1、xxxx铁路FJ-3A标超前地质预报专题方案1 xx铁路FJ-3A标管区施工隧道概况xx铁路FJ3A标段内共有10公里以上长大隧道2.5座， 57公里中长隧道3座，5003000米中短隧道9座，500米以下隧道4座。每个隧道均存在不一样类型地质风险，其中尤其以戴云山隧道、棋盘石隧道、秀岩隧道最为突出：戴云山隧道存在着断层、涌水突泥段、落石、瓦斯、软岩大变形、岩爆、人工坑洞及采空区等高风险；棋盘石隧道和秀岩隧道存在断层、突泥涌水、高地温、岩爆等风险。尤溪隧道、秀岩隧道也存在断层、突泥涌水高风险，标段内其它隧道也不一样程度存在着断层、塌方可能性。所以超前地质预报在隧道施工中显得尤其关键。为了正确预2、报，规避施工风险，我标段和xx铁道学院建立综合超前地质预报技术服务协议。xx铁道学院科研团体为FJ-3A标段提供全方面隧道工程施工综合地质预报专题技术服务和培训工作。2 超前地质预报必需性2.1 隧道施工和超前地质预报概述隧道施工超前地质预报是在隧道设计基础上，为确保隧道施工安全、指导隧道工程施工、提升隧道工程施工质量而开展隧道不良地质和施工地质灾难超前预报工作。是隧道施工不可或缺一道关键施工工序，不管是矿山法施工还是新奥法施工，它全部是关键工作步骤。所以，全方面、完善、扎实做好隧道施工超前地质预报工作既是设计单位立即进行动态设计基础依据，又是指导隧道施工正确决议、确保隧道施工安全、提升工程设3、计和施工质量、降低和杜绝突发地质灾难发生有效和必需隧道工程施工基础性工作。长久超前地质预报能查明隧道掌子面前方隐伏不良地质体性质、种类、位置和规模，能半定量地确定掌子面前方围岩地质条件（如不良地质体围岩等级或富水性），和对隧道施工影响程度和有没有发生施工地质灾难可能。短期超前地质预报能依据地质体产状（走向、倾向和倾角），定量预报隧道掌子面已揭露断层破碎带、特殊软岩（膨胀岩层）、煤层、富水砂岩等形状规则不良地质体向掌子面前方延伸情况、影响隧道距离和尖灭点;能依据各类不良地质前兆，定性或半定量地确定掌子面前方较近距离内是否隐伏不良地质体;能应用仪器，定量探测掌子面前方近距离内上述隐伏不良地质体位置4、和规模。临近警报能经过一定监测技术和手段，对塌方、片帮、掉块、岩爆、瓦斯爆炸和突泥突水、煤和瓦斯突出等地质灾难进行预报或警报。长久超前地质预报能够帮助施工单位了解掌子面前方围岩地质条件，较正确地了解掌子面前方100150米范围内围岩地质情况，尤其是不良地质发育情况;提前做好施工准备和施工计划，防患于未然。短期超前地质预报能够更正确地确定不良地质性质、种类、位置和规模，和围岩等级;临近警报则能够确定塌方、片帮、掉块、突泥突水、瓦斯爆炸、煤和瓦斯突出和岩爆等能否发生;这种预报和警报为施工项目在经过不良地质立即、有效地采取应急施工方法，预防发生施工地质灾难、尤其是防治重大施工地质灾难提供了前提保障。5、超前地质预报对于隧道，尤其是地质条件复杂、工期紧隧道快速、安全施工来说，其作用和意义尤为突出。所以，超前地质预报应该，也肯定要成为隧道施工必不可少、不可或缺工序。2.2xx铁路FJ-3A标管区隧道施工超前地质预报必需性xx铁路FJ-3A标管区内隧道中多数隧道围岩现有古老前震旦系变质岩，也有古生界二叠系和中生界侏罗系地层；现有正常沉积岩、变质岩，也有火山岩和岩浆侵入岩；部分隧道或区段围岩还存在煤系地层，属于瓦斯隧道。多数隧道，尤其是长大隧道和中长隧道地质结构复杂，断层破碎带发育。部分隧道或区段属于浅埋或深埋隧道。总而言之，估计xx铁路FJ-3A标管区施工隧道，尤其是占主导地位长大或中长隧道，基础6、属于地质复杂隧道，或最少通常以上隧道区段属于地质复杂隧道。经统计，仅设计风险区段和经过地质和地貌分析得出潜在风险区段就多达39公里以上（见FJ-3A标管区隧道地质情况统计见表）。在这类隧道或区段施工，若没有高水平超前地质预报和合适辅助工法施工紧密配合，最轻易发生坍塌塌方、突泥突水、岩爆甚至瓦斯爆炸等施工地质灾难。显然，要确保所属管区隧道安全、按期贯通，隧道超前地质预报，尤其是高水平超前地质预报，就成为必不可少工作。3 采取技术方案、方法和仪器配置依据本标段隧道工程具体情况，结合设计文件及设计要求，采取隧道地质调查地质分析和宏观预报、隧道洞身不良地质长久（长距离）超前地质预报、隧道不良地质短期（7、短距离）超前地质预报、超前钻探和重大施工地质灾难临近警报，共五个完整、缺一不可、系统超前地质预报方案。3.1隧道地质调查地质分析和宏观预报隧道不良地质宏观预报是全部后续隧道洞身不良地质体超前预报、超前钻探和重大施工地质灾难临近警报等地质预报基础，是不可缺乏关键一步。 这是一项在设计院提交隧道设计书基础上进行、更深入进行、专门化地质工作和宏观超前地质预报方案。 隧道不良地质宏观预报采取专门地质调查方法、专门地质分析技术，并在隧道洞身开展具体超前地质预报之前，专门用于研究和预报隧道关键不良地质类型（尤其是成因类型）、成因特征、地质灾难和对隧道施工影响一个专门超前地质预报方案，也是确定隧道洞身关键不8、良地质走向惟一可采取超前地质预报方案。 隧道关键不良地质类型（尤其是成因类型）、成因特征、地质灾难和对隧道施工影响，和隧道洞身关键不良地质走向确实定，对于后续隧道洞身多种预报结果解译，尤其是对多种物探结果解译十分关键；因为，每个预报区段内存在关键不良地质类型、走向及其和隧道空间关系、两壁出露具体位置、规模特征和对隧道施工影响等，全部离不开前述分析得出正确结论。隧道洞身关键不良地质走向确实定，还对超前地质预报最关键手段TSP超前地质预报来说是最关键探测壁选择技术也至关关键关键探测壁（布设炮眼隧道壁）要选择隧道关键不良地质走向尽可能平行传感器隧道壁。尤其是对于隧道设计“盲区”，显得更为关键。只有在9、地质分析和宏观预报标准指导下，才能更正确、更有效地实施洞身不良体地质超前预报和施工地质灾难监测、判定及临近警报等后续预报工作。尤其是对于隧道超前地质预报占有极其关键地位TSP(TGP)地震波探测来说，只有经过隧道所在地域关键洞身不良地质分析和宏观预报，才能正确选择炮眼钻孔布设边墙，才能更正确地布设炮眼位置，才能在TSP解译阶段选择正确搜索角和调谐角。所以，它更是提升TSP预报精度关键技术之一。 隧道不良地质宏观预报是在隧道不良地质分析基础上进行。关键包含：应用超前地质预报地质理论进行隧址所在地域区域地质分析，应用超前地质预报理论进行隧道洞身不良地质分析，应用地貌地质学知识进行隧道洞身不良地质地10、貌分析。3.1.1隧址所在地域区域地质分析3.1.1.1 研究资料研究资料关键采取隧道设计文件和1：10000地图。3.1.1.2分析目标分析目标是应用超前地质预报地质理论，初步分析并宏观预报隧道所在地域关键结构方位、力学性质和结构多期活动特征及其不一样方位结构对隧道围岩稳定性影响程度，关键地层类型（如煤系地层、灰岩、白云岩等可溶岩地层等等）特征及其隧道围岩稳定性影响程度，关键岩浆岩类型（如侵入岩、喷出岩）特征、空间分布特征及其隧道围岩稳定性影响程度，现今地应力特征及其和区域地壳运动关系，等等。3.1.2 隧道不良地质地质分析3.1.2.1 研究资料研究资料，关键是隧道具体地质勘探资料或隧道地11、形地质平面图、地质剖面图，和深入地表和洞内地质调查所取得第一手地质资料。3.1.2.2 分析目标分析目标，是在区域地质分析基础上，应用超前地质预报理论分析并宏观预报隧道施工可能碰到不良地质类型、大约位置、规模和产状（尤其是走向），分析并宏观预报施工地质灾难类型、发生可能性和对隧道施工影响程度。关键包含：地层层序和特殊岩层分析，结构体系、结构型式和结构分布规律分析，地应力状态分析，岩浆岩侵入体成因、产状分析，溶洞、暗河、岩溶陷落柱和岩溶淤泥带成生条件和展布规律分析，煤系地层中煤层、采空区和瓦斯地质分析等等。3.1.3 隧道不良地质地貌分析3.1.3.1 研究资料关键是隧址所在地域1：50001：12、5万地形图或隧道地形地质平面图。3.1.3.2 研究目标是在隧道不良地质地质分析基础上，研究隧道关键不良地质和地貌关系，进而分析并宏观预报隧道关键不良地质，尤其是断层破碎带，溶洞、暗河等岩溶不良地质大约位置、规模和产状（尤其是走向）。为隧道不良地质地质分析提供佐证。3.1.4 隧道宏观预报基础步骤通常预报步骤以下：（1） 搜集隧址所在地域区域地质资料进行区域地质分析，初步进行宏观预报；（2） 搜集隧道具体地质勘探资料或隧道设计资料中隧道工程地质资料（隧道地形地质平面图、地质剖面图及其地质说明应用超前地质预报地质理论进行隧道地质分析，进行深入宏观预报；（3） 亲身进行深入隧道地面地质调查，取得第13、一手隧道地表地质资料应用超前地质预报地质理论进行隧道不良地质分析，并进行更深入宏观预报；（4） 搜集隧址所在地域小百分比尺地形图或隧道地形地质图应用第四纪地貌地质学理论，分析隧道关键不良地质地貌特征和标志，为隧道不良地质宏观预报提供佐证。（5） 在上述分析研究基础上，最终进行隧道关键不良地质、全方面宏观预报。3.1.5 隧道地质分析和宏观预报关键内容（1） 隧道洞身关键不良地质性质、成因和类型，尤其是能够引发施工地质灾难关键不良地质成因类型；（2） 道洞身关键不良地质发育特征，尤其是发育程度；（3） 隧道洞身关键不良地质大约位置；（4） 隧道洞身关键不良地质空间分布规律，尤其是分布方位特征；（14、5） 隧道洞身关键施工地质灾难，尤其是施工地质灾难和关键不良地质关系。从宏观预报内容看：即在仪器探测之前，经过隧道地质分析和宏观预报这一关键步骤，已经初步掌握了施工隧道关键不良地质大约情况，仪器探测只是起到验证和正确化作用。3.1.6关键技术（1） 熟练掌握和利用超前地质预报地质理论；（2） 野外地质调查基础功。3.2 长久（长距离）超前地质预报 隧道洞身不良地质超前预报，是最关键预报方案。依据预报距离，分为长久（长距离下同）超前地质预报、短期（短距离下同）超前地质预报两种预报方案。长久超前地质预报预报距离为掌子面前方100米150米以上。对于隧道不良地质体长久超前地质预报来说，中国外关键采取15、TSP（隧道地震探测仪）等仪器探测方法来进行。3.2.1 TSP概况TSP（Tunnel Seismic Prediction，隧道地震勘探）设备是由瑞士安伯格企业开发、生产，是目前中国外最优异隧道长久超前地质预报设备，也是目前超前地质预报技术中最关键手段。它和其它超前地质预报设备相比，最大优点是：探测和预报距离远（探测距离可达隧道掌子面前方300500米，甚至更多；有效预报距离通常为掌子面前方100米，经验丰富者可有效预报150200米）；分辨率高（最高分辨率可达1米）；抗干扰能力强（除了放炮、打钻以外，基础不受干扰）；对隧道施工影响极少（钻孔和测试均在隧道侧壁进行，若准备工作很好，洞内探测16、时间仅用45分钟）。现在，TSP共开发出TSP-202系列和TSP-203、TSP-203PLUS、TSP-200系列，共两大系列、四种型号。本项目关键采取TSP-203系列仪器进行超前地质预报。TSP-203为智能解译型，又称“普及型”。 在基础原理指导下，设备软件最终形成物理参数和二维分析图，并依据软件要求解译标准进行智能解译。所以，通常地说，解译效果通常，预报精度偏低。但它含有解译技术要求低优点（类似智能型相机），所以较适合解译水平通常技术人员使用，便于推广应用；所以，又称“普及型”。3.2.2 TSP基础原理：首先，在隧道内，人工制造一系列有规则排列轻微震源；震源发出地震波碰到地层界面17、节理面、尤其是断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱、岩溶淤泥带等不良地质界面时，将产生反射波，它传输速度、延迟时间、波形、强度和方向等均和相关界面性质和产状亲密相关，并经过不一样数据表现出来；经过设备设置震源反射波数据采集系统（传感器和统计仪），将这递增数据经微机处理后储存起来。然后，将数据输入带有特制软件电脑，经过电脑进行复杂数学计算后，最终形成多种结果图，供工程技术人员解译。TSP工作原理示意图TSP系统探测示意图3.2.3 处理关键技术问题和技术指标3.2.3.1每次探测较正确有效预报距离通常为掌子面前方100米。3.2.3.2 对隧道不良地质最高分辨率可达1米。3.2.3.3 预报精度18、：（1）较正确地预报通常隧道施工碰到断层破碎带等造成坍塌或塌方不良地质体位置和规模；通常不能遗漏可造成坍塌50m3以上不良地质体。（2）较正确地预报通常隧道施工碰到断层裂隙水、岩溶隧道碰到溶洞、暗河、岩溶淤泥带和瓦斯隧道可能碰到老窑、老崆或其它多水或富水不良地质体位置和规模；通常不能遗漏可造成大涌水（50m3/h以上），甚至突泥突水不良地质体。3.2.3.4 较正确地预报区段围岩等级（误差小于半级）；并能定性地预报区段关键不良地质发生塌方、突泥突水等施工地质灾难可能性。3.2.3.5 提出较合适施工辅助功法方案和应对方法。3.2.4 TSP仪器探测法基础步骤3.2.4.1准备探测材料，关键包含19、瞬发电雷管、乳化炸药或黑索金炸药、环氧树脂或水泥。3.2.4.2 准备探测钻孔，依据地质分析和宏观预报得出隧道最关键不良地质走向或依据掌子面前方100米以内显著断层破碎带走向，在最先见到最关键不良地质一侧隧道边墙布设炮眼钻孔；在距最外边（最终）一个炮眼1520米，布设传感器套管钻孔，隧道两壁各对称部署1个。3.2.4.3 制作炸药药卷，钻孔检验钻孔是否合格部分钻孔“返工”洞内探测，采集数据。3.2.4.4 室内数据处理、成图结果图解译编写TSP探测汇报。3.2.5 关键技术3.2.5.1 关键探测壁（布设炮眼壁）选择，至关关键；3.2.5.2 应用超前地质预报地质理论和物探理论进行结果解译，难20、度很大。3.3 短期（短距离）超前地质预报短期超前地质预报是在长久超前地质预报基础上进行，预报距离为掌子面前方1530米。对于我标段管区隧道工程来说，关键采取地质素描法（掌子面编录估计法）进行短期预报；合适辅以地质雷达探测、红外线和瞬变电磁等等仪器探测方法。 3.3.1地质素描估计法又称掌子面编录估计法。这项工作属于隧道施工短期超前地质预报一个常见方法和技术手段。具体包含：岩层层位估计法、地质体延伸估计法和不良地质前兆估计法，共三种方法。3.3.1.1 岩层层位估计法（1）基础原理：在掌子面和隧道两壁出露岩层和地表某段岩层证为同一和确定标志层前提下，用地表岩层层序预报掌子面前方将要出现岩层。 21、（2）关键技术：是证为同一和确定标志层。 3.3.1.2 地质体延伸估计法（1）基础原理：在长久超前地质预报得出不良地质体厚度基础上，依据掌子面以揭露不良地质体产状和单壁始见位置，经过一系列三角函数运算，求得条带状不良地质体在隧洞掌子面前方延伸和消失位置。（2）关键技术：隧道展开图三角函数运算。3.3.1.3不良地质前兆估计法这是侧重预报掌子面前方不良地质体性质一个短期超前地质预报技术。（1） 基础原理在隧道掘进过程中，在出现断层破碎带、溶洞、暗河、岩溶陷落柱和洞穴淤泥带之前，通常全部会出现各自显著或不显著前兆标志；这些标志出现，常常预示前述不良地质体已经临近了。所以，不良地质前兆估计法，首先22、有利于掌子面前方不良地质体性质判别，也有利于对不良地质体临近判定。 （2）关键技术指标在地质分析和宏观预报和TSP超前地质预报基础上，不良地质前兆估计法预报不良地质性质精度：预报断层破碎带判定，通常可达成90%，经验丰富者，可达成95%以上。预报溶洞、暗河和岩溶淤泥带、岩溶陷落柱，和老窑、老崆判定，通常只能达成5080%；经验丰富者，可达8090%以上。对于这类不良地质性质判定，关键还是靠超前钻探。（3） 预报步骤TSP超前预报；在临近TSP预报关键不良地质时，加强洞内地质观察和编录；立即发出短期超前地质预报通知书，编写短期超前地质预报汇报。（4）关键技术关键是隧道不良地质体显著和不显著前兆标23、志确实定。对于我标段隧道工程来说：地质素描法，不管单纯用于保留地质资料地质编录，还是作为一个短期超前地质预报方法，它全部应用于隧道施工、从开挖到贯通全过程。3.3.2地质雷达探测和解译现在中国应用较为广泛地质雷达关键有瑞典MALA企业RAMAC系列，美国GSSI企业SIR系列，加拿大Pulse EKKO系列，日本GEORADAR系列，中国LLD系列等型号。3.3.2.1 基础原理探地雷达是一个有源电磁波装备，其基础原理是向地下发送高频电磁波（10MHz1000MHz），然后接收从地下介质中反射回来电磁波回波信号，经过对回波信号分析、研究来识别地下目标及其特征。所以，探地雷达关键研究超高频电磁波24、在地下介质中传输规律。因为雷达采取是高频电磁波，所以其含有更高探测分辨率，同时也带来更高吸收和衰减作用，造成探测深度不大，通常在200MHz天线作用下，围岩电阻率在几百欧姆米时，有效超前探测深度在30米以内。地质雷达探测原理见下图地质雷达探测原理示意图。地质雷达探测原理示意图3.3.2.2 仪器设备美国“地球物理测量系统企业”GSSI（Geophysical Survey Systems, Inc）SIR系列多功效地质雷达已经形成完整多道、宽频、高速、高分辨、深穿透、多天线地质雷达家族。它有SIR-3、SIR-8、SIR-10、SIR-20等一系列产品。SIR-20地质雷达系统包含硬件(主机、25、天线、传输电缆等)和软件(现场数据采集、预处理、后处理等)两大部分。SIR- 20地质雷达属于工程现场非破坏性高频电磁脉冲全数字化地面探测系统，有中心频率分别为1680MHz、100MHz、200MHz、400MHz、900MHz、1GHz、1.5GHz、2.5GHz天线可供选择。可采取反射剖面方法测量、共中心点方法测量及透视测量等方法进行现场检测。从数据采集、储存、到数据处理全部已实现数字化，边采集数据边显示波形，有强大数据处理软件功效。SIR-20雷达系统由现场数据采集主机和后处理单元两部分组成，整个系统由一个数据库来支持，数据库含有管理全部数据及将数据和结果归档双重功效。最终将探测结果转26、换成多种CAD图像。现在SIR-20地质雷达系统可用于工程地质勘查(软土地基基岩面、岩溶地域等探测)；地下管线、电缆探测；古河道探测；地质灾难调查；建筑物结构完整性检验；混凝土缺点、裂缝及其中钢筋分布无损检测；公路工程质量检测；考古探测及冰层、冻土调查等。探测深度：采取SIR-20型地质雷达，系统性能为100db，用100MHZ天线，电导率为0.001ms/m时，探测距离可达成20m以远。探测深度是衰减系数、天线频率和介电常数函数。即便是同一岩性，因为空隙度或裂隙大小不一样，含水量不一样，从而使衰减系数变宽，对应探测深度也会显著不一样。天线耦合：天线耦合问题也是影响预报效果一个关键原因，匹配好27、坏影响天线发射功率改变。SIR-20型雷达系统天线在开挖工作面上工作时，因为凹凸不平，测量时天线要移动，不能确保和开挖工作面距离不变，所以必需研究填补这种耦合问题造成影响有效路径。对探测不远目标，天线和开挖面最近接触距离1/2波长，而对于较远目标探测可采取点测法、定点转角探测法及复测法。另外，掌子面岩层保持平整，以克服耦合不良造成信息忽大忽小和形成假信号问题。探测干扰：雷达探测时，为处理干扰问题，采取专用支架移动天线，避免人感应和天线晃动所带来干扰。分辨率：相对介质常数如为9m时，横向分辨率：用80HZ天线时，在深度为20m时为1.8m左右，用100HZ天线时为2.2m左右。3.3.2.3 关28、键技术指标地质雷达探测多是TSP等长久超前地质预报基础上进行（也有单独进行），所以预报精度大多超出长久超前地质预报。（1）有效预报距离通常为掌子面前方20米，经验丰富者可达掌子面前方3040米。（2）在TSP长久超前地质预报结果基础上，能较正确预报隧道隧洞不良地质体性质：对于断层破碎带判定，通常可达80%；经验丰富者可达90%以上；对于溶洞、暗河、岩溶淤泥带、老窑和老崆等洞穴式不良地质体判定通常可达80%；经验丰富者，可达90%以上。（3）预报不良地质体位置精度通常为80%，经验丰富者可达95%以上。（4）预报不良地质体规模精度通常为70%，经验丰富者可达90%以上。3.3.2.4 预报步骤（29、1）依据探测目标，在洞内合理部署测线洞内探测，数据采集；（2）数据处理各测线电磁波频谱图。（3）依据电磁波频率、振幅和同轴连续性特征，进行结果图解译。（4）编写排除地质雷达探测汇报。3.3.2.5 关键技术（1）地质雷达探测属于电磁波探测技术，施工场地能够形成电磁波干扰原因很多（这一点和TSP探测有显著不一样）；所以，排除地质原因以外、其它电磁波干扰，对地质雷达探测是最为关键技术。（2）电磁波频谱图解译技术。3.3.3 红外线探水采取HY-303型探水仪是依据探测红外场强改变来估计掌子面前方是否有含水体存在。3.3.3.1 基础原理在隧道中，围岩每时每刻全部在向外部发射红外波段电磁波，并形成红30、外辐射场，场有密度、能量、方向等信息，岩层在向外发射红外辐射同时，肯定会把它内部地质信息传输出来，干燥无水地层和含水地层发射不一样红外辐射。地下水活动会引发岩体红外辐射场强改变，红外探水仪经过接收岩体红外辐射强度，依据围岩红外辐射场强改变来确定掌子前方或洞壁四面是否有隐伏含水体。经过测试掘进工作面和隧道开挖纵向地湿场改变情况，依据介质辐射红外波段长能量改变，判析前方是否为隐伏含水结构体，有没有发生突涌水可能。3.3.3.2 仪器设备探水仪具体见下图HY-303型红外探水仪图HY-303型红外探水仪图3.3.3.3 红外探水特点：一是测速快，基础不占用施工时间；二是资料分析快，测量完成即可得出初31、步结论，室内结果整理及汇报编写也可在2小时内完成；三是对前方有水无水正确率较高，尤其在石灰岩洞段，预报正确率高达80%。对于XPFJ-3A管区隧道来说，红外探水关键是在TSP长久超前地质预报基础上进行，使用和长久预报多水和富水区段深入验证。3.4 隧道关键不良地质超前钻探依据地质分析宏观预报和长久、短期超前地质预报结果，关键对断层破碎带及其影响带等软弱、破碎围岩段，煤层（及其可能采空区），尤其是富水带等等不良地质地段实施超前钻探。是系统超前地质预报方案第四道工序。采取超前探孔进行隧道施工地质超前预报是隧道施工期地质超前预报方法中最直接方法，是对其它探测手段结果验证和补充。超前水平钻孔能最直接地32、揭示掌子面前方地质特征，正确率很高。经过钻孔钻进速度测试和所采取钻孔岩芯观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水、气情况等诸方面资料。超前钻探既对隧道隧洞洞身长久、短期超前地质预报进行验证，又为施工地质灾难临近警报提供关键、直观地质信息。对于地质条件复杂隧道隧洞区段，尤其是已经被长久、短期地质预报确定重大地质灾难可能发生区段，这是必需采取超前地质预报手段。3.4.1 超前钻探分类超前钻探分为长距离（100米）、中距离（5060米）和短距离（1530米）三种形式，通常采取其中长、短或中、短搭配即可；又按钻探取芯分为取芯和不取芯两种类型。3.4.33、1.1 长距离超前钻探长距离超前钻探是采取水平地质钻机完成，这些钻孔对于深入探明隧道区域内地质情况，尤其是探测含水结构体或地质异常体，预防隧道突水突泥，对隧道开挖及后期运行全部是极其关键。采取地质钻机准备在破碎带边界进行超前探测和岩芯取样，具体见长久超前水平钻探示意图。长久超前水平钻探示意图3.4.1.2 短距离超前钻探关键是掌子面加深钻孔探测。孔深通常为20米，搭接5米。经过钻进时间、速度、压力、卡钻、跳钻和岩性、地下水改变等情况，判定掌子面前方地质情况。超前钻探关键应用于隧道设计、长久短期超前地质预报所确定关键不良地质，轻易发生重大施工地质灾难区段。对于我标段隧道工程来说，这也是必需采取超34、前地质预报方案。3.4.2 超前钻探技术要求超前钻探布孔数量，视不良地质性质和可能发生施工地质灾难严重程度来决定。对于较大断层破碎带，部署3孔即可达成目标；对于溶洞、暗河或岩溶淤泥带等可能突水区段，则以部署5孔为宜。布孔位置，则关键依据长久、短期超前地质预报结论来确定。3.4.3 超前钻探适用范围超前钻探通常是在隧道隧洞洞身长久、短期超前地质预报基础上进行，尤其侧重长久、短期超前地质预报已经基础认定关键不良地质区段；除非特殊情况，通常不宜全隧道隧洞大量、连续地进行。3.5 隧道重大施工地质灾难临近警报地质灾难临近警报是一个关键超前地质预报方案。它是超前地质预报体系中，最最关键一个步骤和必需安排35、一个预报方案。因为，全部超前地质预报方案最终目标和落脚点，无非是减免隧道重大施工地质灾难发生，然而，这一预报方案对于达成超前地质预报最终目标和落脚点是不可或缺一步。它是在隧洞所在地域不良地质宏观预报和隧道洞体不良地质体长久、短期超前预报和超前钻探基础上进行，也是系统超前地质预报第五道工序。它深入能够划分为隧道施工地质灾难发生地质环境监测，和隧道重大施工地质灾难发生可能性判定两个分方案和步骤。3.5.1 施工地质灾难发生环境监测这是施工地质灾难警报技术基础工作也是第一步工作。关键包含：不良地质体性质判定和区分、地下水涌水量监测、地应力测量和岩爆发生地质环境监测。 3.5.2 施工地质灾难能否发生36、判定和应对方法这是施工地质灾难警报技术中最为关键技术，也是第二步工作。关键包含：塌方、突泥突水、岩爆等等重大施工地质灾难发生可能性一系列判定技术；并结合特殊辅助功法，提出应对方法。3.5.3 施工地质灾难临近警报关键技术指标在局指下属各企业项目部有力配合下，通常应达成减免，甚至避免重大施工地质灾难发生目标。从我标段管区隧道地质特点来说，施工地质灾难临近警报是长久、短期预报基础上进行超前地质预报方案，更是常常伴随隧道关键不良地质超前钻探同时采取一个超前地质预报方案。4 工作安排、分工和工作量超前地质预报关键工作有：地质调查地质分析和宏观预报，TSP-203长久预报，地质素描为主、辅以地质雷达、红37、外探水和瞬变电磁法探水短期预报，超前钻探，地质灾难临近警报等项。4.1 地质调查地质分析和宏观预报4.1.1 具体工作4.1.1.1 搜集FJ-3A标管区所在地域区域地质资料和全部隧道勘察和设计资料。4.1.1.2 对FJ-3A标3条长大隧道、3条中长隧道和12条3000米以下隧道（尤溪、戴云山各按一条隧道计算），开展地表地质调查工作，取得第一手地质资料。4.1.1.3 应用断层破碎带理论、岩溶地质理论、瓦斯地质理论等一系列超前地质预报地质理论分析这些资料，并作宏观预报。4.1.2 工作分工本项工作关键是由局指挥部来负责完成，各施工项目管段内隧道调查，需要熟悉地形和地貌工程师全力配合。4.1.38、3 关键工作量4.1.3.1资料搜集：30 天/3人4.1.3.2 野外调查：大约 51.360公里/3人4.1.3.3 资料分析编写研究汇报：60天/3人4.2 TSP探测和解译4.2.1 具体工作4.2.1.1 探测准备。4.2.1.2 洞内探测。4.2.1.3 数据处理、结果解译和编写汇报。4.2.2 工作分工4.2.2.1 TSP探测预报小组负责提供交通工具和工作服，每次探测提供共内工作关键技术责任人1名，辅助工人4名。4.2.2.2 各隧道按超前地质预报频次和要求，由下属各企业项目部专员负责书面向局指TSP超前预报小组需要探测时间和里程桩号；xx铁道学院科研团体负责具体洞内探测工作，39、提交研究汇报。4.2.3 关键工作量4.2.3.1 累计TSP-203PLUS探测共39.289米（不含横洞斜井）。4.2.3.2 具体每次探测工作量：（1）探测准备洞内探测约2天/3人；（2）数据处理结果解译编写汇报约3天/2人。4.3 地质素描4.2.1 具体工作4.2.1.1洞内地质素描。4.2.1.2填写地质素描表。4.2.1.3编写关键区段短期预报汇报。4.2.2 工作分工4.2.2.1 工程地质负责组负责提供交通工具和工作服，提供地质素描所必备数码相机；负责3000米以下共12个隧道具体地质素描工作。xx铁道学院科研团体负责指导并对汇报内容复核和检验。4.2.2.2 xx铁道学院科40、研团体负责3个长大隧道，3个中长隧道具体地质素描工作。4.2.2.3xx铁道学院科研团体负责隧道地质素描技术培训和定时检验工作。4.2.3 关键工作量4.2.3.1 具体地质素描约22人/44月。4.2.3.2 地质素描技术培训大约20天/1人，定时检验大约88次/1人。4.4红外探水4.4.1 具体工作4.4.1.1探测准备。4.4.1.2洞内探测。4.4.1.3数据处理、结果解译和编写汇报。4.4.2工作分工4.4.2.1 红外探测小组负责提供交通工具和工作服。4.4.2.2 xx铁道学院科研团体负责具体洞内探测工作，提交研究汇报。4.4.3关键工作量4.4.3.1 累计探测30公里左右。41、4.4.3.2 具体每次探测工作量：探测准备洞内探测约1天/2人；数据处理结果解译编写汇报约1天/2人。4.5地质雷达4.5.1具体工作4.5.1.1 探测准备。4.5.1.2 洞内探测。4.5.1.3 数据处理、结果解译和编写汇报。4.5.2 工作分工4.5.2.1 地质雷达小组负责提供交通工具和工作服，每次探测提供共内工作关键技术责任人1名，辅助工人4名。4.5.2.2 xx铁道学院科研团体负责具体洞内探测工作，提交研究汇报。4.5.3 关键工作量4.5.3.1 累计地质雷达探测20次。4.5.3.2 具体每次探测工作量：（1）探测准备洞内探测约1天/3人；（2）数据处理结果解译编写汇报约42、2天/2人。4.6超前钻探4.6.1 具体工作4.6.1.1探测前准备。4.6.1.2 洞内钻探。4.6.1.3 布孔、跟踪监测、分析判定、编写汇报。4.6.2 工作分工4.6.2.1 超前钻探小组负责提供钻机，和洞内钻探。4.6.2.2 xx铁道学院科研团体负责布孔、跟踪监测、分析判定、编写汇报。4.6.3 关键工作量4.6.3.1总工作量：累计8064米（3孔）/20米=403天。4.6.3.2具体每次探测工作量：（1）洞内钻探20米/1人天；（2）编写汇报约2天/1人次。4.7地质灾难临近警报4.7.1具体工作4.7.1.1 洞内地质跟踪。4.7.1.2 编写关键区段地质灾难临近警报汇报43、。4.7.2 工作分工4.7.2.1 工地地质预报小组负责及汇报施工险情出现通报，负责提供交通工具和工作服。4.7.2.2 xx铁道学院科研团体派出教授负责具体监控、判定并提出应急处理方法提议。4.7.3 关键工作量4.7.3.1 累计大约200天/1人。 4.7.3.2 大约10天/1人次。5 质量确保体系和方法 严格规范要求，实施质量确保体系，从而达成保障超前地质预报质量目标。5.1 TSP超前地质预报TSP是超前地质预报最关键技术手段，对XPFJ-3A标管区隧道超前地质预报来说，尤其提出严格规范要求。5.1.1探测中规范要求：5.1.1.1 严格按要求部署震源和传感器钻孔，并确保质量，尤44、其是孔距。5.1.1.2 主洞探测，必需坚持两壁部署炮眼，实施双壁探测。5.1.1.3 在洞内45分钟实际探测过程中，尽最大努力降低噪音；尽最大努力降低漏炮。5.1.1.4 前后两次探测里程，要有最少10米相互衔接，以确保不遗漏隧道不良地质预报。5.1.2 严格限制有效预报距离通常将有效预报距离控制在掌子面前方100米，仅部分预报有效预报距离延长到150米。5.1.3 超前地质预报汇报编写规范要求超前地质预报汇报编写总体要求是：汇报不能过分简单，尤其是有实质内容“超前地质预报通知书”部分，要尽可能详实。通常要依据围岩工程地质条件，将预报区段划分若干个围岩段，然后，对于每个围岩段全部要具体描述出45、以下内容：5.1.3.1 工程地质特征：概略描述围岩段工程地质特征。5.1.3.2 关键不良地质：要描述关键不良地质类型，数量，走向及其和隧道中线走向关系，在两壁出露位置，和不良地质规模。对于突出不良地质，更要预报可能发生关键地质灾难，并提出施工提议或对策，并以黑体字醒目地表示出来。5.1.3.3 围岩总体评价：评价围岩稳定性，要预报围岩等级。5.2 地质雷达超前地质预报规范要求5.2.1探测要求5.2.1.1 不少以要求探测测线，有条件尽可能多地部署侧线。5.2.1.2 尽可能选择平整掌子面。5.2.1.3 移动测线时，尽可能降低跳动；更不能出现间隔。5.2.2 预报距离：严格限定在30米以46、内，其中20米以内效果最好。5.2.3 汇报编写要求汇报不能过分简单，尤其是“通知书”部分，要尽可能详实。要写出探测区段关键工程地质特征，关键不良地质工程地质类型、数量、走向及其和隧道中线方位关系、两壁出露位置和三维规模；要较正确地预报围岩等级，和可能发生关键地质灾难；提出施工提议和施工对策。5.3 地质素描规范要求5.3.1 地质编录表格内容5.3.1.1 掌子面描述：（1）岩石特征：岩石名称，矿物成份，风化情况，结构结构，岩石强度特征。 （2）地层特征：地质层位，产状，岩层结构，层间结合度，地质结构影响程度等。（3）节理特征：产状，形迹特征（关键是结构面形态、擦痕），力学性质，间距密度，延47、伸性，粗糙度，张开性等。（4）断层特征：产状，形迹特征（结构面形态和擦痕，结构岩特征、应力矿物特征，旁侧结构特征，排列组合特征，充填岩脉特征等等）力学性质，多期活动特征，断层破碎带宽度、物质组成、风化程度，断层对地下水控制特征等等。（5）地下水特征：出水位置及其和结构关系，出水量（渗水、滴水、流水、涌水、突水情况等），水压力，夹杂物质等等。5.3.1.2 绘制掌子面地质素描图。5.3.1.3 对开挖面前方较短距离内岩体稳定性分析，同时结合服务隧道所揭示情况，经过综合分析判定，提出520米地质估计汇报。5.3.2 绘制隧道剖面图和三维展开图5.4 短距离超前钻探规范要求5.4.1 80100米钻48、探依据地质详勘汇报和设计图纸，结合本标段实际情况，在掘进工作面上布设超前探孔，在钻探中依据钻机在钻进过程中推力、扭矩、钻速大小、岩粉成份、成孔难易及钻孔出水情况来判定前方地层和岩性，同时进行涌水量和水压测试，判定掘进工作面前方地层含水情况。对于通常断层破碎带，每个掘进工作面布设超前取芯探孔1个即可。 5.4.2 2030m钻探依据地质详勘汇报和设计图纸，结合本标段实际情况，在掘进工作面上布设超前探孔，在钻探中依据钻机在钻进过程中推力、扭矩、钻速大小、岩粉成份、成孔难易及钻孔出水情况来判定前方地层和岩性，同时进行涌水量和水压测试，判定掘进工作面前方地层含水情况。对于通常断层破碎带，每个掘进工作面49、布设超前取芯探孔23个；对于海底风化槽和多水、富水带，则应增设23个探水孔，分别在拱顶和拱腰部位，超前探水孔终孔在隧道开挖轮廓线外1.51.3.0m。5.4.3 58m钻探在地质不良地带，隧道开挖时，每循环需要进行短距离超前地质钻探时，利用液压凿岩台车或风钻对工作面进行钻探，钻孔深度58m，探孔数量依据设计和实际进行布设。探孔部署见图超前短探孔部署示意图。超前短探孔部署示意图探孔探测若无异常情况出现，可进行钻爆开挖。在短距超前探孔估计预报过程中，若掌子面有出水或其它异常时，增加探水孔数量，方便正确地进行估计预报。6 目标管理体系6.1 组织管理6.1.1 组织为确保隧道超前地质预报工作顺利进行50、，专门成立一个由项目总工程师负责隧道超前地质预报领导小组，组员包含专门从事隧道施工地质工作工程技术人员56人（其中高级工程师2人，工程师或技术员34人）；专门成立一个施工地质勘探队，负责隧道施工超前地质预报工作。xx铁道学院教授红外探测负责组地质雷达检测组试验专业负责组超前水平钻探组TSP超前预报组工程地质负责组副总工程师总工程师超前预报组织机构图地质预报由地质预报组负责，其它施工、质检人员给予配合，进行资料搜集、统计、分析和编制信息预报结果，由主管技术人员给予复核，并报设计、监理，为变更设计、修改施工方法提供依据。经分析、整理地质资料作为施工技术资料存档。 依据综合超前地质预报各阶段预报资料51、，立即制订各类施工技术预案，确保顺利经过各类不良体。实施信息化施工，定时和不定时由设计、监理和施工单位论证和审查地质预报组预报结果和教授组技术方案可靠性和经济性。6.1.2 管理建立健全隧道地质工作管理机制和信息共享机制。施工现场成立以项目总工程师孙伟亮负责隧道超前地质预报专业小组。项目副总工程师汤茂宁兼施工地质室主任,并配有地质工程师和地质勘探队。项目总工程师负责部署安排开展隧道地质工作。地质工程师负责制订隧道地质工作勘察方案，地质勘察队在地质工程师指导下开展超前地质估计预报信息采集、搜集工作，地质工程师负责整理相关地质资料并对相关隧道地质情况进行初步评定后，上报副总工程师由副总工程师主持对52、围岩稳定性进行评价，正确预报地质灾难可能发生段，并对应提出施工提议并形成隧道施工地质技术汇报，上报项目总工程师，立即反馈给技术和设计单位，以共同制订施工技术方案和设计单位现场核查后进行隧道动态设计。施工决议人依据设计组织施工立即调整施工方法采取对应技术方法，从而确保隧道安全快速施工、确保隧道施工质量。6.2 超前地质预报关键资源配置超前地质预报资源配置见下表超前地质预报资源配置表。超前地质预报资源配置表序号资源名称数量型号备注1TSP超前预报仪1套TSP203PLUS2地质雷达1台SIR-203地质罗盘12块4红外探水仪5台HY-303型5地质钻10台XY-2PC型6数码相机10部7台式电脑353、台6.3 强化方法6.3.1 通常强化方法地质分析和宏观预报是隧道施工期地质超前预报基础，要给足够重视；地质方法和地球物理勘探方法结合综合预报，是发挥各自优势、提升隧道施工期超前地质预报正确率关键确保。洞内现场常规地质调查、在施工中进行地质测绘工作，应由含有隧道工作经验地质工程师担任；常常将超前地质预报结果和实际地质情况进行比较，是提升物探结果解译判读水平，是提升估计精度关键；加大预报频度是隧道施工期间提升地质预报正确率唯一可行措施；对现场实时预报监测数据汇总，并进行系统解读分析。施工地质预报结果立即反馈给设计部门，主动配合动态设计，以指导安全施工，渡过不良地质地段，其工作步骤见图。 6.3.54、2 建立超前地质预报信息数据库管理系统对超前预报数据进行信息管理，将经过多种方法搜集地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判定，并将处理结果反馈给施工，立即调整施工方法和支护参数。系统超前地质预报采取多个预报手段相结合方法，多管齐下，优化组合，相互印证和补充，提升物探结果解译水平、地质预报精度和探测结果利用效率，才能立即反馈指导设计和施工。经过中长久预报和短期预报相结合，物探手段和钻孔直接估计相结合，区域性地质预报和掌子面地质预报相结合综合超前地质预报技术，经过建立完善超前预报组织机构，建立超前地质预报信息数据库管理系统，确保对不良地质体正确定位，为安全、快速、高效建成xx铁路隧道保驾护航55、。隧道地质信息系统以下图隧道地质信息处理系统图所表示。隧道地质信息处理系统图7 附表：7.1 附表1xx铁路隧道（FJ-3A）综合超前地质预报关键工程基础情况分析简表序号名称基础情况关键风险区段综合超前地质预报长1棋盘石隧道总长10822m；最大埋深770m；横洞（斜井）2，长度376.6(2150/2130)；围岩：1042；四类围岩：1128；三类：5005；二类：38941设计共11条断层破碎带； 2遗漏能够造成塌方、突泥突水断层破碎带通常是设计510倍，所以最少断层也将达成66条大小断层破碎带。经分析，存在潜在风险区段1000米。在下列区段连续开展TSP-203探测：进口工区m;出口工56、区4000m。潜在风险区段约1000m。全隧道开展地质素描工作，分进口和出口两工区共10822m。超前钻探884m3孔2652m长2戴云山隧道进口隧道左线全长14984m，右线全长14988m。隧道洞身最大埋深635 m，最浅埋深仅50 m。隧道进口为双洞隧道，至DK423+592分为左线和右线两座单洞隧道直到出口。全隧道设置进口局部平导及2座斜井。本局管区总长约7200m。设计在大约7200米范围内设计共14条断层破碎带； 遗漏能够造成塌方、突泥突水断层破碎带通常是设计510倍，以最少断层也将达成70条大小断层破碎带。经分析，存在潜在风险区段1200米。1在下列区段连续开展TSP-203探测57、： （1）DK422+800DK426+00(单洞3200m，双洞6400米，三洞9600米)（2）DK427+000DK428+000(单洞1000m，双洞m)（3）DK429+000DK430+000(单洞1000m，双洞m)（4）潜在风险区段约双洞1200m。2全隧道三洞开展地质素描工作。长3尤溪隧道出口隧道全长12974m（本局管区6487m，隧道设辅助坑道1座）。1设计共9条断层破碎带； 2遗漏能够造成塌方、突泥突水断层破碎带通常是设计510倍，所以最少断层也将达成54条大小断层破碎带。经分析，存在潜在风险区段1000米。1在下列区段连续开展TSP-203探测：（1）DK375+8558、6DK380+500(单洞3144m)(2) 潜在风险区段约单洞1000m2全隧道开展地质素描工作6500m。3超前钻探575m3孔1725m。中1秀岩隧道隧道长6180m，为单洞双洞隧道；最大埋深约750m。1.设计共10个风险区段11条断层破碎带；2.经分析，存在潜在风险区段1500米。1关键在下列区段开展TSP-203探测： DK454+120DK454+420(300m)DK454+510DK454+810(300m)DK456+070DK456+170(100m)DK456+700DK456+800（100m）DK457+350DK457+450(100m)DK457+700DK4559、7+850(150m)DK458+200DK458+300(100m)DK458+750DK458+975（225m）DK460+080DK460+180(100m)潜在风险区段约1500m2.全程地质素描6180m中2赤岭隧道长度7292m1.设计共10个风险区段11条断层破碎带；2.经分析，存在潜在风险区段1600米。1.关键在下列区段开展TSP-203探测： (1)DK438+520750(230m)(2)DK439+030230(200m)(3)DK441+150350(200m)(4)DK441+560780（220m）(5)DK442+410610(200m)(6)DK442+8260、0DK443+050(230m)(7)DK443+400600(200m)(8)DK443+820DK444+175（305m）(9)DK444+310520(210m)(10) DK445+700910(210m) 潜在风险区段约单洞1600m2.全程地质素描6180m3.超前钻探1229米3孔=3687m中3连亭隧道全长5961米1.设计关键2个风险区段2.经分析，存在潜在风险区段1500米。1关键在下列区段开展TSP-203探测： (1)DK448+700810(单洞110m)(2)DK449+570720(单洞150m，双洞300m)（3）潜在风险区段约单洞1500m2.全程地质素描561、961m短1山连隧道长度：1438m设计风险区段1个1.部分TSP-203探测：DK384+650DK384+750（单洞100米）2. 全程地质素描1438米短2下香坑隧道长度2242m1.设计风险区段1个2.经分析，存在潜在风险区段500米。1.部分TSP-203探测：（1）DK385+960DK386+100（单洞140米）（2）潜在风险区段约单洞500m2. 全程地质素描2242m短3音头隧道长度2606m1.设计风险区段3个2.经分析，存在潜在风险区段600米。1.部分TSP-203探测：(1)DK387+750 850 (单洞100m)(2)DK388+300 450（单洞150m62、）(3)DK389+600 800（单洞200m）(4）潜在风险区段约单洞600m2.全程地质素描2606m短4后洋隧道长度950m设计风险区段1个1.部分TSP-203探测：DK391+100DK391+215（单洞115m）2.全程地质素描950m短5光林隧道长度1406m1.设计风险区段1个2.经分析，存在潜在风险区段500米。1.部分TSP-203探测：（1）DK399+200 300（单洞100m）（2）潜在风险区段约单洞500m2.全程地质素描1406m短6鲤鱼门隧道长度：525m设计风险区段1个1.部分TSP-203探测：DK400+400 550（单洞150m）2.全程地质素描63、325m短7长坪隧道长度：550m设计风险区段1个1.部分TSP-203探测：DK438+200 350（单洞150m，双洞300m）2.全程地质素描200m短8清坑里隧道长度：593m设计风险区段1个1.部分TSP-203探测：DK452+410710（单洞300m）2.全程地质素描350m短9乌口岭隧道长度2276m，1.设计风险区段2个2.经分析，存在潜在风险区段1000米。1. 部分TSP-203探测：(1)DK460+600 750(单洞150m，双洞300m)(2)DK461+850DK463+150(单洞300m，双洞600m)(3)潜在风险区段约双洞1000m2.全程地质描述2276m其它隧道超前地质预报方法为地质素描。7.2 附表2xx铁路隧道（FJ-3A标）综合超前地质预报累计工程量序号内容工作量备注1TSP203探测39289米（不含横洞斜井）地表洞内地质观察、分析，洞内探测，数据处理、结果解译、编写汇报2地质素描22人/42月掌子面编录、估计3跟踪超前钻探8064米/20米=403天布孔、监测、分析判定、编写汇报