隧道超前地质预报方案(常用版)

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目录隧道超前地质预报方案（常用版）(可以直接使用，可编辑完整版资料，欢迎下载）TOC\o"1-2"\h\z\u1编制依据 12隧道工程概况 13隧道工程地质条件 34超前地质预测预报目的 45超前地质预测预报组织机构和人员设备配置 46工作程序 67地质超前预报的内容和方法 67.1地质预报的要求 67.2地质超前预报的内容 87.3地质超前预报的方法 118、预报成果 18隧道超前地质预报方案1编制依据(1)《公路隧道超前地质预报技术指南》及交通部颁布的其他现行施工规范、安全规程、施工指南等。(2)新建时速80公里（预留提速）公路设计、施工技术条件、施工指南及相关规定。(3)中交公路规划设计院有限责任公司编制的长安高速隧道施工图。(4)中铁八局集团与长安高速公司筹备组签订的合同文件中的相关承诺。(5)长安高速公路公司筹备组编制的《指导性施工组织设计》；(6)近年来高速公路类似工程施工经验、施工工法、科技成果；国内外相关高速铁路的施工工艺及科研成果。2隧道工程概况标段内隧道工程地质复杂，岩体破碎，围岩强度低，多为Ⅳ、Ⅴ级，稳定性较差。施工中必须加强超前地质预报，并采取相应的工程措施，保证安全顺利地通过不良地质段。根据设计提供风险等级和超前地质预报设计要求，我单位采取加深炮孔探测和超前水平地质钻孔俩种方法进行围岩观测，以提供有效的施工措施保证施工安全、顺利的进行，对于出现地质异常区域，我单位另增加TSP或地质物探手段进行详细的地质分析，并报设计单位进行核对、审批，重新进行隧道风险等级划分。项目部对标段内隧道作业高度重视，在施工组织设计中已经把超前地质预报列入独立的施工工序进行检测，制定“有预报才施工，不预报坚决不允许施工”的要求发放各架子队执行实施。为有效的执行超前地质预报的实施，项目部特别成立专职超前地质预测预报实施小组，其中组长1人，副组长2人，组员6人，负责现场超前地质预测预报工作的具体实施和资料收集整理，对隧道施工起到实施性的指导作用。并聘请专职预报队伍负责管段内的隧道地质超前预报施工。3隧道工程地质条件本管段隧道工程地质复杂，岩体破碎，围岩强度低，多为Ⅳ、Ⅴ级，稳定性较差，施工中支护难度较大。4超前地质预测预报目的地下地质条件复杂，潜在、无法预知的地质因素较多：多变的地形条件，地层破碎带、断层，富水岩层等。进行隧道地质超前预报的目的是：提供隧道掘进前方的地质情况，包括围岩的完整性、断层破碎带和溶洞的规模和位置、不良地层的富水情况，进而做出对围岩类别的划分和隧道开挖时稳定性的分析，以确定合理的工程措施和合理的施工方法，以确保隧道施工安全顺利的进行。5超前地质预测预报组织机构和人员设备配置在项目部设施工地质工作管理办公室，办公室设在工程管理部，负责组织项目部有关人员进行预报培训和学习工作；预报物探设备管理与协调使用；预报实施情况监督检查。项目部分别成立专职超前地质预测预报实施小组，负责现场超前地质预测预报工作的具体实施和资料收集整理。人员组成及主要职责分工见表。超前地质预测预报人员分工职责表序号姓名职务职责1吴纲强总工程师对地质预报工作负全责，制定预报工作计划和实施细则，审核预报成果。2喻伟工程部部长负责预报工作的全面落实，分析整理预报数据，编制预报成果报告，提出施工建议。3刘义燕副总工程师负责预报工作的落实，分析整理预报数据，编制预报成果报告，提出施工建议。4唐亮隧道工程师负责段预报工作的物探仪器设备操作，进行数据采集与整理。资料收集整理、归档。5杨盛文隧道工程师负责段预报工作的物探仪器设备操作，进行数据采集与整理。资料收集整理、归档。6工作程序地质预报主要流程为：预报通知（现场驻地监理）预报实施及现场记录自检、报检验收资料整理监理确认和归档具体操作流程见图6-2-1所示。7地质超前预报的内容和方法7.1地质预报的要求本管段隧道主要采用地质调查法与加深炮孔钻探法相结合的方法进行地质超前预报，如有必要，在地质异常区域采用TSP探测仪或水平钻机进行长距离超前探测。图6-2-1超前地质预报操作流程各种探测必须以地质为中枢，加强隧道地质工作，将地质综合分析贯穿到施工的整个过程中，实行地质、物探相结合，中长距离探测与短距离探测相结合，优化组合，综合应用，确保隧道安全、快速、优质施工，不留后患，全面确保隧道施工取得经济效益、社会效益和环境效益三者的最优结合。7.2地质超前预报的内容1、超前地质预报的内容超前地质预报是隧道施工地质工作最主要的工作内容。其工作分为①既有资料收集；②地质素描；③洞内外水文调查；④监测测试；⑤超前地质预测；⑥综合超前预报和成灾警报等六项任务。（1）既有资料收集既有设计资料和相关地质成果的收集和分析,对存疑虑的相关重大地质问题和地段,必要时进行踏勘和补充恰当的地质工作。（2）地质素描施工地质最基础的工作，包括正洞、超前平导和辅助导坑洞壁地质及掌子面地质素描，见图7-2-1所示。其主要内容包括：①地质观察A.地层岩性：地层时代划分，岩组划分，岩石划分，岩体性态，切割程度，围岩等级等。B.断层：断层性质、位置、产状、破碎带宽度及构造岩划分，断层岩体的围岩级别划分及稳定性评价。断层坍方的地质原因，是地质素描的重点。C.贯穿性节理：产状、密度、宽度、延伸情况，节理面特征、力学性质。分析判断组合特征、岩体完整性程度，控制局部坍方的构造内因。D.地应力：高地应力显示性标志(岩爆、软弱夹层挤出，探孔饼状岩心等现象)及其发生部位。E.特殊地层：煤层、含膏盐层和含黄铁矿层等单独素描。图7-2-1隧道地质素描图（3）洞内外水文调查①洞内水文调查A.涌水点(处)调查空间：层位、构造部位、洞围分布，含水体分布；时间：点(处)间的时效关系；制约：制约因素、补给来源、途径、连通关系。B.涌水量预测实用量测：反映瞬时特征和短期变化特征；长期观测：反映长期变化特征和动态特征；涌水量预测。C.水质水压测试包括水压、水温、水色、含泥沙量测定。D.危害评估②洞外水文调查A.气象观测。B.重要排泄点、径流点长期观测；C.相关岩溶水文地质及环境水文地质调查调绘：相关岩溶水文调绘、地表坍方、变形调查；试验：同位素、示踪等；水质。（4）监测测试天然气、软岩变形、地面沉降变形监测及洞内地应力测试。其中隧道周边位移量测，包括拱顶下沉、净空水平收敛及必要时增设的隧底上鼓量测（采用仪器为收敛计、水准仪、塔尺）和隧道浅埋段、山间洼地、岩堆、破碎带、偏压洞口的地表下沉量测（采用仪器为水准仪、塔尺等）为必测项目。（5）超前地质预测①预测方法A.地质编录预测法(图解法、类比法、断层参数法)；B.超前物探预测法：包括TSP-203等。C.超前钻孔预测法；②预测有效距离A.长距离超前地质预测：其预报距离为100～150m。以TSP、断层参数法等为手段结合地面地质工作综合预报。B.短距离超前地质预测：其预报距离为15～30m以内。是在长距离超前地质预报的基础上，以5～8孔5m超长炮眼孔和30mC.中长距离超前预测：其预报距离为30～60m，是在长距离超前地质预测的基础上，针对较大物探异常，以30～60m超前钻孔为手段并结合掌子面地质素描工作综合预报。（6）综合超前预报和成灾警报①综合超前预报内容地层、完整性及含水情况；断层及富水情况；大型岩溶及富水情况；暗河。②超前地质灾害警报内容大型塌方；突水突泥；煤类突出、天然气燃烧爆炸；岩爆、软岩大变形。7.3地质超前预报的方法本管段隧道地质超前预报的主要方法见下表7-3-1所示表7-3-1隧道地质超前预报的方法预报方法预报内容预报工具预报频率地质调查及地质素描岩性、结构面产状及不良地质现象地质罗盘、数码相机等开挖后及初期支护后进行，每次爆破后进行加深炮孔探测掌子面超前5m风枪、钻孔台架开挖钻孔时进行超前钻探法掌子面超前30～50m范围围岩状况超前水平钻机每隔30～35m一个断面，搭接不小于5m地震波法划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质体的厚度和范围TSP探测仪地质异常区域（1）地质调查法对地质较简单的地段，以地质调查法为主。利用常规地质理论和作图法，根据隧道已有的勘察资料、地表补充地质调查资料、洞内地质调查资料、隧道开挖面地质素描、围岩数码照片，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、地质作图和趋势分析、隧道内不良地质临近前兆分析等，推测开挖工作面前方可能揭示的地质情况。其特点为：①设备简单，占用时间少，是其他探测方法的地质学基础依据。②人员素质要求高，须掌握较丰富的地质学理论知识和现场工作经验。③在隧道埋深较浅，地质构造不太复杂的情况下，地质调查法有很高的准确性。（2）加深炮孔法对地质条件较复杂的地段，如地层分界线、角度不整合接触带、物探异常段、次级断层、富水段等，在地质调查法的基础上，采用加深炮孔探测。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，每断面均匀选取3孔，外插角1～３°，搭接长度不小于1.5m，加深炮孔至5米进行超前探测。加长炮孔布置示意图：（3）超前钻探法超前地质钻探是在掌子面布设3～6个探孔，采用水平钻机进行超前钻探。根据钻机在钻进过程中的推力、扭矩、钻速、成孔难易及钻孔出水情况（必要时提取岩芯进行分析）来确定前方的地层及岩性，同时进行涌水量、水压测试和水质分析，判定掌子面前方地层含水情况及地下水的性质。其钻孔布置示意图如下图所示，掌子面中部两边的超前钻孔应水平且有一定水平偏角1°～3°，掌子面上部的超前钻孔仰角1°～1.5°，掌子面下部两边的超前钻孔俯角1°～1.5°、水平偏角1°～3°。探孔孔径一般为108mm，孔深30～50m，搭接长度不小于5m。（4）物探法采用TSP203探测仪根据地震泼的回波原理，通过人工制造一系列规则布置的轻微震源，由三维地震波接收仪在计算机的监控下采集这些震源所发出的地震波沿隧道前方及四周区域传播而遭遇不良地质体（如地层层面、节理面、岩溶面，特别是断层破碎带等）被反射返回的地震波数据。这些回波信号的传播速度、延迟时间、波形、强度和方向是与相应的不良地质体的性质和分布状况紧密相关的，通过分析可以得到前方地形的地层力学参数和空间位置数据，从而形成预测预报结果。TSP测量原理见下图所示：①钻孔要求：预报断层构造时爆破钻孔应根据走向布置在与断层夹角较小一侧的隧道边墙上。预报岩溶时爆破钻孔应布置在没有横洞和停车道的一侧。爆破钻孔应选择布置在完整灰岩段落上，不宜在隧道边墙岩溶发育的段落做TSP试验，此时应加强地质雷达和水平钻孔进行超前探测。每一次预报的有效炮数不少于20个，炮间距1.5m。炮眼高度1～1.5m，所有炮眼与接收器高度应相同（与隧道底板平行）。炮眼孔深1.2～1.5m（孔深尽量一致），向下倾斜10°接收器孔距掌子面约50m，距第一爆破孔15～20m。必须在隧道两壁各安置1个接收器，接收器安置高度与炮孔一致,孔径42～45mm，孔深2m，应根据采用的藕合材料确定接收孔上倾还是下倾。接收器与孔壁的藕合必须紧密，施测时隧道中应没有其它振动源。具体钻孔布置情况如图7上倾5上倾5°～10°)(上倾5°～10°1m接收器孔接收器孔横截面（接收器孔）)(下倾10°～20°1m炮孔炮孔下倾10°～20°55掌子面15～20m接收孔1隧道轴炮孔S1S2S3S23S24接收孔22m2m1.5m1.5m1.5m1.5m图7-3-5接收器孔和炮孔布置示意图②爆破要求：遵守《爆破安全规程》的规定，使用毫秒级无延迟电雷管，炸药量应大于200m探测距离要求，一般50g左右，最多不大于75g。应保证炸药与炮孔严密藕合，所有炮孔必须采取堵孔和注水措施。③资料的处理和整理：数据采集时应对每一炮的波幅进行调节，记录不好或存在干扰时应重新放炮。对采集的数据及时进行三维波场处理，提取反射界面。④提交以下资料：A.现场数据记录表（如表7-3-6）；B.X、Y、Z三个分量的原始记录；C.频率谱；D.纵横波分离后的P、SH、SV波形图；E.P、SH、SV波的极度偏移图（横坐标为里程）；F.二维结果图（横坐标为里程）；G.岩石参数曲线图（横坐标为里程）；H.岩石参数表（如表7-3-7）；I.电子文档。表7-3-6TSP现场数据记录表隧道（第标）号年月日掌子面里程炮孔布置左边墙右边墙接收器里程高度孔深倾角耦合剂耦合状态左右炮点参数序号距离孔深高差药量备注123456789101112131415注：第一炮的距离为炮点到接收器的距离，以后为孔间距。高差为各炮孔与接收器的高差，高为正，低为负。操作:记录:复核:施工监理:表7-3-7TSP解释岩石参数表隧道（第标）号年月日序号里程波速P/S泊松比密度剪切模量拉梅常数体积模量动杨模量静杨模量围岩级别PSHSVPSHSVPSHSV制表：复核：负责：8预报成果预测预报的成果由项目部工程管理部进行汇总后将原始材料报驻地监理工程师、设计单位。24小时现场提交预报材料，包括不良地质体位置和性质，每次检测5天之内提交最终技术报告，报告内容包括：不良地质体的位置、性质和规模；围岩类别及相关参数；提出相应的技术措施及可行性建议。量化岩体参数、综合确定围岩级别，对不连续界面、层面进行细化，着重查清地质构造、岩溶、断层破碎带。同时查明地下水循环规律、水流动特征及地下水化学成分等。成果由工管部进行再次分析，对可能出现的地质问题提出必要的安全措施，以指导现场施工。并根据预报结果，及时反馈监理和设计单位，调整设计，改变施工方案。超前地质预报作业指导书1．适用范围适用于×××隧道超前地质预报工作。2．作业准备。2.1内业技术准备作业指导书编制后，在开工前组织技术人员认真学习设计图纸，熟悉《铁路隧道工程施工技术指南》和《铁路隧道超前地质预报技术指南》，对操作人员进行技术交底和岗前培训，考核合格后上岗。2.2外业技术准备超前地质预报中所涉及的各种外业技术指标，制作操作平台，配齐生活、办公设施，满足预报人员的生活办公需要。3．技术要求3.1本标段所有隧道全部采用超前地质预报指导施工。3.2预报人员应认真研究设计院提供的地质资料，并与地质预报结果作对比分析，出入较大的应及时将地质预报结果报设计方，请设计方现场核实。3.3本标段地质预报的主要内容包括⑴超前探测地层岩性、软弱层的位置、岩体完整程度、断裂带位置、宽度、破碎程度、富水性、不同岩层间接触界面位置。⑵超前探测岩溶洞穴、管道、含水体的位置、大小、规模、充填情况，预报突水突泥具体位置及可能带来的灾害程度。⑶查明设计物探资料显示的异常体的具体位置、规模，确定其危害程度。⑷为修改设计提供必要的地质参数：地下水压力、水量、水的侵蚀性等。⑸隧道底部及周边岩溶洞穴及含水体的位置、规模。⑹隧道突水、涌水、突泥等地段的规模、流量。⑺地表环境的监测，地下涌水与降雨和补给关系的监测。⑻综合分析各种资料，预报地质条件情况及对施工的影响程度。⑼工程地质灾害可能发生的位置和规模；⑽隧道围岩级别变化及开挖后围岩的稳定性判定等。3.4预报重点⑴隧道岩溶、岩溶水发育情况及富水含泥状况；⑵隧道断层及破碎带含水状况；⑶隧道煤层瓦斯探测。3.5本标段主要采用TSP203地震波探测仪、地质雷达、红外线探水仪、地质素描、超前水平钻孔等综合勘探的方法进行地质超前预报。3.6施工地质分级为了实施隧道超前地质综合预报工作，根据岩溶发育程度，岩溶水文地质条件，断层带及其软弱围岩的稳定程度、有害气体的影响程度等以及对施工安全、环境问题影响程度，对隧道施工地质危害度分级。3.5地质分级对应的探测项目根据不同的施工地质分级，针对不同类型的地质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。A级：充分利用已有施工场地，必要时另行开辟辅助导坑，创造条件开展工作，开展地质素描、TSP、地质雷达、红外探水、超前平导和超前水平钻等综合预测。首先以长距离TSP和一种适宜的短距离物探方法相结合进行预测。其次，根据其预测预报结果，针对不同段落的复杂程度调整正洞超前预报方案并实施。B级：充分利用已有的施工场地，在横洞或者正洞里开展地质素描、TSP，辅以红外探水、地质雷达，进行必要的单孔超前水平钻。当发现局部地段较复杂时，则按A级要求实施。C级：以地质素描为主。对部分重要的界面、断层或物探异常可采用TSP进行探明，必要时红外探水和单孔超前钻探。施工地质工作分级简表施工地质分级影响程度危害度分级因子ABCa(严重)b(较严重)c(一般)1.地质复杂程度(含物探异常)l-l、岩溶发育程度岩溶管道、暗河、大型岩溶腔体。密集溶隙管道，中小型岩溶腔体。溶隙、溶孔、局部小型溶隙管道。1-2、涌水、涌泥程度大型突水、突泥、可能酿成大型灾害。中～小型突水、突泥，可能酿成小型灾害。小型涌水、涌泥。1-3、断层稳定程度大型断层带、性态差、富水，形成大型失稳坍方，可能酿成大型事故。中型断层带，软弱，中～弱富水，个别中型坍方，可能酿成中～小型事故中小型断层，弱富水，小型坍方。1-4、地应力影响程高应力区，强岩爆，大变形：高水压。高应力，弱岩爆；中～弱变形。高应力不致形成岩爆，轻微变形。l-5、瓦斯影响程度瓦斯突出～高瓦斯低瓦斯低瓦斯2.(地质因子)对隧道施工影响程度危及施工安全，影响工期存在安全隐患。可能存在安全问题。3．诱发环境问题的程度形成环境灾害。施工、防治不当，可能诱发环境问题。特殊情况下可能出现一般环境问题。4．超前地质预报流程图5．预报要求5.1准备工作5.1.1人员培训在隧道正式施工前，组织预报人员学习各类仪器的工作原理，掌握操作方法，熟练数据的采集和处理。5.1.2根据设计提供的地质资料，对工程进行地质灾害分级，制定地质预报工作计划，初步确定各里程段的检测方法和频率，并制定突发事故处理措施。5.1.3每座隧道开工前，编制超前预报方案，内容包括：（1）隧道工程地质条件，可能存在的施工风险，超前地质预报工作要达到的目的和技术方案。（2）建立的超前地质预报工作机构，需要投入的人力、设备资源。（3）超前地质预报实施方案的工作程序、预报内容、具体的预报方法、技术要点，并编制气象、重要泉点和洞内主要出水点（流量大于1升/秒的出水点）等观测计划和观测技术要点。（4）超前地质预报工作制度，包括地质预报工作与设计、监理、业主的联系制度，地质预报成果报告提交的时限、信息传递的方式等。5.2地质预报检测方法地表水文地质监测⑴观测要素：根据排泄点的特点，确定其观测要素，一般流量、水位、水温、水质(主要是混浊度)、天气状况、气温等基本项目必须观测，特殊天气如大雨、暴雨、暴雪等需作备注，记录其发生时间和持续时间。⑵观测时间：枯水季晴好天气时，宜3天观测一次，平时降雨前至降雨后及雨季月份应每天观测一次。如发现隧道施工引起地下水变化，必须每天进行观测，观测时间每日早晨8时。水质取样分析，每季度一次，取样时间为每季度中间一个月的15日。如隧道施工引起水质变化，应加密取样作污染分析。⑶加密观测：隧道施工引起地下水明显变化的地下水点应进行加密观测，观测时间应每天观测一次，特殊情况下应早晚各观测一次，观测时间早6时和晚6时。地质素描超前地质预报小组负责施工中隧道正洞和辅助坑道掌子面地质素描。每次开挖面放炮之前，描述该开挖面的地质情况，填写《掌子面地质素描记录表》。地质素描内容包括：岩性：岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分和风化程度。断层：位置、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质、与其它断裂的关系、派生节理产状、密度及充填物，上下盘派生节理发育特点。贯穿性节理：产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征、出露位置。岩脉：岩性、出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度。地下水：出水点位置、与断层和节理关系、出水状态(滴、流、涌)、水味、水色、水温、水质、出水点附近有无沉淀物。地应力：标志地应力大小的地质现象(岩爆、大变形、岩块松动等)及其发生部位必须详细记录。通过开挖面附近地质素描，用图解法、类比法、断层参数法等预报掌子面附近地层、完整性及含水情况；断层、大型岩溶及富水情况。充分利用辅助坑道超前开挖揭示的地质要素，预测正洞相应地段的地质情况，指导正洞的超前地质预报和施工。5.2.3TSP地质预报系统预报断层构造时，爆破钻孔应根据断层走向布置在与断层夹角较小一侧的隧道边墙上。预报岩溶则隧道两侧边墙都应布置爆破钻孔进行重复测量。每一次预报的炮眼数24个，炮眼间距1.5m,孔深1.5m，向下倾斜lO～20°，垂直于隧道轴向，或向掌子面成10°角,孔口距隧底l～1.5m，所有炮眼与接收器的高度应相同。每个爆破孔装药10～40g；接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径32～45mm，孔口距隧底1m，向洞口方向倾斜约10°，向下倾斜10°～20°。以上布置完成后，依次进行微震爆破。微弱爆破产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，比如有断层或岩层变化时，会造成一部分信号返回，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也就越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转化成电信号并进行放大，根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，可以得到岩体强度变化界面的方位。超前钻探预报隧道横、正洞均采用水平钻机，在开挖之前，隧道超前地质预报小组负责掌子面超前水平钻孔深30～50米，并记录、整理钻孔情况。在隧道钻不良地质较多的地段，实施1～5孔超前孔。探孔布置位置：中部一个，隧道断面周边均匀布设4个。除中部孔沿隧道轴线施钻外，其余的超前钻孔均向外施钻，其孔底超出开挖轮廓线外5米。施工中，对于已出水的超前钻孔，要进行不间断的水流量、水压的监测，绘制水量、水压的变化曲线，为制定地下水处理方案提供依据。钻孔布置：A级采取1～5孔超前水平钻探：B级采取l孔超前水平钻探。两次循环的超前水平钻探搭接长度横洞段不小于3米，正洞段不少于5米。钻进过程中，对断层、溶洞充填物应干钻取样，对不同岩层代表性取样，特殊情况下亦可采用数码摄像机摄像记录，以提高功效。5.2.5超短距离（5m）钻探在隧道掘进过程中，每次打眼时采用5m钻杆在隧道拱部和底部各钻3个探测孔，隧道每循环进尺控制在3m以内，使工作面始终保持距不良地质2m以上的安全距离。当钻孔出现不良地质征兆时，可及时采取应对措施。5.2.6地质雷达地质雷达的有效探测距离在完整岩体地段应达到30m，在岩溶发育地段根据雷达波形判定。两次预报的重复长度5m左右。现场数据采集主要是在掌子面上进行，采集时应对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的藕合，在掌子面附近应没有其它的金属物体。雷达测线在掌子面上呈“井”字形布置，测线长度根据天线长度决定，在有限的掌子面上尽可能的长。采用两种不同中心频率的天线在相同的测线上重复观测，一般应采取连续观测法；应充分利用避车洞或超前钻探揭露的地质界面等有利地段求得地层的相对介电常数和电磁波速度。5.2.7红外探测沿隧道中线在拱顶、两侧拱脚和边墙的中部各布置一条测线，每5m一个断面，用粉笔或油漆标好探测顺序号直至掘进工作面，发现异常后应增加测量频率。隧道每掘进20m应在掌子面和上述五个部位作一次红外探测。每次探测每条测线测点不少于12个。在掘进工作面，先对前方探测。在返回的路径上，每遇到一个顺序号，就站在隧道中央，分别用仪器的激光器打出光斑，使光斑落在左侧边墙中心位置、拱部中线位置、右侧边墙中心位置、隧底中线位置，分别读取探测值，做好记录。然后转入下一序号点，直至全部探完。每次探测应对岩体的裂隙发育情况和隧壁渗水情况进行详细记录。5.3煤层瓦斯探测5.3.1实施超前探测⑴采用地质雷达对前方岩层界面进行预报定位，并采用超前水平钻孔（取岩芯）进行验证。⑵当采用地质雷达和超前水平钻探探测有煤层时，为准确探明前方地质情况，每断面增设5个超前钻孔。⑶当遇煤层时，在开挖面距离煤层垂直距离为10m时必须至少打5个穿透煤层的瓦斯探测孔，探测孔进入煤层底板岩层不小于0.5m，其终孔位置应控制在开挖轮廓线外5m以上，探测煤层倾角、厚度、顶板岩柱、底板岩柱、地质构造、煤层层位等具体情况，为安全揭煤提供可靠的基础资料。⑷隧道开挖至煤层顶板垂直距离为5m时，上导坑必须打至少2个穿透煤层全厚的瓦斯预测孔，下台阶开挖至煤层顶板垂直距离为5m时，至少打1个穿透煤层全厚的瓦斯预测孔，对煤与瓦斯的突出性进行预测。⑷瓦斯预测孔各循环搭接长度不小于5m。5.3.2煤层突出危险性预测采用钻屑指标法及瓦斯压力法进行判断，预测孔见煤后采用电煤钻打穿煤层，收集全部钻屑，按《防治煤与瓦斯突出细则》规定检测有关指标，判断突出危险。5.3.3防突措施当预测煤层有突出危险时，采用钻孔排放瓦斯。5.3.4防突效果检验煤层瓦斯在采用钻孔排放15～30天后，在隧道上导坑掌子面至少打2个检验孔，检验孔孔底应位于排放瓦斯范围内，在排放孔之间，采用与预测孔相同的方法进行测定，如判断煤层与瓦斯突出危险性在临界值以下，则认为排放有效，否则须延长瓦斯排放时间，增加排放孔数量或采取其它措施。防突措施效果检验指标及临界值按《铁路瓦斯隧道技术规范》表6.4.2执行。6．人员配备超前地质预报人员配备表负责人1人技术员8人专兼职安全员1人普工12人司机1人7．设备配置超前地质预报主要设备配备表TSP-203地震波物探仪1台地质雷达2台红外线探测仪2台超前型水平钻机9台数码相机9部罗盘、地质锤5套电脑3台8．安全要求8.1隧道内做超前地质预报时，要清除掌子面危石，必要时可封闭掌子面；8.2地质预报作业区设立警戒标志，防止交通事故；8.3水平钻机钻孔探水时，要对是否探到地下水做出判断，如探到地下水不可轻易拔出钻杆，只有在明确水量不大时才可拔杆，且人员不可正对钻杆；8.4确保按规程操作设备，杜绝因操作失误发生设备安全事故。第八篇技术实施方案一、现场超前地质预报和监控量测编制依据本次新建铁路巴准线2标段隧道工程的监控量测所执行的国家和行业标准与规范主要有：(1)《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121-2007(2)《工程测量规范》GB50026-93(3)《铁路隧道设计规范》TB10003-2005(4)《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2021(5)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086—2001(6)《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》TB10223-2004(7)《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设[2021]105号(8)《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》CECS02:88二、总体概况和特点概述新建铁路巴准线隧道共19359km/16座，占线路总长的15.11%。其中第2标段隧道8918米/8座，主要分布于低中山区。1.1工程概况(1)隧道概况敖包沟隧道位于内蒙古高原区，主要地貌单元为低中山区，地形凌乱，冲沟较发育，沟底多见基岩出露，地面高程在1343.5~1431m，相对高差87.5m，隧道最大埋深86.8m。隧道起讫里程为DK32+809~DK34+763，全长1954m，为双线隧道，洞身左线DK34+506.82至隧道出口段于R=800m的曲线上，其余段均位于直线上，洞内纵坡为-5.0‰和-3.0‰单面下坡。王家梁隧道位于内蒙古高原区，主要地貌单元为低山丘陵区，地形凌乱，冲沟和沟谷较发育，多呈“V”字形，部分呈“U”字形，沟底多见基岩出露，地面高程在1315~1420m，相对高差105m。隧道起讫里程为DK45+599~DK48+816,全长3217m，为双线隧道，最大埋深约83m，洞身除左线进口至DK45+637.45位于R=1200m的曲线段上及右线进口至DK45+655.70位于R=1195.7m的曲线段上外，余均位于直线段上，洞内设计纵坡为+3.0‰、+3.5‰的单面坡。忽吉图沟隧道位于低中山区，地形起伏不大，冲沟较发育，冲沟断面多呈“V”字形，进出口端坡度较陡。隧道起讫里程为DK+48+920~DK49+604,全长684m，为双线隧道，隧道最大埋深约43m。洞身均位于直线段上，洞身纵坡为3.5‰和4‰单面上坡。李家圪卜1号隧道位于低山丘陵区，地形起伏不大，冲沟较发育，进口段坡度较陡，洞身、出口端覆盖砂质黄土，进口段基岩裸露。该隧道下穿高速公路，高速公路处埋深约20m。隧道起讫里程为DK58+272.38至DK58+513.47段位于半径2000m的曲线上，其余均位于直线段上，洞内纵坡为-10.5‰单面下坡。李家圪卜2号隧道位于鄂尔多斯市准格尔旗李家圪卜村境内。属低山丘陵区，地形起伏较大，冲沟较发育两洞口端坡度较陡，洞身基岩裸露。隧道洞顶地面最高处高程1335.949m，隧道最大埋深48.41m。隧道起讫里程为DK59+230~DK60+000,全长770m，为双线隧道。洞身均位于直径1600m的曲线上，洞内纵坡为-11‰单向下坡。王连圪卜1号隧道位于低山丘陵区，地形起伏较大，冲沟较发育，进、出口端坡度较陡，洞身局部覆盖砂质黄土；进、出口端基岩裸露，地面高程1289.94m，洞顶地面最高处高程1315.345m，隧道最大埋深34m。隧道起讫里程为DK60+212~DK60+457,全长245m，为双线隧道，洞身均位于直线段上，洞内设坡度为-11.5‰的单面坡。王连圪卜2号隧道位于低山丘陵区，地形起伏大，冲沟较发育，进、出口端坡度较陡，洞身基岩裸露，隧道最大埋深约41m。隧道起讫里程为DK60+830~DK61+015，全长185m，为双线隧道，洞内均位于R=1200m的曲线上，洞身纵坡为-11.5‰的单面下坡。哈拉沟隧道位于低山丘陵区，地形起伏较大，冲沟较发育，进、出口端坡度较陡，洞身大部分基岩裸露。隧道洞顶地面最高处高程1344..36m，隧道最大埋深83m。工点位于鄂尔多斯市准格尔旗郝家庙嫣村境内，交通不便利。隧道起讫里程为DK61+762~DK62+590，全长828m，为双线隧道，隧道最大埋深约72m。洞身主线DK61+790.63至DK62+566.28至出口段位于R=1600m的曲线上，其余均位于直线上，洞内纵坡为-11‰和-11.6‰单面下坡。1.2主要工程及水文地质（1）地层岩性沿线各时代地层复杂，自新生界到太古界地层均有出露。（2）地质构造线路所经过地区在大地构造单元上属于华北地台鄂尔多斯台向斜，为一较稳定的中生代内陆坳陷盆地。构造运动极其微弱，只有轻微的波状褶皱和小断裂构造，地壳运动主要表现为升降运动，褶皱构造轻微。地层多为中生代沉积岩，产状平缓或近于水平，呈宽缓波状起伏，为一自北东向南西缓倾斜的单斜岩层，沿线地质构造简单。（3）不良地质全线的不良地质主要有：采空区、泥石流、错落、崩塌、落石等。（4）主要水文地质特征沿线主要河流、沟川有：束会川、四道柳川、暖水川、纳林川、十里长川等均属黄河水系。枯水期水量很小，甚至干涸，洪水期水量突增，水势凶猛。由于河流内植被稀疏，坡度大，水土流失严重。沿线主要的地下水类型有沟谷松散地层孔隙潜水和基岩裂隙水。含水层呈条带状分布于各沟谷中，由第四系冲积、冲洪积松散堆积物组成，厚度0.8～10.1m不等。地下水埋深0.4～2.5m。地下水水位变幅1～2m，主要靠大气降水及部分河水补给。含水层主要赋存于侏罗系、三叠系砂岩、泥岩风化裂隙中，主要靠大气降水补给。地下水埋深3.6～24.3m不等。沿线地表水及地下水对混凝土结构一般不具侵蚀性。表1第2标段隧道工程一览表序号隧道名称起讫里程长度（米）1敖包沟隧道DK32+809~DK34+76319542王家梁隧道DK45+599~DK48+81632173忽吉图沟隧道DK+48+920~DK49+6046844李家圪卜1号隧道DK58+272.38~DK58+513.4710355李家圪卜2号隧道DK59+230~DK60+0007706王连圪卜1号隧道DK60+212~DK60+4572457王连圪卜2号隧道DK60+830~DK61+0151858哈拉沟隧道DK61+762~DK62+590828三、监控量测的目的由于全线隧道工程跨度大，最大开挖跨度达到13.8开展本次隧道现场监测的目的主要有：(1)掌握隧道围岩动态和支护结构的工作状态，利用量测结果修改设计，及时指导施工；(2)预测事故和险情，以便及时采取措施，控制围岩发生过大的变形，防止发生坍塌和事故；(3)积累资料，为今后类似地质条件下的隧道设计和施工提供技术资料和依据；(4)量测数据经分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证隧道的施工安全和围岩稳定，为隧道安全施工提供可靠的信息。通过对隧道施工期间开展的现场监控量测，可获得围岩和支护结构的力学与变形状况，并且此项工作还是加强工程安全质量管理，防止重大事故发生的有力措施。现场监测的数据和资料，需要满足以下几方面的要求：(1)现场监测的数据和资料将使业主能完全客观真实地了各隧道工程安全状态和质量程度，掌握工程各主体部分的关键性安全和质量指标，确保隧道工程能按照预定的要求顺利完成；(2)现场监测数据和资料是处理工程合同纠纷的重要依据，它可以防止承包商提供虚假的资料和数据隐瞒工程安全和质量真相，并在业主进行索赔时提供确凿的证据；(3)现场监测的数据和资料可以按照安全预警发出报警信息，既可以对安全和质量事故做到防患于未然，又可以对各种潜在的安全和质量风险进行监控。(4)通过现场监测，掌握隧道爆破对围岩的影响程度，用以修改钻爆设计参数而保护围岩，防止围岩过大变形和坍塌而失稳。通过对新建铁路巴准线沿线隧道工程所开展的第三方监控量测，可以实现如下目的：(1)掌握隧道围岩的变形规律，用以调整施工方法和支护参数。(2)通过对围岩压力和支护结构内力的测定，了解支护结构的受力状况和应力分布，揭示围岩变形与衬砌结构的相互作用关系，对原支护结构形式、支护参数和做出评价。(3)通过对开挖面地质状况以及已支护地段衬砌结构工作状况的观察和分析，及时发现安全隐患并予采取相应的措施，确保隧道施工期间的安全。(4)通过现场的监控量测可为变更设计和调整施工方法提供科学依据。为了达到以上的监控量测目的，监控量测工作将贯穿隧道施工的全过程。监控量测数据及其分析结果可立即与事先预设计支护参数相比较，并对预设计做出正确评价，如监控量测结果与原设计有较大出入，有必要对支护作加强和减弱的修正，使隧道的设计和施工纳入动态的科学管理中。为了确保沿线各隧道施工的顺利进行，并较为准确地掌握施工过程中围岩的稳定状态，指导施工和变更设计，现场监控量测按照隧道设计图纸和《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）的要求开展。四、现场监控量测的内容和数量4.1监控量测的内容根据新建铁路巴准线（巴图站至点岱沟段）工程地质超前预报与现场监控量测招标文件的要求，并结合隧道设计文件以及《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2021的相关内容，为确保隧道施工的安全与顺利进行，并较为准确地掌握隧道施工过程中围岩的稳定状态，采用现场监测的方式监测各项支护手段的效果，以利于指导施工和变更设计。沿线隧道均按照“新奥法”原理进行设计，现将现场监测的主要内容和数量安排如下。表2沿线各隧道现场监控量测项目一览表序号监控量测项目量测方法及工具地质超前预报1开挖面地质及支护状况观察岩性和产状编录地质罗盘，数码相机2红外探水红外线探测仪3地质超前预报隧道地震探测仪TSP2034开挖面超前钻探工程钻机监控量测5隧道周边位移测桩和收敛计或激光隧道断面检测仪6隧道地表下沉测桩和水准仪或激光隧道断面检测仪7隧道拱顶下沉测桩和水准尺或激光隧道断面检测仪8钢拱架内外力钢筋应力计和频率读数仪9围岩变形量测单点或多点位移计隧道检测10支护喷射混凝土强度超声-回弹综合法检测及钻芯11衬砌支护厚度和空洞地质雷达、钻芯及尺量表3隧道现场监控量测项目及量测方法序号项目名称方法及工具断面布设量测间隔时间1~15d16天~1月1~3月大于3个月1开挖面地质和支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂缝，地质罗盘、数码相机等开挖后及初期支护后进行每次爆破后进行2开挖面超前钻探工程钻机间隔100m一个断面，每个断面取3个钻孔3地质超前预报地震法超前预报仪或掌子面地质超前钻孔间隔100m4红外探水红外线探测仪间隔100m一个断面5隧道拱顶下沉水平仪、水准尺、钢尺或测杆每10~50m一个断面1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月6隧道周边位移收敛计每10~50m一个断面，每断面2~3个测点1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月7隧道地表下沉水平仪、水准尺每10m一个断面开挖面距量测断面前后＜2B时，1~2次/d；开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2d；开挖面距量测断面前后>5B时，1次/周8钢支撑内力轴力计或钢筋计每代表性地段一个断面，每断面宜为5个测力计1~2次/d1次/2d1~2次/周1~3次/月9隧道围岩变形观测单点或多点位移计间隔200米一个断面，每个断面取2个测点10支护喷射混凝土强度超声-回弹综合法或钻心间隔200米一个断面，每组3个试样11衬砌支护厚度及空洞地质雷达衬砌施工完成后，按3条测线测试注：B为隧道开挖的宽度。4.2监控量测的数量根据新建铁路巴准线（巴图站至点岱沟段）工程地质超前预报与现场监控量测招标文件的要求，并结合隧道设计文件以及《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2021的相关内容，为确保隧道施工的安全与顺利进行，并较为准确地掌握隧道施工过程中围岩的稳定状态，采用现场监测的方式监测各项支护手段的效果，以利于指导施工和变更设计。现将现场监测的主要内容和数量安排如下。表4敖包沟隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长（1954米）工程量合计Ⅳ级Ⅴ级705.5米1248.5米数量数量数量1开挖面地质及支护状况观察35个125个160个2红外探水705.5米1248.5米1954米3地质超前预报7次（每100米一次）12次（每200米一次）19次4超前钻孔7×3=21个12×3=36个57个5隧道周边位移35个（每20米一个断面）125个（每10米一个断面）800点·次6隧道地表下沉浅埋（874/10=88个）深埋（1248.5/50=22）1320点·次7隧道拱顶下沉35个（每20米一个断面）125个（每10米一个断面）160点·次8钢拱架内外力35个（每20米一个断面）125个（每10米一个断面）800点·次9围岩变形量测98×2=196196点·次10支护喷射混凝土强度10×3=30个30个11衬砌支护厚度和空洞1954×3=5862米5862米表5王家梁隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长（3217）米工程量合计Ⅳ级Ⅴ级1450米1767米数量数量数量1开挖面地质及支护状况观察73个177个250个2红外探水1450米1767米3217米3地质超前预报14次（每100米一次）18次（每200米一次）32次4超前钻孔14×3=52个18×3=54个106个5隧道周边位移73个（每20米一个断面）177个（每10米一个断面）1250点·次6隧道地表下沉浅埋地段（583/10=59）深埋地段（2634/50=53）1344点·次7隧道拱顶下沉73个（每10米一个断面）177个（每10米一个断面）250点·次8钢拱架内外力73个（每20米一个断面）177个（每10米一个断面）1250点·次9围岩变形量测160×2=320320点·次10支护喷射混凝土强度16×3=48个48个11衬砌支护厚度和空洞3217×3=9651米9651米表6忽吉图沟隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长（684米）工程量合计全长为Ⅴ级围岩数量1开挖面地质及支护状况观察69个69个2红外探水684米684米3地质超前预报7次（每100米一次）7次4超前钻孔7×3=21个21个5隧道周边位移69个（每10米一个断面）345点·次6隧道地表下沉浅埋段（407米/10=40个）深埋段（277/50=6个）552个7隧道拱顶下沉69个（每10米一个断面）69点·次8钢拱架内外力69个（每10米一个断面）345点·次9围岩变形量测34×2=6868点·次10支护喷射混凝土强度3×3=9个9个11衬砌支护厚度和空洞684×3=2052米2052米表7李家圪卜1号隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长（1035米）工程量合计Ⅳ级Ⅴ级260米775米数量数量数量1开挖面地质及支护状况观察13个78个91个2红外探水260米775米1035米3地质超前预报2次（每100米一次）8次（每100米一次）10次4超前钻孔3×3=9个7×3=21个30个5隧道周边位移13个（每20米一个断面）78个（每10米一个断面）455点·次6隧道地表下沉浅埋地段（236/10=24个）深埋地段（800/50=16）480点·次7隧道拱顶下沉13个（每20米一个断面）78个（每10米一个断面）1092点·次8钢拱架内外力13个（每20米一个断面）78个（每10米一个断面）455点·次9围岩变形量测51×2=102102点·次10支护喷射混凝土强度5×3=1515次11衬砌支护厚度和空洞1035×3=3105米3105米表8李家圪卜2号隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长（770米）工程量合计全长为Ⅴ级围岩770米数量数量1开挖面地质及支护状况观察77个77个2红外探水770米770米3地质超前预报8次（每100米一次）8次4超前钻孔7×3=21个21个5隧道周边位移77个（每10米一个断面）385点·次6隧道地表下沉77个（每10米一个断面）924点·次7隧道拱顶下沉77个（每10米一个断面）77点·次8钢拱架内外力77个（每10米一个断面）385点·次9围岩变形量测38×2=7676点·次10支护喷射混凝土强度4×3=12个12个11衬砌支护厚度和空洞770×3=2310米2310米表9王连圪堵1号隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长（245米）工程量合计全长为Ⅴ级围岩数量数量245米1开挖面地质及支护状况观察25个（每10米一个断面）25个2红外探水245米245米3地质超前预报2次（每100米一次）2次4超前钻孔2×3=6个6个5隧道周边位移25个（每10米一个断面）125点·次6隧道地表下沉25个（每10米一个断面）300点·次7隧道拱顶下沉25个（每10米一个断面）25点·次8钢拱架内外力25个（每10米一个断面）125点·次9围岩变形量测12×2=2424点·次10支护喷射混凝土强度1×3=3个3个11衬砌支护厚度和空洞245×3=735米735米表10王连圪堵2号隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长185米工程量合计隧道全长为Ⅴ级围岩数量数量全长185米1开挖面地质及支护状况观察19个（每10米一个断面）19个2红外探水185米185米3地质超前预报2次（每100米一次）2次4超前钻孔2×3=6个6个5隧道周边位移19个（每10米一个断面）85点·次6隧道地表下沉19个（每10米一个断面）228点·次7隧道拱顶下沉19个（每10米一个断面）19点·次8钢拱架内外力19个（每10米一个断面）85点·次9围岩变形量测9×2=1818点·次10支护喷射混凝土强度1×3=3个3个11衬砌支护厚度和空洞185×3=555米555米表11哈拉沟隧道地质超前预报与监控量测汇总表（第2标段）序号项目内容隧道全长（828米）工程量合计Ⅳ级Ⅴ级230米598米数量数量数量1开挖面地质及支护状况观察12个60个72个2红外探水230米598米828米3地质超前预报2次（每100米一次）6次（每100米一次）8次4超前钻孔2×3=6个3×3=9个15个5隧道周边位移12个（每20米一个断面）60个（每10米一个断面）360点·次6隧道地表下沉浅埋地段（236/10=24个）深埋地段（800/50=16个）480点·次7隧道拱顶下沉12个（每20米一个断面）60个（每10米一个断面）72点·次8钢拱架内外力12个（每20米一个断面）60个（每10米一个断面）360点·次9围岩变形量测41×2=8282点·次10支护喷射混凝土强度4×3=12个12个11衬砌支护厚度和空洞828×3=2484米2484米五、隧道地质超前预报、无所检测和监控量测技术方案5.1地质超前预报技术方案5.1.1隧道开挖面地质调查根据沿线各隧道在Ⅳ级和Ⅴ级围岩条件下的衬砌结构设计形式，在具有代表性的地段设置监测断面。隧道开挖面地质状况的观察是最直观的方法。根据对开挖面所揭露的围岩产状及其岩性的分析可为施工方法和支护措施提供最直接的依据。隧道开挖面岩层产状和岩体特性采用现场素描或数码相机进行收集，典型的地质素描图如图1所示。图1开挖面岩性地质素描示意5.1.2目前隧道地质超前预报方法主要利用物理勘探法或超前地质探孔预报两种方法。物理勘探法常用的有隧道地震探测仪法即TunnelSeismicPrediction、Relay波法和地质雷达（GroundPenetrationRadar）以及瞬变电磁法和直流电法等。但物理勘探的方法只能从宏观上对较大区域的地质构造进行初步的分析和判断，并不能预报近距离的地质状况，而且预报结果的准确率也较低，因此往往需要与地质超前的钻探和开挖期间的地质状况的观察相结合来作出综合评判。根据沿线各隧道的地质条件，在掘进期间对隧道开展超前地质预报。采用隧道地震探测仪预报开挖面前方大范围如150m~200m范围内的工程地质状况，以此作为隧道开挖面前方大范围内地质状况的参考。隧道地质超前预报采用TSP203的布置方式如图2至图4图2TSP203地质超前预报布置图图3接收器孔布置图图4爆破震源孔布置图在距离开挖面前方55m左右的区域设置接收器钻孔，在距离接收器孔20m的区域靠近开挖面设置1~24个爆破震源孔。根据爆破孔产生的地震波在地层中的反射和折射来确定隧道围岩的地质状况和不良地质。由于爆破测试期间易受到隧道内其他开挖工作的影响，因此在测定期间必须停止施工和其他的振动影响源，以免影响测试结果。5.1.红外探测是利用一种辐射能转换器，将接收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能、热能等其他形式的能量，利用红外辐射特征与某些地质体特征的相关性，进而判定探测目标地质特征的一种方法。自然界中任何介质都因其分子的振动和转动每时每刻都在向外辐射红外电磁波，从而形成红外辐射场，而地质体向外辐射的红外电磁场必然会把地质体内的地质信息以场的变化的形式表现出来。当隧道外围介质正常时，沿隧道走向，按一定间距分别对四壁逐点进行探测时，此时所获得的探测曲线是略有起伏且平行于坐标横轴的曲线，此探测曲线称为红外正常场。其物理意义是表示隧道外围没有灾害源。当隧道外围某一空间存在灾害源时（含水裂隙、含水构造和含水体），灾害源自身的红外辐射场就要叠加在正常场上，使获得的探测曲线上某一段发生畸变，其畸变段称为红外异常场，由于到场源的距离不同，畸变后的场强亦不同。其物理意义是隧道外围存在灾害源。值得说明的是：由于地下水的来源不同，异常场可高于正常场也可低于正常场。现场工作方法红外探测属非接触探测，探测时用红外探测仪自带的指示激光对准探测点，扣动扳机读数即可。具体过程如下：（1）探测一般在放炮、清碴完毕后的测量放线时间进行。（2）进入探测地段时，首先沿隧道一个侧壁，以5m间距用粉笔或油漆标好探测顺序号，一直标到掌子面处。（3）在掌子面处，首先对掌子面前方进行探测；测完掌子面后，返回时，每遇到一个标号，就站到隧道中央，用红外探测仪分别对标号所在断面的隧道左壁中线位置、顶部中线位置、右部中线位置和底部中线位置进行探测，并记录所测值，然后进行下一测点断面的探测，直至所有标号所在的断面测完为止。探测时的注意事项（1）开始探测前，先自选一个目标重复探测几下，看探测的结果是否一致，当读数一致时，说明仪器运转正常；（2）当发现探测值突然变化时，应重复探测，且应在该点外围多探测几个点，以确定该异常非人为异常；（3）当洞外处于零下若干度，而隧道中温度又较高时，从很冷处把仪器拿到很暖处不得立即工作，应停留25分钟；（4）不同来路的水有不同的场强，为此，在探测过程中应该对已知水体进行探测，并记录在备注栏内，这样便于对未知水进行探测；（5）扣动扳机读数后须松开食指，特别是使用平均读数档时更是如此，如不松开，则会得到错误的结论；（6）探测时的起点位置、终点位置和中间所经过的隧道特征点都应记录在备注栏内，以备解释用；（7）如果初期支护已施作且没干，则不宜对侧壁进行探测；成果图的要求（1）成果图的图头应写明隧道名称、使用技术方法和探测时间。（2）红外探测曲线图是用直角坐标系表示不同位置场值的变化，纵坐标标明场强Trad、横坐标标明里程；（3）探测曲线的尾端应绘在图的右方靠近掌子面处，并标明该处的里程。（4）探测曲线的比例一般用1/1000即可，过大或过小均不利于数据的解释。红外探水与其它方法的配合（1）当红外探测发现前方存在含水构造时，通过雷达或其它电法测出含水构造至掌子面的距离和含水构造影响隧道的宽度。（2）确定含水构造距掌子面的距离和其宽度后用钻探方法给出前方含水构造的涌水量。由于涌水量与水源、水头压力、出水断面的大小有关，因而目前所有物探仪器均不能确定涌水量的大小。物探与钻探相结合可有效搞好地下水的超前预报，查出威胁隧道安全的隐蔽水体。5.1.在大范围区域地质预报的基础之上，采用常规的地质钻孔预报方法。沿线隧道现场地质超前预报主要采用常规的隧道开挖面前方超前地质钻孔探测和取芯的方法分析开挖面前方的地质状况，并以此对隧道前方的地质条件进行预报，及时指导隧道的施工和开挖。地质超前钻探法是最为直观和相对可靠的预报方法，可以根据钻探过程中的岩芯状况确定开挖面前方的地质构造和状况。超前地质探孔的布置如图5所示。(a)横断面图(钻孔长度50m)（b）纵断面图(钻孔长度50m)图5开挖面超前探孔布置方式通常在开挖面布置3个超前地质钻孔，采用工程钻机钻探，必要时钻取岩芯。对于在图5中所示的超前探孔2和超前探孔3而言，在钻探时钻孔的轴线应与隧道轴线所在的平面具有5°~10°的夹角，孔位向上倾斜。而中间的探孔1则沿隧道轴线方向钻进。每次超前钻孔的长度为50m，开挖掘进40m后，预留10m的岩盘，再根据开挖所揭露的围岩地质状况适当设置超前探孔。此外，为减少超前探孔施钻对施工的影响，也可根据开挖面的地质状况，在每循环的爆破孔钻进过程中选取1~3个钻孔，并将其加深4~5m，以钻孔钻进的速度和孔内出浆量来分析开挖面前的地质状况。由于采用长度50m的超前探孔施做会对隧道正常施工产生一定的影响，因此可设置一个超前探孔来确定开挖面的地质状况。即沿着隧道中心线设置钻孔TK1。5.2隧道工程无损检测5.2.1支护混凝土强度所谓超声-回弹综合法，就是采用超声法和回弹法两种测试方式同混凝土强度建立关系。超声-回弹综合是应用回弹法和超声波法综合检测混凝土抗压强度的方法。“超声-回弹”综合法建立在回弹值和超声波传播速度与混凝土抗压强度之间相互关系的基础上，即用回弹值和波形的传播速度综合反映混凝土抗压强度。综合法可以减弱或消除单一方法使用时的某些因素。例如，混凝土龄期和混凝土湿度对于回弹法来说，随混凝土龄期的增长其表面会硬化，加上混凝土表面碳化硬化，使混凝土回弹值偏高；对于湿混凝土，则表面硬度降低，回弹值偏低。而对于超声法来讲，情况则相反，随着龄期的增长，混凝土内部趋于干燥，传播速度偏低；对于湿混凝土，声波的传播速度要比干燥混凝土中快得多。采用综合法后，混凝土龄期和湿度的影响可以减弱，因此对于已失去混凝土组成原始资料的长龄期混凝土构件，采用综合法评定其混凝土抗压强度有较好的效果。1、选择合适的换能器布置方式常用的3种测试波速的换能器布置方式：（1）对侧法：最敏感，换能器直接在2个平行的测试断面上相对布置（2）斜测法：2个换能器布置在相互垂直的测试断面上，用直角三角形斜边为测距，需要通过变化测距获取稳定的声波。（3）平布式：最不敏感，2个换能器布置在同一测面上，一般采用变动测距求出基本稳定的声波。2、混凝土强度的推定（1）测区强度计算1）测强曲线优先采用专用或地区测强曲线推定。当无该类测强曲线时，经验证后也可按规程（CECS02:88）附录二的规定确定，或按下列公式计算：粗集料为卵石时：粗集料为碎石时：式中：——第测区混凝土强度换算值（MPa），精确至0.1MPa——第测区修正后的超声声速值（km/s）,精确到0.01km/s——第测区修正后的回弹精确至0.15.2.2地质雷达(groundpenetratingradar，GPR)法是一种利用电磁波在不同介质中产生透射、反射的特性来进行超前地质预报的方法，其的工作原理如图6所示。图6地质图6地质雷达工作原理示意图前期准备工作由于地质雷达采集数据时，易受到洞内机器、管线等金属物体的电磁干扰，因此雷达探测的最佳时间是在隧道出渣之后立钢拱架之前，并移走掌子面附近的金属物。对于无法移除的金属物，应将其记录在册，并标出位置，在这样的区域探测时应重复观测，排除干扰的影响。此外，还应在采集前应对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的藕合。测线布置地质雷达的测线布置比较灵活，可以根据具体情况布置一些测点、测线或网格。一般以拱顶为中心呈“十”字形布置3条测线，在开挖工作面凹凸不平不符合条件时，可采用点测法，一般点距0.5～1m。在地质复杂地段，可以“井”字形布置测线，必要时加密雷达测线以提高试资料结果的解释。实际进行探测时应根据掌子面的实际情况决定测线布置。数据采集数据采集的基本要求如下：（1）雷达探测宜使用先进的地质雷达，雷达主机天线工作频率的选取应根据探测任务要求、探测目的体埋深、分辨率、介质特性以及天线尺寸是否符合场地条件等因素综合确定。一般选用100MHz低频屏蔽天线，若有必要可使用其他频率天线作为辅助探测手段。（2）仪器设备的信号增益控制应具有指数增益功能，信号增益应保持信号幅值不超出信号监视窗口的3/4，模数转换大于16bit，具有8次以上信号叠加功能，连续测量时，扫描速率大于每秒128次，天线静止时信号应稳定。（3）通过试验选择合适的仪器参数，采样率宜选用天线中心频率的6倍～10倍；样点数一般设为512；记录时窗的选择应根据最大探测深度与上覆地层的平均电磁波速确定，探测深度为25～30m时，探测时窗为50~60ns。（4）测试过程中，天线应紧贴岩壁，水平测线高度基本一致，垂直测线应保持铅直。采用连测时，应匀速缓慢移动天线，保证点距不大于20cm；采用点测时，点距宜为10cm，采样时保持天线静止。（5）现场测试的同时必须对隧道掌子面及侧壁进行简要地质素描，了解隧道掘进情况，以有助于雷达图象的地质解释与前期雷达成果报告的比对分析与复核。5.3隧道现场施工监控量测技术方案隧道周边收敛量测对于施工监测项目可在各沿线隧道内的现场量测断面中设置5个测点。在各测点处分别监测钢拱架的内力，同时在该断面处监测拱顶下沉、隧道周边位移。根据各沿线隧道的结构设计特点以及铁路内运营安全的需要，Ⅴ级围岩的最大开挖跨度达到13.8m，因此还在该地段设置相应围岩级别的监控量测断面。当断面采用上下台阶法开挖时，在上台阶掘进期间，可在上台阶内设置测点，具体如图7所示的测点B和B´所构成水平位移测线，量测测线BB´位移的变化。同时在下台阶设置C、C´测线。量测下台阶掘进期间CC´图7隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩台阶法开挖量测断面布置方式图8隧道Ⅴ级围岩CRD工法量测断面布置方式图9隧道Ⅴ级围岩环形开挖预留核心土工法量测断面布置方式每个量测断面设置5个测点。其中测点A作为拱顶下沉的测点，而BB´和CC´作为周边位移测量的测点。各测点布设在同一断面内，布设的监测断面与开挖面之间的距离不超过2m。在各个测试原件埋置后读取初读数，并根据开挖掘进的状况在爆破后24h内至下次爆破前读取测量的数据。隧道拱顶下沉和钢拱架应力量测隧道拱顶下沉的测试桩加工和安装方式如图10所示。而隧道边墙的周边位移测试桩如图11所示。图10隧道拱顶下沉测试桩(单位：mm)图11隧道周边位移测试桩(单位：mm)钢拱架的内力采用钢筋计测定，将钢筋计焊接在工字型钢拱架的内外侧面，通过测定与钢拱架焊接在一起的钢筋计轴力，通过计算转换成钢拱架承受的内力。工字钢内、外侧钢筋计的轴力分别为式中—内侧钢筋计的轴力，kN；—外侧钢筋计的轴力，kN；—工字钢的轴力，kN；—工字钢的弯矩，kN·m；—工字钢的惯性矩，m4；—钢筋计的直径，m，-工字钢横截面的高度，m。整理后可得工字钢的轴力和弯矩分别为：(a)隧道钢拱架内力量测断面测点布置方式(b)钢拱架钢筋计焊接方式图12隧道钢拱架内力量测与安装在监测断面各个测点的位移和围岩压力可根据以下方式进行计算。隧道围岩周边位移采用如下公式加以计算式中—测线的初始观测值，mm；—测线第i次观测值，mm；—第i次观测时围岩发生的绝对位移值，mm；—钢尺的温度修正值此外，根据钢支撑5个测点处内外侧所安装轴力计的振弦频率读数，按照以下公式计算测点处钢支撑的轴力。式中—钢筋计标定曲线的截距，通常取；—第j只轴力计的标定系数，kN/Hz2；—轴力计埋设后初始的频率读数，Hz，—轴力计埋设后第i次测试的频率读数，Hz；—第i次观测时测点的轴力值，kN。5.3.3结合沿线各隧道工程地质条件以及隧道结构设计特点，隧道穿越的岩体存在浅埋地段。由于浅埋段隧道围岩难以形成自然平衡拱，开挖会影响到地表，严重时会导致地表塌陷。因此对各隧道的浅埋段进行地表沉降的监测。监测断面和测点布置如图13所示。地表下沉采用精密水准仪和测桩进行观测。地表下沉测量的测试桩埋设方式如图14所示。图13隧道浅埋段地表沉降测点布置图14地表沉降控制点测试桩六、检测安全目标及安全保障措施6、检测安全管理措施我公司在新建铁路巴准线第2标段隧道工程施工检测工作中，坚持“安全第一，预防为主”的工作方针和“谁主管，谁负责”的原则，安排一位主管领导负责安全生产管理工作，并设立专职安全员。建立健全项目安全管理组织机构和安全生产责任制，认真履行各项安全生产制度。6.1安全员在检测工作中安排一名专职安全员，专职安全员具有安全工作资格，熟悉工作类型，其工作任务包括制定健康保护与事故预防措施和个人检查，查看所有安全规则与条例的实施情况。安全员持证上岗，佩证为红色，以示醒目，内容有姓名、职务和本人照片。6.2安全文明检测规程（1）检测人员现场作业时候应该着装整齐、统一，且要符合劳动保护的有关规定。（2）作业现场实行秩序化、标准化、规范化管理，落实岗位责任制。（3）材料、检测设备应该合理定置，不得乱停乱放。（4）保持驻地、作业现场等区域的环境卫生，秩序井然。（5）协调好与作业当地政府及村民的关系，尽量避免发生不文明的行为。（6）所有检测人员严禁酒后作业。进洞作业要注意安全。（7）严格遵守操作规程，按设备说明书的要求安全合理的使用机械设备。（8）严禁设备超负荷或带病作业，发现异常情况及时排除或报修。（9）检测完毕后，应对所用检测仪器按仪器保养规定进行保养，并定期自检。七、信息的收集、管理、分析及反馈系统7.1监控量测及地质超前预报工作的组织管理为确保量测数据的真实可靠及连续性，本次沿线各隧道监测工作的组织管理工作按照以下要求进行：现场监控量测由专人专职负责，量测人员相对稳定；各类量测仪器和工具的性能应准确可靠，长期稳定，保证精度和易于掌握，仪器采用专人使用、专人保养、专人检验；量测设备、传感器等各种元器件在使用前均经检查、校准合格后方可投入使用；各量测项目在监测过程中必须严格遵守相应的监测项目实施细则；量测数据需经现场检查，室内复核，两次检查后方可上报。突变数据必须重新量测，查清原因后，及时上报；量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行；各量测项目的设备管理、使用及量测资料的整理均由专人负责；由于现场量测与隧道施工作业易发生干扰，因此量测工作与施工作业必须紧密配合、相互支持。在施工过程中，各预埋测点，应牢固可靠、易于识别，并要妥善保护，避免因施工造成人为破坏，以确保现场量测工作的顺利进行。为保证量测测桩和仪表的安全，在现场对所有的引出电缆线采用木箱等加以保护。7.2监测数据的整理与分析对现场量测的数据及时进行整理和分析。主要的内容如下：(1)对各项量测所获得的数据作详细记录，及时进行整理，并绘制相关的时程曲线：①净空位移（拱顶下沉和周边位移）量测：a)绘制位移(u)和时间(t)的时程关系曲线。b)绘制位移(u)和距开挖面距离(l)的时程关系曲线。②地表下沉量测：a)绘制地表下沉位移(u)和时间(t)的关系曲线。b)绘制地表下沉位移(u)和距开挖面距离(l)的关系曲线。③钢拱架内力量测：a)绘制各量测断面钢拱架各测点的内力与时间变化关系曲线。b)绘制各量测断面钢拱架内力的分布曲线。上述的位移和内力与时间和距离的变化关系曲线如图20所示。(a)正常曲线(b)反常曲线图15位移与时间的关系曲线对于当位移与内力等的曲线出现反常时，必须采取相应的措施，加强支护，确保施工的安全。(2)数据的处理、分析及应用①根据所绘各曲线的变化情况与趋势，判定围岩的稳定性，及时预报险情，确定施工时应采取的措施，为修改设计提供参考依据。②当位移时态曲线的曲率趋于平缓时，应对数据进行回归分析或其他数学方法分析，以推算最终位移值，确定位移变化规律。回归分析通常采用如下的函数关系：式中u—量测的变形、位移或压力值；a,b—回归常数；t—量测时间，d；t0—测点初始读数时距开挖时的时间，d；T—量测时距离开挖时的时间，d。根据现场量测的数据散点图确定相应的回归函数。③根据量测的结果，依据表11的极限相对位移来判定隧道围岩的稳定性。因此当量测的周边位移相对值或用回归分析推算的最终位移值小于表11所规定的值时可以判定围岩和初期支护趋于稳定。当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表11所规定的数值，同时支护的混凝土表面已出现明显的裂缝；或者实测位移速度出现增长，必须立即采取补强措施并改变原施工程序和设计参数，必要时立即停止开挖，进行施工处理。表17隧道周边允许相对位移值（%）允许相对位移值围岩级别覆盖层厚度<50m地段覆盖层厚度50m~300m地段覆盖层厚度>300m地段Ⅲ0.03~0.100.08~0.400.3~0.60Ⅳ0.10~0.30.20~0.800.7~1.2Ⅴ0.2~0.50.4~2.01.8~3.0拱顶相对下沉（%）Ⅲ0.03~0.060.04~0.150.12~0.30Ⅳ0.06~0.100.08~0.400.30~0.80Ⅴ0.08~0.160.14~1.100.80~1.40④根据内空变位速度预报险情，修改设计和确定二次衬砌构筑时机，根据最终变位量修改开挖断面尺寸。⑤当隧道净值收敛值的速度明显下降，收敛量已达总收敛量的80%~90%且水平收敛速度小于0.2mm/d或拱顶位移速度小于0.1mm/d时，一般可认为围岩已基本达到稳定。⑥隧道稳定的判定依据是后期支护施作后位移速度趋近于零，支护结构的外力和内力的变化速度也应趋近于零。⑦依据地质超前预报和监控量测资料反分析的结果进行信息化设计，通过不断反馈后方开挖、监控量测的信息来逐步完善前方施工、设计。使前方的设计逐渐达到经济、安全，施工方法合理、适当，真正达到控制工程投资，确保工程安全、避免工期延误的目的。洞内各测点的安装应保证初始读数在爆破24h内和下一次循环爆破前完成，各个量测断面与开挖面的距离不超过2m，且不大于一个循环进尺。各个测点的传感器在安装后引出的电缆线均采用木箱加以保护，防止下次爆破后损坏。围岩压力和拱顶下沉、周边位移的量测测点尽可能布设在同一断面内，以便能使测量的结果相互印证。7.3现场监控量测数据的处理与反馈系统根据现场监控量测获得的数据，及时对隧道围岩稳定性和支护结构的工作状况进行评价，了解隧道在特定地质条件下其围岩位移与压力的变化特点