隧道超前地質(zhì)預報TSP法施工作業(yè)指導書

1、超前地質(zhì)預報（TSP法）作業(yè)指導書.適用范圍適用于鐵路隧道工程超前地質(zhì)預報（TSP法）施工。.作業(yè)準備施工前應充分掌握隧道設計圖紙及相關(guān)文件內(nèi)容，并及時與現(xiàn)場進行核對， 以確定合適的超前地質(zhì)預報方法并配備相應機具設備。根據(jù)施工圖設計要求及現(xiàn)場實 際情況做好超前地質(zhì)預報作業(yè)技術(shù)交底。熟悉鐵路隧道超前地質(zhì)預報技術(shù)規(guī)程（Q/CR9217-2015）、業(yè)主下發(fā)有關(guān)超前地質(zhì)預報的管理辦法等文件要求。將隧道超前地質(zhì)預報工作納入正常的施工工序管理，建立完善的信息收集和 信息反饋系統(tǒng)。熟悉了解已有勘察資料，掌握學子面所處地段的地層巖性、構(gòu)造特征、不良 地質(zhì)及水文地質(zhì)特征。熟悉了解其他預報手段探測成果，分析判斷

2、學子面所處地段工程地質(zhì)與水文 地質(zhì)特征可能出現(xiàn)的差異（與勘察成果比較）。.技術(shù)要求技術(shù)指標地層巖性預報，特別是針對軟弱夾層、破碎地層及特殊巖土的預測預報。地質(zhì)構(gòu)造預報，特別是針對斷層、節(jié)理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性 的構(gòu)造發(fā)育情況的預測預報。不良地質(zhì)預報，特別是針對瓦斯等發(fā)育情況的預測預報。地下水預測預報，特別是針對富水斷層、富水褶皺軸、富水地層中的裂隙 水等發(fā)育情況的預測預報。技術(shù)標準探明斷層的性質(zhì)、產(chǎn)狀、富水情況、在隧道中的分布位置、斷層破碎帶的 規(guī)模、物質(zhì)組成等，并分析其對隧道的危害程度。測定瓦斯含量、瓦斯壓力、涌出量、瓦斯放散初速度等，評價隧道瓦斯嚴 重程度及對工程的影響，提出技術(shù)

3、措施建議等。.施工程序與工藝流程施工程序施工程序詳見圖1。工藝流程工藝流程詳見圖2、圖3。圖1隧道超前地質(zhì)預報工作程序框圖圖2超前地質(zhì)預報實施流程圖圖3地質(zhì)預報信息處理流程圖圖4 TSP超前預報測線示意圖.施工要求施工準備預報工作開展前一天，通知施工方按照觀測系統(tǒng)設計圖打好接收器孔和爆 破孔。接收器孔和炮孔的布置必須由施工方測量人員定點布孔，切勿隨意定點布孔，以免影響預報的數(shù)據(jù)質(zhì)量。布孔定點時，接收器孔和炮孔應在同一平面上，并用 噴漆做好標記，炮點要序號標記。嚴格按照設計要求（包括孔距、孔深、孔傾角）鉆孔，孔身要直，必要時 需清理孔內(nèi)巖屑和泥漿?？變?nèi)巖屑（渣）和泥漿要用水沖出孔外，以便于套管和

4、炸藥 包放置到位。布孔時，如若遇到洞室，接收器孔和炮孔的布置應避開洞室。避不開時， 炮孔應布置在洞室的對側(cè)，數(shù)據(jù)記錄時應注明洞室的位置（里程樁號）。施工工藝隧道地質(zhì)災害分級根據(jù)地質(zhì)災害對隧道施工安全的危害程度，分為以下四級，詳細影響因素見表A級：存在重大地質(zhì)災害的地段，如大型暗河系統(tǒng)，可溶巖與非可溶巖接觸帶， 軟弱、破碎、富水、導水性良好的斷層破碎帶，特殊地質(zhì)地段，重大物探異常地段， 大型、特大型涌水涌泥地段，誘發(fā)重大環(huán)境地質(zhì)災害的地段以及高地應力、瓦斯災害嚴重的地段以及人為坑洞等。B級：主要針對中、小型涌水涌泥地段，較大物探異常地段，斷裂帶等。C級：主要針對水文地質(zhì)條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖

5、地段，發(fā)生涌水涌泥的可 能性較小。D級：非可溶巖地段、小型斷層破碎帶，發(fā)生涌水涌泥的可能性極小。超前地質(zhì)預報堅持隧道洞內(nèi)探測與洞外地質(zhì)勘探相結(jié)合、地質(zhì)方法與物探方法相結(jié)合、多種物探方法相結(jié)合、地球物理方法與超前水平鉆探相結(jié)合，輔助導坑與主 洞探測相結(jié)合，開展多層次、多手段的綜合超前地質(zhì)預報，并貫穿于施工全過程。表1綜合超前地質(zhì)預報工作分級影響因素施工地質(zhì) 分級ABCD復雜較復雜中等復雜簡單地 質(zhì)復 雜程度 （含 物探異 常）巖溶 發(fā)育程 度極強，厚層塊狀灰 巖，大型溶洞、暗河， 巖溶密度每平方公里 15個，最大泉流量 50L/S，鉆孔巖溶率10%強烈，中厚層灰?guī)r夾 白云巖，地表溶洞落水 洞密集

6、、地下以管道水 為主，巖溶密度每平方 公里515個，最大泉 流量10-50L/s ,鉆孔巖溶率510%中等，中薄層灰?guī)r， 地表出現(xiàn)溶洞，巖溶 密度每平方公里15個，最大泉流量5-10L/s ,鉆孔巖溶率25%。微弱，不純灰?guī)r與 碎屑巖互層，地表地 下以溶隙為主，最大 泉流量 5L/S ,鉆孔巖溶率 2%。涌水 涌泥程度特大（日出水10 萬t以上）、大型突水 （日出水110萬 t ）、突泥，高水壓。中小型突水（日出水10001 萬 t ）、突泥。小型涌水（日出水1001000 t ）、涌泥。日出水小于100 t 涌突水可能性極小。斷層 穩(wěn)定程 度大邱斷層破碎帶、 自穩(wěn)能力差、富水， 可能引起大型

7、失穩(wěn)坍 塌。中型斷層帶，軟弱， 中弱富水，可能引起 中型坍塌。中小型斷層，弱富 水，可能引起小型坍 塌。中小型斷層，無 水，掉塊。地應 力 影響 程度高應力，嚴重巖爆 （拉森斯判據(jù)0.083 ,即巖石點荷載 強度與圍巖最大切向應力的比值），大變 形。高應力，中等巖爆 （拉森斯判據(jù) 0.083-0.15 ）,中弱變 形。弱巖爆（拉森斯判據(jù)0.150.20 ）,輕微變 形。無巖爆（拉森斯判 據(jù)0.20 ）,無變形。瓦斯 影響 程度瓦斯突出：煤的破 壞類型為W （強烈破 壞煤）、IV （粉碎煤）、 V （全粉煤）類，瓦 斯放散初速度）10, 煤的堅固系數(shù)0 0.5 , 瓦斯壓力） 0.74Mpa 。

8、高瓦斯：全工區(qū)的瓦 斯涌出量）3，0.5m /min 。低瓦斯：全工區(qū)的瓦 斯涌出量3，0.5m /min 。無。（地質(zhì)因素） 對隧道施工影 響程度危及施工安全，可 能造成重大安全事 故。存在安全隱患?？赡艽嬖诎踩珕栴}。局部可能存在安 全問題。誘發(fā)環(huán)境問 題的程度可能造成重大環(huán) 境災害。施工、防治不當，可 能誘發(fā)一般環(huán)境問題。特殊情況下可能出 現(xiàn)一般環(huán)境問題。無。分級預報方式A級預報：采用地質(zhì)素描、地震反射波法（TSR TGK?）、地質(zhì)雷達、超前水平鉆探、加深炮孔等手段綜合預測。首先以長距離地震反射波法進行預測， 同時中長距 離的超前鉆探探查和短距離的雷達探測，每一個開挖循環(huán)，都進行加深炮孔探

9、測。B級預報：采用地質(zhì)素描，地震反射波法，輔以地質(zhì)雷達，進行必要的單孔超前水平鉆和加深炮孔探測。當發(fā)現(xiàn)局部地段較復雜時，則按A級要求實施。C級預報：以地質(zhì)素描為主。對重要的地質(zhì)（層）界面、斷層或物探異?？刹捎玫卣鸱瓷洳ǚㄟM行探明，必要時單孔超前鉆探。D級預報：采用地質(zhì)素描、輔以加深炮孔。TSP超前地質(zhì)預報方案一般要求嚴格按照超前地質(zhì)預報方案實施， 科學組織，正確處理施工進度與超前預報工 作的關(guān)系。當施工進度與超前預報發(fā)生矛盾時， 施工必須為超前預報讓路，以避免盲 目施工，確保超前預報實施，并起到指導施工的作用。超前預報人員應能正確使用物探儀器設備，并具備判譯、預報能力。參與超前預報工作的單位應

10、按要求配備預測預報人員與超前探測儀器設備。開展物探預報方法時，各架子隊應予以配合，提供條件。當發(fā)現(xiàn)具有涌（突）水、涌（突）泥（砂），等大型地質(zhì)災害時，參建各方應 及時共同研究分析、提出處理方案及措施意見。地震波反射法（TSP技術(shù)要求在軟弱破碎地層或巖溶發(fā)育區(qū)，地震波反射法每次預報距離應為100m左右，不宜超過150m地震波反射法連續(xù)預報時，前后兩次預報區(qū)段重疊長度不應少于10m地震波反射法儀器要求儀器采用TSP單點反射法可采用一般工程地震儀，使用的儀器必須達到出廠 規(guī)定的技術(shù)指標；儀器的記錄長度應能夠滿足預報距離的要求；儀器的采樣間隔設置應在 30ms-250ms間具有多檔選擇，以適應不同隧道

11、圍巖 探測的要求，一般硬巖宜采用小的采樣間隔，軟巖采用稍大的采樣間隔；儀器的接收裝置應具有高靈敏度的響應特性， 對于三份量接收裝置具有良好的 指向性；儀器與配套設備應具有防震、防塵、防潮功能，適應山區(qū)運輸和隧道環(huán)境下使 用；儀器的存儲介質(zhì)在隧道內(nèi)外溫差較大的條件下應具有防結(jié)霧功能，防止數(shù)據(jù)的丟失；儀器采集時不宜選擇使用濾波檔， 因特殊需要使用濾波檔時，不應造成有效波 記錄的畸變，并應有對比記錄；在煤系地層探測時，應采用煤礦許用炸藥和煤礦許用電雷管， 必須采用電力起 爆。反射波記錄的質(zhì)量是數(shù)據(jù)處理和獲得高質(zhì)量預報成果的基礎，原始反射波記錄必須滿足下列要求：反射波原始記錄包括儀器檢查記錄、試驗記錄

12、、質(zhì)量檢查記錄、生產(chǎn)記錄、班 報表等；記錄首波（即由震源產(chǎn)生的直達波）中縱波與橫波的同相軸應具有清晰分離的 特征，應依據(jù)記錄上的同相軸判斷縱波與橫波的速度， 干擾背景不應影響初至波時間 的讀取和波形的對比；采集反射波記錄時，應滿足激發(fā)與接收同步進行的條件，接收延遲誤差不應大 于3ms；每次探測采集的有效地震波的道數(shù)不應小于彈性波反射法儀器設備要求的理 論工作道數(shù)的80%如有工作道不正常，則應重新進行數(shù)據(jù)采集；反射波檢查記錄與原觀測記錄的同相軸應有基本一致的重復性和波形相似性。數(shù)據(jù)采集時應盡可能減少隧道內(nèi)其他震源震動產(chǎn)生的地震波、聲波的干擾，并應采取壓制彈性波、聲波干擾的措施。超前地質(zhì)預報的內(nèi)容

13、和方法超前地質(zhì)預報的目的是根據(jù)隧道圍巖地質(zhì)復雜程度分級，采用一定的預報技術(shù)手段來確定隧道施工學子面前方及周圍可能發(fā)生突（涌）水（泥）、塌方、掉塊、冒頂、 放射性等地質(zhì)災害風險源的位置、規(guī)模、性質(zhì)、發(fā)育特征、強度、影響范圍等；對于 巖溶隧道，還應對底板的巖溶發(fā)育情況以及巖溶水的賦存規(guī)模以及壓力進行預測。根據(jù)預測與預報的結(jié)果，建立災害應急處理方案與薄弱地段的施工方案，為隧道工程施 工方案的制訂與風險防范提供動態(tài)可靠的依據(jù)，確保隧道施工地質(zhì)風險安全可控。超前地質(zhì)預報工作內(nèi)容包括：超前地質(zhì)預報；施工圍巖分級及穩(wěn)定性評價；災害 評估及防治工程措施建議3項內(nèi)容。超前地質(zhì)預報超前地質(zhì)預報是隧道施工地質(zhì)工作最

14、主要的工作內(nèi)容。其工作分為：既有資料收集；地質(zhì)調(diào)查；洞內(nèi)外水文調(diào)查；監(jiān)測測試；超前地質(zhì)預測；綜合超前預報和成災警 報等五項任務。既有資料收集既有資料和相關(guān)地質(zhì)成果的收集和分析，對存疑慮的相關(guān)重大地質(zhì)問題和地段， 必要時進行踏勘和補充恰當?shù)牡刭|(zhì)工作。地質(zhì)調(diào)查：超前地質(zhì)預報最基礎的工作，其主要內(nèi)容包括：A.地質(zhì)觀察a.地層巖性一一地層時代劃分，巖組劃分，巖石劃分，巖體性態(tài)，切割程度，圍巖等 級等。b.斷層一一斷層性質(zhì)、位置、產(chǎn)狀、破碎帶寬度及構(gòu)造巖劃分，斷層巖體的圍巖 級別劃分及穩(wěn)定性評價。斷層坍方的地質(zhì)原因，是地質(zhì)觀察的重點。c.地穿性節(jié)理一一產(chǎn)狀、密度、寬度、延伸情況，節(jié)理面特征、力學性質(zhì)。分

15、析 判斷組合特征、巖體完整性程度，控制局部坍方的構(gòu)造內(nèi)因。B.巖溶調(diào)查：巖溶規(guī)模（形態(tài)）、位置（洞體里程）、所屬地層和構(gòu)造部位，充填 物（成分、狀態(tài)）、洞體展布的空間關(guān)系。洞內(nèi)外水文調(diào)查A.洞內(nèi)水文調(diào)查a.涌水點（處）調(diào)查空間：層位、構(gòu)造部位、洞圍分布，含水體分布；時間：點（處）問的時效關(guān)系；制約：制約因素、補給來源、途徑、連通關(guān)系。b.涌水量預測：實用量測：反映瞬時特征和短期變化特征；長期觀測：反映長期變化特征和動態(tài)特征；涌水量預測；c.水質(zhì)水壓測試：包括水壓、水溫、水色、含泥沙量測定；d.危害評估B.洞外水文調(diào)查a.氣象觀測。b.重要排泄點、徑流點長期觀測；c.相關(guān)巖溶水文地質(zhì)及環(huán)境水文地

16、質(zhì)調(diào)查調(diào)繪：相關(guān)巖溶水文調(diào)繪、地表坍方、變形調(diào)查；試驗：同位素、示蹤等；水質(zhì)。超前地質(zhì)預測A.預測方法超前物探預測法：包括地震反射波法、地質(zhì)雷達；超前鉆孔預測法：包括超前水平鉆孔、加深炮孔。B.預測有效距離長距離超前地質(zhì)預測：其預報距離為 100150m以地震反射波法為主結(jié)合地面 地質(zhì)工作綜合預報。短距離超前地質(zhì)預測：其預報距離為1530m以內(nèi)。是在長距離超前地質(zhì)預報的 基礎上，以地質(zhì)雷達、58孔5m加深炮孔和30m超前鉆孔為手段并結(jié)合學子面地質(zhì) 素描工作綜合預報。中長距離超前預測：其預報距離為 30100m是在長距離超前地質(zhì)預測的基礎 上，針對較大物探異常，以30100m超前鉆孔為手段并結(jié)合

17、學子面地質(zhì)素描工作綜 合預報。綜合超前預報和成災警報A.綜合超前預報內(nèi)容地層、完整性及含水情況；斷層及富水情況；大型巖溶及富水情況；暗河。B.超前地質(zhì)災害警報內(nèi)容大型塌方；涌水涌泥；C.預報災害警報方法資料綜合分析法；不良地質(zhì)前兆預測法；地質(zhì)災害發(fā)生可能性判斷法。施工圍巖分級和圍巖穩(wěn)定性評價圍巖穩(wěn)定性評價一般分為穩(wěn)定性初步評價和長期穩(wěn)定性評價。施工圍巖分級，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和物探預報資料確定巖石堅硬程度、完整性，并根據(jù)巖體含水情況劃分施工階段圍巖分級。圍巖穩(wěn)定性評價：根據(jù)施工圍巖分級、掌子面穩(wěn)定狀態(tài)，綜合評價圍巖穩(wěn)定性。 根據(jù)軟弱不利結(jié)構(gòu)面楔體穩(wěn)定性分析，評價圍巖局部穩(wěn)定性，預報拱頂?shù)魤K、側(cè)壁片幫

18、等災害。災害評估、防治工程措施建議災害評估內(nèi)容：包括超前地質(zhì)預報、圍巖穩(wěn)定性評價和隧底巖溶探查所反映的 大型坍方、涌水涌泥、軟巖變形、圍巖穩(wěn)定性、隧底巖溶坍塌等方面。災害評估方法：參照表1地質(zhì)災害分級簡表中地質(zhì)復雜程度， 誘發(fā)環(huán)境問題的 程度和結(jié)合工程特征評價各類災害對隧道施工安全、質(zhì)量、工期、環(huán)境的危害評估。防治工程措施建議：以設計資料為基礎，根據(jù)綜合預報的地質(zhì)條件，從地質(zhì)的 角度出發(fā)，針對不同地質(zhì)條件和地質(zhì)災害及其危害程度， 提出安全可行的處理措施建 議。超前地質(zhì)預報（TSP方法測試技術(shù)要求預報距離在軟弱破碎地層或巖溶發(fā)育區(qū)，一般每次預報距離應為100m左右，不宜超過150m.施工順序TS

19、P地震波法的施工順序為：測量布孔-鉆孔-安裝套管-裝填炸藥-儀器安裝 與測試-放炮、數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制要素接收器和炮點位置應在同一平面和高度上。采用合適的雷管、裝藥量和炮點位置?？刂菩盘柌ㄐ?，盡量降低噪音干擾。對記錄質(zhì)量不合格的炮，應重新裝藥補炮，接收和記錄合格的地震道。反射波記錄的質(zhì)量是數(shù)據(jù)處理和獲得高質(zhì)量預報成果的基礎，原始反射波記錄必須滿足下列要求。反射波原始記錄包括儀器檢查記錄、試驗記錄、質(zhì)量檢查記錄、生產(chǎn)記錄、班報表等；記錄首波（即由震源產(chǎn)生的直達波）中縱波與橫波的同相軸應具有清晰分離的 特征，應依據(jù)記錄上的同相軸判斷縱波與橫波的速度， 干擾背景不應影響初至波時間 的讀取和波形的對比；

20、采集反射波記錄時，應滿足激發(fā)與接收同步進行的條件，接收延遲誤差不應大 于3mq每次探測采集的有效地震波的道數(shù)不應小于彈性波反射法儀器設備要求的理 論工作道數(shù)的80%如有工作道不正常，則應重新進行數(shù)據(jù)采集；反射波檢查記錄與原觀測記錄的同相軸應有基本一致的重復性和波形相似性。數(shù)據(jù)采集時應盡可能減少隧道內(nèi)其他震源震動產(chǎn)生的地震波、聲波的干擾，并應采取壓制彈性波、聲波干擾的措施。地震波反射法的數(shù)據(jù)處理與資料解釋應符合下列規(guī)定。處理前應剔除不符合記錄要求的地震道數(shù)據(jù)；采用計算機對反射波特征明顯、 信噪比高、同相軸清晰的地震道數(shù)據(jù)記錄進行 相位追蹤對比；依據(jù)時間剖面圖、瞬時振幅圖結(jié)合地質(zhì)資料進行分析， 對

21、比和追蹤波組的相似 性、波振幅的衰減程度、振動的同相性和連續(xù)性等特征，判釋和確定反射波組對應的 層位、被測地質(zhì)體的接觸關(guān)系、構(gòu)造形態(tài)等。根據(jù)波視速度的差異，確定反射界面在隧道軸向前方的距離、位置、規(guī)模，反 射界面與洞軸方向的夾角。地質(zhì)信息收集與處理超前地質(zhì)預報建立一個地質(zhì)信息系統(tǒng)， 通過各種方法收集地質(zhì)信息，進行綜合分 析、判斷，編制信息預報成果由主管技術(shù)人員予以復核，并報設計、監(jiān)理。為變更設 計和施工提供決策依據(jù)，及時調(diào)整施工方法和支護參數(shù)。經(jīng)分析、整理的地質(zhì)資料作 為施工技術(shù)資料存檔。采用新的施工方法和支護參數(shù)后， 有從施工過程中獲取新的地質(zhì)信息，更新地質(zhì) 信息系統(tǒng)，經(jīng)處理后再次反饋給施工

22、，使地質(zhì)信息收集、處理系統(tǒng)化。.勞力組織現(xiàn)場配備技術(shù)人員和普通勞工協(xié)助實施。 工程師2人，技術(shù)人員2人，普通勞工 5人。.材料要求根據(jù)地質(zhì)超前預報設計確定。.設備機具配置結(jié)合隧道地質(zhì)圍巖分級、超前地質(zhì)預報設計，超前地質(zhì)預報設備配置如下表。表2設備配置表序號設備名稱型號規(guī)格單位數(shù)量1地震波超前預報探測儀TSP臺12地質(zhì)雷達SIR-20臺1-8 -3地質(zhì)羅盤儀DQY-1 型臺24計算機臺25打印機臺16越野汽車輛17照相機臺18放射性、瓦斯探測儀必要時各備1臺臺1.質(zhì)量控制及檢驗按照超前地質(zhì)預報實施性施工組織所制定的各項技術(shù)指標的要求，嚴格技術(shù)交底，做到目的明確、清晰地開展預報工作，使預報質(zhì)量得到

23、有效的控制，從而切實 保證預報的精度和質(zhì)量。TS網(wǎng)前探測前應對炮孔及接收器孔進行測量， 其參數(shù)應嚴格滿足設計要求； 接收器套管安裝要耦合完好；檢測噪音振幅峰值小于 -78dB時方可接收數(shù)據(jù)，接收時 要保持檢測噪音時最安靜的狀態(tài)，接收到的信號要求初值明顯；曲線隧道預報的終點 不能偏離隧道中線30m在各項現(xiàn)場采集工作結(jié)束后，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析、處理以及報告編寫應及時，成 果報告應有編制、復審核。成果報告及時提交給項目部，做到信息化施工。把預報、檢測結(jié)果與實際開挖情況進行比對，不斷總結(jié)，調(diào)整各種參數(shù)、方 案組合等，對預報做出修正，提高準確性。提高超前地質(zhì)預報工作人員的解譯能力，提高預報準確率和預報技術(shù)水平。.安全及環(huán)保要求安全要求超前地質(zhì)預報人員應認真學習、執(zhí)行隧道施工安全規(guī)程，超前鉆探人員 還應該認真學習、執(zhí)行鉆探安全技術(shù)操作規(guī)程