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1、斜拉山隧道地质预报施工监控量测及质量检测实施方案西藏自治区国道317线丁青至斜拉山段改建工程斜拉山隧道超前地质预报、施工监控量测及质量检测实施方案深圳高速工程检测有限公司2015年10月1、工程概况11.1、 地形地貌11.2、 地质条件11.3、 水文地质条件21.4、 地震31.5、 气候31.6、 水系42、检测工作机构组织、工作计划42.1、 组织机构建设42.2、 人员构成与工作时间安排52.3、 人员岗位职责62.4、 工作计划73、隧道工艺及方法、内容、频率与措施93.1、 隧道地质超前预报93.2、 隧道施工监控量测2()3.3、 隧道质量检测254、执行标准314.1、 地质
2、超前预报要紧实施根据314.2、 隧道监控量测要紧实施根据314.3、 隧道质量检测要紧实施根据325、隧道质量及工期保障措施325.1、 测质量保证措施325.2、 检测工期保证措施345.3、 安全保证措施346、隧道分析与判定、报告及结果356.1、 地质超前预报成果分析及处理356.2、 监测成果分析处理及工程应用376.3、 质量检测结果处理427、工作建议437.1、 不良地质灾害防治447.2、 监控量测要议447.3、 成立评估联络工作组457.4、 建立技术协调会制度457.5、 现场工作协调制度457.6、 建立信息化检测平台458、服务承诺468.1、 服务质量468.2
3、、 后续服务措施468.3、 经营信誉468.4、 办事效率468.5、 服务承诺469、仪器设备汇总5010、安全保障保障措施与纪律要求5010.1、 安全生产的原则与目标5010.2、 安全保证体系框图5110.3、 安全保证措施5110.4、 纪律要求5211、工作重点及难点的分析5311.1、地质超前预报53IL2、隧道监控量测54IL3、隧道质量检测541、工程概况国道317线川藏公路北线位于四川、西藏境内，东起四川省成都市，西止于西藏自治区那曲地区那曲镇，总长约2022公里，其中西藏境内路段全长约1058.4公里。川藏北线是西藏通往川渝地区及我国内地的通道之一，也是沟通那曲与昌都两
4、地唯一的通道。本项目位于国道317线川藏公路北线西藏境内，东起西藏自治区丁青县丁青镇西(K1546+353),止于丁青县巴达镇西(K1667+198),路线全长110.077公里。斜拉山是国道317线上著名的卡脖子地段，是该线的重要操纵点。斜拉山位于丁青县与索县交界处，山势险要，海拔4000米以上。斜拉山堵口(K1640+580)海拔4875米，山顶处海拔5200米以上。越岭时，巴青方向设9个回头曲线，半径均1218米之间；丁青方向设16个回头曲线，半径均在1015米间。该段属严重积雪区，每年4月化雪，8月又开始下雪，迎风面最大积雪达3米，路基积雪冰槽达L2米，由于雪灾等因素影响，交通经常中断
5、。斜拉山隧道位于西藏自治区昌都市丁青县尺牍镇与巴达乡交界部位，从斜拉山东边坡上的26道班以上约50Om处跨越一冲沟进洞，于斜拉山西边坡脚出洞，进口与出口均位于现国道317线道路旁，交通较为方便。隧道使用单洞双向行驶设计，进口设计标高4430.71m；出口设计标高为4532.9Inb洞身最大埋深约685.09m。隧道进口使用端墙式，出口设置15m防雪棚洞。隧道平行导洞进出口均使用端墙式洞门。隧道内设高压钠灯照明，使用全射流风机纵向通风，隧道防灾救援使用平导，水成泡沫消火拴与灭火器构成消防系统。隧道设计遵循安全、经济、合理的原则，在遵守有关规范的前提下，通过结构计算并借鉴类似条件隧道的实例，按新奥
6、法理论，结合隧道实际情况进行设计。表1-1隧道设计划分表编号隧道名称起讫桩号长度(m)1斜拉山隧道K1632+832K1636+90540732防雪棚洞K1636+905-K1636+920153平导K1632+859K1636+92040611.1地形地貌测区属青藏高原高山地貌，山体呈东西向展布，地形起伏较大，为国道317线在此处的越岭线路。隧道沿轴线地面高程变化在4437.7655178.926m之间，相对高差约741.161o隧道进口位于斜拉山东边坡上26道班邻近的一坡面型冲沟。冲沟横断面呈“V”字形，沟底宽Iom左右，纵坡降35左右，沟底为碎块石土，沟中常年有流水，勘察期流速lms,水
7、深OJm左右。坡面植被稀少；隧道出口位于斜拉山西边坡脚下缓坡处，坡面植被为高山草甸。工程区坡顶地形高陡，隧道轴线走向与地形等高线近于垂直。L2、地质条件根据区域地质资料，经1：2000工程地质调绘、钻探及工程物探，隧址区发育三条断层，其中F14查普玛纳则卡为NE方向上的主断裂，门有f2为次级断裂。F14查普玛一纳则卡断裂：该断裂走向为NE向，区内延长29km,该断裂做为北东向断裂组的一条大型断裂，南西端为雪拉山混杂的北界断裂：该断层为正断层，产状为174o80oofl断裂：该断层走向为东西向，区内延长约3.7km,该断层为逆断层，产状为16919178,为比冲弄片岩(Ptbc)与吉塘岩群三岩组
8、(AnCjt3)的分界线。该断裂在隧道K1632+839K1634+800段近平行于隧道轴线，在隧道K1634+800K1636+929段逐步偏离隧道，其中该断裂在地面的交线与隧道轴线竖直面在地面的交线于K1633+700及K1634+600处相交。隧道位于该断层的下盘，隧道洞室与该断层破碎带的最近距离约24.3mof2断裂：该断层走向为东西向，区内延长约6.6km,该断层为正断层，产状17180,为混杂岩(T3Tm.nsl)与侏罗系统雀莫描组(J2q)的分界线。其中隧道所在的吉塘岩群三岩组(AnCjt3)岩层产状为180o1%,操作温度065。TSPWin软件：数据采集与处理集于一体。图TS
9、P203设备全图3）、测线布置接收器孔位置：在隧道边墙（面对掌子面），距离掌子面大约50m。数量：2个，隧道左、右边墙各一个。直径：643-45加/孔深2|11。布置：沿轴径向，用环氧树脂固结，向上倾斜10左右。高度：离地面lm炮孔位置：在隧道的右边墙。第一个炮孔离接收器16m,其余炮孔间距为1.5m。数量：24个直径：38mm孔深1.5m。布置：沿轴径向，向下倾斜10-20。（激发时水封填炮孔）。高度：离地面约Imo4）、数据采集与分析TSP203超前地质预报系统分为洞内数据采集与室内分析处理两大部分。洞内数据采集洞内数据采集要紧由接收器、数据记录设备与起爆设备三大部分构成。洞内数据采集包含
10、打接收器孔、爆破孔、埋置接收器管、连接接收信号仪器、放炮接收信号等过程。a、钻接收器孔2个，见测线布置。b、钻爆破孔24个，见测线布置。c、埋置接收器管：将环氧树脂放入接收器孔中，然后将接收器管旋转插入孔内，15分钟后环氧树脂、接收器管与周围岩体就能很好地粘结在一起；d、装药：每爆破孔装药量大约75g（岩石2#乳化炸药），根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不一致；联线：将设备各组件及爆破导火线联接好；f、放炮、接收信号g、拆线、清理设备。图3-1TSP203洞内数据采集示意图室内计算机分析处理采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理。TSPwin软件处理流程包含11个要紧步骤
11、，即：数据设置一带通滤波一初至拾取一拾取处理一炮能量均衡一Q估计一反射波提取一PT波分离一速度分析一深度偏移一提取反射层。通过速度分析，能够将反射信号的传播时间转换为距离（深度），能够用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位置，并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体的性质。通过TSPWin软件处理，能够获得P波、SH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，与反射层在探测范围内的2D或者3D空间分布。5）、提交资料室内分析处理通常在24小时内完成并可提交正式成果报告，报告通常包含如下内容：工作概况探测的方法
12、、设备及原理测线布置对测试结果的初步分析结论TSP报告中应附的成果图表含：现场数据记录表岩石参数曲线图（横坐标为里程）岩石参数表6）、与隧道施工工序衔接打炮孔与接收器孔可与隧道施工平行作业，由作业公司完成，届时预报单位以工程联系单形式书面就钻孔的孔位、孔深、倾斜等具体要求与作业公司联系。为洞内数据采集接收信号时减少噪音，通常要求45分钟左右短暂停工。3 .L4.3电磁波法本项目短距离地质预报拟使用地质雷达进行。1）、地质雷达工作的基本原理地质雷达法（GrOUndPenetratingRadarMethOd）是利用地质雷达发射天线向目标体发射高频脉冲电磁波，由接收天线接收目标体的反射电磁波，探测
13、目标体空间位置与分布的一种地球物理探测方法。事实上际是利用目标体及周围介质的电磁波的反射特性，对目标体内部的构造与缺陷（或者其他不均匀体）进行探测。地质雷达是近年来一种新兴的地下探测的新技术，它是利用宽频带高频电磁波信号探测介质结构位置与分布的非破坏性的探测仪器，天线屏蔽抗干扰性强，探测范围广，分辨率高，具有实时数据处理与信号增强，可进行连续透视扫描，现场实时显示二维黑白或者彩色图像。地质雷达通过雷达天线对隐蔽目标体进行全断面扫描的方式获得断面的垂直二维剖面图像，具体工作原理是：当雷达系统利用天线向地下发射宽频带高频电磁波，电磁波信号在介质内部传播时遇到介电差异较大的介质界面时，就会发生反射、
14、透射与折射。两种介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大；反射回的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，由雷达主机精确记录下反射回的电磁波的运动特征，再通过信号技术处理，形成全断面的扫描图，工程技术人员通过对雷达图像的判读，推断出地下目标物的实际结构情况。笔记本电购图3-2地质雷达工作示意图电磁波的传播取决于介质的电性，介质的电性要紧有电导率U与介电常数,前者要紧影响电磁波的穿透(探测)深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，所谓电性介面也就是电磁波传播的速度介面。不一致的地质体(物体)具有不一致的电性，因此，在不一致电性的地质体的分界面上，都会产生回
15、波。地质雷达基本参数如下：(1)电磁脉冲波旅行时间t=y4-z2+x2v2zV式中：Z勘查目标体的埋深；X一发射、接收天线的距离(式中因zx,故X可忽略)；口一电磁波在介质中的传播速度。(2)电磁波在介质中的传播速度v=cy,cy式中：C电磁波在真空中的传播速度(0.29979mns);,一介质的相对介电常数,从一介质的相对磁导率(通常Hnl)(3)电磁波的反射系数电磁波在介质传播过程中，当遇到相对介电常数明显变化的地质现象时，电磁波将产生反射及透射现象，其反射与透射能量的分配要紧与特殊变化界面的电磁波反射系数有关：JelJe2J1+J82式中：r-界面电磁波反射系数；与一第一层介质的相对介电
16、常数；三一第二层介质的相对介电常数。(4)地质雷达记录时间与勘查深度的关系式中：z勘查目标体的深度；/-雷达记录时间。结合现场探测精度与深度，我们选用目前世界上技术领先的RIS-K2型地质雷达，天线选用40MHz屏蔽天线。地质雷达不一致频率天线的测深能力不一致，频率越低，探测深度越大，但是分辨率会降低；频率越高，探测深度越浅，分辨率会提高。在隧道内检测，需使用屏蔽天线。2)、测线布置探测的具体布置根据TSP203的预报结果确定，测线要紧布置在掌子面上，正洞每个掌子面至少布置4条测线，在地质情况特殊段加密测线，测线布置如图所示。学子面测线图3-3雷达测线布置图3)、资料处理与解释通常的处理都包含
17、水平与垂直滤波、电磁波速分析等。(1)水平与垂直滤波水平波具有的时候间相等的特点，水平滤波就是利用这一特性。滤波过程中，可将相邻的一定数量的扫描线求平均，再与个别扫描线相比较，就可消除水平波。垂直滤波就是地震资料处理中常用的滤波方法，其中较为常用的方法有带通滤波，高通滤波，低通滤波，小波变换等。垂直滤波的目的是为了消除杂散波干扰，这些杂散波是来自于外源，不是天线自身发出的，频率不在雷达天线频带内。(2)增益调节与显示选择显示选择包含两个层次的选择，一个层次是选择显示方式，另一个层次是选择显示模板。可供选择的显示方式有波形、变面积、能量谱等显示方式，其中比较常用的是后两种，其中能量谱显示方式效果
18、更好些。显示模板包含不一致的色彩配比，而更重要的是能量反差大小及变换关系的配比，这两种配比组合形成几十中模板，根据不一致的对象，选择合适的模板，可达到显示目的。(3)含水结构特性分析通常情况下裂隙岩体含水是不均匀的，岩块与裂隙中水的介电常数具有强烈的差异，因而含水岩体在雷达记录中最为显著的特点是一系列杂乱的强反射，没有明显的同相轴。3. 1.4.4超前水平钻探使用超前水平钻探法，对开挖面前方7.530m范围的地质岩层整体性、含水构造、水量及水压进行预测，在地质分析法、TSP与地质雷达预报的基础上，用超前水平钻探法进一步对地质特殊段围岩地段取得可靠的资料。钻探孔时，根据钻进速度的变化与冲击振动频
19、率，钻孔中出水的清浊及颜色，对开挖面前方围岩整体性进行分析，含水构造进行推断(在开挖钻孔作业时，可将部分眼孔加深810m,作为辅助超前探测，辅助超前探孔数量在施工中可根据实际地质情况酌情增减)。探水钻孔横断面布置、煤层超前探孔布置分别见下图。图3-4探水钻孔横断面布置图每次探水段长7.5m,开挖5m,保留2.5m开始下一次探水；探水孔孔径（终孔）为55mm,钻孔外偏角为10。图3-5煤层超前探孔布置图接近煤层前，在距地质勘测的煤层位置1015m（垂距）处掌子面打超前探孔1个（1#孔），初探煤层位置；在距初探煤层位置IOm（垂距）处掌子面打3个超前孔（2#、3#、4#孔），并取岩芯；每个探孔穿透
20、煤层并进入顶（底板）0.5m以上；探孔为80mm。3.2、 隧道施工监控量测3.3、 K监控量测工作目的由于隧道是属于地下工程，我们对隧道所处的地层与地质资料的勘探认识有限。假如施工工艺不当易造成围岩失稳，甚至可能发生大的塌方，给工程带来不可弥补的经济与时间缺失与不良的社会效应。同时隧道开挖断面较大，结构受力复杂，而且施工工序多，对结构设计与施工都提出了很高的要求，这就要求对隧道的施工全过程进行新奥法施工监测。实时监控量测不但可与时提供隧道通过邻近构筑物地段时隧道拱顶下沉、周边位移、围岩内部位移、钢支撑内力、锚杆轴力、支护与衬砌内应力等信息，用于推断施工工艺的可行性、设计参数的合理性，提出更加
21、恰当的施工方法与合理的支护措施；而且可与时掌握隧道通过邻近构筑物地段时对邻近构筑物的影响，为判别构筑物是否安全提供科学根据。因此实施隧道信息化动态施工操纵，既能达到安全快速施工，又能节约工程造价的目的。本项目隧道按锚喷构筑法原理，鉴于隧道地质构造及地层岩性复杂，为了保证隧道施工的安全与顺利进行，掌握围岩与支护的动态信息；使隧道结构既安全，满足其使用要求，又经济合理；特别在不良地质、突水、洞口浅埋等有必要监控的地段设置监控量测断面，进行全面、系统的监控量测。（1）掌握围岩动态与支护结构的工作动态，利用量测结果修改设计，指导施工；（2）预见事故与险情，以便及时采取措施，防范于未然；（3）积存资料，
22、为以后的工程设计、施工提供经验；（4）为确定隧道安全提供可靠的信息；（5）量测数据经分析处理与必要的计算与推断后，进行预测与反馈，以保证施工安全与隧道稳固；（6）验证支护结构型式、支护参数的合理性，对支护结构、施工方法的合理性及其安全性做出评价及建议，为确定二次支护时间提供根据。3.2.2、 监控量测工作内容隧道施工中的监控量测项目包含必测项目与选测项目根据公路隧道施工技术规范（JTGF60-2009）有关规定同时结合本项目招标文件要求，隧道监控量测的具体内容如下：3.2.2.1选测项目（1）轴力量测；（2）围岩内部位移量测；（3）围岩与初期支护间接触压力量测；（4）钢支撑内力及外力量测；3.
23、2.3、 监控量测实施方法3. 2.3.1锚杆轴力量测1）、量测目的熟悉锚杆轴力的大小，为锚杆选型与设计提供根据；量测围岩内部不一致深度锚杆的受力状态；熟悉围岩内部受力的分布特征，从而分析锚杆设计是否合理。2）、测点布置锚杆轴力量测沿隧道周边的拱顶、拱腰与边墙设5个测孔，孔深3.7m5m,孔径为650mm。一个测孔内设5个传感器，每个断面25个测点。隧道锚杆轴向力量测方法有电测法与机械法，它们都是通过量测锚杆，先测出隧道围岩内不一致深度的应变（或者变形），然后通过有关计算转求应力的量测方法。考虑量测方便，通常多使用电测法的钢筋计量测。测孔布置见下图。图3-6分离式隧道锚杆轴力量测测孔布置4. 2.3.2围岩内部位移量测1）、量测目的量测围岩内部不一致深度的位移；熟悉围岩的松动范围及其位移量，推断围岩内
