【隧道方案】高速公路隧道超前预报及施工监控量测方案

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1、【隧道方案】高速公路隧道超前预报及施工监控量测方案 XX 至 XX 高速公路 XX 至 XX 段 控制性工程试验段 X XX 隧 道 超 前 预 报 及 施 工 监 控 量 测 专 项 方 案 编 制 ： 审 批 ： 批 准 ： 二 XX 年 XX 月 XX 日 X XX 有限公司 X XX 高速公路控制性工程试验段 X XX 合同段 1 、工程概况 1 1.1 泰和 隧道 泰和隧道隧道属分离式隧道。隧道起止桩号为：左幅 ZK201+510ZK207+930，全长 6420m;右幅 YK201+490YK207+870,全长 6380m。我合同段施工的进口端左幅止点桩号为 ZK204+720,

2、长 3210m,隧道全线位于直线上，隧道最大埋置深度约为 739m;右幅止点桩号为 YK204+680,长3190m，隧道全线位于直线上，隧道最大埋置深度约为747m；隧道左、右幅测中线之间的间距为 40m。该隧道建筑限界有效净宽 10.25m、有效净高为 5.00m。隧道共设计人行横通道 17 道，车行横通道 8 道，紧急停车带右幅 8 处，左幅 8 处。 隧址区大部受坡残积土、全风化层覆盖，且植被茂密，震旦系变质砂岩属较硬坚硬岩，但受长期的地质构造及风化作用，节理裂隙随机发育，形成了洞身围岩的不均匀性，现有的勘探手段难以完全准确查明节理裂隙带的分布规律，因此建议采用 TSP、地质雷达、掌子

3、面BQ指标量测等手段，及时开展监控量测及超前地质预报工作，开展动态设计。 2 1.2 隧道围岩分级 根据隧道围岩分级标准公路隧道设计规范 JTG D70-xx，综合勘探、调绘及试验成果，本隧道围岩具体分级、分段情况见表 1.3.1 泰和 隧道围岩分级分段划分一览表 表 表 1.3.1 序号 里程桩号 长度 （m) 围岩 分级 1 ZK201+520 ZK201+700 180 2 ZK201+700 ZK204+720 3020 3 YK201+500 YK201+760 260 4 YK201+760 YK204+680 2920 2 、工作内容及规范标准 结合招标文件，本项目的内容分为监控

4、量测及超前地质预报两大部分。 2.1 监控量测内容（共 3 项）： 地质和支护状态的观察、水平净空收敛、拱顶下沉监测等。 2.2 超前地质预报内容（共 3 项）： 主要采用 TSP 探测、地质雷达、超前地质钻孔等三项手段探测掌子面前方是否存在断层破碎带、岩溶发育带等地质条件，并给出相应的段落起止里程桩号；判定围岩级别；结合预报信息给出施工建议。 2.3 主要的规范和标准 本工程的隧道施工监控量测及超前地质预报工作符合中华人民 _国家标准和交通部颁布的有关现行标准和规范。 1、中华人民 _交通部标准公路隧道设计规范（JTGD70-xx）。 2、中华人民 _交通部标准公路隧道施工技术规范（JTG

5、F60-xx）。 3、公路工程技术标准（JTGB01-xx） 4、工程测量规范（GB50026-xx） 5、锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086xx） 6、玉临高速土建工程第 11 合同段隧道概况 3 、项目组织机构及人员组成 为达到规范化、科学化的管理，如期优质完成监控量测和超前地质预报工作，包括基点测点布设、外业数据采集、处理分析、信息反馈、成果资料、编制成果报告等。我院专门设立监控量测及超前地质预报项目部，项目部工作地点设在公路建设现场附近。项目部实行项目经理全面负责制和总工程师技术负责制。建立健全质量保证体系，做到责、权、利明确，充分调动每个员工的生产积极性，以确保项目质量、安全

6、、进度等顺 利实施。项目部下设地质组、位移量测组、超前地质预报组（地质雷达、TSP）、超前地质钻孔组、综合分析技术组等。项目监测组织机构框图见下图。 项目 监测组织机构框图 参与本项目的主要技术人员见下表： 主要技术人员一览表 表 表 3.1 1 序号 姓名 年龄 拟任职务 职称 专业 工作年限 从事类似工作年限 2 杨 勇 43 现场负责人 工程师 工程物探 23 18 3 段兴明 40 技术负责人 高级工程师 工程物探 15 14 4 刘建飞 31 超前预报 工程师 地下工程 8 8 玉临速 高速 SG-1 合同段隧道监控量测项目部 项目负责人 地质专业 工程师 位移测量专业工程师 超前地

7、质预报工程师 钻探专业工程师 综合分析工程师 地质观察作业组 位移测量作业组 超前预报作业组 超前地质钻探组 综合分析作业组 5 赵兴田 43 测量工程师 工程师 工程测量 20 8 6 李郁文 26 地质负责人 助理工程师 工程测量 4 4 7 赵 灿 25 测量工程师 助理工程师 工程测量 3 3 4 、投入设备 投入本项目主要设备、仪器清单 序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注 1 全站仪 TCR1201 台 1 2 精密水准仪 NA2 台 1 3 超前水平钻机 ZDY1200S 台 1 5 监测处理软件 SLJC01 套 1 6 隧道超前预报仪 TSP 套 1 7 地质罗盘 2

8、8 计算机 3 9 车辆 1 5 、超前地质预报 （简易介绍） 本合同段的隧道的超前地质预报将贯穿隧道的全施工过程中，以 TSP超前地质预报为主，以地质雷达和超前钻孔探测为辅，特殊地段时三种方法交错、叠加使用，最大限度的提高预报精度。其中 TSP 地质超前预报每次预报长度约 150m；对 TSP 预报不明确的地质，再采用地质雷达进行进一步探测地质情况，地质雷达每次探测长度为 2030m。对地质条件复杂的地段，采用超前地质钻孔进行直接探测。 5.1 TSP 超前地质预报 （1）TSP 超前地质预报简介 TSP(Tunnel Seismic Prediction)是一种新颖、快速、有效、无损的反射

9、地震技术。它是为隧道超前地质预报而专门设计的，能在隧道（洞）施工、地下矿藏、洞穴和地下墓穴开挖前提供帮助，其目的在于迅速超前 地提供在开挖周围及前方的三维空间的工程地质预报，TSP 探测示意图见下图。 TSP 探测示意图 （2）TSP 预报原理 TSP 法和其它反射地震波方法一样，采用了回声测量原理。地震波在指定震源点用小药量激发产生，震源点通常布置在隧道的左边墙或者右边墙，一般 24 个炮点布成一条直线，接收点和炮点在同一水平面。地震波以球面波的形式在岩石中传播，当遇到岩石物性界面如断层与岩层的接触面、岩石破碎带与完整岩石接触面、不同岩性接触面等波阻抗差异界面时，一部分地震信号将反射回来，一

10、部分折射进入前方介质。反射地震信号将被高灵敏度的检波器接收，反射信号的传播时间和反射界面的距离成反比，因此可确定界面的位置。通过 TSPwin 软件处理，可以获得 P 波、S 波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果，以及反射层在探测范围内的空间分布。 （3）TSP（目前以我公司已有的 TSP203 为例，下同）孔位的布设 TSP203 共计布设 24 个爆破孔及 1 个探测孔，第一个爆破孔距掌子面2m 左右，以后的 23 个爆破孔相互之间的孔距为 1.5m，探测孔距最后一个 爆破孔的距离为 15m。各种孔位须布置在一条直线上。爆破孔用38 的

11、钻头进行钻孔，孔深为 1.5m，孔位向下倾斜 1020；探测孔用42 的钻头进行钻孔，孔深为 2.0m，孔位向上倾斜 510，以便于接收爆破地震波。 (4) TSP203 操作程序 钻孔：在距离工作面 50m 处钻深度为 1.5m 的孔，布置传感器；自工作面起，每隔 1.5m 钻孔一个，钻孔深度为 1.5m，最后一个孔与传感器的距离大于 20m。所有钻孔的高度尽可能的在同一标高线上。钻孔完毕后，逐个测量孔的深度和倾斜度，并作好纪录。 埋设传感器杆：埋设传感器前，先清孔，清除孔底虚碴，放入环氧树脂药卷，插入传感器套杆，用钻带动其钻动，保证环氧树脂药卷充分搅拌。待传感器杆固定后，插入传感器，注意传

12、感器方向朝向掌子面。 连线检查：把传感器、检波器（电脑）、 _、同步器连接起来，并检查其是否正常工作，注意此时 _不得与雷管相连。 测量时间：测量时间选在施工交接班时间，要求工作面 800m 范围内不得有机械作业和作业人员作业，作业前与现场施工员联系，以确定停工时间，此时准备好爆破药卷、电雷管等。 装药爆破：由最里边炮孔开始，逐个依次装药联线， _起爆，装药量根据围岩情况，一般控制在 5080g 左右，围岩较差时，可加大，但不能超过 100g。 恢复施工：爆破一结束，马上可以恢复施工，一般停工时间在 45min左右。 成果分析：采用 TSP203 自带的软件分析系统，剔除一些明显的干扰波，软件

13、自动分析，自动生成图表，反映前方围岩的物理特性，岩层分界线、软弱带、断层的位置等信息。 5.2 地质雷达超前地质预报 当 TSP203 系统预报前方有溶洞、暗河水体、岩层层面等不良地质时，其规模、形态需要具体了解，就需要用地质雷达进行探测。隧道在遇到暗河、溶洞时，使用地质雷达，在溶岩发育地段，对隧道周壁采用地质雷达探测，预报隧道周围的暗河和岩溶形态。 （1）地质雷达工作原理 地质雷达是基于地下介质的电性差异，向地下发射高频电磁波，并接收地下介质反射的电磁波进行处理、分析、解释的一项工程物探技术。其工作过程是由发射天线送入地下一高频电磁脉冲波，当其在地下传播过程中遇到不同的目标体（岩土体、空洞等

14、）的电性介面时，有部分电磁能量被反射回来，被接收天线所接收，并由主机记录，得到从发射经地下界面反射回到接收天线的双程走时 t。地质雷达方法是由已知条件推断情况的方法，当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确 t 值求得目标体的位置和埋深。 地质雷达仪的工作原理示意图 （ 2）地质雷达的探测方法 首先将雷达探测器与 _相连接，然后将探测器紧贴围岩，通过沿着事先布设好的测线移动探测器，就可以用雷达波对围岩进行探测了。 （3）资料分析 雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测；对合格的记录应根据记录的情况进行必要的处理如：、滤波、增益、褶 积、道分析、速度分析和消除背景干扰等，求得时

15、间剖面；在时间剖面中应标出探测对象的反射波组，确定反射体的形态和规模；解释确定反射体的位置、形态，推断其充填情况；必要时应制作模型进行反演解释。根据反射波组的波形与强度特征，通过同相轴的追踪，可分析地下介质、地下结构状态，确定反射波组的地质含义。 5.3 超前地质钻孔 超前钻孔时隧道施工超前地质预报中最直接的方法，也是超前地质预报的重要手段之一，是对其他探测成果的验证和补充。 超前钻孔能最直接地揭示掌子面前方的地质特征，准确率很高。通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关实验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地质岩性资料、岩体完整度及地下水状况等诸多方面的资料。 在隧道长期、短期地质超前预报的基础上，对已经确定的岩体破碎、节理、裂隙、顺层等、岩溶，可能的大涌水区段实施不