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1、中铁六局桥隧分公司广珠铁路项目部古井隧道超前地质预报施工方案文件编号：GJFA-2008-01中国中铁编制：复核：审批：中铁六局桥隧分公司广珠铁路项目经理部目录1. 工程概况 11.1. 工程简况 11.2 地震基本烈度 11.3工程特点 12. 超前地质预报方法 13. 超前地质预报安排 24. 超前地质预报采用设备 25. 超前地质预报施作方法 25.1 TGP206 超前地质预报仪 25.2 超前地质钻孔 81. 工程概况1.1. 工程简况广珠铁路复工工程SG-5标段古井隧道位于古井镇与沙堆镇之间， 隧道全长1222米，隧道里程范围DK142+865DK144+087。隧道的围岩 较为破
2、碎,受构造控制,地下水丰富，隧道围岩为II级围岩470m, III级 围岩300m,W级围岩305m, V级围岩147m, W、V级围岩占隧道总长 的 37% 。隧道处于丘陵地貌，地表分布坡残积土，浅灰黄色，褐黄色，含 较多石英颗粒，硬塑，厚约110m，下伏基岩为燕山第三期花岗岩， 黑白花斑色，中薄中厚层结构，全风化层呈粗砂砾状，厚约115m, 偶夹强风化，极少见花岗岩弱风化出露。岩石节理发育，岩体破碎， 节理产状：145 Z 66， 3条/米。根据地质分析和钻探资料，洞身 DK143+600+760推测存在NNE和NEE两组断裂构造。基岩裂隙水发育， 特别在DK143+600+770山沟地带
3、，受构造控制，地下水丰富，加上 流水响水库影响，若隧道涌水，则将对施工和运营造成较大危害，在 DK143+534右7m处见一泉眼。1.2 地震基本烈度地震基本烈度度。1.3 工程特点洞身DK143+600+760推测存在NNE和NEE两组断裂构造。基岩裂 隙水发育，特别在DK143+600+770山沟地带，受构造控制，地下水 丰富，加上流水响水库影响，若隧道涌水，则将对施工和运营造成较 大危害在DK143+534右7m处见一泉眼,防止开挖出现大量涌水的可能性。2. 超前地质预报方法2.1超前地质钻孔，分5m、30m、50m超前钻孔；2.2 TSP 方法超前地质预报3. 超前地质预报安排序号起迄
4、里程长度(m)围岩 级别超前地质预报的方法备注1DK142+865DK142+94075V5m超前地质钻孔2DK142+940DK142+95515W5m超前地质钻孔3DK142+955DK143+055100III5m超前地质钻孔4DK143+055DK143+445390II5m超前地质钻孔5DK143+445DK143+545100III30m超前地质钻孔6DK143+545DK143+815270WTSP方法超前地质预报30m超前地质钻孔配合7DK143+815DK143+85540III5m超前地质钻孔8DK143+855DK143+93580II5m超前地质钻孔9DK143+935
5、DK143+99560III5m超前地质钻孔10DK143+995DK144+01520W5m超前地质钻孔11DK144+015DK144+08772V5m超前地质钻孔4. 超前地质预报采用设备超前地质预报采用TGP206超前地质预报仪结合超前钻孔。序号仪器名称型号产地数量备注1隧道地质超前预报仪TGP206北京12地质钻机ZYY150北京13超前水平地质钻机YT-28石家庄15. 超前地质预报施作方法5.1 TGP206 超前地质预报仪5.1.1 超前预报准备阶段1）激发孔、接收孔施作要有预报检测人员进洞布置接收和激发的孔位，用红色油漆毛笔 准确标注在隧道的洞壁上。对于接收孔标明里程桩号，对
6、于激发孔（放 炮孔）的起始孔标明里程桩号。尔后通知施工单位打孔。打孔完毕后， 预报人员要先进洞对孔深、孔径、和孔数进行验收，对于不合格的孔 要进行补钻。预报工作尽量少占用隧道作业时间，提高速度的重要环节之一 是，预报检测人员要进行现场布孔和检测钻孔的质量两个环节。现场 钻孔检查，用大于 2 米长度的木杆或者塑料管检查炮孔是否满足深度 和倾斜要求，检查接收孔是否采用50 毫米钻头打孔和孔深度为2 米。 准备工作做好了，进洞即安排预报采集工作，可以大大缩短占用隧道 施工的时间，一般现场预报测量应该控制在不大于 1 个小时以内完 成。如果忽视准备和检查工作，进洞安置接收探头和安装炸药时发现 问题，再
7、进行补钻将会延长占用隧道的时间和影响施工。采用隧道地震波技术进行隧道地质超前预报的工作，需要隧道 掘进一定的长度方可以进行，因为测量工作中的接收传感器和若干激 发点需要一定长度，一般该长度为60-70 米左右。接收与激发孔的具 体布置如下：超前预报中激发孔（放炮孔）的布置应避开安装有电缆 的一侧洞壁。激发孔（放炮孔）由掌子面退后5 米至10米开始布置。 激发炮孔之间的距离一般为2 米，激发的炮数一般为24个炮孔。而 后延续布置接收孔，接收孔距离最近的炮孔为20 米左右。讲“左右” 的用意是在这个范围内选择岩体相对完整的位置打接收孔，记录实际 的距离为偏移距离。预报工作需要左右洞壁各安置一个传感
8、器接收地 震波。因此需要在左右洞壁的相同里程点各打一个钻孔，接收钻孔的 深度为2米。TGP仪器的接收孔直径和激发炮孔直径有区别，接收孔 采用直径为 50毫米的钻头打孔，激发炮孔采用直径为40毫米的钻头 打孔。所有钻孔布置在一条水平直线上，高度为隧道当前地板1.0 米 左右，激发孔向内倾斜利于灌水,接收孔钻成水平孔。“终孔时一定要 吹孔”，避免岩粉碎石残留孔内，影响接收探头的安置深度，或炸药 卷推不到位置深度。2）激发药卷的制作 洞外制作好带有触发线的药条：为保证药量的一致性，对于药条（无论 200 克，还是150 克均分为三段）用刀子等分割开分为三段； 信号线买成捆的单根电线制作，裁成长度5米
9、的单根电线24根。药 条插上雷管后用小塑料袋包紧，而后用对折的信号线扎紧，再用胶带 纸扎紧，注意药卷直径要小一些。事先备好以后，雷管线必须要短路， 用塑料袋包起来，安全带进洞内。药条的安装：进洞后即将药条逐个放入激发孔中，由木杆送至孔 底，做好激发前的准备工作。注意信号线的两个线头与雷管的线头分 开，以避免触发信号线感应雷管的激发高电压，损害仪器。雷管激发线与触发信号线的连接：用各自专用电缆分别连接，注 意雷管线的两个线头与炮线的两个线头连接后，分别用胶布隔离绝 缘。触发信号线与专用电缆的两个夹子分别连接。接收孔的耦合剂注入：耦合剂的作用是保证探头与钻孔岩体良好 接触的必要条件，因此在接收孔的
10、孔底需要注入黄油。操作的步骤是 将黄油软管送入接收孔的孔底，而后稍退出15 厘米，操作黄油器的 压杆满行程连续射入黄油，一般连续打入10 至 15 次，可以满足探头 的耦合条件。退出黄油管时注意不要带出已经射出的黄油。接收探头的安装：接收探头属于精密设备，要轻拿轻放。探头是 三个分量组装在一起的，安装时使用专用工具定向推入孔中，务必使 探头的“方台标记”朝上，推入的过程中推杆和探头不要脱离，保证 探头的定向可靠，才能保证预报采集地震波的矢量方向要求。专用电缆的连接：地震波信号与触发信号通过专用电缆与仪器连 接，注意面对仪器屏幕，仪器背后的两个输入插座，右边为1 号插座， 连接与炮孔同测的接收探
11、头线；左边为 2 号插座，连接与炮孔对测的 接收探头线。仪器屏幕上的1、2、3道信号由1 号插座输入；仪器屏 幕上的4、5、6道信号由2号插座输入。仪器采用220V交流电，如 无交流电也可采用直流12伏电瓶（DC12）,与电瓶联结时注意电源夹 子的正负极不要接错，红色夹子接电瓶的正极（+）；黑色夹子接电瓶 的负极（-）。5.1.2 数据采集1 ）仪器采集参数的设置：仪器站选择在接收孔位置再退后一定 距离的地方，选择相对干燥安全的地方把仪器放置在外包装箱上。采 集参数中的空间位置参数按现场实际位置输入，仪器的采样率采用 0.05 毫秒，即 50 微秒；采样点数采用 4096 点，如果预报距离要求
12、 大于 200 米以上，可以通过增加采样点数（例如采用 8192 点）加长 采集预报记录的长度，当然也需要加大偏移距离。2）现场噪音条件的观测检查：在仪器进入采集的过程中均可以 看到仪器接收系统所在地当时的环境噪音条件，环境噪音大不利于有 效信号的接收，预报采集过程中需要相对安静的环境，不允许洞内有 打钻和动力车辆施工等。噪音显示功能也可以作为检查仪器和探头是 否工作在正常状态，一般正常情况下 6 个通道的信号会发生上上下下 的跳动，若有的通道在改变仪器增益情况下也不跳动，则有可能是工 作不正常的表现。3）提高预报采集数据质量的措施：接收孔口用棉纱或纸卷塞堵， 减少泄放到隧道内的炮噪音干扰；每
13、次激发时向激发孔内注水，激发 的频率高、激发能量大，同时造成的环境噪音小。炮工连接雷管的炮 线要远离接收探头的电缆，不要在隧洞的同一侧平行布放，炮工操作 放炮时要离开仪器站一定距离，不要与仪器站挤在一起，例如10 米 左右。4）安全施工高于一切!仪器操作员与炮工密切合作，彼此的工作 招呼要明确，尤其是放炮口令。在炮工和仪器站均做好准备工作条件 下，操作员首先喊出“充电”，炮工充电完毕要回应，而后操作员再 喊出“放炮”指令。“充电”、 “放炮”两条指令的过程提醒隧道内 作业人员注意安全！采用炮震源作为激发，该项工作由隧道施工部门 派出炮工负责完成，我们提出制作药包的技术要求，施工中必须执行 雷管
14、炸药使用的安全规定。进洞工作人员必须戴安全帽，服从隧道施 工部门的安全规定。5）预报采集工作结束：预报采集数据结束后，仪器站操作员根 据仪器的自检功能，检查 24 炮纪录是否合格，在确认无需进行补充 的工作后，操作仪器把当次采集的数据外传至USB闪存上；而后操作 仪器退出系统，安全关机，并清理现场收拾仪器设备装箱等。6）收拾所有设备装箱：取出接收探头，用纸巾擦干净，放回设 备箱内；所有专用电缆和安装工具擦干净收回设备箱内。确认所有设 备齐全后撤出隧道。5.1.3 数据处理分析TGP206隧道超前地质预报仪数据处理采用TGPWIN2.0软件进行处 理。依据隧道地震波反射原理，采用多波分析处理技术
15、，对于处理中 简单重复费时的步骤采取自动处理方式，对于涉及解释重要结论的处 理过程，采用原生对比检查和多参数综合分析解释的方式。1）建立检测点、激震点、隧道掌子面里程表；确定预报的里程 范围和宽度。2）三分量地震波分离激发能量的非一致性调整；三个分量的地 震波回波提取；偏移归位成图；地震波传递特性参数提取及成图；以 及综合计算与构造面产状成果图绘制。（反射回波是地质灾害存在的 地震波反应，是推断地质病害类型、规模和性质的基础）。3）程序生成P波、SH波、SV波三分量地震反射波偏移归位成果 图。4）程序生成综合构造面产状分布成果图。（数据处理分析流程见附图，详细处理分析过程见 TGP206 隧道超前地质预报仪器说明书)5.1.4 出具数据报告利用TGPWIN2.0处理系统，通过数据处理分析，得到三个分量的 地震回波提取、偏移归位成图、地震波传递特性参数提取及成图以及 综合计算与构造面产状成果图绘制，再将所得到的成果图一一比对分 析，形成正式的预报报告指
