铁路客运专线隧道工程超前地质预报施工作业指导书

1、铁路客运专线隧道工程超前地质预报施工作业指导书9.1. 成立超前地质预测预报组织由项目部工程部组织实施，纳入施工工序管理，并根据预报结果， 及时反馈设计单位，调整设计、改变施工方案。在设计单位提供的地质资料和施工补充勘探的基础上，将超前地 质预测预报工作纳入到隧道施工的正常工序中，以探明前方围岩的变化情况，预测施工中可能出现的地质灾害。及时修改、补充和完善隧 道施工设计，为隧道的施工提出措施建议，避免重大事故的发生，保 证施工的顺利进行。地质超前预测预报由项目总工程师直接负责，具体工作由地质工程师带领测量监控人员承担。开工前制定详细的工作大纲，施工中严 格按照大纲进行日常的预测预报工作。 将预

2、测预报结果及时提交工程 部，作为现场施工的依据。本标段隧道综合超前地质预测预报工艺流程见图9-1。补充地质调查I掌子面地质调查与素描长距离探测：TSP-203,预报距离100m左右短距离探测：地质雷达，探测距离 30m；红外线探水仪，探测距离 30m;超前水平钻孔，探测距离 3050m探测资料判释，提出探测意见和工程措施意见图9-1超前地质预测预报施工工艺流程图9.2. 开挖面地质素描地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体 影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描 （观察岩石的矿物成分及 其含量，结构构造特征和特殊标志），给

3、予准确定名，测量岩层产状和厚度。测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP 探测成果， 反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的岩层在隧道中的位置和规模。施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射砼开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。同时定期对地表水文环境进行观测和监测

4、记录，及时了解隧道施工对地表水的影响， 确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报总工程师，以利采取有效的防护措施。9.3. TSP203 地质预报系统地震（声）波由特定点上的小规模爆破产生，并由电子传感器接收。当地震波遇到岩石强度变化大（如物理特性和岩石类型的变化、断层带、破裂区的出现）的界面时，在绕射点处部分射波的能量被反射回来。 反射信号的传播时间与到达边界的距离成正比，因此能作为直接的度量方法。TSP203 系统特别适用于高分辨率的隧道折射地震（微地震）勘探，以及断裂和岩石

5、强度降低地带的监测。TSP203 系统理论上可预测150300m的距离。量测准备包括测线布置、钻孔、接收器及传感器套管安装，准备工作与隧道施工同步进行。测线由2 个接收器孔和24 个炮孔组成，接收器距掌子面约55m,最后一个爆破孔距掌子面约 0.5m。爆破孔 布置在一侧边墙上，间距 1.5m,孔深1.5m,孔径1945mm,孔口 距隧底约1.0m,向掌子面方向倾斜约10° ,向下倾斜1020°。接 收器与第一个爆破孔间距20m,接收器孔深2.4m,孔径3245mm, 孔口距隧底1.0m,向洞口方向倾斜约10° ,采用水泥沙浆固定时向 下倾斜510° ,采

6、用环氧树脂固定时，向上倾斜 510°。在接收器及传感器套管安装完成12h 后， 进行爆破孔装药、传感器插入及功能性测试，然后引爆爆破孔，对每次爆破进行地震信号记录。在正式爆破采集数据时，洞内一切施工停止，以尽可能减少采集到的数据受外界噪声的干扰。该过程约需45min。通过TSP203专用软件对隧道内采集到的原始资料进行以压制干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的技术处理。数据处理前，先确定描述隧道轮廓的参数、各炮孔的装药量等数据，再通过专用软件处理，给出掌子面前方结构的剖面及各种地震参数。数据处理后，提供的直接成果是围岩性质可能发生岩性变化的位置、各反射界面围岩的物理性质。通

7、过人工解译，得出反射界面的岩性参数、产状及其相互关系，以及各步解释后的隐含信息，以预测不良地质段的性质。为保证预报长度、预报精度，提高预报质量，在一切可能的情况下尽量减少环境噪音。确定好采样间隔和采样数目，采用早强膨胀水泥砂浆使接收器与岩体粘贴好，以保证采集信号的质量。9.4. 地质雷达探测法地质雷达是基于电磁波在有效介质中的传播特性工作的。发射天线发出微波频段的电磁波后，遇到不均匀介质或介电常数有差异时会发生反射，反射信号由接收天线接收记录，经微机处理形成雷达剖面图。 解译人员对雷达剖面图进行解译分析，提出掌子面前方不良地质体的位置和规模。该法对30m 范围内的不良地质体，尤其是含水地质体探

8、测效果好。地质雷达主要在临近含水构造地段使用，近距离探测富水溶洞、含水断层等。9.5. 红外线探水法它是利用地下水活动引起岩体红外辐射场场强变化特性，推测掌子面前方含水体的一种探测方法。其工作流程为：从掌子面后方的探测段起点，按5m点距布设测点-使用红外线探水仪量测各测点的初 始场强（目标场强）一对场强发生变化的测点重复量测，并作横向、 垂向扫描，记录所在测点场强的极大和极小值一以纵座标为红外辐射 场强，横座标为测点，绘制红外探测曲线图-根据曲线图，采用趋势 外推法，判断掌子面前方的含水体构造。本标段隧道采用红外线探水仪，主要在TSP-203和超前水平钻孔初步确定含水地段前30m 左右开始探测

9、，以进一步确定含水体位置及规模。9.6. 超前水平钻探超前钻探是隧道施工期超前地质预测预报最直接、最有效的方法， 也是对其它探测手段成果的验证和补充。通过钻孔钻进速度测试和对钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水状况等诸方面的资料。预报分为单孔和多孔水平钻探两种，其中多孔按3 孔设计， 孔深一般4060m,采用地质钻机接杆钻孔。为防止遇高压水时突水失控，开孔采用小120钻头，孔内放入3.0m长的0 108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面 50cm,孔壁间 用环氧环脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以便遇高压水时及时封堵并注浆。钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施工时不晃动。施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、 水量变化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。9.7. 预报成果分析及处理地质预测预报的结果由地质工程师进行汇总，原始资料上报设计 单位。在综合分析的基础上，编写综合超前地质预测预报成果，对各 种岩性进行描述，包括岩体应力、应变特征。量化岩体参数