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1、新建xx铁路xx隧道超前地质预报实施方案 复核： 审批： xxxx目 录第一章 编制依据1第二章 工程概况11. 地理位置与工程范围12. 地形地貌1第三章 工程地质及水文地质11. 工程地质12. 水文地质3第四章 隧道主要地质问题51. 不良地质与特殊岩土51.1 特殊岩土51.2 危岩、落石51.3 炭质页岩51.4 岩溶52. 隧道工程地质条件评价62.1 隧道地质条件分析与评价62.2 隧道辅助工程工程地质条件分析与评价72.3 围岩分级7第五章 施工超前地质预报实施方案101.施工超前预报目的102.施工超前地质预报工作执行的规程、标准、指南103.施工超前地质预报工作原那么及方案
2、104.施工超前地质预报工作流程125.隧道施工超前地质预报关键技术问题的对策14第六章 施工超前地质预报方法171. 地面调查172. 地质素描173. TSP超前地质预报194. 地质雷达255. 红外线探水266. 超前地质探孔277. 综合地质预报308. 成果资料31第七章 隧道预计工作量32第八章 施工超前地质预报资源配置351. 组织机构352. 人员配置353. 投入的仪器设备36第九章 质量管理体系及质量、平安、进度保证措施361. 建立超前地质预报的质量管理体系362. 思想保证措施373. 制度保证措施374. 超前地质预报的质量保证措施385. 超前地质预报的平安保证措
3、施386. 超前地质预报的进度保证措施39第十章 超前地质预报与隧道施工方案的衔接与配合391. 正常施工进度的衔接和配合392. 施工方案调整时的衔接和配合39第一章 编制依据1xx铁路设计文件；2?铁路隧道施工地质超前预报技术指南?。第二章 工程概况1. 地理位置与工程范围 xx隧道位于xx省xx县，隧道起讫DK268+821.6DK273+669,全长4847.4m,为双线单洞隧道，进口位于辽叶溪，出口位于阙家峪水库附近。隧道进口交通条件极差，出口交通条件稍好，但大型车辆难以通行。隧道进口DK268+821.6DK269+270.621位于R=5500的曲线和缓和曲线上；但DK271+0
4、16.265DK272+395.579位于R=7000的曲线和缓和曲线上；其余段落位于直线上。隧道为单面坡，坡度-15/4847.4m.二分部负责出口隧道，施工里程DK271+245.3DK272+669。2. 地形地貌 xx隧道位于湖南省桃源县,阙家峪水库附近，地处武陵山低山区，海拔高程160637m,最大埋深434m,河沟处最小埋深约20m。隧址洞身地表起伏较大，地表自然坡度一般3050；工点区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。 第三章 工程地质及水文地质1. 工程地质1.1地层岩性 隧道范围内出露岩性主要有第四系全新统地层和元古界、震旦系、白垩系中的砂岩夹泥岩、白云岩夹
5、灰岩夹页岩及断层带内的构造岩等，现分析如下：（1） 第四系新统Q4 粉质粘土Q4a11 Q4d11 Q4p11:分布于隧道出口、山梁顶部及各冲沟冲内，厚度0.5m2m不等，灰黄色，夹有砾石，砾石成分以砂岩、页岩等为主，结构松散，软塑-硬塑，II普通土，0=80120kPa.（2） 白垩系下统K1 砂岩夹泥岩K1Ss+Ms:出露于龙潭镇花水坪村一带。紫红色、粉砂质结构，薄层-中厚层状构造，泥质胶结，层间结合力一般，局部夹薄层泥岩，节理较发育，岩体较完整，强风化，锤击声门，IV级软石，0=400kPa；弱风化，IV级软石，0=550kPa。（3） 震旦系上统陡山沱组Zbd 白云岩夹灰岩夹页岩Zbd
6、Dm+LS+Sh:分布于花水坪村附近。灰白、深灰色中厚层致密-中细粒结晶白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩，结晶粒状结构，薄层-中厚层状构造，局部夹黑色页岩、碳质页岩等，岩体较完整-岩体较破碎。强风化，IV级软石，0=500kPa，弱风化，V级次坚石，0=800kPa.(4) 震旦系下统南沱岩组Zann 砂岩夹砾岩ZannSs+Cg:分布于花坪村附近。灰绿色，青绿色，砂岩，层状构造，砂质结构，岩质较硬；砾岩、砂砾岩，砾状结构，中厚层状构造，钙质、硅质胶结，岩体较破碎-岩体完整。强风化，IV级软石，0=500kPa，弱风化，V级次坚石，0=1000kPa.(5) 远古界五强溪组Ptbnbw 砂岩Pt
7、bnbw Ss:为隧道洞身穿越的主要岩层。灰白色，内红色，砂质结构，中厚-厚层状构造，节理较发育，岩体较完整，岩质坚硬，锤击反弹。强风化，IV级软石，0=500kPa，弱风化，V级次坚石，0=1200kPa.(6) 构造岩类 碎裂岩Cru:主要分布于F20及f9断层破碎带内，断层组成物质主要由原岩为砂岩、白云岩、页岩等组成，IV级软石，0=500kPa。1.2地质构造 隧工点所经区域主要隶属华夏和新华夏构造体系，大地构造单元上隶属扬子地台，二级构造单元武陵山东端江南台背斜。沿线无区域性深大断裂、活动断裂分布，主要发育褶皱过程中伴生的北东向或北东向压性或压扭性断裂为主。 根据区域资料分析及沿线实
8、际调查、物探、钻探资料、xx隧道洞身穿过以下断层：F20,均为逆断层，延伸数公里，断裂带物质主要为碎裂岩。特征如下： F20：分布于DK273+045DK273+160 逆断层，断层产状：N41E/65N,断裂影响带宽约115m.断层上盘为震旦系上统陡山陀组白云岩夹灰岩夹页岩、震旦系下统南沱冰渍岩组砂岩夹砾岩，下盘均为白垩系下统砂岩夹泥岩，断带物质主要为碎裂岩，局部呈角砾状，IV级软石，0=500kPa。 褶皱构造:本段褶皱构造主要是田坪界背斜。核部位元古界马底驿组砂岩，两翼为元古界五强溪组砂岩、震旦系地层组成，轴向为北东向，局部伴有小型褶皱构造发育，xx隧道位于该背斜南东翼，南东翼地层倾角较
9、陡，约3050。2. 水文地质2.1 地下水的类型隧址区位于低山区，穿越地段山峦重叠、沟壑纵横、植被茂盛、降水充分。隧道区水系发育，以岭脊牛耳界为分水岭，西侧为辽叶溪水系，东侧为龙潭镇水系，最终均汇入沅江。进口段辽叶溪支流及出口竹园湾组沟流量较大，为常年流水，其余隧道洞身沟谷为季沟谷节性。隧址区地下水的形成、布受地形地貌、地层岩性、地质构造、植被、降水量等多种因素控制和影响。隧道区地下水赋存类型可分为第四系松散层孔隙潜水、基岩裂隙水、碳酸岩类溶水及构造裂隙水 ( 1)第四系松散层孔隙潜水：主要分布于洞身沟谷，坡洪积，坡残积、冲洪积物中，地下水位埋深一般较浅，对基岩裂隙水具有积极的补水作用。 (
10、2)基岩裂隙水：主要赋存于元古代五强溪组凝灰质长石石英砂岩、震旦系下统南沱砂组砂岩夹砾岩、白垩系下统砂岩夹泥岩的风化裂隙、构造裂隙及层间裂隙中。节理裂隙密集带为地下水的主要富集场所，主要补给来源为大气降水，水量一般较小。 (3)碳酸岩类岩溶水：主要赋存于震旦系上统陡山沱组白云岩夹灰岩夹页岩中，水量一般较大。岩溶水动态变化较大，与地表水关系密切，能快速的实现相互转化。由于岩性特征、岩层组合和所处地质构造及地貌环境的不同，水文地质特征差异颇大，水文地质条件极为复杂。 (4)构造裂隙水：主要赋存于f9、F20断层碎裂岩中，水量一般较大。与地表水关系密切，能快速的实现互相转化。由于岩性特征、岩层组合和
11、所处地质构造及地貌环境的不同、水文地质特征差异颇大，水文地质条件极为复杂。2.2 分段水文地质评价根据水文地质计算的分段涌水量，对隧道工程水文地质条件作如下评价:1.中等富水区：分布于隧道洞身DK272+840DK273+215。本段岩性主要为元古代五强溪组凝灰质长石石英砂岩、震旦系下统南沱岩组砂岩组砂岩夹砾岩、震旦系上统陡山沱组白云岩夹灰岩及碎裂岩中。隧道施工在断层带、节理裂隙密集带、岩性接触带、白云岩夹灰岩地段及浅埋段有可能发生突涌水，应做好地质超前预报工作，提高防排水意识。2.弱富水区：分布于隧道出口DK273+215DK273+669及隧道洞身DK271+475DK272+840,单位
12、正常涌水流量为930m3/dkm。岩性主要为远古代五强溪组凝灰质长石石英砂岩、震旦系下统南沱砂岩组砂岩夹砾岩、白垩系下统砂岩夹泥岩。该段岩体节理裂隙较发育、岩体较破碎，节理裂隙连通性一般，隧道开挖过程中在节理裂隙密集带可能产生一定量涌水。第四章 隧道主要地质问题1. 不良地质与特殊岩土1.1 特殊岩土 工点区域特殊岩土主要为松软土及软土，松软土主要分布在山顶及各种沟表层02 m的冲洪积及坡集粉质粘土。软土主要分布在工点范围内的水塘及稻田表层，对隧道无影响。1.2 危岩、落石隧道自然坡度陡峭，砂岩垂直节理发育、岸坡陡峻，岩风化节理裂隙发育危岩、线路位置附近沟谷均有滚落块石，一般粒径1-2m，最大
13、粒径可达5m。1.3 岩溶（1） 根据现场调查，在DK272+910DK273+135段花水坪村竹园湾组附近，震旦系白云岩夹灰岩发育有溶蚀现象，调查及钻探中未见溶洞发育，综合分析本段岩溶弱发育。施工中可能遇到溶洞及岩溶水，需采取地质超前预报工作。1.5 人为坑洞 花香坪铅锌矿,位于DK272+500DK273+000线路左侧约300米处。民国时间开采，现已废弃坍塌。人为坑洞洞口宽2m，高2m，该矿洞倾斜向下开采，开采深度未知。洞口可见延伸方向为S500W靠近隧道方向，洞口似拱形，宽2m，高2m，洞口有积水，矿洞对隧道可能有一定影响，本次物探该段未见异常。2.隧道工程地质条件评价2.1 隧道地质
14、条件分析与评价根据隧道通过区地形地貌、地层岩性、地质构造及水文地质特征，结合计算的分段隧道涌水量及富水性分区，对隧道工程水文地质条件作如下评价。xx隧道地处武陵山脉低山区，隧道主要行走在基岩中，岩性主要为元古界五强溪组石英砂岩、震旦系下统南沱砂岩组砂岩夹砾岩、震旦系上统陡山沱组白云岩夹灰岩夹页岩和白垩系下统砂岩夹泥岩。隧道洞身发育两条断层，穿越数条岩性接触带。洞身通过大局部岩性为石英砂岩，岩质较坚硬，但该地层节理较发育，存在崩塌可能，在白云岩夹灰岩地层存在岩溶发育可能。工点所在区域雨季时间长，雨量大，地表容易下渗。隧道出口附近地形较缓，地表植被发育，表层第四系覆盖物较薄，下伏白垩系砂岩、泥岩岩
15、质较软，风化层较厚，边坡稳定性较差。隧道出口洞身的白垩系砂岩、泥岩岩质较软，遇水极易软化和抗剪强度的降低，易造成围岩的失稳。根据隧道通过区地形地貌、地层岩性、地质构造及水文地质特征，结合计算的分段隧道涌水量及富水性分区，对隧道工程水文地质条件作如下评价。 1DK271+475DK272+840为弱富水区，本段岩性为远古代五强溪组凝灰质长石石英砂岩及震旦系下统南沱砂岩组砂岩夹砾岩。地下水主要为节理裂隙、风化裂隙水，隧道施工在节理裂隙密集带可能产生突涌水。预测本段隧道正常涌水量936 m3/d，最大涌水量为2809 m3/d。 2DK272+840DK273+215为中等富水区，本段岩性为震旦系上
16、统陡山沱组白云岩夹灰岩及震旦系下统南沱砂岩组砂岩夹砾岩及碎裂岩，地下水主要为基岩裂隙水及碳酸盐类岩溶水。隧道开挖该段及F20断层带DK273+045DK273+160既有可能会发生突涌水。预测本段隧道正常涌水量1263 m3/d，最大涌水量为6317 m3/d。 3DK273+215DK273+669为弱富水区，本段岩性为白垩系下统砂岩夹泥岩，地下水主要为节理裂隙、风化裂隙水，预测本段隧道正常涌水量190 m3/d，最大涌水量为570 m3/d。第五章 施工超前地质预报实施方案1.施工超前预报目的1进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，进而指导隧道施工的顺利进行；2 降低地质灾害发生的
17、机率，保证隧道施工平安；3为隧道动态设计和信息化施工提供根底资料，使隧道设计施工更科学、平安和快捷；4为编制竣工文件提供地质资料、为隧道长期平安运营提供根底资料。2.施工超前地质预报工作执行的规程、标准、指南(1) ?铁路隧道施工地质超前预报技术指南?铁建设2021105号(2) ?铁路工程地质勘察标准? TB10012-2007 J126-2007(3) ?铁路工程不良地质勘察规程?TB10027-2001 J125-2001(4) ?铁路工程特殊岩土勘察规程?TB10038-2001 J126-2001(5) ?铁路工程水文地质勘察规程?TB10049-2004 J339-2004(6)
18、?铁路工程物理勘探规程? TB10015-2004 J340-2004(7) ?铁路工程地质钻探规程? TB10016-98(8) ?铁路工程抗震设计标准? GB50111-2006(9) ?岩土工程勘察标准?BG50022001(10) ?中国地震动参数区划图?GB 183062001(11) ?铁路隧道设计标准?JB1000320053.施工超前地质预报工作原那么及方案根据标段隧道工程的具体工程地质问题和开挖任务的实际情况，制定施工超前地质预报工作原那么，其原那么是：在隧道的岩溶发育地段、断层破碎带、褶皱地段、沟谷地段以及可溶岩与非可溶岩接触带、岩性界面地段利用地质调查、编录、物探超前地质
19、预报TSP、地质雷达、红外探水、超前水平钻孔等综合手段，采取长距离宏观预报与短距离准确预报相结合、隧道洞内探测与洞外地面地质调查相结合、地质方法与物探方法相结合，开展多层次、多手段的综合超前地质预报，并贯穿于施工全过程。当然，此原那么是在超前地质预报施工图纸的根底上进行。长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它根底资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，分析和把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、在隧道内揭示的大致里程等，从而制定预报预案，预报距离一般在
20、掌子面前方100m以上，并根据揭示情况进行不断的修正。中长距离预报是在长距离预报的根底上采用地震波反射法或声波反射法、高分辨电法、深孔水平钻探等对掌子面前方30100m范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。短距离预报是在中长距离预报的根底上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达等方法进行预报，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。根据以上原那么，制定具体预报方案如下：1) 地面调查：对隧道范围内地形、地貌、地层岩性、地质构造、水
21、文地质条件，不良地质作用等进行进一步的全面核查。2) 洞内地质素描：对隧道全段包括正洞和横洞，进行地质素描。3) TSP超前探测：采用TSP超前探测，重点查明隧道岩体完整性、软弱结构面、断层破碎带、裂隙发育带规模、大小、发育位置。对隧道进行贯穿性探测。4) 红外探测仪超前探测：采用红外线探测仪对隧道前方掌子面水文地质条件进行探测，宏观掌握掌子面前方短距离大约30m范围内的富水带位置及富水情况。5) 地质雷达：采用地质雷达对可溶岩段、向斜核部、侵入接触带、软硬岩接触带、断层及其影响带或TSP超前探测发现的异常地带，进行短距离精确探测，精确查明岩溶裂隙发育位置、大小规模、形态、充填及富水状况以及断
22、层破碎带、裂隙发育带位置、规模、接触带岩体完整性等工程地质及水文地质条件。沿线隧道均为岩溶隧道，故对各隧道均进行贯穿性探测。6) 地质综合分析：对全隧道进行地质素描，记录现场揭露的地质信息，并综合上述各种探测方法获得的地质信息，通过综合分析，预测预报前方工程地质及水文地质条件。4.施工超前地质预报工作流程隧道施工超前地质预报工作采用长短结合、上下对照、定性与定量相结合，多方法、多频次相互印证的原那么，进行综合施工超前地质预报。针对沿线各隧道洞身段地质复杂程度，具体预报分为常规预报、加强预报和重点预报三种情况。常规预报：主要采取以地质分析为根底、物探方法为手段，宏观预报地表调查、中长距离预报TS
23、P预报、短距离预报外表地质雷达相结合的预报体系。其流程见图5-1：图5-1 常规预报工艺流程加强预报：主要采取以地质分析为根底、物探方法为手段，宏观预报地表调查、中长距离预报TSP预报、短距离预报外表地质雷达及红外线预报3孔超前钻探相结合的预报体系。其流程见图5-2：图5-2 加强预报工艺流程图重点预报：主要采取以地质分析为根底、物探方法为手段，宏观预报地表调查、中长距离预报TSP预报、短距离预报外表地质雷达、红外线预报、5孔超前钻探相结合的综合预报体系。其流程见图5-3：图5-3 重点预报工艺流程图5.隧道施工超前地质预报关键技术问题的对策1岩溶及涌水、突泥预报首先利用地质调查与地质素描手段
24、，确定隧道可溶岩发育的大致里程，再通过TSP对岩溶及地下水发育的位置、规模及性质作较为详细的预报，然后采用掌子面素描、地质雷达、红外探测等方法更加准确地预报掌子面前方30m范围内岩溶的发育情况，对可能有岩溶、突泥涌水的地段特别是可溶岩与非可溶岩的接触带应进行水平钻验证，超前钻探时必须设有防突装置，具体为在钻孔时安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。对岩溶强烈发育地段可增加钻孔的数量及增加地质雷达探测的频率，并对开挖后的隧道底板用地质雷达进行隧底岩溶检测。横洞工区、隧道反坡施工地段处于富水区时，超前钻探作业时应做好突涌水处治的方案。隧道涌水
25、、突泥预报程序，见图5-4“隧道涌水突泥预报程序框图。图5-4 隧道涌水突泥预报程序框图2断层破碎带预报首先利用地质调查与地质素描手段，确定在勘察阶段发现的宽大断层的大致里程，此外，由于地壳中许多断层并未延伸至地表或被覆盖层所覆盖，所以隧道在开挖过程中所揭露的断层往往多于地表所发现的数量，鉴于沿线隧道属岩溶隧道，故应进行TSP、地质雷达和红外探水贯穿性探测，探测掌子面前方围岩的强度、完整性、富水性，然后根据掌子面素描观察隧道围岩的变化，统计节理组数及其形态的变化，推测前方可能出现断层的位置，对可能出现断层的地段进行水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔
26、口管的高压阀门，等待制定处理措施。断层预报程序框图，见图5-5“断层预报程序框图见图。图5-5 断层预报程序框图3煤层瓦斯预报瓦斯预报可采用地质调查法、弹性波反射法、超前钻探法进行。采用地质调查法、波反射法确定煤层分布位置、煤层厚度；采用超前钻探煤层瓦斯地段必须采用水循环钻，否那么易引起火灾或爆炸孔内测试确定隧道开挖工作面前方煤层瓦斯浓度及其变化。在揭煤钻进时，利用冲击钻具钻至煤层的大致里程后，改用双管取芯钻具进行钻进，当钻孔的循环液变成黑色时关闭循环液，利用钻机自身的钻压和扭力对煤层进行取芯，直至取过煤层并记录煤层的起止里程。其作业必须严格执行瓦斯隧道有关平安条例及规程。在富含瓦斯的煤系地层
27、中，采用长短结合的钻孔方案可提前将岩体中的有害气体逐渐释放出来。瓦斯浓度探测及隧道洞内瓦斯浓度监测必须由有专业资质的人员进行。瓦斯预报应遵循图5-6的程序进行。图5-6 瓦斯预报程序框图第六章 施工超前地质预报方法结合沿线隧道地质条件，超前地质预报工作采用由面到点、长短结合、地面调查与洞内预报相结合、定性与定量相结合的方法，确保预报的准确性。1. 地面调查(1)、 调查目的核对勘测资料，掌握隧道所在地区的地层岩性、地质构造、不良地质及水文地质情况，为隧道内地质预报提供方向性的依据。(2)、 调查范围根据勘察单位提供的隧道工程地质图，调查范围主要为隧道进出口及隧道中线两侧各12.5km的范围。(
28、3)、 调查内容 地层岩性主要调查地层的地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。 地质构造主要调查破碎带及节理裂隙特征。破碎带宽度、破碎带的成分、破碎带的含水情况以及与隧道的关系；节理裂隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的起伏情况，节理裂隙的组合状况。 不良地质主要调查岩溶的发育程度及发育规模；隧址内滑坡的性质、规模、以及对隧道的影响；煤系地层的分布范围及含煤情况；膨胀土的分布范围及厚度。 地下水的特征调查隧道范围内的泉水、井水、水塘、水库、沟水、河水及其水量、水文、水质的变化等。2. 地质素描地质素描是隧道开挖后及时记录隧道洞身和掌子面地
29、质情况的一种方法，它是地质调查的细化和补充，结合勘察和地质调查取得的地质资料，可以对隧道掌子面前方地质情况进行预测，并提出工程措施意见，同时为隧道运营维护提供全面准确的地质资料。(1)、 素描内容 地层岩性描述洞内地层、地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。核对地层界线在隧道洞身的实际位置。 地质构造确定各断层带以及主、次断层包括影响带的位置及与隧道的关系，描述各断层的产状、宽度、富水程度、断层带的物质组成及其胶结程度。对洞内岩体节理、裂隙进行定性及定量统计量测，查明其性质、组数、产状、间距、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，以及
30、节理裂隙的组合状况等，并分析优势结构面对围岩稳定性的影响。 岩溶描述岩溶规模、形态、位置、所属地层和构造部位，充填物成分、状态，以及岩溶展布的空间关系。 特殊地层煤层、含膏盐层、膨胀岩层等应单独进行描述。对存在的有害气体及放射性危害，应分析描述危害源存在情况。 塌方应记录塌方部位、方式与规模及其随时间的变化特征，并分析产生塌方的地质原因及其对继续掘进的影响。 地下水的特征围岩的透水性，出水点位置、出露形态渗水、滴水、滴水成线、股水涌水、暗河水量、水压、水温、水色、悬浮物泥砂等测定；出水点和地质环境地层、构造、岩溶、暗河等的关系；进行地表相关气象、水文观测，判断洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必
31、要时进行水样分析。 其他在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的根底上，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。对重点地段，如岩溶、断层、节理密集带、岩性接触带、地下水富集带、岩性变化频繁或软硬相间及掌子面地质情况与原设计地质条件出入较大等重点地段，除地质编录外，还要进行必要的地质调绘和测试。(2)、 围岩稳定性评价和预报根据地质素描得到地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质特征等，判定围岩完整性和围岩分级，结合勘察和地质调查取得的地质资料预测隧道前方地质情况。(3)、 资料提交每循环开挖后对拱顶、掌子面
32、和左右边墙进行地质编录，并进行数码摄像。编录的原始记录、图、表当天整理绘制。施工一定距离后，作出分段60m/张完善的地质展示图和总结。3. TSP超前地质预报TSP超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开发的目前世界上在这个领域最先进的设备，它能方便快捷地预报掌子面前方较长范围内的地质情况，它弥补传统地质预报方法只能定性预报无法定量预报的缺陷，为更准确的地质预报提供了一种强有力的科学方法和工具，它不仅可以及时地为隧道施工变更施工工艺提供依据，而且可以减少隧道施工中突发性地质灾害的危险性，为隧道施工提供施工更平安保障，减少人员和设备的损伤，同时也就带来很大的经济效益。TSP每次可
33、探测100200m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m150m预报一次，重叠局部(不小于20m)比照分析，每次探测结果与开挖揭示情况比照分析。(1)、 预报原理 图6-1 TSP原理图地层或断层入射波前反射波前震源检波器检波器隧道TSP超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的，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通常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点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，一局部地震信号反射回来，一局部信号透射进入前方介质。反
34、射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收，数据通过TSPwin软件处理，就可以了解隧道工作面前方不良地质体的性质软弱带、破碎带、断层、含水等和位置及规模。(2)、 设备采用TSP 203plus超前地质预报系统，系统主要组成见图6-2： 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，动态范围120dB。 接收器检波器：三分量加速度地震检波器，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。 TSPwin软件：数据采集和处理集于一体。图6-2 TSP设备全图(3)、 测线布置 接
35、收器孔位置：在隧道边墙面对掌子面，距离掌子面大约50m。数量：2个，隧道左、右边墙各一个。直径：45-45mm/孔深2m。布置：沿轴径向，用环氧树脂固结，向上倾斜10左右。高度：离地面1m。 炮孔位置：在隧道的左右边墙。第一个炮孔离接收器1520m，其余炮孔间距为1.5m。数量：24个直径：38mm/孔深1.5m。布置：沿轴径向，向下倾斜10-20激发时水封填炮孔。高度：离地面约1m。(4)、 数据采集与分析TSP超前地质预报系统分为洞内数据采集和室内分析处理两大局部。 洞内数据采集洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三大局部组成。见图6-3。洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、
36、埋置接收器管、连接接收信号仪器、放炮接收信号等过程。a、钻接收器孔2个，见测线布置。b、钻爆破孔24个，见测线布置。c、埋置接收器管：将环氧树脂放入接收器孔中， 然后将接收器管旋转插入孔内，15分钟后环氧树脂、接收器管与周围岩体就能很好地粘结在一起；d、装药：每爆破孔装药量大约75g岩石2#乳化炸药，根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同；e、联线：将设备各组件及爆破导火线联接好；f、放炮、接收信号g、拆线、清理设备。图6-3 TSP洞内数据采集局部示意图图6-4 技术人员正在洞内采集数据 室内计算机分析处理采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理。TSPwin软件处理流程包
37、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波别离速度分析深度偏移提取反射层。通过速度分析，可以将反射信号的传播时间转换为距离深度，可以用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位置，并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体的性质。通过TSPwin软件处理，可以获得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成果，以及反射层在探测范围内的2D或3D空间分布。(5)、 提交资料室内分析处理一般在24小时内完成并可提交正式成果报告，报告一般包括如下内容： 工作概况 探测的方
38、法、设备及原理 测线布置 对测试结果的初步分析 结论TSP报告中应附的成果图表： 现场数据记录表 岩石参数曲线图横坐标为里程图6-5 岩石参数曲线图和二维成果图 二维结果图横坐标为里程 岩石参数表(6)、 与隧道施工工序衔接施钻炮孔和接收器孔可与隧道施工平行作业，由作业公司完成，并且数据采集所用的乳化炸药和瞬发电雷管由作业公司免费提供，届时预报单位以工程联系单形式书面就钻孔的孔位、孔深、倾斜及炸药和雷管的数量等具体要求与作业公司联系。为洞内数据采集接收信号时减少噪音，一般要求45分钟左右短暂停工。(7)、 预报范围一般预报距离为120m，在地质情况同复杂地段，如岩溶发育、断层、煤层采空区、煤层
39、瓦斯等特殊地段，为提高精度，采用连续重叠式预报，按平均每次预报100m考虑。4. 地质雷达(1) 预报目的对TSP预报的异常点和设计的断层和岩溶异常区采用地质雷达作为补充手段，进而确定异常体的规模、性质等。 (2) 预报方法 掌子面超前探测探测的具体布置根据TSP203+的预报结果和现场掌子面的具体情况，测线主要布置在掌子面上，正洞每个掌子面布置四条测线，横洞每个掌子面布置三条测线。测线布置如图6-7所示。正洞掌子面地质雷达测线布置示意图横洞掌子面地质雷达测线布置示意图图6-6 雷达测线布置图 (3) 与施工工序衔接地质雷达探底要在隧道铺底之前完成，具体探测时间由指挥部工程部安排。掌子面前方探
40、测，数据采集前要求作业公司配合对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的耦合，移走掌子面附近其他的金属物体。(4) 成果资料室内计算机分析处理一般在24小时内完成并报告有关部门。资料整理和处理要求：雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测。对合格的记录应根据记录的情况进行必要的处理如：编辑、滤波、增益、褶积、道分析、速度分析和消除背景干扰等，求得时间剖面。在时间剖面中应标出探测对象的反射波组，确定反射体的形态和规模。解释确定反射体的位置、形态，推断其充填情况。必要时应制作模型进行反演解析。提交以下资料：测线布置图；原始记录；时间剖面；解析参数和解析结果。5. 红外线探水
41、(1)、 根本原理在隧道中，围岩每时每刻都在向外部发射红外波段的电磁波，并形成红外辐射场，场有密度、能量、方向等信息，岩层在向外部发射红外辐射的同时，必然会把它内部的地质信息传递出来。枯燥无水的地层和含水地层发射强度不同的红外辐射，红外线探水仪通过接收岩体的红外辐射强度，根据围岩红外辐射场强的变化值来确定掌子面前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体。(2)、 红外线探水的特点优点：测量快速，根本不占用施工时间；资料分析快，测量完毕，即可得出初步结论，室内整理及编写报告也可在2小时内完成。缺点：只能测量出含水体的方位，测量不出含水体隐藏深度及水量大小、水压等参数。(3)、 现场数据采集： 在施工隧道的
42、隧顶和两侧边墙的中部各布置一条测线，5m点距，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、照明灯等干扰影响应与删除，并重测。 在掌子面上均匀布置9个测点，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、放炮、照明灯等干扰影响应予删除，并重测。 每次探测应对岩体的裂隙发育情况和隧道壁渗水情况进行详细记录。图6-7 技术人员对隧洞进行红外线探测(4)、 资料提交红外超前探水报告并附对掌子面及三条测线探测的红外场强值曲线图及探测数据表。(5)、 红外探水的探测范围红外探测每循环可探测30m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报， 2025m探测一次，重叠局部比照分析。6. 超前
43、地质探孔超前地质钻孔是对TSP预报和地质雷达探测、红外探测等手段探测到的不良地质体确实认。在物探手段单一的情况下超前地质钻孔应连续搭接进行，超前地质钻孔的位置、孔深、数量、取芯等由地质人员根据物探预报成果并结合掌子面附近的地质情况综合分析确定。图6-8 超前探孔现场施工图(1)、 超前地质探孔特点优点：可以直接从取出的岩芯或岩粉中了解前方的地质情况，方法直接可靠。缺点：往往以一孔或几个孔代表掌子面前方的整体，具有局限性；对隧道施工干扰大，通常一个循环的超前探孔需要中断隧道施工1020小时。为了尽可能减少对隧道施工的干扰，超前地质探孔施工由施工单位免费提供风水电及施工作业台架、台架运移轨道及钻机
44、台板，钻机通常放在专用的钻机台车上，由施工单位协助把钻机台车直接拖到掌子面，固定台车，连接电源、风管和水管即可施工。施工完成后，把台车拖到洞外。这样能减少钻机在洞内安装和拆卸占用隧道施工的时间通常钻机安装和拆卸需要35小时。(2)、 钻进方式一般采用冲击钻进进行钻孔，钻进过程中，对构造带、构造带充填物应干钻取样，以查清前方不良地质体的岩性特征。(3)、 钻孔数量及深度在一般地段每循环钻2个孔，在岩溶富水段、断层段可钻5孔，遇到特大异常高水压、高瓦斯等，钻孔增至57孔，深度3060m，以探明前方地层完整性、断层、岩溶、瓦斯、采空区及地下水发育情况水量、水压、水温、悬浮物等。施钻深度满足设计要求并
45、经现场技术人员确定签认前方可停钻。循环预报搭接长度以38m岩盘为宜，以此做平安储藏及止浆岩盘。(4)、 钻孔布置及其参数钻孔布置见图下列图，钻孔参数见表2：掌子面超前钻孔布置图52134756掌子面超前钻孔布置图2212134掌子面超前钻孔布置图4掌子面超前钻孔布置图3213掌子面超前钻孔布置图11图6-9 掌子面钻孔布置图 掌子面超前钻孔布置图1的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1003060掌子面超前钻孔布置图2的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏5上仰330602右偏5下俯33060掌子面超前钻孔布置图3的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏5上仰330602右偏5上仰330603003060掌子面超前钻孔布置图4的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏5上仰330602右偏5上仰330603左偏5下俯330604右偏5下俯33060掌子面超前钻孔布置图5的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏8上仰330602右偏8上仰33