嵩昆高速隧道地质超前预报监控量测及质量检测项目实施方案Word格式.doc
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5.3.4质量检测数据分析与判定 48
5.3.5质量检测提交的报告及结果 49
5.3.6质量检测成功实例 50
5.4检测中的关键技术问题 51
5.4.1隧道围岩分类 51
5.4.2喷射混凝土厚度检测 53
5.5隧道检测质量及工期保障措施 53
5.5.1本项目检测及工期目标 53
5.5.2质量及工期保障措施 53
5.5.3质量保证体系 54
5.6服务承诺 55
5.6.1检测人员管理 55
5.6.2设备保障 56
5.6.3检测技术与方法 56
5.6.4检测进度 56
5.6.5检测成果上报 56
5.6.6特殊情况 57
5.6.7专家组 57
5.7安全保障措施及纪律要求 57
5.7.1安全保障措 57
5.7.2纪律要求 59
5.8环境保护措施 60
5.9本工程检测工作的重点与难点分析 61
5.9.1应用地质雷达进行隧道检测 61
5.9.2雷达波速的确定 63
5.10对本项目检测工作的建议 65
5.11施工单位需要做的工作 65
附录1隧道施工地质跟踪调研与初支观察记录表 69
附录2隧道地表下沉监控量测记录表 70
附录3隧道周边收敛监控量测记录表 71
附录4隧道拱顶下沉监控量测记录表 72
附录5隧道锚杆抗拔力检测记录表 73
附录6隧道锚杆轴力检测记录表 74
附录7隧道喷射混凝土应力量测记录表 75
附录8隧道钢拱架应力量测记录表 76
附录9隧道围岩内部位移量测记录表 77
附录10隧道二衬砼应力量测记录表 78
附录11回弹法检测隧道二衬混凝土强度记录表 79
附录12隧道超前地质预报检测现场确认单 80
附录13隧道初期支护质量检测现场确认单 81
附录14隧道二次衬砌质量检测现场确认单 82
附录15隧道仰拱质量检测现场确认单 83
嵩明（小铺）至昆明段高速公路隧道地质超前预报、监控量测及质量检测项目实施方案
1工程简介
嵩明（小铺）至昆明段是国家高速公路网G85渝昆高速云南境内的一段，也是云南省干线公路规划中的重要组成部分。
国家高速公路G85重庆～昆明公路由四川宜宾进入云南省水富县，经昭通、曲靖的会泽到达云南省省会昆明，是云南出省通往四川、重庆及华北方向最快捷的交通运输主通道。
本项目共设置一座隧道，即杨梅山隧道，本隧道起点端至右幅K46+300（左幅K46+300）属第6合同杨梅山段，右幅K46+300（左幅K46+300）至止点端属第7合同经开区段，根据隧道设计断面、工程地质条件及类似工程实践经验，本项目对左右幅隧道净距小于27m即左右幅中线距离小于29m的地段，定义为小净距隧道，详见表1。
表1隧道概况表
序号
隧道名称
布置形式
起点桩号
止点桩号
隧道长度
1
杨梅山隧道
双洞三车道分离式
ZK45+490
ZK47+205
1715
K45+445
K47+245
1800
本项目检测合同段共1段，即检测1合同段。
左幅起止桩号为ZK45+490～ZK46+300，右幅K45+445～K46+300对应的土建合同段为第6合同段；
左幅起止桩号为ZK46+300～ZK47+205，右幅K46+300～K47+245对应的土建合同段为第7合同段。
2检测工作组织机构设置
2.1组织机构框图
根据本项目的特点，本单位成立隧道检测项目部“西安长大公路工程检测中心项目部”（以下简称项目部），使组织机构设置和资源配置达到最优，在第一时间即可开展现场检测工作。
此外，检测方组织聘请专家组成顾问组为本项目部提供技术指导，并通过质量安全监督检查组对本项目部的体系运行进行监督。
图1项目组织机构图
2.2项目管理职责
根据招标文件的要求，制定了嵩昆公路检测工程中的项目实施总目标，并将关键内容细化为安全生产目标、进度目标、质量目标、文明施工目标，采用合理的保证模式，建立健全完善的组织机构，明确各机构、各人员的工作职责，合理配置各种资源，定期进行管理评审，接受项目部考核。
通过实施有效的项目管理，确保各机构、各人员的管理职责得到全面、有效的履行，使检测工作全面达到合同要求。
项目经理：
是项目部的第一责任人，负责组织、领导项目部全体人员按合同要求，全面、有效地开展物探检测工作。
项目经理是我方投入本项目所有资源的总调度者，可根据工程需要合理调集和组合项目部人员、设备和其它各种资源，召开现场工作会议，决策项目部的各种重要事宜。
项目经理须按时参加业主和监理召集的各种重要会议，汇报物探检测工作开展的情况，接受业主和监理的指令和监督，并负责或授权项目部与其它协作单位的沟通。
项目经理是本物探检测项目的总负责，必须负责对项目部的物探检测工作进行全面管理，对项目实施过程中人员、设备的安全状况必须进行检查和有效控制。
本着对业主负责、对工程负责的态度，项目经理将严格按项目管理的原则和模式，建立健全一整套适合嵩昆公路隧洞物探检测工程的规章制度，在工程检测过程中坚决执行。
总工程师：
全面负责项目部技术和质量的领导工作，组织编制和批准技术方案，负责物探检测工作的技术指导，现场检测过程中的检查和监督，审查和批准检测成果报告。
作为物探检测项目部的技术总负责人，对技术措施有最后决定权。
作为项目部技术进步的带头人，负责引进和推广新技术，组织技术讨论和质量检查。
专家组：
嵩昆公路物探检测项目经理部设一个专家咨询组，对本工程全程进行指导、接受咨询和资料审核。
专家组可为本检测项目提供完善的咨询服务，是项目部强大的后援力量。
设备管理部：
负责工程物探检测仪器设备管理，按照检测进度计划和质量的要求，按时、按质、按量保证主要检测设备的配套供应。
负责工程检测仪器设备的入库验收、仓储维护、清库盘点等日常管理工作，建立健全检测仪器设备的管理制度，加强对设备的维修、保养工作，确保检测仪器设备有效合理的使用。
技术质量部：
在总工程师领导下，协助总工程师管理项目部技术和质量，编制技术方案和技术文件，收集有关技术资料，为一线检测人员提供强有力的技术支持；
还负责检测成果报告的编写、技术档案的整编；
以及对项目部员工进行技术培训。
综合管理部：
是项目部的重要职能部门，对项目经理负责，负责合同管理、进度控制、费用控制及资料信息管理、后勤管理和办公相关事务；
负责按检测工程总目标的要求制定各分项目标及实施细则，并监督及配合检测部工作。
安全环保部：
负责项目部的安全生产工作及现场的环境保护。
负责制定检测工程的安全生产规章制度、环境保护制度，并根据工程实施情况适时修订和补充，检查实施效果，及时向项目经理反馈。
对违规行为进行处罚，并监督其整改。
检测部：
包括内业组和外业组，负责物探检测工作的实施及资料的初步分析。
检测部是物探检测项目的现场工作实施机构，其主要工作内容包括外业检测工作和内业资料处理工作。
检测部的工作范围涉及各种检测手段和检测工程的全过程，将配备专业工程师和技术人员，另有现场熟练操作技术员等。
检测部是各管理部门的重点服务、保障和控制点，检测部的高效运转是项目部的关键，是工作的重点。
2.3项目部人员配置
为顺利圆满完成云南省嵩昆高速公路隧道检测任务，经检测中心层层选拔并结合实际配置项目人员。
项目部人员配置情况为高级工程师1名，工程师5名，检测员6名。
2.4检测仪器设备配置
为保证检测成果准确可靠，顺利完成云南省嵩昆高速公路隧道检测任务，我检测中心投入以下仪器设备见表2。
表2本项目仪器设备汇总表
设备名称
产地
规格/型号/功率
出厂时间
单
位
数量
新旧程度（%）
小计
自有
租赁
新购
地质雷达
美国
SIR-3000
2013年
套
√
100%
雷达天线
100MHZ
400MHZ
900MHZ
数码相机
日本
FX80
台
90%
回弹仪
中国
ZC3-A
2006年
80%
水准仪
DS05
收敛计
JSS30A
75%
锚杆拉拔仪
ML-200
水准尺
2012年
85%
振弦式多点位移计
SDW-4
压力盒
SDE
2010年
个
钢筋计
SDG
应变传感器
SDB（Y）
复印机
HPM1005
2011年
升降车
货车改装
辆
95%
汽车
轻型越野
2009年
计算机
联想启天
备注
3检测工作计划
为了保证检测工作的顺利进行，我们将做好检测前的一切准备工作。
其一是检测人员的上岗培训工作，只有持有上岗证的人员才能进入工地从事检测工作；
其二是做好仪器设备的购置、维护、校验工作；
其三是做好调研工作，力求使工作方法更适合于嵩昆公路质量无损检测，不断提高检测成果的质量，详见图2。
检测工作根据服务期和工程施工总进度编制工作计划，分为服务期限检测工作计划、年度检测工作计划、季度检测工作计划。
由于我们的工作受施工进度的约束，检测工作计划要适时进行调整，满足施工单位进度要求。
图2检测工作计划图
4检测工作范围和内容
4.1隧道检测工作范围
据云南嵩昆高速公路建设指挥部《国家高速公路网G85渝昆高速嵩明（小铺）至昆明段高速公路工程检测招标文件》的有关规定，云南嵩昆高速公路工程检测SDJC-1合同段检测工作范围为朱杨梅山隧道，隧道左右幅长度合计3525m，详细情况见表4。
表4云南嵩昆高速公路隧道检测标段SDJC-1估算工程量表
隧道检测标段
对应隧道
计划工期（月）
隧道检测估计数量（延米）
备注
SDJC-1
36
3525
4.2隧道检测工作内容
隧道检测工作内容包括地质超前预报、监控量测及质量检测。
4.2.1隧道超前地质预报内容
（1）提供开挖掌子面前方的围岩类别；
（2）预报掌子面前方地质情况，可能出现的地质断层及岩石破碎带的地质情况；
（3）开挖段前方的水文资料和可能的涌水预报；
（4）溶洞尺寸及位置预报。
4.2.2隧道监控量测内容
（1）地质与支护状态观测（洞内外状况观测，由施工单位提供测量数据）；
（2）地表下沉量测；
（此项由施工单位提供测量数据）；
（3）周边位移量测；
（4）拱顶下沉量测；
（5）锚杆拉拔量测；
（6）锚杆轴力量测；
（7）围岩内部位移量测；
（8）围岩与初期支护间接触压力量测；
（9）钢支撑内力量测；
（10）二衬混凝土内力量测；
（11）围岩弹性波测试。
4.2.3隧道质量检测内容
（1）超挖及欠挖；
（2）喷射混凝土喷层厚度；
（3）模筑混凝土衬砌厚度；
（4）钢支撑位置及数量；
（5）混凝土强度和质量；
（6）拱顶及侧壁后空洞。
4.3检测标准及规范
为保证高质量、高效率地完成云南嵩昆高速公路隧道超前预报、监控量测及质量检测工作，在隧道地质超前预报、监控量测及质量检测工作中严格执行下述标准和技术规范：
1、工程施工招标文件中的所有技术规范；
2、所有与本工程施工有关的国家现行的技术标准、规范、规程及相关文件：
（1）《公路工程国内招标文件范本》（2003年版）第二卷第5篇技术规范；
（2）JTGF60-2009《公路隧道施工技术规范》；
（3）JTGF80/1-2004《公路工程质量检验评定标准》；
（4）GB50021-2001《岩土工程勘察规范》；
（5）JTGC20-2011《公路工程地质勘察规范》；
（6）GB50086-2001《锚杆喷射混凝土支护技术规范》；
（7）JTGD70-2004《公路隧道设计规范》；
（8）JGJ/T23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》；
（9）CECS02：
2005《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》；
（10）CECS21：
2000《超声法检测混凝土缺陷技术规程》；
（11）GB50026-2007《工程测量规范》；
（12）CJJ37-2012《城市道路工程设计规范》；
（13）隧道施工设计图纸。
3、现行公路工程试验检测规范、规程；
4、项目建设期间国家颁布并实施的相关岩土工程检测和混凝土结构无损检测规范、规程、标准等；
5、云南嵩昆高速公路建设指挥部为完成隧道地质超前预报、监控量测及质量检测工作下发的有关标准、要求和通知、规定等。
5隧道检测方案及措施
5.1隧道超前地质预报实施方案
地质超前预报以地质为中枢，加强隧道地质工作，将地质综合分析贯穿到长期、中期、短期、临兆超前地质预报四个阶段中，实行地质、物探、钻探三结合，优化物探组合，综合应用，确保隧道安全、快速、优质施工，不留后患。
确保隧道施工取得经济效益、社会效益和环境效益。
具体超前地质预报的任务要求如下：
（2）预报掌子面前方地质情况：
可能出现的地质断层及岩石破碎带的地质情况；
要预报破碎带的位置、宽度、富水情况及围岩的完整性等；
（3）开挖段前方的水文资料和可能的涌水预报：
要预报掌子面前方岩体的完整情况、节理裂隙发育情况、富水情况，并分析发生突涌的可能性等。
（4）溶洞尺寸及位置预报：
要预报岩溶发育情况，包括溶洞的大小、位置、充填情况等。
5.1.1隧道超前地质预报技术方案要点
根据项目特点，隧道地质超前预报工作使用地质、物探相结合,并分长期、中期、短期、临时四个预报阶段来来完成。
根据上述要求并结合我单位多年来在多座公路隧道开展超前预报工作的经验以及进行“隧道地质超前预报智能化识别技术”研究的成果，我单位将采用综合隧道超前预报技术来响应竞争性谈判文件的技术要求。
综合隧道超前预报技术的要点为三个结合：
第一个相结合是不同物探方法的结合。
若仅使用地震方法（包括TSP203），对围岩含水性的预报有较大的局限性。
有了电法，通过对岩体电导率的探测，能灵敏地反映岩体含水状态。
地震与电法结合，集中分析低波速、低电阻率的“双低”区，就能把握饱水断裂带、破碎带、含水溶洞的位置，准确预报出来。
第二个相结合是观测方式的结合，将洞内观测与洞外观测结合。
在隧道内使用雷达进行超前预报探测，由于进行洞内的观测布置范围小，有效立体角小，定位精度很难提高。
而洞外观测可布置的范围大，观测方式灵活，可在地表沿轴线布置高密度电法剖面或EH4剖面，大大地提高定位精度。
第三个相结合是分析方法的结合，工程物探与地质分析相结合。
这一点对提高预报的合理性、准确性有重要作用。
对于超前预报来说，研究的对象是地质体，要回答的问题是地质体的现存状态和不利的地质地段。
对于物探来说，是根据探测到的物性分布来推断地质体的状态和不利地段。
由于地质条件复杂，这种推断难度很大。
地质分析对于研究地层与岩性分布、断裂与节理构造的分布规律具有绝对优势，是物探方法不能代替的，另外地质分析对物探解释有指导作用。
地质分析对地表以下和隧道前方是靠已知推断未知，要推断得合理需要借助物探资料。
两者的结合可大大提高预报的合理性，可减少误报和漏报。
按照上述技术要点，再针对本项目隧道地形条件不是很复杂的情况，且埋深较浅，我单位将首先沿隧道轴线地表采用高密度电法做一个沿隧道轴线空间上连续的超前地质预报物探剖面，从而达到事前宏观预知隧道区域地质情况的目的，真正发挥超前地质预报对施工的指导作用。
并在地质复杂地段，我们将在施工隧道内掌子面前方使用反射地震法的TSP203（探测距离80～150m）或电磁波法的地质雷达SIR2000（探测距离15～25m）长短结合的方式进行地质预报。
同时根据超前预报工作中地质方法与物探技术相结合的要求，我单位将在超前预报工作中选派高水平、经验丰富的地质人员，跟踪对隧道掌子面的附近地层产状、构造、岩性变化进行全程编录和跟踪。
5.1.2隧道地质超前预报方法、内容、频率及措施
5.1.2.1长距离超前预报——高密度电阻率法地表探测
高密度视电阻率法（图3）是一种阵列勘探方法，也称自动视电阻率系统，是直流电法的发展，其功能相当于四极测深与电剖面法的结合。
通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的分布与地下岩土介质的视电阻率ρ的分布密切相关，通过对地表不同部位人工电场的测量，了解地下介质视电阻率ρs的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断解释地下地质结构。
该方法对围岩的含水情况特别敏感，围岩破碎含水，其视电阻率明显降低，完整、坚硬岩土的视电阻率明显高于断层带或破碎带和富水带围岩的视电阻率。
这种方法原理清晰，图像直观，是一种分辨率较高的物探方法。
近年来随着计算机数据采集技术的改进，图3高密度电法工作系统图示
使勘探效率大大提高，增大了剖面的覆盖面积和探测深度，在强干扰的环境下也能取得可靠数据，大大地提高了信噪比，可准确地探测地质体。
该方法在工程与水文地质勘探和矿产、水利资源勘查中有着广泛而成功的应用。
本次高密度电法测量选用的是工程勘察中最常用的温纳装置（图4）。
测量时，AM=MN=NB=AB/3为一个电极间距，探测深度为AB/3，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到第一层剖面线；
接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一层剖面线；
这样不断扫描测量下去，得到倒梯形电法剖面。
图4高密度电法温纳装置断面扫描示意图
本项目电法数据采集使用的仪器为GEOPEN公司生产的E60BN型高密度电法仪和专用电缆设备。
为准确地探明隧道复杂地段的工程和水文地质状况，在地表沿隧道轴线布设电法剖面。
工作方法采用大极距（供电）、小点距（观测点）的高密度电阻率成像探测，测深点距3-6m，勘探最大深度可达500m，保证探测到隧洞基础以下100m左右，具体工作布置见图5。
工作中可采用施龙贝格和温纳观测方式，数据经格式转换、编辑，校正，最后反演成像。
隧道轴线
高密度电法测线布置
图5高密度电法隧道地表探测测示意图
5.1.2.2中远距离超前地质预报——TSP203
TSP203隧道地震探测方法属于三分量纵横波地震勘探，其工作可分为三个部分，即资料采集、处理和结果评估。
该方法一般探测距离为掌子面前方80～150m。
（1）资料采集
TSP203资料采集技术要求高，其观测系统设计是在已开挖的隧道两侧设置炮点和检波点。
检波点布在隧道两侧壁内，每侧各一个，检波器为三分量加速度型；
炮点可以设置在隧道的左侧或右侧，排成一直线，18-24炮，小药量激发地震波。
检波器和炮点埋入壁内1.5-2.0m处，地震波在地层传播时遇到波阻抗变化界面就会发生反射，反射回来的地震波信号被检波器接收，最后记录单元以数字形式记录下来（如图6所示）。
图6隧道TSP测试原理
由于TSP203地质超前预报地震资料数据量大、信息丰富，在数据获取的过程中尤其要注意避开各种震动干扰，从而保证获取第一手资料的可靠性。
（2）数据处理
采集的地震数据由TSPwin软件进行处理。
处理过程分为十一个步骤，即数据设置→带通滤波→初至波拾取→拾取处理→炮能量均衡→Q估计→反射波提取→P-S波分离→速度分析→深度偏移→反射层提取。
处理成果包括：
①P、S波时间剖面
②P、S波速度剖面
③P、S波深度偏移剖面
④P、S波反射层位提取
⑤岩石物理及力学参数
⑥探测成果2D显示图（预报距离100～150m）
（3）结果评估
总结大量TSP记录的反射波特征，并与隧道开挖地质剖面相对比，在理论分析的基础上，总结出如下的地质对象判断、识别和预报技术指标，用于探测成果的地质解释。
反射波的动力学特征与岩体特性的关系：
①反射波相位为正时，表明岩层变硬，反射波相位为负时，表明岩层变软；
②若S波反射强于P波，则表明岩体饱水；
③反射波相位先负后正时，可能对应断裂带；
反射波的运动学特征与岩体特性的关系：
④若纵横波速比Vp/Vs增加或泊松比δ突然增大，于流体存在有关。
⑤若Vp降低，则表明岩体裂隙、孔隙度发育，岩体类别降低，或有断裂破碎带。
通过TSP203系统对隧道进行地震探测，可以预测掌子面前方及其周围的工程地质和水文地质情况、包括围岩强度的软硬变化、节理裂隙发育情况、断层及破碎带、岩体含水性、溶洞分布及围岩类别等等。
5.1.2.3短距离超前地质预报——探地雷达
A
B
C
D
图8超前预报雷达测线布置示意图
地质雷达可有效地探测隧道掌子面前方的地层岩性划分、富水性与岩溶破碎带等的分布情况,探测距离一般为掌子面前方15～25m。
（1）数据采集
测线布置：
地质雷达超前预报探测以隧道开挖掌子面前方为检测目标，以拱顶为中心，“十”字形布置2条雷达测线，若探测面较宽时，可以“井”字形布置4条雷达测线或，必要时加密雷达测线以提高探测结果的准确性。
测线布置如图8所示。
雷达天线使用低频100M天线，探测距离15～25m范围，一般采用连续测量，视条件也可采用点测，一般点距为0.5-1.0m，探测断层或含水裂隙面，采用十字探测法，开挖工作面凹凸不平不符合条件时，采用点测法，有条件时可选用支架进行探测
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