1、隧道超前地质预报技术交底 新建铁路安顺至六盘水线 隧道综合超前地质预报技术交底 工程检测有限责任公司 二零一六年八月 目 录 1、编制依据 . 1 2、沿线地质概况 . 1 3、地质复杂程度分级标准 . 3 4、隧道超前地质预报的目的 . 5 5、隧道综合超前地质预报采用的主要技术方法 . 5 6、质量要求及质量保证措施 . 25 7、现场工作制度 . 27 8、安全措施 . 28 9、需要说明的其他问题 . 30 10、附表 . 30 1、编制依据 1.1铁路隧道超前地质预报技术规程（Q/CR 9217-2015） 1.2铁路工程物理勘探规范（TB10013-2010） 1.3铁路工程地质勘2、察规范（TB 10012-2007） 1.4铁路工程地质钻探规程（TB 10014-2012） 1.5铁路瓦斯隧道技术规范（TB 10120-2002） 1.6铁路工程基本作业施工安全技术规程（TB10301-2009） 1.7铁路隧道工程施工安全技术规程（TB10304-2009） 1.8铁路建设工程风险管理技术规范（Q/CR 9006-2014） 1.9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） 1.10 新建铁路安顺至六盘水线隧道超前地质预报施工图设计 1.11 我院对施工现场实地勘察、调查资料 2、沿线地质概况 安顺至六盘水铁路位于3、贵州省西部的安顺、六盘水市境内，线路东接沪昆客运专线安顺西站，向西经六盘水市的六枝特区，于六盘水枢纽水城站接轨后利用既有沪昆铁路至六盘水站。线路长度97.789km（不含安顺地区和六盘水枢纽相关配套工程），运营长度124.647km。 线路位于云贵高原中部。通过溶蚀丘陵区、侵蚀构造低中山区和高原构造盆地区等三个地貌单元。 溶蚀丘陵区：指安顺西至六枝段，地面高程13301450m，相对高差40200m ；孤峰、峰林、峰丛地貌发育，基岩多出露，谷地较为平缓开阔。 侵蚀构造低中山区：指六枝至滥坝段，地面高程11402220m，相对高差1001000m；地势东北低、西南高，山脊走向与构造线一致，地形绵4、延起伏，山梁与深谷相间分布，基岩多裸露。 高原构造盆地区：指滥坝至六盘水段，地面高程约17801850m，相对高差550 m；地形平坦开阔，地表水系发育。 区内地层以上古生界和中生界为主，沿线分布火山喷出玄武岩及沉积岩，沉积岩可划分为碳酸盐岩、煤系地层、碎屑岩等，沟谷地段普遍覆盖第四系土层。可溶岩分布广泛，岩性包括灰岩、燧石灰岩、白云岩、泥质白云岩、泥灰岩等，沿线路长度96.45km（含水大支线），占全线的77.7%。含煤地层包括上二叠统长兴组（P2c）、大隆组（P2d）、龙潭组（P2l），下二叠统梁山组（P1l），下石炭统大塘阶（C1d）页岩、粉砂质泥页岩、煤线和泥灰岩，沿线路长度15.065、km，占全线的12.1%。上二叠统峨眉山玄武岩（P2）沿线路长度3.45km，占全线的2.7%，除煤系地层外的砂页岩碎屑岩地层沿线路长度仅9.38km，占全线的 7.5%。 沿线含水介质主要为砂泥岩、碳酸盐岩及第四系松散堆积层，地下水类型有松散岩类孔隙水、基岩裂隙水及岩溶水三类。 （1）松散岩类孔隙水 分布于冲沟及山间盆地内，主要含水岩组为第四系冲、洪积的砂、砂砾石层及黏土中。含水层厚度一般为210米不等，埋深一般16m。富水性受岩性、地貌及补给条件控制，变化较大，局部有小泉或湿地分布，流量一般0.050.20L/s，与河水互为补给关系。 （2）碳酸盐岩岩溶水 碳酸盐岩大面积出露，呈带状分布，6、按岩性可分为纯碳酸盐岩岩溶水、碳酸盐岩夹非碳酸盐岩岩溶水。岩溶水主要以岩溶裂隙水、岩溶管道水为主，富水不均匀性显著。区域内富水地段主要集中分布在三叠系、二叠系纯碳酸盐岩中，岩溶化程度高，暗河、溶洞中等强烈发育，地下水主要是以岩溶管道或暗河的形式径流，整体向低洼处排泄。地下河密度47142m/km2，泉点流量（暗河）37262 L/s；地下迳流模数一般为3.77.4 L/skm2，钻孔涌水量2201822 m3/d不等。地下水对混凝土的侵蚀性与水源补给方式和岩层内是否夹有石膏层相关。 测区内含岩溶水地层中含水性特征如下： T2g1、T2d地层内泉点流量较小、迳流模数较小、钻孔出水量较小，富水性弱7、；T2y（灰岩段）、T2g3、 T2yn1、T2d（灰岩段）、T2g2地层内泉点流量较大、迳流模数较大、钻孔出水量较大，富水性中等； T2f 、T1yn2、P1m、P1q、C3mp、C2hn、C1b地层内泉点流量大、迳流模数大、钻孔出水量大，富水性强。 （3）基岩裂隙水 基岩裂隙水包括碎屑岩裂隙水和玄武岩裂隙水。一般不甚丰富，且受地质构造、岩性组合、出露位置地形的控制，使各含水岩组的富水性差异较大。 综上，安六铁路隧道建设面临的主要不良地质风险为：岩溶、涌水突泥、塌方、瓦斯、煤层及采空区。 3、地质复杂程度分级标准 依据铁路隧道超前地质预报技术规程（Q/CR 9217-2015），地质复杂程度8、分级标准如表1所示： 表1 地质复杂程度分级 注：RC为岩石单轴饱和抗压强度（MPa）；max 为最大地应力值（MPa）。 4、隧道超前地质预报的目的 4.1进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行。 4.2降低地质灾害发生的机率和危害程度。 4.3为优化工程设计提供地质依据。 4.4为编制竣工文件提供地质资料。 5、隧道综合超前地质预报采用的主要技术方法 隧道综合超前地质预报采用的主要技术方法有地质调查法、物探法、钻探法和超前导坑预报。根据各种方法预报距离的长短，综合地质预报配套模式见图1所示： 图1 综合地质预报配套模式示意图 铁路隧道综合超前地质预报流9、程框图如图2所示： 图2 铁路隧道综合超前地质预报流程框图 5.1 地质调查法 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。 5.1.1 隧道地表补充地质调查 地表补充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质的变化情况，应再适时补充地表地质调查，地表地质调查完成内容如下： 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，特别是对标志性地层的熟悉和确认； 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10、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。 地表地质调查应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。 5.1.2 隧道内地质素描 隧道正洞及辅助坑道内的地质素描随隧道及辅助坑道的开挖及时进行，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可适当延长，但应小于10m。 洞内地质调查包括开挖面地质素描和洞身地质11、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；进一步确定各断层及其主、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12、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、不同岩性接触面、地下水富集段落、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。 隧道内地质素描工作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。 掌子面地质素描记录表、隧道地质展示图详见附表1和附表2所示。 5.2 物探法 安六铁路采用的物探方法有地震波反射法（TSP）、地质雷达（GPR）和红外探水。 5.2.1地震反射波法（TSP法） 5.2.1.1 研究既有资料 收集13、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。 5.2.1.2 TSP观测系统的布置和量测 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1020（数据采集时需灌水），瓦斯隧道建议向下倾斜约30，孔深为1.5m，连续布置24个激发孔。在第24个激发孔朝着洞口的方向量测1520m，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，接收孔向上倾斜510。激发孔与接收孔基本保持在 同一个高度上。待孔14、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。 图3 TSP观测系统现场布置示意图 接收器孔和炮孔平面分布 上倾 5 横断面（接收器孔） 横断面(炮孔，在左或右侧) 图4 观测系统布置参数 5.2.1.3 TSP测量的野外实施 (1）埋设地震波信息接收探头 TSP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15、并压制灰尘和消焰的目的。 (3）数据采集 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TSP数据处理软件对其进行处理，通过波形处理后，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16、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d，计算式如下： Ed=vs2（3vp2-4vs2）/（vp2-vs2） Gd=vs2 d=（vp2-2vs2）/2（vp2-vs2） 其中，为围岩的密度。 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： 泊松比17、高说明有流体存在，纵波波速低说明有裂隙存在； S波反射能量强，P波反射能量弱，说明有流体存在； S波反射能量弱，P波反射能量强，说明有裂隙存在； 反射波为正相位时，说明围岩由软弱岩层进入坚硬岩层； 反射波为负相位时，说明围岩由坚硬岩层进入软弱岩层； 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； 当静态杨氏模量大于30时，石质坚硬，反之，石质较软； 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。 5.2.1.4 现场TSP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18、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。 所以，现场探测总时间约为120分钟。 5.2 .2地质雷达法 5.2.2.1 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，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（严重凹凸不平）时，采用点测的方法对前方的地质情况进行探测，测点间距不大于0.2m。 5.2.2.2 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19、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，有条件时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。 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。 5.2.2.3 资料处理及解释20、 采用地质了大数据后处理软件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。 5.2.2.4 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。 5.2.3 红外探测法 5.2.3.1 测线的布置及数据采集 红外探测从开挖工作面开始，沿着一个边墙向洞口方21、向以25米点间距标出探测序号图，标出5060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、拱顶、右拱腰、右边墙和隧底中线，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、左拱腰、拱顶、右拱腰、右边墙和隧底中线探测曲线。 图5 沿隧道轴向探测断面布置示意图 图6 每个断面测点布置示意图 图7 掌子面22、测点布置示意图 5.2.3.2 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。 5.2.3.3 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23、间：25分钟； 所以，现场红外探测法所需的总时间为40分钟。 需要说明的是：在原铁路隧道超前地质预报技术指南中有红外探测法，但是经过一段时间的测试发现，由于红外探测法利用的是天然场源的信息，信号非常微弱，而隧道施工现场各种干扰因素又比较多，天然场的信号往往被一些干扰信号所淹没，所以导致红外探测法最终的探测效果不尽理想。故在铁路隧道超前地质预报技术规程中，已经取消了红外探测法。本线如若继续采用红外探测法，则现场测试时的周边环境因素必须要得到保证。重点段落建议可采用瞬变电磁法对地下水水进行探测。 5.3 钻探法 用于超前地质预报为目的的钻探法分为超前地质钻探和加深炮孔两种方法。 5.3.1超前地质24、钻探 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。 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25、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。 超前地质钻探工作流程详见图8所示。 图8 超前地质钻探工作流程图 5.3.1.1钻孔参数 孔数：详见超前地质预报设计图。钻一孔时，可按照图9中B，4#孔的孔位位置开孔；钻两孔时，可按照图9中A，1#、2#孔的孔位位置开孔；钻三孔时，可按照图9中B，1#、2#和3#的孔位位置开孔。当钻探发现有异常情况时，结合预测结果判释，应动态调整适当增加钻孔数量进行进一步探测。 孔位：孔位的布置详见图9及表2所示。 孔深：在需连续钻探时，考虑钻探工26、效，单孔深度一般为30米左右，探测孔25米一个循环，前后两次相邻探测孔之间的搭接长度为5米。必要时，也可钻100米以上的深孔进行探测，但此时应考虑钻杆下垂量，通过统计分析， 对立角进行适当修正。 孔径：各钻孔直径不宜小于76mm。 外插角：非可溶岩一般地段立角宜为13，外插角宜控制在13，软弱破碎岩层外插角可适当加大。富水岩溶发育区超前钻探应终孔于隧道开挖轮廓线以外58m，当孔深为30米时，外插角宜控制在1219。 图9 超前地质钻探孔位布置示意图 表2：钻孔位置 2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27、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，判定岩性，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。 3、报28、告编制要求 超前地质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。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 量； （3）记录孔内排出的浆液、岩屑变化情况。 4注意事项 （1）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，同时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29、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。当地下水压力较大时，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。当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，立即上报各相关方，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，然后采取措施，进行处理。 （2）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1.52.0m，孔口管外端应露出工作面0.20.3m，用以安装30、高压球阀。 （3）钻孔时，钻机前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴向后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。 （4）掌子面开挖发现节理裂隙增多、出水、夹泥等异常情况时，孔位的布置可以根据现场情况酌情调整或增加部分钻孔，孔位、孔数、孔深、孔径以满足安全施工、整治处理和预报所需资料为原则。 （5）当钻孔遇到岩溶时，钻孔应穿透岩溶顶底板深度，并进入后方完整基岩不小于5m；当接近煤层时，必须对煤层位置进行超前钻探，在距煤层15 20m（垂距）处的开挖工作面钻1个超前钻孔，初探煤层位置，在距初探煤层10m处的开挖工作面上钻3个超前钻孔，分别探测开挖工作面前方上部及左右部位的煤层位置（13号孔），按各孔31、见煤、出煤点计算煤层厚度、倾角、走向及与隧道的空间关系（煤层瓦斯段进行的超前钻孔每个钻孔应穿透煤层并进入底板不小于0.5m，进入煤层后为取得完整的芯样，宜采用干钻取芯，在揭煤前还应进行瓦斯突出危险性预测分析），若探测发现夹煤岩层倾角较缓时，应增加钻孔数量进一步确认煤层厚度、煤层位置、掩体破碎程度。当需要测试相关参数防突揭煤时，应聘请煤矿部门有资质的专业化队伍进行。 超前地质钻探记录表和地质钻孔柱状图详见附表4和附表5所示。 5.3.2、加深炮孔探测 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取地质信息。 需要做加深炮孔探测的地段，在每个循环中加深炮孔深度应较循环进尺深3米32、以上，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。 5.3.2.1钻孔参数 孔位：加深炮孔孔位宜在隧道断面轮廓线上均匀分布，且不能在爆破残眼中实施，孔位布置详见图10和表3所示。 孔深：加深炮孔深度应较循环进尺加深3米以上，可溶岩地区，钻杆长度采用6米。 孔数：孔数详见超前地质预报设计图。 孔径：加深炮孔孔径宜与爆破孔相同。 外插角：非可溶岩地段，加深炮孔法外插角宜控制在13；可溶岩地 段、人为坑洞地段外插角宜控制在20左右，终孔于开挖轮廓线以外2m。 施工现场当掌子面开挖发现节理裂隙增多、出水、夹泥等异常情况时，应做动态调整酌情增加加深炮孔孔数进行探测，孔位、孔数、孔深、孔径以满33、足安全施工、整治处理和预报所需资料为原则。 图10 加深炮孔孔位布置示意图 表3：加深炮孔位置（以拱顶位置为1号孔，顺时针排序） 当加深炮孔探测发现异常时，应增加径向5m探孔进一步探测。 5.4 超前导坑法 超前导坑预报法是以超前导坑中揭示的地质情况，通过地质理论和作图法预报正洞地质条件的方法。超前导坑预报法可分为平行超前导坑和正洞超前导坑法。线间距较小的两座隧道可互为平行导坑，以先行开挖的隧道预报后开挖的隧道地质条件，超前导坑预报法适用于各种地质条件。 超前导坑法预报应将超前导坑与隧道位置关系按一定比例作超前导坑预报隧道地质平面图，由超前导坑地质情况推测未开挖地段隧道地质条件，预报内容主要包34、括以下几个方面： (1)地层岩性、地质构造的分布位置和范围等； (2)岩溶的发育分布位置、规模、形态、充填情况及其展布情况； (3)正在开采以及废弃巷道与隧道的空间关系； (4)有害气体及放射性危害源分布层位； (5)涌水突泥及高地应力出现的隧道里程段落； (6)其他可以预报的内容 超前导坑开挖过程中应做好超前地质预报工作，因为同样的地质灾害在超前导坑中一样会出现，所以必须引起足够的重视。超前导坑预报法对煤层、断层、地层分界线等面状结构预报比较准确，对岩溶有漏报的可能，在岩溶发育可能性较大的地段宜采用其他预报手段进行探测。 5.5 综合地质预报分析 鉴于超前地质预报技术发展水平，目前还没有一种35、能解决所有地质问题的预报手段，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36、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。 5.6隧道开挖掌子面地质情况的信息追踪及反馈 隧道开挖掌子面地质情况的追踪及信息反馈是超前预报工作中极为重要的一个环节，对于开挖有异常地段的准确记录有利于以后的信息追溯，有利于积累预报经验，提高预报准确度，由此，也可见掌子面地质素描工作的重要性。隧道开挖过程中，掌子面地质情况的及时反馈有利于分析预报结果与开挖情况是否有出入，以确定下一步预报参数的选择以及隧道施工支护参数的确定。 隧道工程建设是一项艰巨而富有挑战性的高风险任务，在研究隧道洞身穿越地层的工程地质及水文地质条件的基础上，针对需要解决的不同地质问题采用一种或多37、种探测技术手段进行探测，可以有效降低隧道施工风险，控制投资。建设期间通过对各种监测、检测信息的有效利用，及时掌握隧道建设过程中的各种动态信息有利于在安全和效益中找到平衡点，取得良好的社会效益和经济效益。 6、质量要求及质量保证措施 6.1 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。 (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。 6.2 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38、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。 6.3 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39、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： 仪器已显示电池电压不足，未更换电池而继续采集的数据。 开挖工作面炮眼、超前探孔等钻进过程中所采集的数据。 喷锚作业后水泥水化热影响明显时所采集的数据。 爆破作业后测线范围内温差明显时所采集的数据。 测线范围内存在高能热源场时所采集的数据。 6.4 钻探法 （1）钻探施工前应根据钻探技术要求和地层情况制定质量保证措施，其内容包括钻探过程控制措施，质量管理措施等。 （2）钻探、取样设备应根据钻探技术要求和地层情况相应配备，并保证设备状况良好。 （3）钻探应从孔位、取芯、取样、岩性鉴定描述等方面进行全过程管理，并 如实做好记40、录。 （4）钻探应执行质量分级检查制度，保证钻探质量。 6.5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。 （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。 7、现场工作制度 （1）根据隧道超前地质预报设计编制超前地质预报实施细则，报监理审查，41、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进行综合判释，并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预报实施时需有持证炮工现场配合，在瓦斯隧道开展预报工作时需有瓦检员现场配合），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，在合同约定的时间内提交成果报告给参建各方，保证资料的时效性。 （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42、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。 （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。 （8）施工单位应设有专门的地质工程师负责与超前地质预报单位的日常工作对接。 8、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43、。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44、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。 （45、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）施工前应由地质人员和隧道施工经验丰富的施工者对掌子面掘进人员进行培训，使其了解“临近隧道内不良地质体的可能前兆”，以便及时采取 应对措施，尽量减少突发地质灾害的发生。 （13）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性的安全措施并严格执行。 9、需要说明的其他问题 （1）在可溶岩地段、有小煤窑分布地段需进行隧底隐伏岩溶探测，隧底隐伏岩溶探测工作46、的实施参照【2013】198号文执行； （2）各种方法的预报工作开展时，必须提供准确的掌子面里程，不得因其他原因虚报里程而引起预报结果出现里程偏差； （3）各种资料的原始记录必须真实，且原始记录必须一并归档留存。 （4）为便于超前地质综合分析成果报告的及时出具，钻探资料及素描资料报送应及时。 10、附表 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 附表1：掌子面地质素描记录表 X X X 线 XXX 隧道 XXX 里程 掌47、子面地质素描记录表 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 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 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 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：DKxxxxxx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48、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 施工单位名称： 编写： 复核： 日期： 现场监理工程师（或监理员）： 完成单位名称： 编制： 复核：日期： 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 超前地质预报综合分析成果报告 (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