號(hào)的，爆破引發(fā)的地震波在巖體中以球面的形式向四周傳播，其中一部分向隧道前方傳播，當(dāng)波在隧道前方遇到異面時(shí)，將有一部分波從界面處反射回來，界面兩側(cè)巖石的強(qiáng)度差別越大，反射回來的信號(hào)也越強(qiáng)。 （ 1） 測(cè)試儀器 采用瑞士 Amberg 測(cè)量技術(shù)公司最新生產(chǎn)的 TSP203 型 (Tunnel Seismic Prediction)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)設(shè)備。而不同物探方法的結(jié)合，則可以互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，有效提高超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。 2 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的原則 根據(jù)隧道工程線路長(zhǎng)度、地質(zhì)條件等實(shí)際情況，堅(jiān)持超前地質(zhì)預(yù)報(bào) “三結(jié)合 ”和風(fēng)險(xiǎn)靶段劃分原則，即 “地質(zhì)與物探、鉆探結(jié)合，洞內(nèi)外結(jié)合，長(zhǎng)短及不同物探方法結(jié)合 ”，在對(duì)隧道風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)的基礎(chǔ)上，采用相對(duì)應(yīng)的預(yù)報(bào)方案。特別是在復(fù)雜地質(zhì)條件隧道施工過程中 , 在加強(qiáng)工程地質(zhì)分析的同時(shí) , 應(yīng)結(jié)合工程物探對(duì)隧道不良地質(zhì)進(jìn)行超前地質(zhì)探測(cè)預(yù)報(bào)研究 ,為工程設(shè)計(jì)及施工提供工程地質(zhì)資料。 、元器件作業(yè)安全措施 監(jiān)控量測(cè)作業(yè)前，操作人員必須認(rèn)真聽取技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)交 底及有關(guān)安全注意事項(xiàng)，并對(duì)儀器設(shè)備作詳細(xì)檢查，作業(yè)中集中精力，不得擅自離開工作崗位。引入經(jīng)濟(jì)機(jī)制，把安全工作與工資、獎(jiǎng)金掛鉤。 隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 16 圖 13 安全監(jiān)測(cè)保證體系圖 (2)安全管理制度 根據(jù)國(guó)家及相關(guān)部門頒布的有關(guān)工程安全規(guī)定，結(jié)合本工程的特點(diǎn)，制定如下安全管理制度 : 1)安全責(zé)任制 實(shí)行崗位責(zé)任制，把安全生產(chǎn)納入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制 。 8)針對(duì)施工各關(guān)鍵問題，及時(shí)分析數(shù)據(jù)、反饋信息，指導(dǎo)施工。 4)監(jiān)測(cè)設(shè)備在使用前均應(yīng)經(jīng)過檢校，合格后方 可使用。 對(duì)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)各種圍巖的絕對(duì)值判斷標(biāo)準(zhǔn)可見相關(guān)規(guī)范， 此外，還 可 通過變形速度的變化趨勢(shì)來判斷圍巖的安全性： 1） 022 ?dtud，即變形速率不斷下降，圍巖趨于穩(wěn)定； 2） 022 ?dtud，即變形速率保持不變，應(yīng)發(fā)出警告，及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)系統(tǒng)； 隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 14 3） 022 ?dtud，則表示變形速率不斷增加，已進(jìn)入危險(xiǎn)狀態(tài)，須立即停工，采取有效的工程措施進(jìn)行加固。 控制 測(cè)量項(xiàng)目及測(cè)試方法 控制測(cè)量項(xiàng)目及測(cè)試方法見表 5 表 5 控制測(cè)量項(xiàng)目及方法一覽表 項(xiàng)目名稱 方法及工具 布置 量測(cè)間隔時(shí)間 必測(cè)項(xiàng)目 地質(zhì)及支護(hù)狀態(tài)觀察 巖性，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及支護(hù)裂隙觀察或描述，地質(zhì)羅盤及規(guī)尺等 開挖后及初期支護(hù)后進(jìn)行 每次爆破后進(jìn)行 水平收斂 收斂計(jì)、水平儀 5 級(jí)圍巖每 1520 爆破后 24 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行 隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 13 及拱頂下沉量測(cè) 米一個(gè)， 4 級(jí)圍巖每 20－ 40 米一個(gè) 01B 2B3B 3B5B ＞ 5B 12 次 /天 1 次 /天 1 次 /天 1 次 /周 選測(cè)項(xiàng)目 支護(hù)壓力 壓力 盒 每代表地段一個(gè)斷面。混凝土達(dá)到初凝強(qiáng)度后開始測(cè)取讀數(shù)。 表 4 隧道周邊允許相對(duì)位移值 (%) 覆蓋層厚度 圍巖級(jí)別 ＜ 50m 50～ 300m ＞ 300m Ⅲ ～ ～ ～ Ⅳ ～ ～ ～ Ⅴ ～ ～ ～ 隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 11 注： ① 相對(duì)位移值是指實(shí)測(cè)位移值與兩側(cè)點(diǎn)距離之比，或拱頂下沉與隧道寬度比； ② 脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值； ③ Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅵ 級(jí)圍巖可按工程類比初步選定允許值范圍； ④ 本表所列數(shù)值可在施工過程中通過實(shí)測(cè)和資料積累作適當(dāng)修正。對(duì) Ⅳ 、 Ⅴ 級(jí) 圍巖，應(yīng)根據(jù)量測(cè)結(jié)果確定二次襯砌施作的適當(dāng)時(shí)間，施作過早可能使二次襯砌承受過大的荷載。 （ 3）注意事項(xiàng)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理 1） 在施工初期階段，或地質(zhì)較差時(shí)，或位移下沉量及速度較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)隧道監(jiān)控量測(cè)與超前地質(zhì)預(yù)報(bào)實(shí)施大綱 10 增加量測(cè)斷面及量測(cè)頻率。 ，若發(fā)現(xiàn)凈空位移過大或收斂速度無穩(wěn)定趨勢(shì)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)采取補(bǔ)強(qiáng)措施 。 ，并應(yīng)妥善保護(hù)，測(cè)量?jī)x 器使用前應(yīng)嚴(yán)格標(biāo)定。 襯砌中線A測(cè)樁 圖 8 拱頂下沉斷面測(cè)點(diǎn)布置示意圖 4）監(jiān)測(cè)方法 在拱頂固定一帶倒三角環(huán)的測(cè)樁，測(cè)試時(shí)將水準(zhǔn)儀安放在標(biāo)準(zhǔn)高程點(diǎn)和拱頂測(cè)點(diǎn)之間，銦鋼尺底端抵在標(biāo)準(zhǔn)高程點(diǎn)上，并將銦鋼尺調(diào)整到水平位置，然后通過水準(zhǔn)儀后視銦鋼尺記下讀數(shù)為 1H ，再前視普通鋼卷尺（注意鋼卷尺在每次測(cè)