[成贵铁路]隧道超前地质预报实施方案（Word共38页）

1、PAGE 成贵铁路CGZQSG-6标隧道超前地质预报实施方案四川路桥成贵铁路CGZQSG-6标项目经理部 日期：2014年4月目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc386874441 1 编制依据及原则 PAGEREF _Toc386874441 h 1 HYPERLINK l _Toc386874442 1.1 编制依据 PAGEREF _Toc386874442 h 1 HYPERLINK l _Toc386874443 1.2 编制原则 PAGEREF _Toc386874443 h 1 HYPERLINK l _Toc386874444 2 工程地质概

2、况及预报重点、难点 PAGEREF _Toc386874444 h 1 HYPERLINK l _Toc386874445 2.1 工程地质概况 PAGEREF _Toc386874445 h 1 HYPERLINK l _Toc386874446 2.2 本项目预报重难点 PAGEREF _Toc386874446 h 4 HYPERLINK l _Toc386874447 3 预报实施方案 PAGEREF _Toc386874447 h 4 HYPERLINK l _Toc386874448 3.1 地质超前预报的主要内容及达到目标 PAGEREF _Toc386874448 h 4 HY

3、PERLINK l _Toc386874449 3.2 预报总体布置及安排 PAGEREF _Toc386874449 h 4 HYPERLINK l _Toc386874450 3.3 超前地质预报组织计划和工作流程 PAGEREF _Toc386874450 h 4 HYPERLINK l _Toc386874451 4 组织机构及仪器设备配置 PAGEREF _Toc386874451 h 5 HYPERLINK l _Toc386874452 4.1 实施组织机构设置 PAGEREF _Toc386874452 h 5 HYPERLINK l _Toc386874453 4.2 主要进

4、场物探仪器及通信、交通、设备 PAGEREF _Toc386874453 h 8 HYPERLINK l _Toc386874454 5 隧道地质预报实施细则 PAGEREF _Toc386874454 h 9 HYPERLINK l _Toc386874455 5.1 预报方法选择 PAGEREF _Toc386874455 h 9 HYPERLINK l _Toc386874456 综合地质预报配套模式示意图 PAGEREF _Toc386874456 h 9 HYPERLINK l _Toc386874457 5.2 预报频次 PAGEREF _Toc386874457 h 9 HYPE

5、RLINK l _Toc386874458 5.3 地质调查法现场实施细则 PAGEREF _Toc386874458 h 10 HYPERLINK l _Toc386874459 5.4 TSP预报实施细则 PAGEREF _Toc386874459 h 12 HYPERLINK l _Toc386874460 5.5 地质雷达法预报实施细则 PAGEREF _Toc386874460 h 15 HYPERLINK l _Toc386874461 5.6 红外探水法预报实施细则 PAGEREF _Toc386874461 h 16 HYPERLINK l _Toc386874462 5.7超

6、前钻探法预报实施细则 PAGEREF _Toc386874462 h 18 HYPERLINK l _Toc386874463 6质量要求及质量保证措施 PAGEREF _Toc386874463 h 21 HYPERLINK l _Toc386874464 7超前地质预报注意事项 PAGEREF _Toc386874464 h 23 HYPERLINK l _Toc386874465 8超前地质预报安全措施 PAGEREF _Toc386874465 h 24 HYPERLINK l _Toc386874466 9预报成果的提交 PAGEREF _Toc386874466 h 25 HYPE

7、RLINK l _Toc386874467 9.1 应提交的记录和报告 PAGEREF _Toc386874467 h 25 HYPERLINK l _Toc386874468 9.2 成果内容及提交方式 PAGEREF _Toc386874468 h 25 HYPERLINK l _Toc386874469 附件1 地质预报报告格式 PAGEREF _Toc386874469 h 27 HYPERLINK l _Toc386874470 附件2 地质素描格式 PAGEREF _Toc386874470 h 31 HYPERLINK l _Toc386874471 附件3 超前钻孔报告格式 P

8、AGEREF _Toc386874471 h 32 HYPERLINK l _Toc386874472 附件4 超前地质钻探记录表 PAGEREF _Toc386874472 h 35 HYPERLINK l _Toc386874473 附件5 隧道超前地质钻孔柱状图 PAGEREF _Toc386874473 h 36新建成都至贵阳铁路乐山至贵阳段站前工程CGZQSG-6标段 隧道超前地质预报施工方案 四川公路桥梁建设集团有限公司 成贵铁路CGZQSG-6标隧道超前地质预报实施方案1 编制依据及原则1.1 编制依据（1）成贵铁路相关设计文件、图纸、技术文件；（2）铁路隧道超前地质预报技术指南

9、（铁建设【2008】105号）； （3）高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设【2010】241号）；（4）铁路工程物理勘探规范（TB10013-2010）；（5）铁路工程基本作业施工安全技术规程（TB10301-2009）；（6）铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009）；（7）铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设【2007】200号）；（8）关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知（铁建设【2010】120号）；（9）我单位对施工现场实地勘察、调查资料。1.2 编制原则(1) 根据工程实际情况，科学、合理的安排地质超前预报，做到既能满足施工需要，又尽

10、可能减少对隧道施工的影响；(2) 采用长短距离相结合的预报手段，长距离预报宏观控制，中远距离及短距离预报确保预报的准确性，做到预报结果及时指导隧道施工。(3)即保证预报项目的连续性、全面性，又突出重点，加强重点、难点工程的预报措施，为隧道施工提供工程地质依据，以确保隧道施工顺利进行和工程施工安全。2 工程地质概况及预报重点、难点2.1 工程地质概况(一)宝珠寺隧道隧道位于南广背斜西北翼，未发现有明显构造痕迹；隧道深部为储气构造，且临近宋家庙大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙深入到隧道内的可能性；隧道进口仰坡顺层，围岩砂岩夹泥岩较软弱，节理裂隙发育，隧道顶板稳定性差，岩层层理倾角很大，岩

11、层容易出现滑塌甚至是倾覆，进口工程地质条件差；隧道出口工程围岩砂岩夹泥岩较软弱，节理裂隙发育，工程地质条件较差。洞身段围岩较软弱，地下水较发育，隧道洞身岩层倾向小里程方向，倾角很大，且节理裂隙发育，工程地质条件较差。其中D1K146+100+120和DK146+250+257段采用地质调查法；D1K146+120DK146+250段采用地质调查+超前钻探。（二）皂桷磅隧道隧道位于南广背斜西北翼，未发现有明显构造痕迹；隧道深部为储气构造，且临近宋家庙大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙深入到隧道内的可能性；隧道进口仰坡顺层，围岩砂岩夹泥岩较软弱，节理裂隙发育，进口顺曾仰坡，可能发生岩层倾覆

12、，进口工程地质条件较差；隧道出口工程围岩砂岩夹泥岩较软弱，节理裂隙发育，工程地质条件较差。洞身段围岩较软弱，地下水较发育，隧道洞身岩层倾向小里程方向，倾角很大，且节理裂隙发育，工程地质条件较差。全隧采用地质调查法，其中DK146+459+773段隧区深部为南广储气构造。（三）佛界山隧道隧道为低瓦斯隧道，煤层主要以煤线形式存在于砂岩夹层中；K147+460为南广背斜核心部，两侧地层从老到新依次出露；隧道进、出口段工程地质条件较好，洞身段工程地质条件一般。本隧DK146+925+945段采用地质调查法探测，DK146+945DK147+300采用地质调查法、超前钻探法，DK147+300DK147

13、+510段采用地质调查法、物探法（TSP）、超前钻探法，DK147+510DK147+690段采用地质调查法、物探法（TSP）、超前钻探法，DK147+690DK149+555段采用地质调查法、超前钻探法，DK149+555DK149+580段采用地质调查法，DK147+300DK149+555采用洞周探测法。（四）豆子湾隧道隧址区位于南广背斜和石岗坪向斜之间，单斜构造；DK150+950位置为桥桥湾水库，水量较大；地表水较发育，地下水中等发育；洞身围岩软弱，DK150+950DK151+740段岩层缓倾。其中DK149+621DK151+740段采用地质调查法，DK149+641DK151+

14、715段采用地质调查法+超前钻探法。（五）石岗坪隧道隧址区穿越石岗坪向斜，隧区深部为贾村储气构造，且临近牟家坪大型天然气田，为低瓦斯隧道；地表水主要为水田水、池塘水、水量一般，地下水弱发育，隧道地质条件较差。其中D1K154+050+150采用地质调查法+超前钻探法。（六）福汉隧道隧区深部地层为储气构造，且临近大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙渗入到隧道内的可能性。隧道开挖右侧顺层，隧道围岩为砂泥岩，泥岩遇水易软化。洞身围岩软弱、岩层缓倾。地表水贫乏，洞身钻孔中无稳定地下水位，地下水弱发育。本隧DK157+035DK158+960、DK158+010+050及DK158+165+190

15、段采用地质调查法；DK157+960DK158+010及DK158+050DK158+165段采用地质调查法+超前钻探法。（七）干坝咀隧道隧道深部为储气构造，且且临近大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙渗入到隧道内的可能性。隧道总体上工程地质条件较差。隧道区地表水贫乏，隧道围岩为砂泥岩，泥岩遇水易软化。本隧DK169+885DK170+010段采用地质调查法+超前钻探法，DK170+010DK170+040段采用地质调查法。（八）黄伞石隧道隧道深部为储气构造，且且临近大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙渗入到隧道内的可能性。隧道总体上工程地质条件较差。隧道围岩为砂、泥岩，泥岩遇水易

16、软化。洞身围岩软弱，岩层缓倾。（九）杨家坳隧道隧道深部为储气构造，且且临近大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙渗入到隧道内的可能性。隧道总体上工程地质条件较差。隧道围岩为砂、泥岩，泥岩遇水易软化。洞身围岩软弱，岩层缓倾。本隧DK173+710+815段采用地质调查法、DK173+815+890段采用地质调查法+超前钻探法。（十）苏达山一号隧道隧道深部为储气构造，且且临近大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙渗入到隧道内的可能性。隧道总体上工程地质条件较差。隧道围岩为砂、泥岩，泥岩遇水易软化，本隧为低瓦斯隧道。DK175+106DK176+010暗洞段辅以加深炮孔及超前钻孔探测。（十一

17、）苏达山二号隧道（明洞）隧道深部为储气构造，且且临近大型天然气田，不排除深部天然气沿着岩层裂隙渗入到隧道内的可能性。隧道总体上工程地质条件较差。隧区地表水主要为水田水，水量一般。地下水较发育，且水位随季节性变化。出口右侧坡面上分布有围岩落石。洞身围岩软弱。岩层缓倾。2.2 本项目预报重难点本项目隧道存在的主要工程地质问题有：构造破碎带、节理密集带及构造带富水预报等问题。本项目地质预报重点为：软岩预报、煤层及采空区预报、富水带预报。3 预报实施方案3.1 地质超前预报的主要内容及达到目标在地质调查的基础上，结合超前钻孔的情况（设计文件规定时），利用地震波探测(TSP)、地质雷达探测、红外探水等方

18、法，对隧道的不良地质、地质构造、地层岩性、地下水进行超前预测预报，以指导隧道工程施工的顺利进行。3.2 预报总体布置及安排(1)在熟悉隧道已有勘察设计资料，地表补充地质调查的基础上，分析和掌握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围等。根据勘察设计单位制定的预报方案设计编制超前地质预报实施方案，报有关单位批准后执行。(2)一般预报段，采用一种物探手段（地震波法或地质雷达法）结合地质调查法做常规性预报，局部异常段进行中短距离复核探测。 (3)重点预报段，采用以地震波反射法作长距离控制预报、电磁波法及红外探水做短距离精确预报，并结合超前钻孔探测的综合超前地质预报技术。重点段预报做到地质

19、调查与勘探相结合、地面与地下相结合、长距离与短距离相结合、物探与钻探相结合，并对各种预报结果综合分析，相互验证，做到准确预报。3.3 超前地质预报组织计划和工作流程(1)根据勘察设计单位制定的预报方案设计，编制超前地质预报实施方案。(2)上报预报方案，经由相关单位审批后组织实施。(3)按照经审批的超前地质预报实施方案的要求，实施预报方案并编制预报报告。 = 1 * GB3 在实施预报工作时，应提前就预报时间、预报手段等书面通知相关单位（地质编录及特殊紧急情况除外）。 = 2 * GB3 物理探测（除红外探水外），按次报送成果资料。红外探水报告每周报送一次，地质编录每60米报送一次。同时，对超前

20、地质预报中发现的重大变化在24小时内报相关单位。 = 3 * GB3 每周末报送本周周报，周报重点填报一周超前地质预报工作完成情况，并做好预报日志和记录的整理上报。 = 4 * GB3 按照要求提交月报、季报、半年报和年报，内容包括隧道超前地质预报工作基本情况、完成超前地质预报工作情况、预报工作小结和下一步超前地质预报工作计划等。(4)隧道施工完工后3个月内， 编制隧道超前地质预报竣工总结报告，作为竣工资料的一部分，提交建设单位。4 组织机构及仪器设备配置 4.1 实施组织机构设置根据本工程的需要以及本单位的实际情况，超前地质预报工作将委托满足要求的单位进行实施，委托单位为中铁西南院，并在隧道

21、施工现场设立“中铁西南院成贵铁路CGZQSG-6标超前地质预报项目组”，详见组织机构框图(图1)，项目组地点设在宜宾市。按下述原则和条件来组建超前地质预报项目组。4.1.1 超前地质预报项目部组建原则工作整体效率原则：项目组是对整个项目的预报全过程进行决策、计划、组织、指挥、协调、监督、控制和评价等一系列动作服务的，组建一个合适的项目组能够优质高效地完成项目的整体任务。 = 2 * GB3 权职一致原则：在本项目组织设置中，各专业组的职责与权力必须一致。这样才能保证责任的落实和目标的实现。 = 3 * GB3 协作与分工统一的原则：各小组之间既要有明确的分工，又要有统一协作的精神。具体灵活的原

22、则。4.1.2 组织机构设立根据上述原则组建“中铁西南院成贵铁路CGZQSG-6标超前地质预报项目组”（如图1），项目组设项目负责人1人，由公司工程地质研究所长期从事隧道超前地质预报现场管理工作的高级工程师担任。项目组下设四个专业组，分为地质调查小组、物探测试小组、超前钻探小组和专家顾问组。专家顾问组由中铁西南院公司地质预报行业专家、公司副总工程师、教授级高工担任。(1)地质调查小组根据现场需要派驻地地质工程师分别驻地开展地质调查。(2)物探测试小组根据测试方法分为地震波法测试小组，电磁法和红外探测小组。地震波法测试小组负责TSP的测试预报；电磁法和红外探测小组负责地质雷达和红外探水的测试预报

23、。(3) 超前钻探小组负责进行超前钻探，进行定量化探查。 = 1 * GB3 加深炮孔探测：利用风钻或凿岩台车等在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息，加深炮孔不小于5米。 = 2 * GB3 超前钻孔探测：利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息。一般探测孔25米一个循环，单孔长度30米左右，相邻探测孔的搭接长度为5米，当有异常情况时，结合预测结果判释，可加密钻孔或加深部分炮孔。(4)专家顾问组负责对本项目组提供技术咨询、解决疑难问题。项目组拥有自主决策权，能独立进行目标规划、实施步骤、过程监控、绩效评估和外部协调等。实行二级管理制度，项目负责人对参加预报工作的人员直接管理。项目组设立

24、独立的办公场所，集中办公。项目负责人和项目技术负责人以身作则，深入项目中，与项目组成员一起办公，保证带领大家发扬团队精神，凝聚集体智慧，在未来工作中按时提交高质量的地质预报成果。 隧道超前地质预报组织机构图4.1.3 主要成员职责和任务4.1.3.1 项目负责人的主要职责归口管理地质预报项目的各项工作，并全面负责检查落实。按时、保质地完成任务，从而满足施工实际需要。根据实际工作需要，负责项目部人力资源的调配；审定专业工作经费的分配。项目负责人的职责就是进行项目的计划、组织和控制，以实现项目的目标。项目负责人的根本职责就是：成功实现项目目标，争取项目经理部的最大满意度。项目负责人对内主要职责有：

25、对工程的进度、质量和成本控制负责。编制工程项目的总体工作计划。协调各小组间生产关系，督促完成项目的计划任务，按时提交成果。组织、编写、汇总项目实施方案和项目的报告、说明书、图纸、委托书、协议书、技术总结、竣工报告等文件。批准各类地质预报报告，或委托相应职称人员审查、核定。统一组织现场技术交底和修改设计工作。沟通项目内外联系渠道，妥善解决项目内外关系。接受项目经理部监督指导，及时向有关单位汇报预报工作进展情况公司法人授权的其它工作。4.1.3.2 地质调查小组开展地表补充地质调查和洞内地质素描日常工作。分析补充地质调查资料，和项目负责人、技术负责人一道分析确定施工期地质超前预报重点段。在施工单位

26、施做超前水平钻孔时，负责旁站。 = 4 * GB3 根据补充地质调查结果、洞内地质素描资料推断前方地质情况，协助物探组判读物探分析结果，共同编写隧道地质预报报告。 = 5 * GB3 协助负责人编写月报报告和最终地质超前预报总报告。4.1.3.3 物探测试小组熟悉与工程相关的验收规范、设计规范、施工规范及相关的技术规程和行业标准。负责设备正常运行、确保现场使用的仪器设备在检定周期内。 = 3 * GB3 负责各隧道物探现场测试，数据整理分析，成果图绘制并会同地质调查小组完成地质判释，编写地质预报报告。 = 4 * GB3 协助项目负责人编写月报报告和竣工地质超前预报总报告。4.1.3.4 超前

27、钻探小组在物探法预报工作结束后，对物探异常段落进行超前地质钻探（超前地质钻探，加深炮孔），通过超前地质钻探进行量化的地质预报和验证工作。负责设备正常运行。4.1.3.5专家顾问组对地质预报的重大技术原则和技术措施提供技术咨询，接受项目负责人或技术负责人邀请，协助解决地质预报过程中难点、疑点问题。4.2 主要进场物探仪器及通信、交通、设备本项目拟投入TSP地震法预报系统1台、地质雷达2台、红外探水仪1台，满足物探设备数量、质量及先进性要求，物探设备具有长、中、短距离相结合，磁法、地震波法和红外探测方法相结合，控制性预报与精确预报相结合，到达综合预报的目的和要求。表3 投入本项目主要超前地质预报仪

28、器、设备配备一览表序 号名 称型 号产 地数 量状 态1地震反射波探测仪（TSP）TSP203瑞士4性能良好2地质雷达Zond-12e拉脱维亚2性能良好3地质雷达SIR3000美国2性能良好4红外线探测仪HY-303中国4性能良好5钻机（超前水平地质钻机）RPD-150C型全液压中国5性能良好表4 进场的交通、通信及办公设备的型号数量序号名称型号数量产地状态1越野车越野4驱2中国性能良好2数码相机索尼4中国性能良好3地质罗盘13中国性能良好4便携电脑IBM10中国性能良好5打印机复印机2中国性能良好6网线8.0M宽带满足要求5 隧道地质预报实施细则5.1 预报方法选择根据本项目隧道的地质条件及

29、可能存在的主要地质问题。一般预报段计划以地质调查法为基础，以地震波法做长距离预报，以地质雷达法和红外探水法进行短距离精确预报的综合地质预报。重点预报段计划采用以地震波反射法作长距离控制预报、电磁波法及红外探水做短距离精确预报，并结合超前钻孔探测的综合超前地质预报技术。重点段预报做到地质调查与勘探相结合、地面与地下相结合、长距离与短距离相结合、物探与钻探相结合，并对各种预报结果综合分析，相互验证，做到准确预报。超前地质钻孔TSP203超前地质预报隧道沿线地质调查地质雷达、红外探水 综合地质预报配套模式示意图5.2 预报频次(1)地质调查随隧道的开挖及时进行，贯穿地质预报工作的始终。对岩性变化点、

30、构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段每开挖1个施工循环进行一次地质素描，其它一般地段不超过10m进行一次素描。(2)TSP在软弱破碎地层或岩溶发育区，不宜超过150m，在岩体完整的硬质岩地层不宜超过200m。HSP预报长度在软弱破碎地层或岩溶发育区，不宜超过70m，在岩体完整的硬质岩地层每次预报不宜超过100m。地质雷达和红外探水法一次预报不超过30m，当有特殊情况，视现场需要适当增加测试频率。地震波法重叠长度不小于10m，地质雷达和红外探水法重叠长度不小于5m。(3)结合施工单位超前水平钻孔资料，综合分析，做出隧道开挖稳定性评价，必要时建议增加超前钻孔，验证物探超前地质预报重大异常，

31、保证预报结果准确可靠，为隧道施工提供工程地质依据，确保隧道施工安全。5.3 地质调查法现场实施细则地质调查法分为隧道地表补充地质调查和洞内地质素描两部分。地质调查法工作流程图5.3.1 隧道地表补充地质调查 = 1 * GB3 时间计划地表地质调查在实施洞内地质预报前进行，计划在进场进行洞内预报前两周内实施并完成，完成初步成果图的总结。在后期开展预报工作中根据洞内地质的变化情况，应再适时补充地表地质调查。 = 2 * GB3 人员安排地表补充调查参加人员为项目负责人、技术负责人、全体地质工程师。 = 3 * GB3 完成内容完成内容包括：对已有地质勘察成果进行熟悉、核查和确认；调查地层、岩性在

32、隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志地层的熟悉和确认；断层、褶皱、节理密集带等地质构造在地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；地表岩溶发育位置、规模及其分布规律；特殊地层在隧道地表的出露位置、宽度及其产状变化情况；人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系等。 = 4 * GB3 成果及结论完成地质调查预报报告，根据隧道地表补充地质调查结果，结合设计文件、资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点区段。5.3.2 洞内地质素描 = 1 * GB3 时间安排:隧道及辅助洞内地质素描随隧道及辅助洞的开挖及时进行，贯穿地质预报工作的始终。对岩性变化点、构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、

33、重点地段每开挖1个施工循环进行一次地质素描，其它一般地段不超过10m进行一次素描。每次在工作素描时间一般为1020分钟。 = 2 * GB3 人员安排洞内地质素描现场参加人员为各驻地地质工程师； = 3 * GB3 完成内容洞内地质调查包括开挖面地质素描和洞身地质素描，主要开展以下工作：第一，辅助坑道洞内地层、岩性的划分和描述；核对包括地层岩性、断层构造等在内的主要地质界线在隧道洞身的实际位置；进一步确定各断带及其主、次断层(包括影响带)的位置、产状，断层带的物质组成、宽度、富水程度及工程性质。第二，对洞壁岩体主要结构面(断层、层理及节理、裂隙等)进行定性及定量统计量测，查明主要结构面的产状、

34、性质、延伸长度、张开宽度、粗糙程度、蚀变情况、密度、地下水及充填情况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。第三，对岩体受构造影响程度、节理发育程度、岩体完整程度、富水程度及围岩稳定状态等进行详细编录，据此对围岩级别及其他地质参数进行修正，并提出有针对性的支护、衬砌或超前加固措施意见。第四，对重点地段，如断层破碎带、节理密集带、岩性接触带、地下水富集带、高地应力区、岩性变化频繁或软硬相间及掌子面地质情况与地面调绘出入较大等重点地段进行核对和详细的调查与分析评价。 = 4 * GB3 成果及结论主要完成开挖面地质素描图、洞身地质展示图绘制、地层分界线及构造线隧道内和地表相关性预报图、地质复杂地段

35、纵断面图和其它一些相关资料。5.4 TSP预报实施细则(1)时间安排TSP预报系统一般对隧道进行连续跟踪测试，前后两次搭接长度大于10m。根据实施方案及每月预报计划进行实施。在前次预报里程还余30m以上时做好测试准备，并提前24小时书面通知隧道施工架子队做好TSP预报的钻孔配合工作。现场共需在边墙施做26个钻孔，由驻地地质工程师配合施工架子队提前施做，钻孔工作一般需34个小时，在仪器到场前施做完成。现场预报测试过程包括仪器设备安装连接、现场参数测量记录、仪器调试及24炮点逐个引爆和数据采集，共需时间约2小时。(2)人员安排现场由地质工程师、物探工程师进行测试，由隧道施工架子队配合施做钻孔。测试

36、时需有监理旁站、项目分部隧道工程师到场。(3)TSP探测的方法及仪器TSP原理及方法TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点（24个炮点，通常布置在隧道轴向与构造走向相交为锐角的隧道边墙，）用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来（图2），一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器（加速度型）接收。数据通过TSPwin软件处理，便可了解隧道掌子面前方地质体的性质（软弱岩带、破碎带、断层、含水岩层等）和位置及规模。图2 TSP探测原理地层或断层入射波前反射波前震源检波器检波器隧道仪器

37、采用新购进的TSP200型超前地质预报系统。系统主要组成： = 1 * roman i.记录单元：12道，24位A/D转换，采样间隔62.5s和125s，最大记录长度为1808.5ms，记录带宽8000Hz和4000Hz，动态范围120dB。 = 2 * roman ii.接收器（检波器）：三分量加速度型地震检波器，灵敏度为1000mV/g5%，频率范围为0.55000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度1%，操作温度065。 = 3 * roman iii.TSPwin软件：数据采集和处理集于一体，高度智能化。(4)现场数据采集观测系统设计接收器位置在ZK5+861.5，掌子面位置为ZK5

38、+917.5，设计为24炮，2个接收器（检波器）在隧道左右边墙同时接收。观测系统设计如表6。表6 地震波反射法观测系统设计项目接 收(检波) 器 孔炮 孔数量2个，位于隧道左右边墙24个, 位于隧道左边墙直径45mm钻头钻孔3845mm钻头钻孔深度2.0m1.5m定向垂直隧道轴向，上倾510垂直隧道轴向，下倾1020高度离隧底高1m离隧底高1m位置距离掌子面56m第1个炮点离同侧检波器20m，炮点距1.5m接收器R1掌子面56米接收器R220米炮孔S1 S2 S3 S23 S24隧道轴TA图3 TSP观测系统示意图观测系统示意图见图3。仪器采集参数数据采集时，采用X-Y-Z三分量同时接收，设置

39、适合的采样间隔、记录长度。采样前，检测噪音，当噪音振幅值小于-78dB时方接收数据。激发地震波时，采用无爆炸延迟时的瞬发电雷管，硝氨炸药，药量通过试验确定。数据记录时准确填写隧道内记录，在放炮过程中采用炮点号递增或递减的方式进行，确保炮点号正确。(5)数据处理采集的数据采用配套的TSPwin专用软件进行处理。处理时，首先正确输入隧道及炮点和接收点的几何参数。剔除不合格的地震道。质量合格的地震道才用于数据处理和解释。根据预报长度选取合适的用于处理的时间长度。处理流程主要包括11个主要步骤，即：数据设置带通滤波初至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提取反射层。处理的

40、最终成果包括频谱、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，以及反射层在探测范围内的2D和3D空间分布。(6)处理结果解释与评估对处理成果的解释与评估，主要根据以下几点进行：反射振幅越强，反射系数和波阻抗的差别越大。正反射振幅（红色）表明正的反射系数，表明刚性岩层；负反射振幅（蓝色）指向软弱岩层。若S波反射比P波强，则表明岩层饱含水。Vp/Vs较大的增加或泊松比突然增大，常常因流体的存在而引起。若Vp下降，则表明裂隙密度或孔隙度增加。解释及评估结果结合隧道地质勘察资料、设计资料、施工地质资料、反射波分析成果显示图及岩体物理力学参数等进行。

41、综合上述成果资料，推断隧道开挖工作掌子面前方围岩的工程地质和水文地质条件，如软弱夹层、断层破碎带、节理密集带等地质体的性质、规模和位置等。结合岩体物理力学参数、围岩软硬、含水情况、构造影响程度、节理裂隙发育程度等资料，对围岩稳定性做出评价，并可参照有关规范对围岩级别初步评估。5.5 地质雷达法预报实施细则 (1)时间安排地质雷达一般在TSP及水平声波剖面法预测的异常段、重点难点段做短距离精确探测，重点用于岩溶探测，也用于断层破碎带、软弱夹层的探测。根据经甲、丙方批准的预报方案及预报计划实施。在隧道重点段及前期探测的异常段开展探测。地质雷达测试过程包括仪器设备安装连接、现场参数测量及记录、仪器调

42、试需约15分钟，数据采集约需20分钟，现场测试共需时间约35分钟。(2)人员安排 由地质工程师、物探工程师进行测试。测试时需有监理旁站、项目分部隧道工程师到场。(3)地质雷达探测方法及仪器系统 = 1 * roman i. 地质雷达探测方法地质雷达探测是利用电磁波在隧道开挖工作面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报的一种物探方法。电磁波的传播取决于物体的电性，物体的电性中有电导率和介电常数，前者主要影响电磁波的穿透(探测)深度，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。不同的地质体(物体)具有不同的电性，因此，在不同电性的

43、地质体的分界面上，都会形成电性介面，雷达信号传播到电性介面时产生反射信号返回工作面，通过接收反射信号到达工作面的时间就可以推测地下介质的变化情况。图6为雷达工作原理及其基本组成。 = 2 * roman ii. 仪器本项目采用雷达设备为美国劳雷的SIR-3000地质雷达，采集与分析软件为同一软件包，与本探测仪器系统配套。地质雷达探测系统的主要特征参数如下：主机可适配所有高中低频雷达天线，频率范围从16MHz到2.2GHz。数据格式：RADAN (dzt)。扫描速率：最高可达300线/秒。样点字节：8位或16位。测量范围：08000ns自选；增益：手动或自动。15节点(-20+800dB可调)。

44、滤波器：垂直滤波器有限、无限低通和高通可调；水平滤波器叠加、背景去除。动态范围：120dB。迭加：232768个扫描。天线类型：100MHz、400MHz、900MHz。图6 雷达工作原理及其基本组成(4)现场数据采集 = 1 * roman i、现场测试时选择合适的天线频率，确定介电常数。 = 2 * roman ii、测线按十字形或网格形式布设，测网密度、天线间距和天线移动速度应能反映出探测对象的异常。 = 3 * roman iii、选择合适的时间窗口和时间间隔，采用连续测量方式进行测试。 = 4 * roman iv、现场测试时排除、避开电磁干扰物，不能排除或避开时做好标记。 = 5

45、* roman v、测试时对观测到得不良地质体和地下水做好现场记录。(5)数据处理及成果采集的数据通过与本探测仪器系统配套的分析软件包进行数据分析处理。处理时，选择清晰的雷达剖面进行分析解释，通过编辑、滤波、增益，复杂时进行道分析、FK滤波、正常时差校正、褶积、速度分析、清除背景干扰等处理。结合地质情况、电性特征、探测体的性质和几何特征综合分析，必要时做雷达探测的正演和反演模型。最后形成雷达探测报告。5.6 红外探水法预报实施细则(1)时间安排红外探水一般在地下水异常段、重点难点段对含水体做短距离精确探测，重点对地下水（特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等）的有无及其方位进行探

46、测。根据经甲、丙方批准的预报大纲及预报计划实施。在隧道开挖接近前期探测的异常体或重点段时，进场开展探测工作。红外探测测试过程简单，不需要进行仪器设备安装连接。现场参数测量及记录及数据采集共需约20分钟。(2)人员安排 由地质工程师、物探工程师进行测试。测试时需有监理旁站、施工单位到场。(3)红外探测方法及仪器系统红外探测是根据红外辐射原理，即一切物质都在向外辐射红外电测波的原理，通过接收和分析红外辐射信号进行超前地质预报的一种物探方法。本项目采用煤炭科学研究总院唐山分院泰普高科技开发中心研发的HY-303型红外探测仪及其配套软件分析软件。(4)现场布置及数据采集现场测试时在隧道拱顶、拱腰、边墙

47、、隧底位置沿隧道轴线布置测线，测点间距5m，自开挖面向洞口方向布设，长度60m，在掌子面布置34条测线，每条35个测点。开挖面测线布置如图7。探测属非接触探测，定点使用仪器的激光器在隧道岩壁上打出一个红色斑点，便可在仪器屏幕上显示一个探测数据，一次沿布设测点探测并读取探测值，即完成数据采集。(5)数据处理及成果探测数据的分析前首先检查探测数据的可靠性，探测数据和曲线分析与判定以地质学为基础，通过探测与施工验证，总结出正常场的特点，先确定正常场，再确定异常场，由异常场判定含水体的存在。分析时对所有探测曲线综合对比分析，确定隐蔽水体或含水构造相对隧道的所在空间位置。图7 掌子面红外探点布置示意图5

48、.7超前钻探法预报实施细则(1)时间安排在物探法预报工作结束后，对物探异常段落进行超前地质钻探（超前地质钻探，加深炮孔）法预报和验证工作。加深炮孔是在炮孔钻孔时根据设计位置进行加深钻孔，和爆破孔钻孔同时进行，比设计炮孔深度加深5米。用时约30分钟。超前地质钻探探测孔25米一个循环，单孔长度30米左右，相邻探测孔的搭接长度为5米，当有异常情况时，结合预测结果判释，可加密钻孔或加深部分炮孔。用时约8小时。(2)人员安排 由地质工程师、隧道施工架子队参与。钻探时需有监理旁站、项目分部隧道工程到场。(3) 超前钻探方法超前钻探法主要由超前地质钻探和加深炮孔探测组成，两者可配合使用也可单独使用。超前地质

49、钻探是利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法； 加深炮孔探测是利用风钻或凿岩台车等在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息的一种方法。 = 1 * GB3 超前地质钻探法超前地质钻探法适用于各种地质条件下的隧道超前地质预报，在富水软弱断层破碎带、富水岩溶发育区、煤层瓦斯发育区、重大物探异常区等地质条件复杂地段必须采用。超前地质钻探主要采用冲击钻和回转取芯钻，二者应合理搭配使用，提高预报准确率和钻探速度，减少占用开挖工作面的时间。一般地段采用冲击钻。冲击钻不能取芯，但可通过冲击器的响声、钻速及其变化、岩粉、卡钻情况、钻杆震动情况、冲洗液的颜色及流量变化等粗略探明岩性、

50、岩石强度、岩体完整程度、溶洞、暗河及地下水发育情况等。复杂地质地段采用回转取芯钻。回转取芯钻岩芯鉴定准确可靠，地层变化里程可准确确定，一般只在特殊地层、特殊目的地段、需要精确判定的情况下使用。比如煤层取芯及试验、溶洞及断层破碎带物质成分的鉴定、岩土强度试验取芯等。 = 2 * GB3 加深炮孔探测利用风钻或凿岩台车等在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息，炮孔深度不小于5米。以便在临近不良地质体时能及时发现前方存在的不良地质情况。(4)超前地质钻探的工作要求：实施超前地质钻探的人员应经技术培训和考核，经考核合格后方可上岗。钻探前地质技术人员应进行技术、质量交底。超前钻探过程中应在现场做好钻探

51、记录，包括钻孔位置、开孔时间、终孔时间、孔深、钻进压力、钻进速度随钻孔深度变化情况、冲洗液颜色和流量变化、涌砂、空洞、振动、卡钻位置、突进里程、冲击器声音的变化等。超前钻探过程中应及时鉴定岩芯、岩粉，判定岩石名称，对于断层带、溶洞填充物、煤层、代表性岩土等应拍摄照片备查，并选择代表性岩芯整理保存，重要工程钻探过程监理应进行旁站。在富水地段进行超前钻探时必须采取防突措施；测探孔内水压时，需安装孔口管，接上高压球阀、连接件和压力表，压力表读数稳定一段时间后即可测得水压。加强钻进设备的维修与保养，使钻机处于良好状态；强化协调和管理，各方应积极配合，减少和缩短施钻时间。（5）钻孔质量控制可采取下列措施

52、：测量布孔：施钻前按孔位位置用经纬仪准确测量放线，将开孔孔位用红油漆标注在开挖工作面上。设备就位：孔位布好后，设备就位，接通各动力电源和供风、供水管路。安装电路要由专业电工操作，确保安全，供风管路要连接紧密，无漏气现象。对正孔位，固定钻机：将钻具前端对准开挖工作面上的孔位，调整钻机方位，将钻机固定牢固。开孔、安装孔口管：孔口管必须安设牢固。成孔验收：施钻满足设计要求，经现场技术人员确认签收后方可停钻终孔。钻机定位完毕后，对钻机进行加固，使钻机在钻进过程中位置不偏移，做到钻孔完毕钻机位置不变。在钻进过程中应随时检查机器的松动情况，及时调整固定。测量定位水文地质试验测量定位机械就位及安装钻进岩芯整

53、理岩芯鉴定瓦斯、涌水测定岩芯存储资料整理及文整预测预报与印证钻探程序流程图对钻具的导向装置尽可能加长，并且选用刚度较强的钻杆，从而提高钻具的刚度，减少钻具的下沉量。不得使用弯曲钻具。当岩层由软变硬时应采用慢速、轻压钻进一定深度后，改用硬岩层的钻进参数。钻进中应减少换径次数。本循环钻孔完毕后，根据测量结果总结出钻具的下沉量，下一循环钻探时通过调整孔深、仰俯角等措施控制下沉量在设计要求的范围内，达到技术要求的精度。准确鉴定岩性及记录钻进过程中出现异常的分布位置，并对钻进过程中的异常情况进行详细描述。超前钻探钻进中应防止地下水突出，可采取安设孔口管和控制闸阀等措施，确保工作人员和机械设备的安全，同时

54、应使地下水处于可控状态。在富水区实施超前地质预报钻孔作业，必须先安设孔口管，并将孔口管固定牢固，装上控制闸阀，进行耐压试验，达到设计承受的水压后，方可继续钻进。特别危险的地区，应有躲避场所，并规定避灾路线。当地下水压力大于一定数值时，应在孔口管上焊接法兰盘，并用锚杆将法兰盘固定在岩壁上。富水区隧道超前地质钻探时，发现岩壁松软、片帮或钻孔中的水压、水量突然增大，以及有顶钻等异状时，必须停止钻进，立即上报有关部门，并派人监督水情。当发现情况危急时，必须立即撤出所有受水威胁地区的人员，然后采取措施，进行处理。孔口管锚固可采用环氧树脂、锚固剂，亦可采用快凝高强度膨胀的浆液锚固，锚固长度宜为1.52.0

55、m，孔口管外端应露出工作面0.20.3m，用以安装高压球阀。超前钻探法应编制探测报告，内容包括工作概况、钻孔探测结果、钻孔柱状图，必要时应附以钻孔布置图、代表性岩芯照片等。超前地质钻孔由地质技术人员进行地质编录和孔内必要的测试后，整理得到超前探孔成果，内容如下：钻孔柱状图，描述地层、岩性、节理裂隙特征，记录钻孔过程中有价值的信息，提出围岩完整性评价；记录出水位置，进行孔内水量、水压、水温等测试，预测隧道涌水；记录孔内排出的浆液、岩屑变化情况；编写钻探报告。6质量要求及质量保证措施(1) 弹性波反射法（TSP）干扰背景不应影响初至时间的读取和波形的对比。反射波同相轴必须清晰。不工作道应小于20%

56、，且不连续出现。弹性波反射法（TSP）质量检查记录与原观测记录的同相轴应有较好的重复性和波形相似性。(2)地质雷达法参与解释的雷达剖面清晰。解释前宜做编辑、滤波、增益等处理。情况较复杂时还宜进行道分析、FK滤波、正常时差校正、褶积、速度分析、消除背景干扰等处理。结合地质情况、电性特征、探测体的性质和几何特征综合分析。必要时应考虑影响介电常数的各种因素，制作雷达探测的正演和反演模型。(3)红外探测法探测时间选在爆破及出渣完成后进行。测线布置：全空间全方位探测地下水时，需在拱顶、左右拱腰、左右边墙、隧底中线位置沿隧道轴向布置测线，测点间距一般为5米，发现异常时应加密点距；测线布置从开挖工作面向洞口

57、方向的布置长度通常为60米，不得少于50米。掌子面测线布置一般为 4条，每条测线布置6个测点。做好数据记录，并绘制红外探测曲线图。有效预报距离应在30米以内，连续预报时前后两次重叠长度大于5米。当在以下情况时采集的数据视为不合格：仪器已显示电池电压不足，未更换电池而继续采集的数据。开挖工作面炮眼、超前探孔等钻进过程中所采集的数据。喷锚作业后水泥水化热影响明显时所采集的数据。爆破作业后测线范围内温差明显时所采集的数据。测线范围内存在高能热源场时所采集的数据。（4）钻探法 = 1 * GB3 孔数岩溶强烈发育段施钻加深炮孔15孔及必要的超前钻孔。可溶岩与非可溶岩接触带段落超前钻探法采用加深炮孔18

58、孔+5孔76钻孔进行超前地质预报。断层破碎带探测遇水时，须有一孔进行水压、水量的检测，同时需有一孔取芯了解断层带物质成分。非可溶岩一般地段超前钻探法采用加深炮孔5孔。煤层及高瓦斯地段施钻加深炮孔5孔及必要的超前钻孔。加深炮孔每个断面5孔，若探测有瓦斯则在炮眼附近采用76钻孔，长度不小于30米，并在逸出孔附近设置瓦斯检测点，以定量检测瓦斯参数，必要时根据瓦斯检测结果调整瓦斯处理措施。 = 2 * GB3 孔深加深炮孔探测时炮孔深度不小于5米。加深炮孔探测法的孔数和孔深要求以能探明掌子面前方5米深度范围内有无不良地质体的情况为准。超前钻孔探测：一般探测孔25米一个循环，单孔深度为30米左右，前后两

59、次相邻探测孔之间的搭接长度为5米。当有异常情况时，结合预测结果判释，可加密钻孔或加深部分炮孔。 = 3 * GB3 孔位超前探孔孔位布置可参照下图执行。（5）地质调查法隧道地表补充地质调查应在实施洞内超前地质预报前进行，并在洞内超前地质预报实施过程中根据需要随时补充，现场应做好记录，并于当天及时整理。地质素描图应采用现场草图、出洞后及时誊清的方式完成，记录必须在现场根据实际情况记录，不得回忆编制或室内制作。地质素描原始记录、图、表须当天整理。隧道地表补充地质调查和洞内地质素描资料应及时反映在隧道工程地质平面图和纵断面图上，并应分段完善、总结。按要求采集标本，并及时整理。7超前地质预报注意事项(

60、1)隧道施工前要求编制地质预报实施性施工方案。(2)施工过程应遵循动态设计原则，根据具体的地质情况，及时调整超前地质预报方法和技术。(3)超前地质预报要求及时性，超前地质预报实施小组要求及时把预报结果报送有关各方。(4)施工中应根据超前地质预报的结果，进行综合分析研究，制定相应的工程预案。(5)施工中同时还要加强监控量测，做到及早发现，及时处理。8超前地质预报安全措施参与人员认真学习、执行隧道施工安全规程，超前钻探人员还应认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新参加人员上岗前，必须经过安全生产教育，具有安全生产的基本知识，并在组长或技术熟练人员的指导下工作。在地质预报实施过程中，应积极识别各种安