隧道工程超前地質(zhì)預(yù)報方案

1、中鐵二十局白云至龍里北鐵路工程三分部隧道工程超前地質(zhì)預(yù)報方案目 錄一、工程概況1二、超前地質(zhì)預(yù)報方案1（一）超前地質(zhì)預(yù)報的目的11、長期超前地質(zhì)預(yù)報22、中期超前地質(zhì)預(yù)報23、短期超前地質(zhì)預(yù)報24、臨兆預(yù)報2（二）超前地質(zhì)預(yù)報的主要項目及內(nèi)容31、不良地質(zhì)預(yù)報及災(zāi)害地質(zhì)預(yù)報32、水文地質(zhì)預(yù)報33、斷層及其破碎帶的預(yù)報34、圍巖類別及其穩(wěn)定性預(yù)報3（三）超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法31、地質(zhì)調(diào)查法32、tsp法超前地質(zhì)預(yù)報53、地質(zhì)雷達法84、紅外探測法105、加深炮眼法116、超前水平鉆法12（四）隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作流程15（五）擬定工作計劃、準備工作及工作執(zhí)行161、擬定工作計劃162、準備工作

2、173、執(zhí)行工作17（六）編制工作報告和建立預(yù)警機制171、編制工作報告172、建立預(yù)警機制17（七）針對特殊地質(zhì)段的處理方法181、涌水出現(xiàn)處理方法182、突水突泥地質(zhì)現(xiàn)象的處理方法183、斷層破碎帶處理方法19三、超前地質(zhì)預(yù)報提交的資料19（一）繪制必要的圖件19（二）繪制必要的表格、照片19（三）提交隧道地質(zhì)超前預(yù)報報告20四、設(shè)備及人員安排20（一）擬投入以下設(shè)備20（二）擬投入以下人員20五、質(zhì)量保證體系及質(zhì)量保證措施20（一）質(zhì)量保證體系201、機構(gòu)設(shè)置原則202、組織機構(gòu)設(shè)置203、基本工作制度21（二）質(zhì)量保證措施211、人員素質(zhì)保證222、對儀器設(shè)備的質(zhì)量控制223、對現(xiàn)場測

3、試人員的選擇22（三）安全保證措施221、基本安全原則222、設(shè)置專職安全員223、制定安全管理制度22六 附件23附表一 相關(guān)現(xiàn)場記錄表格23附表二 超前地質(zhì)預(yù)報報告樣232 中鐵二十四局白云至龍里北鐵路工程三分部隧道超前地質(zhì)預(yù)報專項方案一、工程概況中鐵二十四局集團貴陽樞紐白云至龍里北鐵路工程三分部起止里程為di2k43+600di2k51+796。正線長度10.814km，其中雙線并行段長5.16km，左線單線長2.844km，右線單線長2.810。位于標段最末端。鐵路設(shè)計等級為客運專線、雙線，設(shè)計時速250km/h。工程地點位于貴陽市龍里縣，管段內(nèi)共有隧道6座。主要工程量見下表：表一 主

4、要工程數(shù)量表序號隧道名稱中心里程進口里程出口里程隧道全長線別1梅家莊隧道di2k44+525di2k42+235di2k46+8154580雙線2502老羅堡隧道diy2k47+933diy2k46+915diy2k48+9502035 雙線2503五里坡左線隧道diy2k50+399diy2k49+460diy2k51+3511891單線2504五里坡右線隧道diy2k50+780diy2k50+225diy2k51+3351110單線2505吳家莊左線隧道diy2k51+666diy2k51+537diy2k51+794257單線2506吳家莊右線隧道diy2k51+654diy2k51+

5、547diy2k51+760213單線250各隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法列表如下：表二 各隧道超前地質(zhì)預(yù)報方法統(tǒng)計表序號隧道名稱地質(zhì)調(diào)查法tsp法地質(zhì)雷達法紅外探測法加深炮眼法超前水平鉆法1梅家莊隧道有無有有有有2老羅堡隧道有有有有無無3五里坡左線隧道有有有有有有4五里坡右線隧道有有有有有有5吳家莊左線隧道有有有有無無6吳家莊右線隧道有有有有無無二、超前地質(zhì)預(yù)報方案（一）超前地質(zhì)預(yù)報的目的隧道圍巖地質(zhì)情況復(fù)雜多變，各種不良地質(zhì)所導(dǎo)致的工程事故屢見不鮮。設(shè)計階段的工程地質(zhì)勘察由于經(jīng)濟、時間、工程密度、技術(shù)難度等原因，對擬建隧道圍巖的地質(zhì)勘探難以詳盡查明各種不同規(guī)模的地質(zhì)構(gòu)造或異常，這種情況下隧道施工過

6、程中必然會出現(xiàn)預(yù)料不到的塌方、涌水和大變形、巖爆等事件，故說明應(yīng)該對鐵路隧道施工過程中圍巖的穩(wěn)定性狀況和掌子面前方的成災(zāi)情況及時地進行超前預(yù)報。通過及時超前預(yù)報掌子面前方圍巖不良地質(zhì)與軟弱圍巖范圍，進一步確認并詳細劃分圍巖類別，再結(jié)合掌子面觀測和施工設(shè)計圖，及時提出調(diào)整支護參數(shù)或加固措施建議，在實際好的圍巖段節(jié)省工程投資，對軟弱圍巖段的支護切實得到加強，真正比較好地實現(xiàn)對隧道的動態(tài)信息化施工管理，盡量避免或減少由于技術(shù)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、財力浪費，使隧道建設(shè)的投資分配更加合理，保證施工安全和工程質(zhì)量，加快施工進度，縮短工期。以地質(zhì)為中樞，加強隧道地質(zhì)工作，

7、將地質(zhì)綜合分析貫穿到長期、中期、短期、臨兆超前地質(zhì)預(yù)報四個階段中，實行地質(zhì)、物探、鉆探三結(jié)合，優(yōu)化物探組合，綜合應(yīng)用，確保隧道安全、快速、優(yōu)質(zhì)施工，不留后患。確保隧道施工取得經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。1、長期超前地質(zhì)預(yù)報長期超前地質(zhì)預(yù)報是對一座隧道的宏觀超前地質(zhì)預(yù)報，目的在于確定整座隧道的難點、疑點，重點地段和不良地質(zhì)作用類型和分布里程，為施工方編制施工組織設(shè)計更有針對性，使防災(zāi)、減災(zāi)措施更加具體，為科學施工提供地質(zhì)依據(jù)，可有效地避免盲目性；指導(dǎo)中短期超前地質(zhì)預(yù)報的順利進行，并為選擇物探手段和物探方法的優(yōu)化組合提供依據(jù)；為隧道施工監(jiān)控量測的布置突出重點。2、中期超前地質(zhì)預(yù)報中期超前地質(zhì)預(yù)報

8、是指對隧道掌子面前方80120m范圍內(nèi)做出的超前地質(zhì)預(yù)報，其目的是進一步確認和完善長期超前地質(zhì)預(yù)報確定的重點地段，以期發(fā)現(xiàn)新的地質(zhì)災(zāi)害地段，為短期超前地質(zhì)預(yù)報確定目標。3、短期超前地質(zhì)預(yù)報短期超前地質(zhì)預(yù)報是指對隧道掌子面前方3050m范圍內(nèi)，它是超前地質(zhì)預(yù)報的攻堅階段，做好該階段的預(yù)報對于提高超前地質(zhì)預(yù)報的準確率具有決定性意義。4、臨兆預(yù)報地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展，都有其特殊的前兆反映，當發(fā)現(xiàn)斷層破碎帶、巖溶、突水突泥、塌方、煤系地層有害氣體、瓦斯、硬巖巖爆等的臨兆反映時應(yīng)及時果斷的做出臨兆預(yù)報，盡可能避免更大地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，確保施工安全。（2） 超前地質(zhì)預(yù)報的主要項目及內(nèi)容主要對隧道開挖面前方一

9、定距離的巖溶、巖溶突水（突泥）、斷層破碎帶、淺埋段、高地應(yīng)力（可能產(chǎn)生硬巖爆和軟弱圍巖塑性變形）和瓦斯等有害氣體的災(zāi)害地質(zhì)的施工探測。對照勘測階段的地質(zhì)資料，預(yù)測、預(yù)報地質(zhì)條件變化及其對施工的影響。針對不同地段的工程地質(zhì)情況采用不同的預(yù)報手段，以達到既預(yù)報準確又節(jié)省有限預(yù)報資源的目的。超前地質(zhì)預(yù)報由超前地質(zhì)預(yù)報組來完成，超前地質(zhì)預(yù)報工作內(nèi)容主要包括：1、不良地質(zhì)預(yù)報及災(zāi)害地質(zhì)預(yù)報預(yù)報掌子面前方一定范圍內(nèi)有無突水、突泥、巖爆及有害氣體等，并查明其范圍、規(guī)模、性質(zhì)，提出施工措施或建議；2、水文地質(zhì)預(yù)報預(yù)報洞內(nèi)突涌水量的大小及其變化規(guī)律，并評價其對環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)的影響；3、斷層及其破碎帶的預(yù)報預(yù)

10、報斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、充填物的狀態(tài)，是否為充水斷層，并判斷其穩(wěn)定程度，提出施工對策；4、圍巖類別及其穩(wěn)定性預(yù)報預(yù)報掌子面前方的圍巖類別與設(shè)計是否吻合，并判斷其穩(wěn)定性，隨時提供修改設(shè)計、調(diào)整支護類型、確定二次襯砌時間的建議等。（3） 超前地質(zhì)預(yù)報的主要方法超前地質(zhì)預(yù)報工作采用“全面正規(guī)、長短結(jié)合、貫穿全程、因地制宜”的工作原則。長距離預(yù)報和短距離預(yù)報兼而有之、搭配進行。不論長距離預(yù)報還是短距離預(yù)報，都要經(jīng)過2種以上方法進行綜合預(yù)報，以便相互補充、驗證，提高準確率。由于超前水平鉆孔在獲取較準確的地質(zhì)資料中有突出的作用，因而即使占用施工時間長，費用較高也要堅持在隧道中使用，以便確認地質(zhì)情況

11、及地下水量。根據(jù)地質(zhì)條件和設(shè)計要求，各隧道工程計劃采用預(yù)報方式詳見表二。1、地質(zhì)調(diào)查法地質(zhì)調(diào)查是對開挖面的地質(zhì)情況如實而準確的反映，是判斷圍巖類別的最直接的資料，也是用以推斷掌子面進深方向圍巖狀況的主要參照物和推斷進深方向地質(zhì)狀況的邊界條件。利用地質(zhì)理論將隧道所揭露的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、地下水出露點位置及出水狀態(tài)、出水量等準確記錄下來并繪制成圖表，結(jié)合已有勘測資料，進行隧道開挖面前方地質(zhì)條件的預(yù)測預(yù)報。其優(yōu)點是占用施工時間很短，設(shè)備簡單，不干擾施工，成果快速，預(yù)報效果較好，而且為整個隧洞提供了完整的地質(zhì)資料；缺點是與隧洞夾角較大而又向前傾的結(jié)構(gòu)面容易產(chǎn)生漏報。(1)掌子面地質(zhì)素描主

12、要內(nèi)容如下：1）巖性：是最基本的地質(zhì)資料。主要描述巖石名稱、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、礦物成分、風化程度等。2）斷層：是地殼上主要的構(gòu)造痕跡，它的形成、特性及規(guī)模決定地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度，對隧道施工影響極大，是開挖時發(fā)生塌方的主要地質(zhì)原因之一。主要描述斷層位置、產(chǎn)狀、斷層破碎帶寬度及構(gòu)造類型、斷層性質(zhì)及其與其它斷層的關(guān)系、派生節(jié)理產(chǎn)狀、密度及充填物等。3）貫穿性節(jié)理：是造成塊體塌方的主要原因之一。主要描述節(jié)理產(chǎn)狀、密度、寬度、延伸情況、節(jié)理面特征(光滑、粗糙、起伏不平)、出露位置等。4）巖脈：巖脈侵入的位置往往是地殼的薄弱點。我們主要描述巖脈的巖性，出露位置、寬度、接觸關(guān)系、破碎情況、風化程度等。5）

13、地下水：地下水增加了隧道施工難度。地層滲水影響噴射混凝土的質(zhì)量，如在斷層帶內(nèi)巖體破碎，或節(jié)理被次生粘土充填地段有水，則會大大降低圍巖的自穩(wěn)能力，增加坍塌甚至突水的可能。主要描述出水點位置、出水狀態(tài)(滴、流、涌)、水量、出水點附近有無沉淀物等。同時了解水對混凝土的侵蝕性。(2) 數(shù)據(jù)處理分析包括確定圍巖級別變化及圍巖變化趨勢，分析掌子面前方斷層破碎帶等構(gòu)造、軟層發(fā)育分布相關(guān)性等。(3) 提交預(yù)報報告將收集的地質(zhì)資料定期上報，針對特殊情況及時匯報。(4) 施工驗證隧道開挖后及時與預(yù)報進行核對，驗證預(yù)報與實際情況的差別，不斷總結(jié)經(jīng)驗以提高預(yù)報精度。2、tsp法超前地質(zhì)預(yù)報(1)tsp系統(tǒng)組成及原理t

14、sp系統(tǒng)是專門為長距離、地質(zhì)復(fù)雜隧道的超前地質(zhì)預(yù)報而設(shè)計的，它由四大部分構(gòu)成，分別是人工震源、傳感器單元、記錄單元和分析處理解釋單元，如圖3.4。人工振源為系統(tǒng)激發(fā)地震波，通常是在隧道的左、右邊壁布置大約24個炮點，呈一條直線，用小量炸藥激發(fā)產(chǎn)生；傳感器單元用于反射地震波的接收；記錄單元用于收集、存儲地震波信號；分析處理解釋單元為系統(tǒng)專用軟件tspwin，tspwin是一套集數(shù)據(jù)采集、管理以及數(shù)據(jù)分析為一體的高度智能化軟件，能快速、準確地輸出測量結(jié)果。tspwin基于windows操作平臺，操作簡便，能高效管理測量數(shù)據(jù)。地層或斷層入射波前反射波前震源傳感器傳感器隧道圖一 tsp探測原理tsp方

15、法屬于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在設(shè)計的24個震源點（布置在地層或構(gòu)造的走向與隧道軸相交成銳角的隧道邊墻）用小量炸藥激發(fā)產(chǎn)生。當?shù)卣鸩ㄓ龅綆r石波阻抗差異界面（如斷層、破碎帶和巖性變化等）時，一部分地震信號反射回來，一部分信號透射進入前方介質(zhì)。反射的地震信號將被高靈敏度的加速度地震傳感器器接收并以數(shù)字形式記錄下來。采集數(shù)據(jù)通過tspwin專用軟件處理，便可了解隧道工作面前方地質(zhì)體的性質(zhì)（軟弱巖帶、破碎帶、斷層、含水巖層等）和位置及規(guī)模。(2)實施方案1）準備工作當需要采用tsp203進行超前地質(zhì)預(yù)報時，首先做好以下準備工作：爆破鉆孔預(yù)報斷層構(gòu)造時，爆破鉆孔應(yīng)根據(jù)斷層走向布置在與斷層夾角

16、較小一側(cè)的隧道邊墻上，預(yù)報巖溶則隧道兩側(cè)邊墻都應(yīng)布置爆破鉆孔進行重復(fù)測量。每一次預(yù)報的炮數(shù)應(yīng)為24個，炮間距約l.5m。炮眼高度為距隧底約l m，所有炮眼與接收器的高度應(yīng)基本相同。炮眼孔深1.2l.5m（孔深應(yīng)盡量一致），向下傾斜1020，垂直于隧道軸向，或向前與掌子面成10夾角。鉆孔完成后應(yīng)注意保護，及時套pvc管以防止塌孔。裝藥及起爆準備裝藥及起爆準備應(yīng)遵守爆破安全規(guī)程的規(guī)定，使用瞬爆電雷管起爆；炸藥量應(yīng)大于200m探測距離要求，一般50g左右，最多不大于75g。炸藥與炮孔之間用水耦合，以保證炸藥與炮孔嚴密耦合，傳感器套管與圍巖之間用環(huán)氧樹脂耦合。接收器鉆孔的布置要求距掌子面約55m，距第

17、一個爆破孔約35m；必須在隧道兩壁各安置一個接收器，接收器安置高度與炮孔一致；孔徑4245mm，孔深2m，應(yīng)根據(jù)采用的耦合材料確定接收孔上傾還是下傾（當采用環(huán)氧樹脂進行耦合時，接受器孔應(yīng)向上傾510；當采用水泥砂漿進行耦合時，接受器孔應(yīng)向下傾510）。在傳感器孔和爆破孔全部鉆好后，由測量班提供每個孔的三維坐標，同時用水平角度尺和鋼尺測量每個孔的角度和深度，并記錄下來。接收器套管的埋置與爆破孔裝藥接收器套管的埋置關(guān)系到接收器所收集的地震波信息的準確性。在傳感器孔鉆好后把環(huán)氧樹脂藥卷塞人孔中，然后用風槍將套管埋入孔中，環(huán)氧樹脂凝固很快，5min后即可凝結(jié)牢固。當所有的爆破孔鉆好后，為防止塌孔，應(yīng)立

18、即在每個孔內(nèi)裝炸藥，每孔裝藥量為100g，用瞬發(fā)電雷管連接好，裝入爆破孔的底部。以上所有準備工作都可以與隧道施工平行作業(yè)，不占用隧道施工時間。但進行數(shù)據(jù)采集時，為減少噪音對地震波信號的影響，要求隧道內(nèi)的各工作面均要暫停3045min。2）現(xiàn)場測試在所有準備工作完成后，即可進行現(xiàn)場測試。為提高測試精度，測試時要求個工作面暫停工作，為了盡量少占用施工時間和減少進行現(xiàn)場測試時的干擾，現(xiàn)場測試時間一般選取在噴錨結(jié)束和鉆爆開始之間的交接班時間。爆破采用逐個爆破，在爆破孔注滿水后立刻進行爆破，接收器接收到的數(shù)據(jù)保存在電腦里。3）預(yù)報分析采集的數(shù)據(jù)采用tspwin專用軟件進行處理。處理時，首先正確輸入隧道及

19、炮點和接收點的幾何參數(shù)。剔除質(zhì)量差的記錄道。質(zhì)量合格的地震道才用于數(shù)據(jù)處理和解釋。預(yù)報長度為100120m?；咎幚砹鞒贪?1個主要步驟，即：數(shù)據(jù)設(shè)置帶通濾波初至拾取拾取處理炮能量均衡q估計反射波提取p、s波分離速度分析深度偏移提取反射層。處理的最終成果包括p波、sh波、sv波的時間剖面、深度偏移剖面、提取的反射層、巖石物理力學參數(shù)等，以及反射層二維分布。圖二 地質(zhì)構(gòu)造平面及剖面圖 圖三 tsp成果二維顯示及及巖石力學參數(shù)曲線 圖四 p波反射層及其能量圖3、地質(zhì)雷達法目前多采用地質(zhì)雷達法進行隧道施工開挖前的地質(zhì)超前預(yù)報。地質(zhì)雷達法是目前分辨率較高的工程地球物理方法，在工程質(zhì)量檢測、場地勘察中

20、被廣泛采用，近年也被廣泛應(yīng)用于隧道超前預(yù)報工作。地質(zhì)雷達法是以介質(zhì)的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性為基礎(chǔ)，研究不同頻率的電磁波經(jīng)介質(zhì)透射、反射、吸收后的能量衰減、頻散作用和時間等參數(shù)的變化規(guī)律，用于探測地質(zhì)異常體的形態(tài)和空間位置。隧道地質(zhì)超前預(yù)報工作要求：提供掌子面前方及開挖段2030米范圍內(nèi)的地質(zhì)情況；提供開挖段前方及周邊的水文地質(zhì)預(yù)報；提供開挖段前方及周邊溶洞的規(guī)模及位置的預(yù)報；測試后24小時提交地質(zhì)預(yù)報成果報告給監(jiān)理或施工單位；預(yù)報成果報告應(yīng)包括掌子面前方地質(zhì)情況的剖面圖和簡明的文字說明，通過對圍巖完整性的判定得出的圍巖類別劃分，并對開挖過程中圍巖穩(wěn)定性的評價。(1) sir20型地質(zhì)雷達gpr原理 美

21、國gssi公司產(chǎn)的sir20型地質(zhì)雷達（見圖五）。其原理是，向地層發(fā)射一定強度的高頻電磁脈沖波，電磁波傳播的過程中遇到不同電磁性介質(zhì)分界面時，一部分能量會轉(zhuǎn)換成反射波返回地面，另一部分能量透過界面繼續(xù)傳播，再次遇到界面時，又產(chǎn)生反射波返回地面。接收到反射波并利用所帶信息加以分析，就可獲得被探地層的層厚、動彈模量等物理量。圖五 sir20型地質(zhì)雷達(2)系統(tǒng)組成 sir20型地質(zhì)雷達由主機、顯示器和天線三部分組成，采集時窗、掃描速率靈活可變，掃描速率最高可達160掃描每秒；數(shù)據(jù)采集時有多種增益控制形式和濾波形式供選擇，可保證數(shù)據(jù)采集的正確可靠；配備有多種頻率的天線，可根據(jù)需要選擇使用，以達到需要

22、的分辯率和控測深度；配有各種專用測量輪，使用時可達到精確定位。使用專用軟件，經(jīng)過對原始數(shù)據(jù)進行處理試驗，可獲雷達圖像，供分析解釋。地質(zhì)雷達法測線測點布置圖見圖所示。圖六 地質(zhì)雷達法測線示意圖(3)地質(zhì)雷達剖面法測量1）根據(jù)探測介質(zhì)的性質(zhì)和目的層深度選擇合適頻率的天線。2）對于深部界面的反射波會由于信噪比過小而不易識別，應(yīng)用不同天線距在同一測線上進行重復(fù)測量，將測量記錄中相同位置的記錄進行疊加，增強對深部介質(zhì)的分辨能力。4、紅外探測法紅外探測是根據(jù)紅外輻射原理，即一切物質(zhì)都在向外輻射紅外電磁波的原理，通過接收和分析紅外輻射信號進行超前地質(zhì)預(yù)報的一種物探方法。紅外探測適用于定性判斷測點前方有無水體

23、存在及其方位，不能定量給出水量大小等參數(shù)。(1)紅外探測應(yīng)符合下列技術(shù)要求和工作要求：1)探測時間應(yīng)選在爆破及出碴完成后進行。2)測線布置全空間全方位探測地下水體時，需在拱頂、拱腰、邊墻、隧底位置沿隧道軸向布置測線，測點間距一般為5m，發(fā)現(xiàn)異常時，應(yīng)加密點距；測線布置一般自開挖工作面往洞口方向布設(shè)，長度通常為60m，不得小于50m。開挖工作面測線布置，一般為34條，每條測線布35個測點。3)應(yīng)做好數(shù)據(jù)記錄，并繪制紅外探測曲線圖。4)有效預(yù)報據(jù)間距應(yīng)在30m以內(nèi)，連續(xù)預(yù)報時前后兩次重疊長度應(yīng)大于5m。5)采集的探測數(shù)據(jù)不合格如下所示：儀器已顯示電池電壓不足，未更換電池而繼續(xù)采集的數(shù)據(jù)；開挖工作面

24、炮眼、超前探孔等鉆進過程中所采集的數(shù)據(jù)；噴錨作業(yè)后水泥水化熱影響明顯的部位所采集的數(shù)據(jù)；爆破作業(yè)后測線范圍內(nèi)溫差明顯時所采集的數(shù)據(jù)；測線范圍內(nèi)存在高能熱源場（如電動空壓機等）時所采集的數(shù)據(jù)。(2)探測數(shù)據(jù)和曲線分分析與判斷應(yīng)符合下列要求：1)測探數(shù)據(jù)和曲線的分析與判定應(yīng)以地質(zhì)學為基礎(chǔ)，并結(jié)合現(xiàn)場的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；2)通過探測與施工開挖驗證，總結(jié)出正常場的特點，才能分辨出異常場；3)分析由探測數(shù)據(jù)繪制的探測曲線前，必須認真檢查探測數(shù)據(jù)的可靠性；4)分析解釋時應(yīng)先確定正常場，再確定異常場，由異常場判定地下水體的存在；5)在分析單條曲線的同時，還應(yīng)對所有探測曲線進行對比，比如兩邊強探測曲線的

25、對比、頂?shù)滋綔y曲線的對比，依此確定隱蔽水體或含水構(gòu)造相對隧道的所在空間位置；6)沿隧道軸向的紅外探測曲線和開挖工作面紅外探測數(shù)據(jù)最大差值應(yīng)結(jié)合起來分析，在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，做出符合實際的分析判斷。(3)儀器的維護與保養(yǎng)應(yīng)符合下列要求求：1)儀器應(yīng)由專人保管；2)儀器受潮后，應(yīng)放在通風處晾干，不應(yīng)用碘鎢燈或其他熱源去烘烤；3)應(yīng)保護好儀器不得進水，探頭一旦進水，應(yīng)把水倒出并在通風處晾干；4)不得用儀器去探測點燃的香煙頭、通電的電爐絲、電焊的電火花等熱源；5)儀器出現(xiàn)故障后應(yīng)送至廠家維修，不應(yīng)自行拆卸。儀器的輻射率出廠時已調(diào)整好，使用者不應(yīng)隨意調(diào)整。(4)儀器的維護與保養(yǎng)應(yīng)符合下列要求：紅外探測

26、預(yù)報應(yīng)編制探測報告，內(nèi)容包括探測工作概況、地質(zhì)解譯結(jié)果、開挖工作面探測數(shù)據(jù)圖、左右邊墻及拱頂?shù)葴y線的探測曲線圖等。5、加深炮眼法加深炮眼探測是利用風鉆或鑿巖臺車等在隧道開挖工作面鉆小孔徑淺孔獲取地質(zhì)信息的一種方法。加深炮眼探測適用于各種地質(zhì)條件下隧道的超前地質(zhì)探測，尤其適用于巖溶發(fā)育區(qū)。加深炮眼探測應(yīng)符合下列要求：(1) 孔深應(yīng)較爆破孔（或循環(huán)進尺）深3m以上；(2) 孔徑宜與爆破孔相同；(3) 孔數(shù)、孔位應(yīng)根據(jù)開挖斷面大小和地質(zhì)發(fā)雜程度確定；(4)在富水巖溶發(fā)育區(qū)每循環(huán)必須按設(shè)計認真實施，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時反饋信息，嚴禁盲目裝藥放炮;(5)鉆到溶洞和巖溶水時，應(yīng)視情況采用超前地質(zhì)鉆探和其他探

27、測手段，查明情況，確保施工安全，為變更設(shè)計提供依據(jù)。(6)加深炮眼探測嚴禁在爆破眼中實施；(7)揭示異常情況的鉆孔資料作為技術(shù)資料保存。6、超前水平鉆法超前水平鉆法是隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報方法中最直接的方法，是隧道施工中的重要工序，是對其他探測手段成果的驗證和補充。超前鉆孔能最直接地揭示掌子面前方的地質(zhì)特征，準確率很高。其通過鉆孔鉆進速度測試和所采取的鉆孔巖芯的觀察及相關(guān)試驗獲取隧道掌子面前方巖石的強度指標、可鉆性指標、地層巖性資料、巖體完整程度及地下水狀況等諸多方面的資料，是中短距離超前地質(zhì)預(yù)報必不可少的手段。(1)超前水平鉆探測方式1)不取芯鉆探 主要系利用鉆機的沖擊力、推力及扭力的變化，

28、配合回水顏色及巖屑的觀察，記錄鉆進時間、鉆進速率，并據(jù)此來推斷前方的地質(zhì)狀況。不取芯鉆探的優(yōu)點是施作時間較短、費用較低(與取芯鉆探比較)，若隧道前方有地下水層，可以通過不取芯鉆孔探測并排水，缺點是不取芯探孔常會因坍孔而無法量得正確的水壓及水量資料。在施作期間開挖面通常需配合停工，且鉆進過程中，容易受操作人員人為影響，因此變數(shù)較大，造成判讀巖體比較困難。不取芯探孔另一缺點是因無法得到完整巖芯，在地質(zhì)解釋方面，常存有其不確定因素。2)取芯鉆探 利用鉆芯鉆機取出完整巖芯供地質(zhì)判別，取芯鉆探可得到直接的地質(zhì)資料，從而做出較正確的地質(zhì)判別。巖芯取出后，可經(jīng)由實驗室施作該巖塊的物理、化學試驗進而得其相關(guān)力

29、學參數(shù)，鉆探完成后的孔洞也可以當成排水孔，對于穿越含高壓地下水層的巖體而言，可利用此先行降低水壓。但取芯鉆探施作期間開挖面通常需配合暫停，且施作時間比不取芯鉆用工進要長，費用也較高。在海底隧道施工中，將有效利用橫通道作為取芯鉆孔的工作面，以減少超前探孔對正常施工掘進的干擾，鉆孔長度可以調(diào)整到200m甚至更遠。(2)超前水平鉆采用的機械設(shè)備超前水平鉆探測主要采用沖擊鉆和回轉(zhuǎn)取芯鉆，二者應(yīng)合理搭配使用，提高預(yù)報準確率和鉆探速度，減少占用開挖工作面的時間。1)一般地段采用沖擊鉆。沖擊鉆不能取芯，但可通過沖擊器的響聲、鉆速及其變化、巖粉、卡鉆情況、鉆桿震動情況、沖洗液的顏色及流量變化等粗略探明巖性、巖

30、石強度、巖體完整程度、溶洞、暗河及地下水發(fā)育情況等。2）復(fù)雜地段地段采用回旋取芯鉆?；剞D(zhuǎn)取芯鉆巖芯鑒定準確可靠，地層變化里程可準確確定，一般只在特殊地層、特殊目的地段、需要精確判定的情況下使用。比如煤層取芯及試驗、溶洞及斷層破碎帶物質(zhì)成分的鑒定、巖土強度試驗取芯等。(3)超前水平鉆探測的技術(shù)要求1)孔數(shù) 斷層、節(jié)理密集帶或其他破碎富水地層每循環(huán)可只鉆一孔；富水巖溶發(fā)育區(qū)每循環(huán)宜鉆35個孔，揭示巖溶時，應(yīng)適當增加，以滿足安全施工和溶洞處理所需資料為原則；煤層瓦斯預(yù)報超前鉆孔數(shù)應(yīng)符合鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南鐵建設(shè)2008105號相關(guān)規(guī)定。2)孔深不同地段不同目的的鉆孔應(yīng)采用不同的鉆孔深度；鉆探

31、過程中應(yīng)進行動態(tài)控制和管理，根據(jù)鉆孔情況可適時調(diào)整鉆孔深度，以達到預(yù)報目的的為原則；煤層瓦斯超前鉆孔深度應(yīng)符合鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南鐵建設(shè)2008105號相關(guān)規(guī)定。在需連續(xù)鉆探時，一般每循環(huán)可鉆3050m，必要時也可鉆100m以上的深孔。連續(xù)預(yù)報時前后兩循環(huán)鉆孔應(yīng)重疊58m。3)孔徑鉆孔直徑應(yīng)滿足鉆探取芯、取樣和孔內(nèi)測試的要去，并應(yīng)符合鐵道部現(xiàn)行鐵路工程地質(zhì)鉆探規(guī)程（tb 10014）的規(guī)定；煤層瓦斯超前鉆探孔徑應(yīng)符合鐵路隧道超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)指南鐵建設(shè)2008105號相關(guān)規(guī)定。4）富水巖溶發(fā)育區(qū)超前鉆探應(yīng)終孔隧道開挖輪廓線以外58m。(4)超前水平鉆探測的施工要求1)實施超前水平鉆探測的

32、人員應(yīng)經(jīng)技術(shù)培訓(xùn)和考核，經(jīng)考核合格后方可上崗。2)鉆探前地質(zhì)技術(shù)人員應(yīng)進行技術(shù)、質(zhì)量交底。3)鉆探過程中應(yīng)在現(xiàn)場做好鉆探記錄，包括鉆孔位置、開孔時間、終孔時間、孔深、鉆進壓力、鉆進速度隨鉆孔深度變化情況、沖洗液顏色和流量變化、涌砂、空洞、振動、卡鉆位置、突進里程、沖擊器聲音的變化等。4) 鉆探過程中應(yīng)及時鑒定巖芯、巖粉，判定巖石名稱，對于斷層帶、溶洞填充物、煤層、代表性巖土等應(yīng)拍攝照片備查，并選擇代表性巖芯整理保存，重要工程鉆探過程監(jiān)理應(yīng)進行旁站。5)在富水地段進行超前鉆探時必須采取防突措施；測鉆孔內(nèi)水壓時，需安裝孔口管，接上高壓球閥、連接件和壓力表，壓力表讀數(shù)穩(wěn)定一段時間后即可測得水壓。6)

33、應(yīng)加強鉆進設(shè)備的維修與保養(yǎng)，使鉆機處于良好的狀態(tài)；強化協(xié)調(diào)和管理，各方應(yīng)積極配合，減少和縮短施鉆時間。(5)超前水平鉆質(zhì)量控制措施1)采用系統(tǒng)的鉆探程序測量布孔施鉆前按孔位設(shè)計圖設(shè)計的位置用經(jīng)緯儀準確測量放線，將開孔孔位用紅油漆標注在開挖工作面上。設(shè)備就位孔位布好后，設(shè)備就位，接通各動力電源和供風、供水管路。安裝電路要由鉆也電工操作，確保安全，供風管路要連接緊密，無漏氣現(xiàn)象。對正孔位，固定鉆機將鉆具前端對準開挖工作面上的孔位、調(diào)整鉆機方位，將鉆機固定牢固。開工、安裝孔口管孔口管必須安設(shè)牢固。成孔驗收施鉆滿足設(shè)計要求，經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)人員確認簽收后方可停鉆終孔。2)控制鉆進方向鉆機定位完畢后，對鉆機進

34、行機座加固、使鉆機在鉆進過程中位置不偏移，做到鉆孔完畢鉆機位置不變。在鉆進過程中應(yīng)定期檢查機器的松動情況，及時調(diào)整固定。對鉆具的導(dǎo)向裝置盡可能加長，并且選用剛度較強的鉆桿，從而提高鉆具的剛度，減少鉆具的下沉量，達到技術(shù)的要求。不得使用彎曲鉆具。當巖層由軟變硬時應(yīng)采用慢速、輕壓鉆進一定深度后，改用硬巖層的鉆進參數(shù)。鉆進中應(yīng)減少換徑次數(shù)。本循環(huán)鉆孔完畢后，根據(jù)測量結(jié)果總結(jié)出鉆具的下沉量，下一循環(huán)鉆探時通過調(diào)整孔深、仰俯角等措施控制下沉量在設(shè)計要求的范圍內(nèi)，達到技術(shù)要求的精度。3)準確鑒定巖性及其分布位置(6)超前水平鉆探測編制探測報告的要求超前水平鉆鉆探應(yīng)編制探測報告，內(nèi)容包括工作概況、鉆孔探測結(jié)

35、果、鉆孔柱狀圖，必要時應(yīng)附以鉆孔布置圖、代表性巖芯照片等。（4） 隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作流程圖七 隧道超前地質(zhì)預(yù)報工作流程圖（5） 擬定工作計劃、準備工作及工作執(zhí)行1、擬定工作計劃為使地質(zhì)超前預(yù)報工作能順利進行，首先應(yīng)研究擬定完善的工作計劃。擬定工作計劃時，應(yīng)核對圖紙和補充調(diào)查，做到以下幾方面：(1)作業(yè)前，我單位應(yīng)對圖紙、資料等進行現(xiàn)場核對，并做補充調(diào)查，調(diào)查核對隧道所處的位置、地形、地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)、鉆探圖表，以及隧道進出口位置和其他相關(guān)工程的情況。(2)調(diào)查核實水、電、交通運輸及通信設(shè)施可利用的情況，當?shù)厣a(chǎn)、生活、勞力可以供應(yīng)的情況。(3)調(diào)查收集當?shù)貧庀蟆⑺馁Y料。(4)將調(diào)查

36、結(jié)果復(fù)制一份提交監(jiān)理工程師，如有建議或改進意見一并提交監(jiān)理工程師審批。工作計劃應(yīng)包括：地質(zhì)超前預(yù)報的方法、工具、程序、工作地點、現(xiàn)場注意事項及其它必要措施、和施工單位的配合等。2、準備工作工作計劃擬定好后，工作人員應(yīng)事先準備及研讀有關(guān)該工程的相關(guān)文件，做好相關(guān)儀器設(shè)備的調(diào)試工作。3、執(zhí)行工作依據(jù)擬定的工作計劃，有序進行地質(zhì)超前預(yù)報。（6） 編制工作報告和建立預(yù)警機制1、編制工作報告依據(jù)現(xiàn)場情況，及時提交單次地質(zhì)超前預(yù)測報告，并按月提交階段報告或根據(jù)工程需要提交緊急報告。2、建立預(yù)警機制隧道地質(zhì)超前預(yù)報是隧道施工的核心內(nèi)容之一。有利于施工技術(shù)人員及時掌握圍巖和支護的動態(tài)信息，地質(zhì)預(yù)報及數(shù)據(jù)分析可

37、有效地提供隧道施工安全預(yù)警,結(jié)合對圍巖和支護的變位、應(yīng)力量測來驗證設(shè)計的合理性，及時修改支護系統(tǒng)的設(shè)計。隧道一旦出事，將帶來極大的社會影響，為吸取國內(nèi)隧道、地鐵事故的教訓(xùn)，避免同樣事故再次發(fā)生，特提出以下預(yù)警機制： 在全面了解已有地質(zhì)勘察資料的基礎(chǔ)上，針對不同地質(zhì)、地形條件下隧道的特點，有針對性地對重點部位強化預(yù)報工作，補充開展必要的現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查工作；在開挖過程中詳細描述隧道圍巖巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)特性及地下水狀況等；對隧道掘進過程中可能出現(xiàn)的塌方進行預(yù)測；應(yīng)用水文地質(zhì)學方法對隧道掘進過程可能出現(xiàn)的涌水進行預(yù)測，提出紅、橙、黃、藍四色地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警機制，并根據(jù)四色預(yù)警制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。四色

38、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警機制由預(yù)警中心、預(yù)警決策、預(yù)警發(fā)布和預(yù)防措施4個部分組成。 圖八 隧道地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警機制示意圖 圖九 隧道地質(zhì)災(zāi)害四色預(yù)警法（7） 針對特殊地質(zhì)段的處理方法當施工過程中發(fā)現(xiàn)前方有異常地質(zhì)現(xiàn)象出現(xiàn)的時候，立即向監(jiān)理、設(shè)計單位、業(yè)主匯報現(xiàn)場的實際情況，組織人員對前方的地質(zhì)情況做進一步的勘查。當確定前方地質(zhì)情況后針對具體情況按以下方法進行處理。1、涌水出現(xiàn)處理方法（1）采用超前鉆孔將水排除法。（2）采用超前小導(dǎo)管注漿法堵水、止水或超前固巖注漿法堵水。（3）采用井點降水或深井降水，對于滲透水較小時，也可采用洞內(nèi)降水法降低地下水。同時做好抽出水后的地面排水工作。 （4）承壓水排放和高壓水處理施

39、工法。在不影響圍巖穩(wěn)定的情況下，可采用注漿前排水降壓，也可采用超前鉆孔、輔助坑道排水，首先采用排水法降低地下水的壓力，然后進行注漿封堵涌水，在注漿過程中應(yīng)先周圍注漿，對準水源方向注，切斷水源，最后頂水注漿，將涌水堵住。在此施工中，我們必須高度重視而做好防排水工作，務(wù)必將涌水或裂隙水引至洞外的排水系統(tǒng)之中。2、突水突泥地質(zhì)現(xiàn)象的處理方法（1）采用了注漿加固坍塌體，長管棚超前支護，等施工措施。（2）對于不同的突水方式分別采用裂隙出水點注漿與溶洞涌水注漿的施工方法。（3）在突水點設(shè)止?jié){墻，然后再對前方圍巖進行全斷面深孔預(yù)注漿進行堵水，采用堵排結(jié)合的方案。3、斷層破碎帶處理方法（1）斷層寬度較小,巖體

40、組成物為堅硬巖塊且擠壓緊密,圍巖穩(wěn)定性相對較好,隧道通過這樣的斷層,可不變施工方法,與前后段落的施工方法一致,避免頻繁變更施工方法,影響施工進度,但過斷層帶要加強初期支護和適當?shù)妮o助施工措施渡過斷層帶。如超前錨桿與徑向錨桿配合，加厚噴射砼，并增設(shè)鋼筋網(wǎng)等措施。必要時可增設(shè)格柵架。（2）一般斷層破碎帶,采用徑向錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴砼、格柵鋼架等加強初期支護，并在拱部施作超前小導(dǎo)管周壁預(yù)注漿，對洞周巖體進行預(yù)加固和超前支護。開挖后及時施作拱部初噴砼，徑向錨桿，掛鋼筋網(wǎng)，格柵鋼架。（3）斷層出露于地表溝槽,且隧道為淺埋,可采用地面砂漿錨桿結(jié)合地面加固和排泄地表水及防止地表水下滲等措施。（4）當斷層寬度大

41、,巖體極破碎時,可采用注漿管棚和鋼架超前支護,管棚長度一般10m40m,能一組管棚穿過斷層破碎帶,則采用一組管棚,但受地質(zhì)和施工條件限制,斷層寬度大,可分組設(shè)置,縱向兩組管棚的搭接長度不小于3.0m。管棚用鋼管直徑80150mm,一般多采用108厚壁熱扎無縫鋼管,環(huán)向鋼管中心間距為管徑的23倍即3040cm,鋼架根據(jù)地質(zhì)情況，采用型鋼或格棚，其間距0.81.0m一榀,開挖后及時施做錨、網(wǎng)、噴、鋼架等初期支護。三、超前地質(zhì)預(yù)報提交的資料（一）繪制必要的圖件 1）提交隧道地質(zhì)超前預(yù)報的縱、橫斷面布置圖； 2）提交隧道地質(zhì)超前預(yù)報成果圖； 3）水平鉆孔縱、橫斷面位置圖； 4）tsp解釋圖譜； 5）地

42、質(zhì)素描圖等。（二）繪制必要的表格、照片 1）提交地質(zhì)與支護觀察記錄表、照片； 2）提交圍巖預(yù)報分級表； 3）提交tsp記錄表、照片； 4）提交地質(zhì)雷達記錄表、照片； 5）提交紅外探水記錄表、照片； 6）提交隧道地質(zhì)調(diào)查表、照片等。（三）提交隧道地質(zhì)超前預(yù)報報告 1）提交季度報告； 2）提交總報告。四、設(shè)備及人員安排（一）擬投入以下設(shè)備為滿足施工需要，共投入以下設(shè)備：照相機4臺，羅盤儀4臺，tsp203一臺，sir20型地質(zhì)雷達一臺，紅外探測儀一臺。（二）擬投入以下人員為滿足施工需要，共投入以下人員：項目負責人1人，技術(shù)負責人1人，下設(shè)掌子面地質(zhì)素描小組、地質(zhì)雷達小組、tsp小組、紅外探測小組、

43、加深炮眼小組及超前水平鉆小組各1個，每組3人，設(shè)組長1名。五、質(zhì)量保證體系及質(zhì)量保證措施（一）質(zhì)量保證體系1、機構(gòu)設(shè)置原則保證安全，保證質(zhì)量，降低成本，提高信譽。2、組織機構(gòu)設(shè)置根據(jù)“保證安全，保證質(zhì)量，降低成本，提高信譽”的機構(gòu)設(shè)置原則，采用項目負責人負責制，項目部設(shè)置項目負責人1人，技術(shù)負責人1人，下設(shè)掌子面地質(zhì)素描小組、地質(zhì)雷達小組、tsp小組各1個，每組23人，設(shè)組長1名。項目負責人全面負責各項工作，包括項目部的技術(shù)、財務(wù)、合同、計劃、安全、后勤等工作；技術(shù)負責人對項目部技術(shù)工作全面負責，抓好工作計劃、具體方案的審定，領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督各項地質(zhì)超前預(yù)報工作的開展，指導(dǎo)組長進行數(shù)據(jù)處理分析，對數(shù)

44、據(jù)處理分析結(jié)果進行審核，平時做好技術(shù)人員的業(yè)務(wù)學習交流工作。對施工中出現(xiàn)的重點、難點工作開展攻關(guān)研究，對施工中出現(xiàn)的異常情況，負責向有關(guān)部門匯報，并提出合理建議；組長負責對責任范圍內(nèi)的隧道開展預(yù)報，負責計劃制定、現(xiàn)場實施、數(shù)據(jù)整理和分析，及時匯報隧道施工狀態(tài)、異常情況的發(fā)展情況和處理情況，向項目負責人和技術(shù)負責人匯報。3、基本工作制度在項目部正常工作期間，貫徹專人負責制，明確個人分工，實施有效獎懲制度，相互監(jiān)督，互幫互助，確保監(jiān)測工作安全、快速、優(yōu)質(zhì)。各人到崗后明確自己的工作責權(quán)，對責任范圍內(nèi)的各項事務(wù)向上級負責，必須按時保質(zhì)保量完成各自工作，每周進行向上級進行工作匯報，接受上級的批評監(jiān)督。多

45、次不能圓滿履行職責者，將進行處罰，直至開除出本項目部，由項目負責人另安排高素質(zhì)人員頂替，并報相關(guān)部門批準。4、質(zhì)量保障制度為確保本項目得到高質(zhì)量的實施，各部門應(yīng)做到“提前計劃，嚴格執(zhí)行，認真分析，及時總結(jié)”。從項目負責人到一般預(yù)報員，必須按規(guī)定的提前量，制定工作計劃和方案，經(jīng)批準后嚴格按規(guī)范、操作規(guī)程實施，保證預(yù)報及時開展，保證預(yù)報頻率超過規(guī)范要求，保證數(shù)據(jù)快速整理分析和反饋，及時發(fā)揮預(yù)報的作用。（二）質(zhì)量保證措施我項目分部部針對本項目設(shè)置地質(zhì)超前預(yù)報項目組，設(shè)項目負責人1名、項目技術(shù)負責人1名，專業(yè)地質(zhì)工程師、現(xiàn)場預(yù)報人員、輔助人員若干名（滿足現(xiàn)場工作需要），所有項目組成員均為長期從事隧道地

46、質(zhì)超前預(yù)報的技術(shù)人員。為保證預(yù)報數(shù)據(jù)的真實可靠及連續(xù)性，儀器的管理采用專人使用專人保養(yǎng)、專人檢驗的方法；量測設(shè)備、傳感器等各種元器件在使用前均經(jīng)檢查校準合格后方投入使用。在工作過程中，我項目部將依據(jù)中華人民共和國行業(yè)標準鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（tb10003-2005）、客運專線鐵路工程施工質(zhì)量驗收標準應(yīng)用指南（2005）、客運專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收暫行標準（2005-160），鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程（tb10121-2007）、鐵路隧道施工安全技術(shù)規(guī)范（tb10304-2009）、鐵路隧道工程技術(shù)指南（tz2042008）及相關(guān)現(xiàn)行最新規(guī)范和標準，相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書開展各項工作，加強各項記錄的管理，嚴格執(zhí)行相關(guān)制度，做好咨詢的每一個程序，保證規(guī)范化做好服務(wù)工作。質(zhì)量目標是實施方案科學、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、效果顯著，現(xiàn)場指導(dǎo)認真負責、