铁路xx隧道超前地质预报实施方案

xx隧道

超前地质预报实施方案

工程检测有限责任公司（中铁二院）

二○一四年五月

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目 录

1、编制依据 ...................................................... 3 2、工程概况 ...................................................... 3 3、地质概况及水文地质条件概况 .................................... 4 4、地质复杂程度分级 .............................................. 4 5、实施超前地质预报的目的及主要内容 .............................. 5 6、成贵铁路XX隧道超前地质预报实施方案 ........................... 5 7、超前地质预报工艺流程及操作要点 ................................ 7 8、超前地质预报组织机构设置及投入的人力、设备资源 ................21 9、质量保证措施 ..................................................22 10、安全措施 .....................................................25 11、成果资料编制的内容与要求 .....................................26 12、工作制度 .....................................................28 13、地质预报成果的验证及技术总结要求 .............................29 14、其他需要说明的问题 ...........................................30 15、附件 .........................................................31

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1、编制依据

1.1《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设【2008】105号） 1.2《铁路工程物理勘探规范》（TB10013-2010）

1.3《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009） 1.4《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009） 1.5《铁路隧道施工技术指南》（TZ204-2008）

1.6《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》（铁建设【2007】200号） 1.7《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） 1.8新建成都至贵阳铁路工程施工图 1.9我单位对施工现场实地勘察、调查资料 2、工程概况

新建铁路成都至贵阳线乐山至贵阳段西起四川省的乐山市，向东经四川省的犍为县、宜宾市、长宁县、兴文县，云南省的威信县、镇雄县，贵州省的毕节市、大方县、黔西县，东至贵阳市。乐山（含）至白云（不含），正线全长515.02km，其中四川省境内258.577km，云南省境内79.299km，贵州省境内177.144km。全段左线拉通正线桥梁总计474座-178.216km，占线路总长的34.6％。新建隧道（含明洞）1座，总延长241.415km，占线路总长的46.9%。全段左线拉通桥隧总长419.631km，桥隧比重81.5％。正线路基长度95.3km，占线路长度的18.5%。

xx隧道进口里程为D3K230+119，出口里程为D5K231+678，隧道全长1559m。

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3、地质概况及水文地质条件概况

3.1地质概况

丘陵-低山地貌，洞身基岩为志留系韩家店组和石牛栏组的灰岩、泥岩、页岩及砂岩，该段为单斜岩层，岩体节理裂隙弱发育，完整性好。隧道进口洞门仰坡顺层，隧道出口洞门上方有危岩分布，隧道洞身段泥岩和页岩遇水易软化，该段地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.25s。 3.2水文地质条件概况

地表多为季节性冲沟，地表水不发育，地下水主要为基岩裂隙水，隧道开挖以点滴状和线状涌水为主。隧道洞身段D5K231+035～+455位于灰岩和灰岩与非可溶岩的接触段，该段岩溶中等发育，且该段灰岩上覆和下伏基岩均为非可溶岩该段灰岩成为地下水流通和排泄的良好通道，特别是在接触带岩溶尤为发育；地下水对混凝土结构具侵蚀性，环境作用等级为H1级，平常期涌水量为926.52（m3/d）,雨期最大涌水量为1519.49（m3/d）。 4、地质复杂程度分级

根据地质复杂程度对隧道施工安全的危害程度，将其分为以下四级，（参考《铁路隧道工程施工技术指南（TZ204-2008）》）。

A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段，高应力、瓦斯问题严重的地段以及人为坑洞等。

B级：存在中、小型突水突泥隐患的地段，物探有较大异常的地段，断裂

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带等。

C级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。

D级：非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。 5、实施超前地质预报的目的及主要内容 5.1 超前地质预报的目的

进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，预报施工隧道掌子面前方的不良地质灾害，进而正确指导隧道工程的安全施工。

5.2 超前地质预报的主要内容

（1）地层岩性预测预报，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报；

（2）地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况的预测预报；

（3）不良地质预测预报，特别是岩溶、物探Ⅴ类异常带、高地应力、人为坑洞、瓦斯等发育情况的预测预报；

（4）地下水预测预报，特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中裂隙水等发育情况的预测预报。 6、成贵铁路xx隧道超前地质预报实施方案

结合本隧的特点，参照《铁路隧道超前地质预报技术指南》，本隧道超前地质预报以地质调查法为基础，采用超前钻探、物探相结合的综合超前地质预报方

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法，用宏观指导微观预报、长距离预报指导中短距离预报、微观预报验证宏观预报、中短距离预报验证长距离预报的工作思路，开展本隧道的超前地质预报工作，使用的主要预报方法为地质调查法、物探法、超前钻探法和超前导坑预报法。综合超前地质预报配套模式见图6.1所示。

图6.1综合地质预报配套模式示意图

超前地质预报程序如下：

1、在地质调查法的基础上，开展弹性波反射（如TSP）法预报工作。 2、在弹性波反射法（TSP）预报的岩溶强烈发育异常段落进行地质雷达法或时域瞬变电磁法预报工作；在弹性波反射法（TSP）预报的极破碎岩体并富水异常段落进行红外探测法预报工作。

3、在物探法预报工作结束后，对物探异常段落进行超前钻探（超前地质钻探、加深炮孔）法预报和验证工作。

需要注意的是在施工过程中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。

xx隧道正洞超前地质预报方案表

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隧道沿线地质调查 TSP203超前地质预报 超前地质钻孔 地质雷达、红外探水 长度里程段落 地质TSP 红外地质加深超前（m） 调查 探水 雷达 炮孔 钻探 D3K230+119～D5K231+040 921 D5K231+040～D5K231+130 90 D5K231+130～D5K231+415 285 D5K231+415～D5K231+505 90 D5K231+505～D5K231+674 169 D5K231+674～D5K231+678 4 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 7、超前地质预报工艺流程及操作要点

超前地质预报是隧道施工中的一个重要环节，应作为一项工序纳入隧道施工中去。在接到监理单位或施工单位的通知后，预报人员保证在48小时内到场并进行相关测试。超前地质预报的野外作业时间安排易在立架或爆破出完渣经找顶作业后进行。 7.1地震反射波法 7.1.1研究既有资料

认真收集隧道设计资料、区域地质资料、工程地质资料等，通过对以上资料的分析，以达到对整个地区地质情况有一个比较全面了解的目的。 7.1.2 TSP203测量系统的布置和量测

根据隧道内岩层的走向确定炮孔布置在左边墙或右边墙位置，从掌子面附近的边墙位置开始布置第一个激发孔，以后每间距1.5m处布置下一个激发孔，激发孔向下倾斜10～20°，孔深为1.5m，连续布置24个激发孔。在第24个

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激发孔朝着洞口的方向量测15～20m，分别在左右边墙的位置布置一个地震波信息接收孔，孔径为50mm，深度为2m。激发孔与接收孔基本保持在同一个高度 上。待孔全部钻好后需要对孔间距进行量测并与隧道里程发生关系。

接收器孔 炮 孔 24个，位于构造走向与隧道轴向交角2个，位于隧道左右边墙（各1个），数量 为锐角的一侧边墙，第一个炮孔靠近位置对称 掌子面 直径 φ50mm 深度 2m φ45～50mm 1.5m 垂直隧道边墙，向下倾斜10～定向 垂直隧道边墙，向上倾斜5～10° 20°(便于用水充填炮孔) 高度 距地面（隧底）高1m 位置 距开挖工作面约55m 距地面（隧底）高1m 第1个炮孔距同侧接收器孔15～20m，炮孔间距1.5m

TSP203测量系统布置图

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接收孔2 隧道轴线 55m 工作面 岩层 15m 接收孔1 1.5m 炮孔S1 S2 S3 S23 S24 接收器孔和炮孔平面分布

接收器孔 上倾5° ～10° 接收器孔 上倾5°

1m ( ) ～10°

1m 炮孔 ～20°

横断面（接收器孔）

横断面(炮孔，在左或右侧)

下倾10~20 )

7.1.3 TSP203测量的野外实施

(1）埋设地震波信息接收探头

TSP203测量过程中需要将接收器探头埋设在钢套管中，而钢套管则通过双组分环氧树脂或锚固剂与围岩紧紧耦合在一起。以便于接收由激发孔激发的地震波信号。

(2）药包的埋设

每一个激发孔中需要通过小药量炸药人工激发地震波信号。需要说明的是雷管必须采用瞬发电雷管，炸药采用乳化炸药。放炮前需要对激发孔中灌水，起到使爆破产生的能量能尽量在围岩中传播并压制灰尘和消焰的目的。

(3）数据采集

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待准备工作就绪后，就可以采集数据。在噪音监测模式下如发现周边环境的噪音低，可以进行数据采集作业并开始放炮。此时起爆器产生的电信号一方面去触发电雷管引爆药包，另一方面给仪器一个信号以打开里边的数据传输通道。通过药包的爆破，所产生的地震波信号很快会被接收探头所接收到并记录下来。依次下去，直到24个激发孔全部放炮完毕为止。

(4）数据处理

将现场采集的资料传输至计算机，利用TSPwin软件对其进行处理，TSPwin软件主要由数据库、处理、计算反射界面三部分组成。

① 数据库

编辑现场采集的数据和定义观测系统。 ② 处理

对原始数据进行放大、能量均衡、滤波等流程的处理。 ③ 计算反射界面

在波形处理后，从地震波形记录中拾取纵波波至和横波波至，根据爆炸点与检波器的距离可分别计算各段围岩的纵波速度vp和横波速度vs。

vp和vs值的大小综合反映了围岩的物理力学性质，根据vp和vs值可直接计算动力学参数，即计算动弹性模量Ed、动剪切模量Gd和泊松比μd，计算式如下：

Ed=ρvs2（3vp2-4vs2）/（vp2-vs2） Gd=ρvs2

μd=（vp2-2vs2）/2（vp2-vs2） 其中，ρ为围岩的密度。

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根据绕射重叠法原理（与常规地震反射资料处理中偏移流程的原理类似）计算反射界面与隧道的相对位置，即与隧道轴线的交角或至掌子面的距离。

(5）资料解释

根据TSP法的原理和工作经验，把距离隧道轴线近、能量大的反射波组判释为围岩异常区，并综合地震波速、反射波相位、泊松比和动态杨氏模量等参数对围岩异常区的类别进行划分。解释原则如下所述：

① 泊松比高说明有流体存在，纵波波速低说明有裂隙存在； ② S波反射能量强，P波反射能量弱，说明有流体存在； ③ S波反射能量弱，P波反射能量强，说明有裂隙存在； ④ 反射波为正相位时，说明围岩由软弱岩层进入坚硬岩层； ⑤ 反射波为负相位时，说明围岩由坚硬岩层进入软弱岩层；

⑥ 当泊松比大于0.28或VP/VS突然增大时，前方地质情况为有水或围岩较破碎；

⑦ 当静态杨氏模量大于30时，石质坚硬，反之，石质较软；

⑧ 当反射界面较多且静态杨氏模量和泊松比变化频繁，幅度较大时，围岩为破碎带，若为负反射振幅时，围岩为软弱破碎带。 7.1.4 现场TSP203测量的时间

(1）清理激发孔、接收孔的时间：20分钟； (2）埋设地震波信息接收探头时间：20分钟； (3）药包的埋设时间：30分钟； (4）放炮及数据采集的时间：40分钟； (5）清理爆破后现场的时间：10分钟。

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所以，现场整个TSP203测量系统的总时间为120分钟。 7.2 地质雷达法 7.2.1 测线的布置

采用地质雷达法进行超前地质预报时在隧道掌子面上布置测线位置，在有条件的情况下采用连续测量模式进行，当现场条件不允许时采用点测的方法对前方的地质情况进行探测。

地质雷达超前预报测线

7.2.2 数据采集

当测线位置确定后，连接仪器各部件并开机检查现场是否有干扰源的存在。如存在干扰源则应想办法清除。如没有干扰的存在，则可以开始数据的采集工作。在地质雷达的数据采集过程中还应该注意以下事宜：测网密度、天线间距和天线移动速度应反映出探测对象的异常，测线宜采用十字或网格形式布设并采用连续测量的方式，不能连续测量的地段可采用点测。数据采集过程中，支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作人员应与工作天线保持相对固定的位置。地质雷达（GPR）探测质量检查的记录与原探测记录应具有良好的重复性，波形一致，异常没有明显的位移。在发现有重点异常的区域应重复观测，重复性较差时应查明原因。

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参与解释的雷达剖面应清晰，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。 7.2.3 资料处理及解释

地质雷达的资料处理采用“RADAN FOR WINDOWS NT”软件包对原始数据进行处理。其处理流程为：数据传输→文件编辑→水平均衡→数字滤波→零点归位→偏移处理→能量均衡→时深转换→文件注释→输出雷达深度剖面图。将雷达深度剖面图作为资料解释的基本图件。

根据雷达深度剖面图上的反射波组、强能量团块分布和双曲线等特征，对掌子面前方的地质情况做出判断。 7.2.4 现场地质雷达法所需的时间

(1）布置测线位置的时间：5分钟； (2）调试仪器参数时间：5分钟； (3）实体数据采集时间：20分钟；

所以，现场地质雷达法探测所需的总时间为30分钟。 7.3 红外探测法

7.3.1 测线的布置及数据采集

红外探测宜从开挖工作面开始，沿着一个边墙向洞口方向以2～5米点间距标出探测序号图，标出50～60米长的范围。标定顺序号的目的有两个：一是给出探测者探测时的站位，二是绘制图件时能给出直角坐标系横坐标的里程。在具体探测时操作者站在一个顺序号旁侧的隧道中，用仪器的激光指向器射出的红色斑点，按顺时针方向，分别指向左边墙、左拱腰、顶顶、右拱腰、右边墙

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和隧底中线，与此同时这6条探测曲线在该处的探测值就探测完毕。然后走到下一个顺序号，照此探测，直至全部探测顺序号上不同方位的应探测数据全部探完。将全部数据输入计算机，可分别绘出左边墙探测曲线、左拱腰探测曲线、拱顶探测曲线、右拱腰探测曲线、右边墙探测曲线和隧底中线探测曲线。

555555555555掌子面60米图1 沿隧道轴向探测断面布置示意图

拱顶 左拱腰 右拱腰

左边墙 隧底中线 右边墙 图2 每个断面测点布置示意图 图3 掌子面测点布置示意图

7.3.2 工作原理

依据探测数据绘制沿隧道轴向的探测曲线，如果开挖工作面前方存在储水构造，在靠近开挖工作面一端曲线会下降或上升，开挖工作面探测数据最大离散差值应超过正常情况下的差值；但是应该注意以下两种情况：若开挖工作面附近几十米都存在地下水，在开挖工作面端探测曲线发生明显的上升或下降趋势时，则可能表明开挖工作面前方不存在地下水；若地下水在开挖工作面后方探测范围内、前方整个空间都发育，各部位的探测曲线则比较平缓，开挖工作面探测数据最大离散差值也较小，因此资料不会显示异常。

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7.3.3 现场红外探测法所需的时间

(1）布置测线位置的时间：15分钟； (2）实体数据采集时间：25分钟；

所以，现场红外探测法所需的总时间为40分钟。 7.4 超前钻探法（由施工单位配制设备并负责实施） 超前地质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。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。

(1)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、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)超前地质钻探应符合下列技术要求：

在地质调查法和物探法超前预报的基础上，对发现的不良地质体、物探异常点进行超前钻探，进行定量化探查。

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

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取地质信息，炮孔深度不小于5米。

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，单孔深度为30米左右，前后两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。

正洞孔数及相关要求：

当岩溶发育程度为中等发育时，加深炮孔法按10孔+超前钻孔1孔进行超前地质预报。当TSP法资料显示为极破碎岩体并富水或加深炮孔有异常时，增加地质雷达法及增设Φ76钻孔探测；当在可溶岩与非可溶岩接触带，可溶岩中的大型溶洞、勘察期间物探资料显示较大规模异常，TSP法资料显示为极破碎岩体并富水的地段超前钻探法为5孔Φ76+加深炮孔18孔进行超前地质预报。

非可溶岩段落中，一般地段采用加深炮孔法5孔进行超前地质预报。 (3)超前地质钻探应符合下列工作要求：

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

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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。

应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。

(4)钻孔质量控制可采取下列措施： A、采用系统的钻探程序

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：将钻具前段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。

水文地质试验 钻进 岩芯整理 岩芯鉴定 瓦斯、涌水测定 岩芯存储 资料整理及文整 17

测量定位 机械就位及安装 测量定位

预测预报与印证

B、控制钻进方向

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。在钻进过程中应定期检查机器的松动情况，及时调整固定。

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。

C、准确鉴定岩性及其分布位置。

(5)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，同是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

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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1.5～2.0m，孔口管外端应露出工作面0.2～0.3m，用以安装高压球阀。

(6)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：

① 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；

②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； ③记录孔内排出的浆液、煤屑变化情况； ④编写钻探报告。

7.5 加深炮孔探测法（由施工单位配制设备并负责实施）

在需要做加深炮孔探测法的地段，在每个循环中使炮孔深度不小于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。 7.6 地质调查法（由施工单位配制设备并负责实施） 地质调查分为隧道地表补充地质调查和洞内地质素描两部分。 7.6.1 隧道地表补充地质调查

①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

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质的变化情况，应再适时补充地表地质调查。

②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完成内容

第一，对已有地质勘察成果进行熟悉、核查和确认；

第二，调查地层、岩性在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；

第三，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；

第四，地表岩溶发育位置、规模及其分布规律；

第五，煤层、石膏、膨胀岩等特殊地层在隧道地表的出露位置、宽度及其产状变化情况；

第六，人为坑洞位置、走向、高程等，分析其与隧道的空间关系。 ④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。 7.6.2 洞内地质素描

①时间安排

xx隧道内地质素描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、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，其它一般地段跟据地质变化情况适当延长。

②人员安排

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洞内地质素描现场参加人员为各驻地地质工程师。 ③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、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地质调查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、地质复杂地段纵断面图和其它一些相关资料。 8、超前地质预报组织机构设置及投入的人力、设备资源

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8.1现场预报机构组织形式

根据铁道部及成贵铁路有限责任公司相关文件要求和预计预报工作量，成立中铁二院成贵铁路隧道超前地质预报项目部，项目部设三个分部和一个预备组，下设项目经理、技术负责人各一名,各分部设现场负责人一名，并配备多名现场专业工程师和其它辅助人员等,另外需要施工单位配合人员若干。 8.2 拟投入的仪器设备

投入本项目仪器设备汇总表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名称 TSP 红外探水 地质雷达（GPR） 瞬变电磁仪（TEM） 越野车 雷达天线 数码相机 笔记本电脑 钻机 地质罗盘及地质锤 型号 203plus HW-304 SIR-3000 TERRA 三菱 100MHz 三星 IBM 数量 3台 3台 3台 1台 3台 3个 6部 10台 由施工单位配制 由施工单位配制 产地 瑞士 中国 美国 澳大利亚 中国 美国 中国 美国 9、质量保证措施 9.1 弹性波反射法（TSP）

（1）干扰背景不应影响初至时间的读取和波形的对比；

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（2）反射波同相轴必须清晰；

（3）不工作道应小于20%，且不连续出现；

（4）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。 9.2 地质雷达法

（1）参与解释的雷达剖面清晰；

（2）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。 （3）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。 9.3 红外探测法

（1）探测时间选在爆破及出渣完成后进行；

（2）测线布置：全空间全方位探测地下水时，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方向的布置长度通常为60米，不得少于50米。开挖工作面测线布置一般为4条，每条测线布置6个测点。 （3）做好数据记录，并绘制红外探测曲线图。

（4）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。 （5）当在以下情况时采集的数据视为不合格：

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时所采集的数据；

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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时所采集的数据。 9.4 超前钻探法

1、孔数

当岩溶发育程度为中等发育时，加深炮孔法按10孔+超前钻孔1孔进行超前地质预报。当TSP法资料显示为极破碎岩体并富水或加深炮孔有异常时，增加地质雷达法及增设Φ76钻孔探测；当在可溶岩与非可溶岩接触带，可溶岩中的大型溶洞、勘察期间物探资料显示较大规模异常，TSP法资料显示为极破碎岩体并富水的地段超前钻探法为5孔Φ76+加深炮孔18孔进行超前地质预报。

非可溶岩段落中，一般地段采用加深炮孔法5孔进行超前地质预报。 2、孔深

加深炮孔探测时炮孔深度不小于5米。

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。 9.5加深炮孔探测法

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。 9.6地质调查法

（1）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。

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（2）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。

（3）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。 （4）按要求采集标本，并及时整理。 10、安全措施

（1）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。 （2）在地质预报实施过程中，应积极识别各种安全危险源，保障人员和机械设备的安全。

（3）进入隧道工作必须穿戴合体的工作服、防护靴、安全帽和防尘口罩等防护用品。

（4）严禁上班前和工作中饮酒。

（5）地质预报工作必须在现场找顶作业结束后进行，开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖工作面附近是否还有危石存在，保证预报人员的安全。

（6）高处作业时作业台车必须安设牢固，台架周围应设置防护栏，凡患有高血压、心脏病等不适应高处作业者不得上架作业。

（7）当隧道岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆时，必须严格执行国家现行的《煤矿安全规程》、《铁路瓦斯隧道技术规范》等的有关规定。超前

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地质预报工作应采用防爆型的仪器、设备。当采用非防爆型时，在仪器设备及操作空间20米范围内瓦斯浓度必须小于1%。超前钻探必须采用水循环钻或湿式钻孔，严禁携带火源进洞。

（8）弹性波反射法（TSP）超前地质预报现场采集数据使用的炸药和雷管必须由持有爆破证的专人领用，爆破作业必须由专业爆破工操作。非专业人员严禁从事爆破作业。

（9）钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均应采用符合要求的高压配件，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落，管路爆裂高压风、水伤人；高压电路接线应由专业电工操作。

（10）钻孔时，钻机前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴后方向站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。

（11）为便于控制超前钻孔揭露大量地下水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，且孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。 （12）以上为一般规定，各工作面需针对具体的情况制定具有针对型的安全措施并严格执行。

11、成果资料编制的内容与要求

隧道超前地质预测预报成果资料编制内容包括工程地质概况，探测所采用的方法、探测原理、观测系统的布置、数据处理、成果图和对成果资料的解译情况等。具体如下：

11.1 弹性波反射法（TSP）超前地质预报报告应编制下列资料 （1）概况：隧道工程概况、地质概况、探测工作概况等；

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（2）方法原理及仪器设备：方法原理及采用的仪器型号等； （3）野外数据采集：观测系统、采集方法、数据质量等；

（4）数据处理：采用的软件及处理流程、参数选择说明、处理成果及质量等； （5）资料分析与判释：采用地震波反射法时，应附上反射波分析成果显示图、物探成果地质解释剖面或平面图，必要时可附上分析处理波形图、频谱图、深度偏移剖面图及岩体物理力学参数表，以及地质判释、推测的地球物理准则； （6）结论及建议：提出隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，特别是影响隧道施工方案调整、具有安全隐患的地质条件，以及施工过程中应采取的措施等结论和下一步开展地质预报工作的建议。 11.2 地质雷达法超前地质预报报告编制下列资料：

探测工作概况、采集及解释参数、地质解译结果、测线布置图（表）探测时间剖面图等，其中时间剖面图中应标出地层的反射波位置或探测对象的反射波组。

11.3 红外探测法超前地质预报报告编制下列资料：

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。

11.4 超前钻探法超前地质预报报告编制下列资料： （1）工作概况、钻孔探测结果、钻孔柱状图； （2）（必要时）附钻孔布置图、代表性岩芯照片。 11.5 加深炮孔探测法超前地质预报报告编制下列资料 （1）工作概况、钻孔探测结果； （2）(必要时)附钻孔布置图、代表照片。

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11.6 地质调查法超前地质预报报告编制下列资料 （1）地质调查法预报报告；

（2）开挖工作面地质素描图，比例尺根据需要确定； （3）隧道洞身地质展视图，比例为1:100～1:500；

（4）地层分界线及构造线隧道内和地表相关性分析预报图（必要时作），比例尺根据需要确定；

（5）特殊地段纵、横断面图，比例为1:100～1:500； （6）地质监测与测试资料的整理； （7）有关影像资料的整理 12、工作制度

（1）根据隧道超前地质预报设计编制超前地质预报实施大纲，报监理审查，建设单位批准后实施。

（2）现场预报时，采用物探法、地质调查法、钻探法相结合的预报手段，（其中地质调查法和钻探法由施工单位配制设备并实施），综合各种方法预报成果进行综合判识，提供超前预报地质综合分析成果报告。

（3）超前地质预报工作需纳入施工工序，超前预报设备配置必须满足可靠性和高效性的要求，现场实施必须有专业技术人员跟班（TSP预报实施时需派一名持证炮工到现场配合），司钻人员相对固定。确保各项技术方案和安全保证措施落实到位。

（4）超前地质预报实施完成后48小时内（特殊情况下24小时），提交地质综合分析成果，将超前地质综合分析报告报施工单位、监理单位和建设单位，

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（可先传电子版，后报纸质文档），设计单位对照施工图地质情况，组织地质、隧道等专业共同对预报结果进行综合对比分析，提出结论性意见，与设计相符时，正常施工。与设计不符时，及时告知建设单位组织四方现场核对。 （5）根据超前地质综合分析报告发现重大异常地质现象或现场揭示地质情况与原设计地质情况差别较大且对施工安全构成潜在重大威胁时，应立即停止掘进，并填写重大地质异常报告表，及时报告建设单位、设计单位、监理单位，由建设单位组织四方确定或修定下一步超前预报和施工方案。

（6）施工过程中应遵循动态设计原则，根据开挖揭示围岩情况及时调整和完善超前地质预报方案，及时按变更程序变更超前地质预报设计。

（7）施工单位、监理单位、预报单位要建立管理台帐，结合实际开挖揭示地质情况建立围岩变化统计表，定期分析，寻找规律，研究各种预报方式在不同地质条件下的针对性、适应性和准确率。 13、地质预报成果的验证及技术总结要求 13.1地质预报成果的验证

通过对已施工地段各种预报手段所获得的资料进行综合分析与判断，编制地质综合分析成果报告，并根据施工单位反馈的实际开挖地质情况加以对比验证，建立围岩变化对比分析计表，定期分析，寻找规律，研究各种预报方式在不同地质条件下的针对性、适应性和准确率，提高预报准确率。 13.2技术总结要求

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，总结报告包括以下内容：

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（1）工程概况；

（2）地质概况，包括原有地质资料的概略情况及其结论，施工开挖过程中揭示的不良地质、特殊地质及存在的主要工程地质问题；

（3）设计预报方案和根据实际地质情况调整后的实施预报方案； （4）采用的各种预报手段及其原理、适用的地质条件；

（5）统计各预报方法工作量，与设计工作量进行对比，分析增减的原因； （6）预报与施工验证对比情况，包括预报准确率统计结果，对预报绩效进行评价；

（7）设计与施工地质资料对比情况，对勘察资料进行评价； （8）采用新技术、新设备、新方法的情况及推广应用的建议；

（9）施工过程中遇到的重大工程地质问题及其处理的经过、措施、效果、运营中应注意的事项；

（10）本隧道超前地质预报工作的经验与教训，对下步预报工作改进的建议，可举典型案例说明；

（11）其他需要说明的问题。 （12）附图和附件 14、其他需要说明的问题

（1）实施超前地质预报应全面了解隧址区地质情况，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，核实地质复杂程度分级、超前地质预报方案的内容。

（2）鉴于超前地质预报技术发展水平，目前还未有一种能解决所有地质问

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题的预报手段，对地质条件复杂的隧道应采用多种手段相互印证的综合预报方法，提高预报准确率。断层预报应以地质调查法为基础，以弹性波反射法（TSP）探测为主，必要时采用红外探测探测断层带地下水的发育情况及超前钻探法验证。岩溶、煤层瓦斯、涌水、突泥预报应以地质调查法为基础，以超前钻探法为主，结合多种物探手段进行综合超前地质预报。并应采用宏观预报指导微观预报，长距离预报指导中短距离预报的方法。在可能发生涌水、突泥的地段必须进行超前钻探，且超前钻探必须设有防突装置。对于围岩级别预报，由于围岩级别的确定涉及到岩（土）的完整程度、坚硬程度、地下水、地应力及隧道埋深等多种 因素，通过物探法超前地质预报尚不能准确预报围岩级别，必须结合实际开挖情况和钻探情况加以综合分析判断。

（3）隧道超前地质预报是保证隧道施工安全的重要环节和重要技术手段，需将其列为隧道施工的必要工序。当施工进度与超前地质预报发生矛盾时，施工必须为超前地质预报让路，以避免盲目施工，确保超前地质预报工作的实施，并起到指导施工的作用。

（4）超前地质预报具体实施过程中，应根据隧道的工程地质与水文地质条件、地质因素对隧道施工影响程度及诱发环境问题的程度分级。确定重点预报地段，并遵循动态设计原则，根据预报实施工作中掌握的地质情况，及时调整隧道区段的复杂程度分级、预报方法和技术要求等。

（5）超前地质预报是勘察设计阶段工程地质工作的延续，应进行实际地质状况与设计的对比分析，总结经验教训，不断提高隧道工程地质勘察质量。 15、附件

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附表：各种记录表格 表1 掌子面地质素描记录表 表2 隧道地质展视图 表3 加深炮孔现场记录表 表4 超前地质钻探记录表 表5 隧道超前地质钻孔柱状图

表6 超前地质预报综合分析成果报告格式 表7 重大地质异常报告表

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附表1：掌子面地质素描记录表

X X X 线 XXX 隧道 XXX 里程

掌子面地质素描记录表

工程名称： 施工里程：

编号 1 项 名 目 称 开挖掌子面尺寸 宽度(m) 2 3 4 5 6 7 8 9 掌子面状 态 毛开挖面状态 稳定 自稳 开挖高度(m) 正面掉块 随时间松弛、掉块 15～30 弱风化 3～5 部分张开 渗水 状 态 描 述 开挖 面积(m2) 正面挤出 自稳困难、要及时支护 5～15 强风化 1～3 开口 整体湿润 开挖方式 正面不能自稳 要超前支护 ＜5 全风化 ＜1 夹有粘土 涌出或喷出 其它 其它： 其它： 其它： 其它： 其它： 其它： 特别大 岩石强度(MPa) 30～60 风化程度 微风化 裂隙宽度(mm ) ＞5 裂隙形态 涌水状态 围岩级别划分 密集 无水 掌子面描述： 附 图 制表： 复核： 现场监理工程师： 施工单位： 日期：

附表2：隧道地质展视图

X X X 线 X X X 隧道地质展视图

隧道方位： 比例： 作图日期：

左 边 墙 展 示 图 拱 部 右 边 墙 里 程 设计工程地 质水文地质条件 设计围岩分 级 施工围岩分 级 施工揭示地 层岩性特征 施工揭示构 造特征 施工揭示水 文地质特征 施工围岩稳 定性及初期支护 绘制 ： 复核： 现场监理工程师： 施工单位：

附表3：加深炮孔现场记录表

××隧道加深炮孔现场记录表

施工单位： 掌子面里程：

序号 钻孔钻孔长外插角 位置 度 钻进特征及地质情况简述 钻孔布置示意图 司钻： 工班长： 现场监理工程师（或监理员）： 说明：

钻进特征及地质情况描述：地层岩性、钻进速度及变化情况、岩粉或混合体颜色、遇水部位、水量、水压、是否充填及充填物成分等。

附表4：超前地质钻探记录表

××隧道超前地质钻探记录表

施工单位： 掌子面里程：

钻孔 编号 起始时间 终止时间 外孔 深度 钻孔压力 钻进特征及地质情况描述 钻孔布置示意图 司钻： 记录员： 地质工程师： 现场监理工程师（或监理员）： 说明：

开钻（终孔）日期：xxx年xxx月xxx日xxx时xxx分； 炮孔位置：DKxxx＋xxx中心或左（右）xxx m；

钻进特征及地质情况描述：地层岩性、钻进速度及变化情况、岩粉或混合体颜色、遇水部位、水量、是否充填及充填物成分等。

附表5：隧道超前地质钻孔柱状图

地质钻孔柱状图

工程名称钻孔编号钻孔综合柱状图开孔时间：终孔时间：地层时代层底里程分层层底深厚度度（m）（m）孔口里程：采样位置孔口位置：出水位置立角：偏角：出水量(m /h)3柱状图(比例）孔径（mm）备工 程 地 质 简 述注日期：完成单位名称：编制：复核：施工单位名称： 编写： 复核： 日期：

现场监理工程师（或监理员）：

附表6：超前地质预报综合分析成果报告格式

XXXXXX至XXXXXX铁路

XXXXXXX 隧道

XX段

超前地质综合分析成果报告 (报告编号：XXXXXXX)

XXX单位 年 月 日

正文： 1、任务依据及目的要求

2、执行规范 3、工程地质概况 4、采用的地质预报方法 5、相互印证情况 6、综合分析结论 7、建议

8、下一步预报工作计划

附表7、重大地质异常报告表

××标段××隧道重大地质异常报告表

序隧道名称 号 里程位置 异常描述 异常处置情况 备注 制表： 复核： 总工程师：