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1补充地质勘探作业指导书1目的和适用范围为进一步查明盾构区间沿线地质情况，施工前应对地质资料进一步核对，并进行地质补充钻探和物探等工作，以给盾构安全、顺利施工和采取相应技术措施提供可靠的依据。本作业指导书适用于盾构区间工程地质补充勘察。2依据2.1盾构区间工程施工设计图纸，盾构区间详细勘察报告，补充地质勘察报告，施工调查等资料。2.2《岩土工程勘察规范》GB50021-2001、《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）、《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）等国家现行有关施工及验收规范、质量技术标准。2.3我公司在盾构施工方面的经验等。3职责3.1项目部工程技术部门负责方案制定、实施过程检查与指导、成果整理与应用，施工测量等工作。3.2项目部物资设备部门负责设备供应与进场验收,材料供应与进场验收，维修保养等工作。3.3项目部安质部门负责现场施工安全检查与管理、质量监督与检查等工作。3.4项目部综合部门负责场地租借、对外协调等工作。4地质补勘孔设计原则与技术要求4.1布孔原则地质补勘孔的布置应考虑在以下地段布孔：沿线岩土分层界线起伏变化超过5m（尤其在隧道洞身范围内）；可能含有承压水地段；盾构始发端、到达端位置和联络通道位置；基岩上浮地段原勘探孔距超过10m的地段；原勘探孔距超过50m的，地层有一定变化的地段；部分钻孔没有穿过隧道底板的地段；计划作为更换刀具的位置；过重要建（构）筑物地段以及需要桩基处理位置；可能存在孤石地段；可能存在土洞、溶洞等地段；其他有必要地段等。在条件允许的情况下，补勘孔位置最好布设在线路中心。如果不能布设在线路中心，则最好在隧道的左右两侧各布设1个补勘孔。在孤石地段，应尽量确保每条隧道纵向在5m范围内设置一个补勘孔，并在隧道外侧适当增设补勘孔，必要时应间隔1～2m布孔以探明孤石的具体位置和范围。2在土洞、溶洞地段，钻孔如下布置：平行隧道方向布置5列钻孔，分别在距离左右线隧道外侧3m处、区间隧道中线上和左右线区间隧道中间位置，每一列钻孔的孔距约为5m，钻孔基本成矩形布置。在探到有溶洞（需要处理的）的钻孔周围按照纵、横间距2m再次布置钻孔。钻到有溶洞的钻孔要求加深，应钻穿溶洞至溶洞底下2～3m。此外，在土洞、溶洞地段，还应辅以地质雷达、电磁波深孔CT探测等物理探测方法进行辅助探测。4.2技术要求4.2.1进一步查明工程范围内岩土层的类型、深度、分布、物理力学性质，分析和评价地层的稳定性、均匀性等。4.2.2查明原勘察中未查明的不良地质现象的特征和分布。4.2.3查明不良地质现象对盾构施工有无直接危害和潜在威胁，划分对盾构施工有利、不利和危险的地段，并对地层进行综合工程地质评价。4.2.4探明地下水埋藏条件、类型、水质的侵蚀性和地下水变化幅度等。4.2.5提供钻孔平面布置图、工程地质剖面图、地质柱状图、试验成果表等成果资料。5补充地质勘探方法一般情况下，补充地质勘探采用地质钻探的方法；特殊情况下可采用地质雷达探测、高密度电阻率法、电磁波深孔CT法等勘探方法。5.1地质钻探地质钻探是地表下用钻头钻进地层的勘探方法。通过地质钻探能鉴别钻进地层岩土性质，确定其埋藏深度与厚度；能采取符合质量要求的试样；能查明钻进深度范围内地下水的赋存情况等。5.1.1钻探点位测放钻探点采用全站仪测放。钻探点位应设置有编号的标志桩，开钻之前应按设计要求核对桩号及其实地位置，两者必须符合。因障碍改变钻探点位时，应将实际钻探位置及时标明在平面图上，注明与原桩位的偏差距离、方位和地面高差，必要时应重新测定点位。5.1.2钻孔钻孔口径应根据钻探目的和钻进工艺确定。采取原状土样的钻孔，口径不得小于91mm，仅需鉴别地层的钻孔，口径不宜小于36mm；在湿陷性黄土中，钻孔口径不宜小于150mm。对要求鉴别地层和取样的钻孔，均应采用回转方式钻进，取得岩土样品。遇到卵石、漂石、碎石、块石等类地层不适用于回转钻进时，可改用振动回转方式钻进。钻进岩层宜采用金刚石钻头。对软质岩石及风化破碎岩石应采用双层岩芯管钻头钻进。在湿陷性黄土中应采用螺旋钻头钻进，亦可采用薄壁钻头锤击钻进。5.1.3钻孔回填钻孔完工后，采用普通混凝土水泥浆注浆封孔，并将地面补平以恢复原貌。所有钻孔必须回填密实（在隧道结构范围内的孔位应特别注意封堵时应采用捣棒边插捣边封堵），以避3免盾构机掘进通过本段线路时同步注浆、二次注浆从钻孔中喷出。5.2地质雷达探测地质雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度的一种探测方法。地质雷达可用来划分地层、查明断层破碎带、滑坡面、岩溶、土洞、孤石，是一种比较先进的勘探方法。5.2.1地质雷达的工作原理地质雷达的探测原理(见图5-1)与探空雷达相似，地质雷达是用一对天线进行工作的。由地面通过发射天线向地下发射一定主频的电磁脉冲波，电磁脉冲波在地层介质中传播时，当遇到地下地质体或介质分界面时发生波的反射和透射。被反射的电磁波返回地面，被放置在地表的接收天线接收(见图5-2)，电脑接收从接收天线经电路和光缆传回的地下反射波信息（到达时间、相位、振幅、波长等）并记录下来(见图5-3)，再通过信号叠加放大、滤波降噪、图像合成等数据加工处理手段，形成地下剖面的扫描图像。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，即波的旅行时间、幅度、频率和波形等(见图5-4)，通过雷达图像的处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构特征。图5-1地质雷达工作原理示意图图5-2电磁波遇到地下物体后的反射示意图图5-3探地雷达记录的回波曲线图5-4地质雷达波形图45.2.2操作步骤⑴组装设备。根据探测的地层的埋深选用合适的天线（盾构地质补勘一般采用100MHz加强天线），将选定好的发射天线、接收天线、电缆与控制器连接在一起。⑵数据采集。地质雷达组装完成后，依次配置好地质雷达的天线参数、采集参数。之后由1～2人在探测区域匀速、均衡移动雷达天线，进入数据采集步骤。数据采集完成后，关闭电源，拆卸电缆和天线。⑶数据分析。数据采集完成后，对雷达图像进行分析，从而对地层进行划分，查明地层中是否含有岩溶、土洞、孤石。5.3室内试验室内试验是将现场勘探所取的岩石或土试样经封装后运至实验室进行拟定项目的试验，以揭示岩土的特性，进行分类定名和土层划分的一种试验方法。5.3.1室内土工试验⑴含水量与密度含水量与密度是土的两个最基本的物理指标。含水量采用烘干法、酒精燃烧法等方法测量；密度采用环刀法、蜡封法测量得到；土粒相对密度采用比重瓶法、浮称法、虹吸筒法等方法测量。土的其它物理指标（如土的密度、孔隙比、干密度、饱和密度、饱和度等）均可由上述实测指标计算得出。⑵液限与塑限液限与塑限综合反映土的颗粒组成、矿物成分及土水相互作用。液限测定常用锥式液限仪，塑限则由搓条法测定。进一步计算得到土的塑性指数及液性指数。⑶土的变形土的变形指标主要包含土的压缩系数、压缩指数及压缩模量及土的固结系数。土的压缩系数、压缩指数及压缩模量由室内压缩-固结试验可以得到，土的固结系数常用试验方法有时间平方根法和时间对数法。⑷土的抗剪强度计算指标三轴压缩试验中的不固结不排水试验可以得出土的抗剪强度指标。⑸土的动力性质参数土的动力性质试验的方法通常有动直剪试验、动三轴试验、共振柱试验。动三轴试验除了可以测定土的动弹性模量、动阻尼比和动强度参数，还可测定饱和砂土的抗液化强度。共振柱试验是根据共振原理在一个圆柱形试样中进行振动，以测求试样的动剪切性模量和阻尼比等参数。⑹标准贯入试验标准贯入试验是用63.5Kg的穿心锤以0.76m的自由落距将一定规格尺寸的标准贯入器在孔底预打入土中0.15m，测记再打入0.3m的锤击数称为标准贯入击数。5⑺其他土的室内试验还可完成一系列特殊性的试验工作，如黄土的湿陷试验、膨胀土的自由膨胀率、膨胀率和膨胀力测定以及酸碱度、可溶盐、有机质含量等试验。5.3.2室内岩石试验⑴含水量与密度岩石的含水量、密度、颗粒相对密度的测定与土的试验的基本要点是相同的。上述三个指标是实测指标，其它物理指标可计算导出。⑵单轴抗压强度单轴抗压强度试验是岩石最主要的室内试验项目之一。通常取高度100mm直径50mm的圆柱形岩样在压力机上压至破坏，所得强度即单轴抗压强度。在单轴抗压试验过程中，若测量试件的纵向变形εx与横向变形εy，绘制应力与应变关系曲线（σ～ε曲线），还可求得岩石的变形参数—弹性模量E及泊松比μ。⑶抗剪强度试验岩石的抗剪强度试验包括直剪试验、三轴试验。岩石的直剪试验与土的直剪试验相同，同样根据库伦表达式来确定岩石的抗剪强度参数。能加工成规则试样的岩石可采用三轴试验，其试验方法与土的三轴试验基本相同。⑷抗拉试验岩石的抗拉试验一般不采用直接施加拉应力的方法，通常是在一圆柱形试件的直径方向施加线性荷载，将试件沿直径方向压坏，根据弹性理论公式计算抗拉强度。6补充地质勘探成果6.1钻探现场记录⑴钻探记录应在钻探进行过程中同时完成，记录内容应包括岩土描述及钻进过程两个部分。⑵钻探现场记录应按钻进回次逐项填写。在每个回次中发现变层时，应分行填写，不得将若干回次，或若干层合并一行记录。现场记录不得誊录转抄，误写之处可以划去，在旁边作更正，不得在原处涂抹修改。⑶各类地层的描述内容应符合下列要求：①碎石土：颗粒级配，粗颗粒形状、母岩成分、风化程度和起骨架作用状况，充填物的性质、湿度、充填程度，密实度，层理特征。②砂土：颜色，颗粒级配，颗粒形状和矿物组成，粘性土含量，湿度，密实度，层理特征。③粉土：颜色，颗粒级配，包含物，湿度，层理特征。④粘性土：颜色，状态，包含物，结构及层理特征。⑤岩石：颜色、主要矿物、结构、构造和风化程度。对沉积岩应描述颗粒大小、形状、6胶结物成分和胶结程度；对岩浆岩和变质岩应描述矿物结晶大小和结晶程度。对岩体的描述应包括结构面、结构体特征和岩层厚度。⑷岩土定名应符合现行岩土工程分类标准的规定。描述术语及记录符号均应符合国家现行有关标准的规定。鉴定描述以目测、手触方法为主，可辅以部分标准化、定量化的方法或仪器。⑸钻进过程的记录内容应包含：使用的钻进方法、钻具名称、规格、护壁方式等；钻进的难易程度、进尺速度、操作手感、钻进参数的变化情况；孔内缩径、回淤、地下水位或冲洗液位及其变化等；取样及原位测试的编号、深度位置、取样工具名称规格、原位测试类型及其结果；岩芯采取率、RQD值等；其余异常情况等。6.2钻探成果⑴钻探成果应包括钻探现场记录；岩土芯样；钻孔的柱状图（见图6-1）；钻探点坐标、高程数据一览表。图6-1钻孔的柱状图7⑵为便于对现场记录进行检查核对或进一步编录，勘探点应按要求保存岩土芯样。土芯存放于土芯盒或塑料袋内，每一回次至少留一块土芯。岩芯应全部存放在芯盒内，顺序排列，统一编号。岩土芯样应保存到钻探工作检查验收为止，亦可在检查验收之后拍摄岩土芯样的彩色照片。⑶提交的补勘报告中土工参数应包括：岩土分层厚度、埋深、e值（空隙比）、k值（渗透系数）、IL（液性指数）、Ip（塑性指数）和γ值（天然重度），以及岩石强度、岩性判别和石英含量等参数。⑷最终成果要将补勘资料融入已有的详勘图中，形成新的详勘地质图。7勘探设备勘探所需设备主要有以下几种：⑴用于工程地质钻探的工程钻机及配套设备；⑵探测地下管网的地下管道探测仪；⑶测放钻孔孔位及高程的相关测量仪器；⑷根据情况需进行地质雷达探测的相关设备；⑸拍摄岩土芯样照片的相机；⑹其他一些室内试验相关设备。8质量控制措施8.1地质补勘工作应在进场后即着手开始，在盾构选型前完成地质补勘并提交补勘资料。如果隧道中包含孤石地段、土洞或溶洞，应加密补勘，以便详细了解地质情况，方便后续的调线调坡或土洞、溶洞