隧道工程超前地质预报方案

中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案目录一、工程概况1二、超前地质预报方案1（一）超前地质预报的目的11、长期超前地质预报22、中期超前地质预报23、短期超前地质预报24、临兆预报2（二）超前地质预报的主要项目及内容31、不良地质预报及灾害地质预报32、水文地质预报33、断层及其破碎带的预报34、围岩类别及其稳定性预报3（三）超前地质预报的主要方法31、地质调查法32、TSP法超前地质预报53、地质雷达法84、红外探测法105、加深炮眼法116、超前水平钻法12（四）隧道超前地质预报工作流程15（五）拟定工作计划、准备工作及工作执行161、拟定工作计划162、准备工作173、执行工作17（六）编制工作报告和建立预警机制171、编制工作报告172、建立预警机制172中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案（七）针对特殊地质段的处理方法181、涌水出现处理方法182、突水突泥地质现象的处理方法183、断层破碎带处理方法19三、超前地质预报提交的资料19（一）绘制必要的图件19（二）绘制必要的表格、照片19（三）提交隧道地质超前预报报告20四、设备及人员安排20（一）拟投入以下设备20（二）拟投入以下人员20五、质量保证体系及质量保证措施20（一）质量保证体系201、机构设置原则202、组织机构设置203、基本工作制度21（二）质量保证措施211、人员素质保证222、对仪器设备的质量控制223、对现场测试人员的选择22（三）安全保证措施221、基本安全原则222、设置专职安全员223、制定安全管理制度22六附件23附表一相关现场记录表格23附表二超前地质预报报告样232中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案隧道超前地质预报专项方案一、工程概况中铁二十四局集团贵阳枢纽白云至龙里北铁路工程三分部起止里程为DI2K43+600～DI2K51+796。正线长度10.814Km，其中双线并行段长5.16Km，左线单线长2.844Km，右线单线长2.810。位于标段最末端。铁路设计等级为客运专线、双线，设计时速250km/h。工程地点位于贵阳市龙里县，管段内共有隧道6座。主要工程量见下表：表一主要工程数量表序号隧道名称中心里程进口里程出口里程隧道全长线别1梅家庄隧道DI2K44+525DI2K42+235DI2K46+8154580双线2502老罗堡隧道DIy2K47+933DIy2K46+915DIy2K48+9502035双线2503五里坡左线隧道DIy2K50+399DIy2K49+460DIy2K51+3511891单线2504五里坡右线隧道DIy2K50+780DIy2K50+225DIy2K51+3351110单线2505吴家庄左线隧道DIy2K51+666DIy2K51+537DIy2K51+794257单线2506吴家庄右线隧道DIy2K51+654DIy2K51+547DIy2K51+760213单线250各隧道超前地质预报方法列表如下：表二各隧道超前地质预报方法统计表序号隧道名称地质调查法TSP法地质雷达法红外探测法加深炮眼法超前水平钻法1梅家庄隧道有无有有有有2老罗堡隧道有有有有无无3五里坡左线隧道有有有有有有4五里坡右线隧道有有有有有有5吴家庄左线隧道有有有有无无6吴家庄右线隧道有有有有无无二、超前地质预报方案（一）超前地质预报的目的第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案隧道围岩地质情况复杂多变，各种不良地质所导致的工程事故屡见不鲜。设计阶段的工程地质勘察由于经济、时间、工程密度、技术难度等原因，对拟建隧道围岩的地质勘探难以详尽查明各种不同规模的地质构造或异常，这种情况下隧道施工过程中必然会出现预料不到的塌方、涌水和大变形、岩爆等事件，故说明应该对铁路隧道施工过程中围岩的稳定性状况和掌子面前方的成灾情况及时地进行超前预报。通过及时超前预报掌子面前方围岩不良地质与软弱围岩范围，进一步确认并详细划分围岩类别，再结合掌子面观测和施工设计图，及时提出调整支护参数或加固措施建议，在实际好的围岩段节省工程投资，对软弱围岩段的支护切实得到加强，真正比较好地实现对隧道的动态信息化施工管理，尽量避免或减少由于技术等原因所造成的工程事故以及由此所造成的不必要的人力、物力、财力浪费，使隧道建设的投资分配更加合理，保证施工安全和工程质量，加快施工进度，缩短工期。以地质为中枢，加强隧道地质工作，将地质综合分析贯穿到长期、中期、短期、临兆超前地质预报四个阶段中，实行地质、物探、钻探三结合，优化物探组合，综合应用，确保隧道安全、快速、优质施工，不留后患。确保隧道施工取得经济效益、社会效益和环境效益。1、长期超前地质预报长期超前地质预报是对一座隧道的宏观超前地质预报，目的在于确定整座隧道的难点、疑点，重点地段和不良地质作用类型和分布里程，为施工方编制施工组织设计更有针对性，使防灾、减灾措施更加具体，为科学施工提供地质依据，可有效地避免盲目性；指导中短期超前地质预报的顺利进行，并为选择物探手段和物探方法的优化组合提供依据；为隧道施工监控量测的布置突出重点。2、中期超前地质预报中期超前地质预报是指对隧道掌子面前方80～120m范围内做出的超前地质预报，其目的是进一步确认和完善长期超前地质预报确定的重点地段，以期发现新的地质灾害地段，为短期超前地质预报确定目标。3、短期超前地质预报短期超前地质预报是指对隧道掌子面前方30～50m范围内，它是超前地质预报的攻坚阶段，做好该阶段的预报对于提高超前地质预报的准确率具有决定性意义。4、临兆预报第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案地质灾害的发生和发展，都有其特殊的前兆反映，当发现断层破碎带、岩溶、突水突泥、塌方、煤系地层有害气体、瓦斯、硬岩岩爆等的临兆反映时应及时果断的做出临兆预报，尽可能避免更大地质灾害的发生，确保施工安全。（二）超前地质预报的主要项目及内容主要对隧道开挖面前方一定距离的岩溶、岩溶突水（突泥）、断层破碎带、浅埋段、高地应力（可能产生硬岩爆和软弱围岩塑性变形）和瓦斯等有害气体的灾害地质的施工探测。对照勘测阶段的地质资料，预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。针对不同地段的工程地质情况采用不同的预报手段，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。超前地质预报由超前地质预报组来完成，超前地质预报工作内容主要包括：1、不良地质预报及灾害地质预报预报掌子面前方一定范围内有无突水、突泥、岩爆及有害气体等，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施或建议；2、水文地质预报预报洞内突涌水量的大小及其变化规律，并评价其对环境地质、水文地质的影响；3、断层及其破碎带的预报预报断层的位置、宽度、产状、性质、充填物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策；4、围岩类别及其稳定性预报预报掌子面前方的围岩类别与设计是否吻合，并判断其稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确定二次衬砌时间的建议等。（三）超前地质预报的主要方法超前地质预报工作采用“全面正规、长短结合、贯穿全程、因地制宜”的工作原则。长距离预报和短距离预报兼而有之、搭配进行。不论长距离预报还是短距离预报，都要经过2种以上方法进行综合预报，以便相互补充、验证，提高准确率。由于超前水平钻孔在获取较准确的地质资料中有突出的作用，因而即使占用施工时间长，费用较高也要坚持在隧道中使用，以便确认地质情况及地下水量。根据地质条件和设计要求，各隧道工程计划采用预报方式详见表二。1、地质调查法地质调查是对开挖面的地质情况如实而准确的反映，是判断围岩类别的最直接的资料，也是用以推断掌子面进深方向围岩状况的主要参照物和推断进深方向地质状况的边界条件。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案利用地质理论将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量等准确记录下来并绘制成图表，结合已有勘测资料，进行隧道开挖面前方地质条件的预测预报。其优点是占用施工时间很短，设备简单，不干扰施工，成果快速，预报效果较好，而且为整个隧洞提供了完整的地质资料；缺点是与隧洞夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报。(1)掌子面地质素描主要内容如下：1）岩性：是最基本的地质资料。主要描述岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分、风化程度等。2）断层：是地壳上主要的构造痕迹，它的形成、特性及规模决定地区地质构造复杂程度，对隧道施工影响极大，是开挖时发生塌方的主要地质原因之一。主要描述断层位置、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质及其与其它断层的关系、派生节理产状、密度及充填物等。3）贯穿性节理：是造成块体塌方的主要原因之一。主要描述节理产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征(光滑、粗糙、起伏不平)、出露位置等。4）岩脉：岩脉侵入的位置往往是地壳的薄弱点。我们主要描述岩脉的岩性，出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度等。5）地下水：地下水增加了隧道施工难度。地层渗水影响喷射混凝土的质量，如在断层带内岩体破碎，或节理被次生粘土充填地段有水，则会大大降低围岩的自稳能力，增加坍塌甚至突水的可能。主要描述出水点位置、出水状态(滴、流、涌)、水量、出水点附近有无沉淀物等。同时了解水对混凝土的侵蚀性。(2)数据处理分析包括确定围岩级别变化及围岩变化趋势，分析掌子面前方断层破碎带等构造、软层发育分布相关性等。(3)提交预报报告将收集的地质资料定期上报，针对特殊情况及时汇报。(4)施工验证隧道开挖后及时与预报进行核对，验证预报与实际情况的差别，不断总结经验以提高预报精度。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案2、TSP法超前地质预报(1)TSP系统组成及原理TSP系统是专门为长距离、地质复杂隧道的超前地质预报而设计的，它由四大部分构成，分别是人工震源、传感器单元、记录单元和分析处理解释单元，如图3.4。人工振源为系统激发地震波，通常是在隧道的左、右边壁布置大约24个炮点，呈一条直线，用小量炸药激发产生；传感器单元用于反射地震波的接收；记录单元用于收集、存储地震波信号；分析处理解释单元为系统专用软件TSPwin，TSPwin是一套集数据采集、管理以及数据分析为一体的高度智能化软件，能快速、准确地输出测量结果。TSPwin基于Windows操作平台，操作简便，能高效管理测量数据。地层或断层入射波前反射波前震源传感器传感器隧道图一TSP探测原理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24个震源点（布置在地层或构造的走向与隧道轴相交成锐角的隧道边墙）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，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加速度地震传感器器接收并以数字形式记录下来。采集数据通过TSPwin专用软件处理，便可了解隧道工作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。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案(2)实施方案1）准备工作当需要采用TSP203进行超前地质预报时，首先做好以下准备工作：①爆破钻孔预报断层构造时，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。每一次预报的炮数应为24个，炮间距约l.5m。炮眼高度为距隧底约lm，所有炮眼与接收器的高度应基本相同。炮眼孔深1.2～l.5m（孔深应尽量一致），向下倾斜10°～20°，垂直于隧道轴向，或向前与掌子面成10°夹角。钻孔完成后应注意保护，及时套PVC管以防止塌孔。②装药及起爆准备装药及起爆准备应遵守《爆破安全规程》的规定，使用瞬爆电雷管起爆；炸药量应大于200m探测距离要求，一般50g左右，最多不大于75g。炸药与炮孔之间用水耦合，以保证炸药与炮孔严密耦合，传感器套管与围岩之间用环氧树脂耦合。③接收器钻孔的布置要求距掌子面约55m，距第一个爆破孔约35m；必须在隧道两壁各安置一个接收器，接收器安置高度与炮孔一致；孔径42～45mm，孔深2m，应根据采用的耦合材料确定接收孔上倾还是下倾（当采用环氧树脂进行耦合时，接受器孔应向上倾5°～10°；当采用水泥砂浆进行耦合时，接受器孔应向下倾5°～10°）。④在传感器孔和爆破孔全部钻好后，由测量班提供每个孔的三维坐标，同时用水平角度尺和钢尺测量每个孔的角度和深度，并记录下来。⑤接收器套管的埋置与爆破孔装药接收器套管的埋置关系到接收器所收集的地震波信息的准确性。在传感器孔钻好后把环氧树脂药卷塞人孔中，然后用风枪将套管埋入孔中，环氧树脂凝固很快，5min后即可凝结牢固。当所有的爆破孔钻好后，为防止塌孔，应立即在每个孔内装炸药，每孔装药量为100g，用瞬发电雷管连接好，装入爆破孔的底部。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案以上所有准备工作都可以与隧道施工平行作业，不占用隧道施工时间。但进行数据采集时，为减少噪音对地震波信号的影响，要求隧道内的各工作面均要暂停30～45min。2）现场测试在所有准备工作完成后，即可进行现场测试。为提高测试精度，测试时要求个工作面暂停工作，为了尽量少占用施工时间和减少进行现场测试时的干扰，现场测试时间一般选取在喷锚结束和钻爆开始之间的交接班时间。爆破采用逐个爆破，在爆破孔注满水后立刻进行爆破，接收器接收到的数据保存在电脑里。3）预报分析采集的数据采用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。剔除质量差的记录道。质量合格的地震道才用于数据处理和解释。预报长度为100~120m。基本处理流程包括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。处理的最终成果包括P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数等，以及反射层二维分布。图二地质构造平面及剖面图第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案图三TSP成果二维显示及及岩石力学参数曲线图四P波反射层及其能量图3、地质雷达法第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案目前多采用地质雷达法进行隧道施工开挖前的地质超前预报。地质雷达法是目前分辨率较高的工程地球物理方法，在工程质量检测、场地勘察中被广泛采用，近年也被广泛应用于隧道超前预报工作。地质雷达法是以介质的导电性、导磁性为基础，研究不同频率的电磁波经介质透射、反射、吸收后的能量衰减、频散作用和时间等参数的变化规律，用于探测地质异常体的形态和空间位置。隧道地质超前预报工作要求：①提供掌子面前方及开挖段20～30米范围内的地质情况；②提供开挖段前方及周边的水文地质预报；③提供开挖段前方及周边溶洞的规模及位置的预报；④测试后24小时提交地质预报成果报告给监理或施工单位；⑤预报成果报告应包括掌子面前方地质情况的剖面图和简明的文字说明，通过对围岩完整性的判定得出的围岩类别划分，并对开挖过程中围岩稳定性的评价。(1)SIR—20型地质雷达GPR原理美国GSSI公司产的SIR—20型地质雷达（见图五）。其原理是，向地层发射一定强度的高频电磁脉冲波，电磁波传播的过程中遇到不同电磁性介质分界面时，一部分能量会转换成反射波返回地面，另一部分能量透过界面继续传播，再次遇到界面时，又产生反射波返回地面。接收到反射波并利用所带信息加以分析，就可获得被探地层的层厚、动弹模量等物理量。图五SIR—20型地质雷达(2)系统组成SIR—第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案20型地质雷达由主机、显示器和天线三部分组成，采集时窗、扫描速率灵活可变，扫描速率最高可达160扫描每秒；数据采集时有多种增益控制形式和滤波形式供选择，可保证数据采集的正确可靠；配备有多种频率的天线，可根据需要选择使用，以达到需要的分辩率和控测深度；配有各种专用测量轮，使用时可达到精确定位。使用专用软件，经过对原始数据进行处理试验，可获雷达图像，供分析解释。地质雷达法测线测点布置图见图所示。图六地质雷达法测线示意图(3)地质雷达剖面法测量1）根据探测介质的性质和目的层深度选择合适频率的天线。2）对于深部界面的反射波会由于信噪比过小而不易识别，应用不同天线距在同一测线上进行重复测量，将测量记录中相同位置的记录进行叠加，增强对深部介质的分辨能力。4、红外探测法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磁波的原理，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。红外探测适用于定性判断测点前方有无水体存在及其方位，不能定量给出水量大小等参数。(1)红外探测应符合下列技术要求和工作要求：1)探测时间应选在爆破及出碴完成后进行。2)测线布置①全空间全方位探测地下水体时，需在拱顶、拱腰、边墙、隧底位置沿隧道轴向布置测线，测点间距一般为5m，发现异常时，应加密点距；测线布置一般自开挖工作面往洞口方向布设，长度通常为60m，不得小于50m。②开挖工作面测线布置，一般为3～4条，每条测线布3～5个测点。3)应做好数据记录，并绘制红外探测曲线图。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案4)有效预报据间距应在30m以内，连续预报时前后两次重叠长度应大于5m。5)采集的探测数据不合格如下所示：①仪器已显示电池电压不足，未更换电池而继续采集的数据；②开挖工作面炮眼、超前探孔等钻进过程中所采集的数据；③喷锚作业后水泥水化热影响明显的部位所采集的数据；④爆破作业后测线范围内温差明显时所采集的数据；⑤测线范围内存在高能热源场（如电动空压机等）时所采集的数据。(2)探测数据和曲线分分析与判断应符合下列要求：1)测探数据和曲线的分析与判定应以地质学为基础，并结合现场的工程地质和水文地质条件；2)通过探测与施工开挖验证，总结出正常场的特点，才能分辨出异常场；3)分析由探测数据绘制的探测曲线前，必须认真检查探测数据的可靠性；4)分析解释时应先确定正常场，再确定异常场，由异常场判定地下水体的存在；5)在分析单条曲线的同时，还应对所有探测曲线进行对比，比如两边强探测曲线的对比、顶底探测曲线的对比，依此确定隐蔽水体或含水构造相对隧道的所在空间位置；6)沿隧道轴向的红外探测曲线和开挖工作面红外探测数据最大差值应结合起来分析，在实践中不断总结经验，做出符合实际的分析判断。(3)仪器的维护与保养应符合下列要求求：1)仪器应由专人保管；2)仪器受潮后，应放在通风处晾干，不应用碘钨灯或其他热源去烘烤；3)应保护好仪器不得进水，探头一旦进水，应把水倒出并在通风处晾干；4)不得用仪器去探测点燃的香烟头、通电的电炉丝、电焊的电火花等热源；5)仪器出现故障后应送至厂家维修，不应自行拆卸。仪器的辐射率出厂时已调整好，使用者不应随意调整。(4)仪器的维护与保养应符合下列要求：红外探测预报应编制探测报告，内容包括探测工作概况、地质解译结果、开挖工作面探测数据图、左右边墙及拱顶等测线的探测曲线图等。5、加深炮眼法第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案加深炮眼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。加深炮眼探测适用于各种地质条件下隧道的超前地质探测，尤其适用于岩溶发育区。加深炮眼探测应符合下列要求：(1)孔深应较爆破孔（或循环进尺）深3m以上；(2)孔径宜与爆破孔相同；(3)孔数、孔位应根据开挖断面大小和地质发杂程度确定；(4)在富水岩溶发育区每循环必须按设计认真实施，发现异常情况应及时反馈信息，严禁盲目装药放炮;(5)钻到溶洞和岩溶水时，应视情况采用超前地质钻探和其他探测手段，查明情况，确保施工安全，为变更设计提供依据。(6)加深炮眼探测严禁在爆破眼中实施；(7)揭示异常情况的钻孔资料作为技术资料保存。6、超前水平钻法超前水平钻法是隧道施工期超前地质预报方法中最直接的方法，是隧道施工中的重要工序，是对其他探测手段成果的验证和补充。超前钻孔能最直接地揭示掌子面前方的地质特征，准确率很高。其通过钻孔钻进速度测试和所采取的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多方面的资料，是中短距离超前地质预报必不可少的手段。(1)超前水平钻探测方式1)不取芯钻探主要系利用钻机的冲击力、推力及扭力的变化，配合回水颜色及岩屑的观察，记录钻进时间、钻进速率，并据此来推断前方的地质状況。不取芯钻探的优点是施作时间较短、费用较低(与取芯钻探比较)，若隧道前方有地下水层，可以通过不取芯钻孔探测并排水，缺点是不取芯探孔常会因坍孔而无法量得正确的水压及水量资料。在施作期间开挖面通常需配合停工，且钻进过程中，容易受操作人员人为影响，因此变数较大，造成判读岩体比较困难。不取芯探孔另一缺点是因无法得到完整岩芯，在地质解释方面，常存有其不确定因素。2)取芯钻探第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案利用钻芯钻机取出完整岩芯供地质判别，取芯钻探可得到直接的地质资料，从而做出较正确的地质判别。岩芯取出后，可经由实验室施作该岩块的物理、化学试验进而得其相关力学参数，钻探完成后的孔洞也可以当成排水孔，对于穿越含高压地下水层的岩体而言，可利用此先行降低水压。但取芯钻探施作期间开挖面通常需配合暂停，且施作时间比不取芯钻用工进要长，费用也较高。在海底隧道施工中，将有效利用横通道作为取芯钻孔的工作面，以减少超前探孔对正常施工掘进的干扰，钻孔长度可以调整到200m甚至更远。(2)超前水平钻采用的机械设备超前水平钻探测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。1)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、岩石强度、岩体完整程度、溶洞、暗河及地下水发育情况等。2）复杂地段地段采用回旋取芯钻。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。(3)超前水平钻探测的技术要求1)孔数①断层、节理密集带或其他破碎富水地层每循环可只钻一孔；②富水岩溶发育区每循环宜钻3～5个孔，揭示岩溶时，应适当增加，以满足安全施工和溶洞处理所需资料为原则；③煤层瓦斯预报超前钻孔数应符合《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设[2008]105号相关规定。2)孔深①不同地段不同目的的钻孔应采用不同的钻孔深度；②钻探过程中应进行动态控制和管理，根据钻孔情况可适时调整钻孔深度，以达到预报目的的为原则；煤层瓦斯超前钻孔深度应符合《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设[2008]105号相关规定。③在需连续钻探时，一般每循环可钻30～50m，必要时也可钻100m以上的深孔。④连续预报时前后两循环钻孔应重叠5～8m。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案3)孔径钻孔直径应满足钻探取芯、取样和孔内测试的要去，并应符合铁道部现行《铁路工程地质钻探规程》（TB10014）的规定；煤层瓦斯超前钻探孔径应符合《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设[2008]105号相关规定。4）富水岩溶发育区超前钻探应终孔隧道开挖轮廓线以外5～8m。(4)超前水平钻探测的施工要求1)实施超前水平钻探测的人员应经技术培训和考核，经考核合格后方可上岗。2)钻探前地质技术人员应进行技术、质量交底。3)钻探过程中应在现场做好钻探记录，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。4)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。5)在富水地段进行超前钻探时必须采取防突措施；测钻孔内水压时，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。6)应加强钻进设备的维修与保养，使钻机处于良好的状态；强化协调和管理，各方应积极配合，减少和缩短施钻时间。(5)超前水平钻质量控制措施1)采用系统的钻探程序①测量布孔施钻前按孔位设计图设计的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。②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。安装电路要由钻也电工操作，确保安全，供风管路要连接紧密，无漏气现象。③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。④开工、安装孔口管第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案孔口管必须安设牢固。⑤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。2)控制钻进方向①钻机定位完毕后，对钻机进行机座加固、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。在钻进过程中应定期检查机器的松动情况，及时调整固定。②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，达到技术的要求。不得使用弯曲钻具。③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。④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。3)准确鉴定岩性及其分布位置(6)超前水平钻探测编制探测报告的要求超前水平钻钻探应编制探测报告，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。（二）隧道超前地质预报工作流程第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案图七隧道超前地质预报工作流程图（二）拟定工作计划、准备工作及工作执行1、拟定工作计划为使地质超前预报工作能顺利进行，首先应研究拟定完善的工作计划。拟定工作计划时，应核对图纸和补充调查，做到以下几方面：(1)作业前，我单位应对图纸、资料等进行现场核对，并做补充调查，调查核对隧道所处的位置、地形、地貌、工程地质和水文地质、钻探图表，以及隧道进出口位置和其他相关工程的情况。(2)调查核实水、电、交通运输及通信设施可利用的情况，当地生产、生活、劳力可以供应的情况。(3)调查收集当地气象、水文资料。(4)将调查结果复制一份提交监理工程师，如有建议或改进意见一并提交监理工程师审批。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案工作计划应包括：地质超前预报的方法、工具、程序、工作地点、现场注意事项及其它必要措施、和施工单位的配合等。2、准备工作工作计划拟定好后，工作人员应事先准备及研读有关该工程的相关文件，做好相关仪器设备的调试工作。3、执行工作依据拟定的工作计划，有序进行地质超前预报。（二）编制工作报告和建立预警机制1、编制工作报告依据现场情况，及时提交单次地质超前预测报告，并按月提交阶段报告或根据工程需要提交紧急报告。2、建立预警机制隧道地质超前预报是隧道施工的核心内容之一。有利于施工技术人员及时掌握围岩和支护的动态信息，地质预报及数据分析可有效地提供隧道施工安全预警,结合对围岩和支护的变位、应力量测来验证设计的合理性，及时修改支护系统的设计。隧道一旦出事，将带来极大的社会影响，为吸取国内隧道、地铁事故的教训，避免同样事故再次发生，特提出以下预警机制：在全面了解已有地质勘察资料的基础上，针对不同地质、地形条件下隧道的特点，有针对性地对重点部位强化预报工作，补充开展必要的现场地质调查工作；在开挖过程中详细描述隧道围岩岩性、地质构造、岩体结构特性及地下水状况等；对隧道掘进过程中可能出现的塌方进行预测；应用水文地质学方法对隧道掘进过程可能出现的涌水进行预测，提出红、橙、黄、蓝四色地质灾害预警机制，并根据四色预警制定相应的应急预案。四色地质灾害预警机制由预警中心、预警决策、预警发布和预防措施4个部分组成。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案图八隧道地质灾害预警机制示意图图九隧道地质灾害四色预警法（二）针对特殊地质段的处理方法当施工过程中发现前方有异常地质现象出现的时候，立即向监理、设计单位、业主汇报现场的实际情况，组织人员对前方的地质情况做进一步的勘查。当确定前方地质情况后针对具体情况按以下方法进行处理。1、涌水出现处理方法（1）采用超前钻孔将水排除法。（2）采用超前小导管注浆法堵水、止水或超前固岩注浆法堵水。（3）采用井点降水或深井降水，对于渗透水较小时，也可采用洞内降水法降低地下水。同时做好抽出水后的地面排水工作。（4）承压水排放和高压水处理施工法。在不影响围岩稳定的情况下，可采用注浆前排水降压，也可采用超前钻孔、辅助坑道排水，首先采用排水法降低地下水的压力，然后进行注浆封堵涌水，在注浆过程中应先周围注浆，对准水源方向注，切断水源，最后顶水注浆，将涌水堵住。在此施工中，我们必须高度重视而做好防排水工作，务必将涌水或裂隙水引至洞外的排水系统之中。2、突水突泥地质现象的处理方法（1）采用了注浆加固坍塌体，长管棚超前支护，等施工措施。（2）对于不同的突水方式分别采用裂隙出水点注浆与溶洞涌水注浆的施工方法。（3）第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案在突水点设止浆墙，然后再对前方围岩进行全断面深孔预注浆进行堵水，采用堵排结合的方案。3、断层破碎带处理方法（1）断层宽度较小,岩体组成物为坚硬岩块且挤压紧密,围岩稳定性相对较好,隧道通过这样的断层,可不变施工方法,与前后段落的施工方法一致,避免频繁变更施工方法,影响施工进度,但过断层带要加强初期支护和适当的辅助施工措施渡过断层带。如超前锚杆与径向锚杆配合，加厚喷射砼，并增设钢筋网等措施。必要时可增设格栅架。（2）一般断层破碎带,采用径向锚杆、钢筋网、喷砼、格栅钢架等加强初期支护，并在拱部施作超前小导管周壁预注浆，对洞周岩体进行预加固和超前支护。开挖后及时施作拱部初喷砼，径向锚杆，挂钢筋网，格栅钢架。（3）断层出露于地表沟槽,且隧道为浅埋,可采用地面砂浆锚杆结合地面加固和排泄地表水及防止地表水下渗等措施。（4）当断层宽度大,岩体极破碎时,可采用注浆管棚和钢架超前支护,管棚长度一般10m～40m,能一组管棚穿过断层破碎带,则采用一组管棚,但受地质和施工条件限制,断层宽度大,可分组设置,纵向两组管棚的搭接长度不小于3.0m。管棚用钢管直径80～150mm,一般多采用Φ108厚壁热扎无缝钢管,环向钢管中心间距为管径的2～3倍即30～40cm,钢架根据地质情况，采用型钢或格棚，其间距0.8～1.0m一榀,开挖后及时施做锚、网、喷、钢架等初期支护。三、超前地质预报提交的资料（一）绘制必要的图件1）提交隧道地质超前预报的纵、横断面布置图；2）提交隧道地质超前预报成果图；3）水平钻孔纵、横断面位置图；4）TSP解释图谱；5）地质素描图等。（二）绘制必要的表格、照片1）提交地质与支护观察记录表、照片；2）提交围岩预报分级表；3）提交TSP记录表、照片；第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案4）提交地质雷达记录表、照片；5）提交红外探水记录表、照片；6）提交隧道地质调查表、照片等。（三）提交隧道地质超前预报报告1）提交季度报告；2）提交总报告。四、设备及人员安排（一）拟投入以下设备为满足施工需要，共投入以下设备：照相机4台，罗盘仪4台，TSP203一台，SIR—20型地质雷达一台，红外探测仪一台。（二）拟投入以下人员为满足施工需要，共投入以下人员：项目负责人1人，技术负责人1人，下设掌子面地质素描小组、地质雷达小组、TSP小组、红外探测小组、加深炮眼小组及超前水平钻小组各1个，每组3人，设组长1名。五、质量保证体系及质量保证措施（一）质量保证体系1、机构设置原则保证安全，保证质量，降低成本，提高信誉。2、组织机构设置根据“保证安全，保证质量，降低成本，提高信誉”的机构设置原则，采用项目负责人负责制，项目部设置项目负责人1人，技术负责人1人，下设掌子面地质素描小组、地质雷达小组、TSP小组各1个，每组2～3人，设组长1名。项目负责人全面负责各项工作，包括项目部的技术、财务、合同、计划、安全、后勤等工作；技术负责人对项目部技术工作全面负责，抓好工作计划、具体方案的审定，领导和监督各项地质超前预报工作的开展，指导组长进行数据处理分析，对数据处理分析结果进行审核，平时做好技术人员的业务学习交流工作。对施工中出现的重点、难点工作开展攻关研究，对施工中出现的异常情况，负责向有关部门汇报，并提出合理建议；第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案组长负责对责任范围内的隧道开展预报，负责计划制定、现场实施、数据整理和分析，及时汇报隧道施工状态、异常情况的发展情况和处理情况，向项目负责人和技术负责人汇报。3、基本工作制度在项目部正常工作期间，贯彻专人负责制，明确个人分工，实施有效奖惩制度，相互监督，互帮互助，确保监测工作安全、快速、优质。各人到岗后明确自己的工作责权，对责任范围内的各项事务向上级负责，必须按时保质保量完成各自工作，每周进行向上级进行工作汇报，接受上级的批评监督。多次不能圆满履行职责者，将进行处罚，直至开除出本项目部，由项目负责人另安排高素质人员顶替，并报相关部门批准。4、质量保障制度为确保本项目得到高质量的实施，各部门应做到“提前计划，严格执行，认真分析，及时总结”。从项目负责人到一般预报员，必须按规定的提前量，制定工作计划和方案，经批准后严格按规范、操作规程实施，保证预报及时开展，保证预报频率超过规范要求，保证数据快速整理分析和反馈，及时发挥预报的作用。（二）质量保证措施我项目分部部针对本项目设置地质超前预报项目组，设项目负责人1名、项目技术负责人1名，专业地质工程师、现场预报人员、辅助人员若干名（满足现场工作需要），所有项目组成员均为长期从事隧道地质超前预报的技术人员。为保证预报数据的真实可靠及连续性，仪器的管理采用专人使用专人保养、专人检验的方法；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投入使用。在工作过程中，我项目部将依据中华人民共和国行业标准《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）、《客运专线铁路工程施工质量验收标准应用指南》（2005）、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（2005-160），《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）、《铁路隧道施工安全技术规范》（TB10304-2009）、《铁路隧道工程技术指南》（TZ204—2008）及相关现行最新规范和标准，相关作业指导书开展各项工作，加强各项记录的管理，严格执行相关制度，做好咨询的每一个程序，保证规范化做好服务工作。质量目标是实施方案科学、技术可行、经济合理、效果显著，现场指导认真负责、尽职热心，预报成果真实可靠、观测与分析报告具体翔实。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案1、人员素质保证在选择超前地质预报项目负责人时，一定要选择作风正派、管理经验丰富的人员承担本工程的项目管理者，保证工程的质量、进度及提前或按期完工。2、对仪器设备的质量控制掌握仪器设备的质量、价格、供货能力的信息，选择好供货厂家，从而确保工程质量，降低工程造价。技术部门根据工程进度情况，科学地组织仪器设备采购、加工、运输、调度管理体系，从而满足现场预报的需要，确保现场正常运作。加强仪器设备检查验收，严把质量关。要特别重视仪器设备的使用认证。以防错用或使用不合格的产品。3、对现场测试人员的选择现场预报需要大量工作人员，而且时间相对集中，因此，现场工作前落实人员，按计划适时组织进（退）场，是顺利开展现场预报、按期完成任务、避免停工或窝工浪费的重要条件之一。（三）安全保证措施1、基本安全原则我项目分部严格遵守《中华人民共和国安全生产法》，在隧道超前地质预报过程中认真执行《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB-2009）及有关指导安全、健康与环保卫生方面的法规和规范。并提供相应的安全装置、设备与保护器材及采取有效合理的措施，保护现场工作人员的生命、健康及安全。2、设置专职安全员在本工程施工期间，我项目在各个施工现场常设一名专职安全员，负责全面的安全工作。其主要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。该专职安全员应具有做安全工作的资格，且熟悉所实施的工作类型。3、制定安全管理制度为保障本项目部职员及他人的生命财产安全，本项目部将执行严格的安全管理制度，做到：(1)必须佩戴安全帽等防护设施进入隧道；(2)严格按操作规程操作各种仪器设备、交通工具等；(3)严格办公、住宿场所的用火、用电制度；(4)经常开展各种防灾、避灾和救灾教育。第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案六附件附表一相关现场记录表格附表二超前地质预报报告样第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案地质与支护状况观察记录表编号：序号：项目名称：XX隧道地质超前预报环境：设备名称及编号：DQY-1型地质罗盘仪日期：依据规范：依据规范：《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》隧道名称掌子面桩号岩性岩层产状风化程度未微弱强全硬度（抗压强度Rc-MPa）坚硬（＞60）较坚硬（30～60）较软（30～15）软（15～5）极软（＜5）完整性体积裂隙数Jv（条数/m3）＜33～1010～2020～35＞35岩体完整性系数Kv＞0.750.75～0.550.55～0.350.35～0.15＜0.15完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎结构面形状与产状结构面产状①组②组③组平均间距（m）＞1.01.0～0.40.4～0.2＜0.2组数1～22～3＞3无序张开填充情况（mm）闭合无充填＜1微张少有充填1～3可见明显裂缝填充岩屑张开填充粘土呈分离体、土夹石粗糙程度粗糙平整夹泥厚度大于起伏差主结构面、轴线关系（修正系数K2）结构面走向与洞轴线夹角<30º，结构面倾角30º～75º（0.4～0.6）结构面走向与洞轴线夹角>60º，结构面倾角>75º（0～0.2）其它组合（0.2～0.4）断层断层产状断层宽度（m）断层性质正断逆断平移地下水状态无水潮湿或滴水淋雨状或涌流状出水，水压<0.1MPa或单位出水量<10L/min﹒m淋雨状或涌流状出水，水压>0.1Mpa或单位出水量>10L/min﹒m初始应力状态无高应力高应力区（硬岩偶有岩爆；软岩位移显著）极高应力区（硬岩多岩爆；软岩岩体剥离）毛洞稳定情况无掉块局部小块掉落拱顶有较大坍方拱顶有坍塌侧壁失稳洞体失稳岩体出露状态风化带断层带节理密集带有侵入体溶洞褶皱核部堆积体支护情况其他情况1.施工情况：2.其他：掌子面素描图围岩判断原设计围岩级别现判断围岩级别第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部 中铁二十局白云至龙里北铁路工程三分部隧道工程超前地质预报方案XX隧道横洞掌子面地质描述记录表日期施工里程现场实际地质情况记录者复核者第25页中铁二十四局白云至龙里北铁路工程三分部