新建武漢至十堰鐵路孝感至十堰段HSSG-9標隧道超前地質預報實施細則江西省勘察設計研究院五月新建武漢至十堰鐵路孝感至十堰段HSSG-9標隧道超前地質預報實施細則文獻編號：版本號：修改狀態：發放編號：編制：復核：審核：同意：有效狀態：江西省勘察設計研究院五月目錄1、編制根據 12、工程概況 13、工程地質概況 23.1峴山一號隧道 23.2峴山二號隧道 43.3峴山三號隧道 53.4黃家灣隧道 84、地質復雜程度分級 95、實施超前地質預報的目的及重要內容 105.1超前地質預報的目的 105.2超前地質預報的重要內容 106、隧道超前地質預報實施辦法 117、超前地質預報工藝流程及操作要點 157.1地震反射波法 157.1.1研究現有資料 157.1.2TSP測量系統的布置和量測 167.1.3TSP系統的野外實施 167.1.4現場TSP測量的時間 197.2地質雷達法 197.2.1測線的布置 197.2.2數據采集 207.2.3資料解決及解釋 207.2.4現場地質雷達法所需的時間 217.3紅外探測法 217.3.1測線的布置及數據采集 217.3.2工作原理 227.3.3現場紅外探測法所需的時間 237.4超前鉆探法 237.5加深炮孔探測法 277.6地質素描法 278、超前地質預報組織機構設立及投入的人力、設備資源 288.1現場預報機構組織形式 298.2擬投入的儀器設備 299、質量確保方法 299.1彈性波反射法（TSP） 299.2地質雷達法 309.3紅外探測法 309.4超前鉆探法 319.5加深炮孔探測法 319.6地質素描法 3210、安全方法 3211、成果資料編制的內容與規定 3311.1彈性波反射法（TSP）超前地質預報報告應編制下列資料 3411.2地質雷達法超前地質預報報告編制下列資料： 3411.3紅外探測法超前地質預報報告編制下列資料： 3411.4超前鉆探法超前地質預報報告編制下列資料： 3511.5加深炮孔探測法超前地質預報報告編制下列資料 3511.6地質素描法超前地質預報報告編制下列資料 3512、工作制度 3513、地質預報成果的驗證及技術總結規定 3613.1地質預報成果的驗證 3613.2技術總結規定 3714、其它需要闡明的問題 3715、附件 391、編制根據1.1《鐵路隧道超前地質預報技術規程》（Q/CR9217-)；1.2《鐵路工程物理勘探規范》（TB10013-）；1.3《鐵路隧道工程施工安全技術規程》（TB10304-）；1.4高速鐵路隧道工程施工技術規程（Q/CR9604-)；1.5峴山一號隧道漢十施圖（隧）-X00；1.6峴山二號隧道漢十施圖（隧）-X01；1.7峴山三號隧道漢十施圖（隧）-X02；1.8黃家灣隧道漢十施圖（隧）-X03；1.9我單位對施工現場實地勘察、調查資料。2、工程概況新建武漢至十堰鐵路孝感至十堰段站前工程和部分站后與站前有關接口工程HSSG-9標起止里程為：DK285+627.28～DK329+913.76，全長44.441km。一分部施工范疇為（DK285+627.28～DK312+810)，途徑襄城區余家湖街道辦事處、尹集鄉、臥龍鎮，全長27.182km，其中區間路基11.818km，占比43.5%，站場路基1.75km，占比6.4%，橋梁8.476km，占比31.2%，隧道5.138km，占比18.9%，總工期48個月（1月1日-12月31日）。峴山一號隧道，施工里程：DK285+647～DK286+292，中心里程：DK285+969.5,隧道全長645米；峴山二號隧道，施工里程：DK286+440～DK287+593，中心里程：DK287+016.5,隧道全長1153米；峴山三號隧道，施工里程：DK287+830～DK290+555，中心里程：DK289+192.5,隧道全長2725米；黃家灣隧道，施工里程：DK292+880～DK293+495，中心里程：DK289+187.5,隧道全長615。3、工程地質概況3.1峴山一號隧道隧道區出露的地層有第四系全新統（Q4），震旦系燈影組(Z2dn)等，沿線出露的地層巖性由新至老分述以下：(1)第四系全新統Q4第四系沖洪積層，分布于各谷內，為粉質黏土及卵礫石土，雜色，厚0~2m。第四系殘破積層分布于沿線的山坡地帶。巖性為含碎石粉質黏土，黃褐色，硬塑，普通厚度為0～2m。隧道出口附件為一采石場，表層為人工填土，灰黃色，灰褐色，夾碎石，厚0～10m。（2）震旦系蓮坨組該地層重要為震旦系蓮坨組（Z2dn），巖性為砂礫巖，青灰色，局部淺紅色，弱風化局部可見強風化，層厚-巨厚層狀構造，屬較軟巖，節理較發育，密閉-微張，巖體較破碎，巖溶弱發育-中檔發育。重要分布于DK285+638～DK285+660附近（3）震旦系燈影組該時代地層重要為震旦系燈影組，巖性為灰巖，局部夾硅質巖，灰白色，灰黃色，青灰色。強~弱風化。表層強風化厚約0~30m，下部為弱風化，厚層~巨厚層狀構造，表面多見溶蝕的刀砍紋，屬硬質巖，節剪發育，密閉~微張。巖體較破碎，巖溶較發育~中檔發育。根據巖石實驗報告，巖石單軸飽和和抗壓強度Rc=37.96MPa，屬于硬質巖。重要分布于DK285+660～DK286+292附近。峴山一號隧道洞身未見明顯地質構造發育，另外，洞身發育2處低阻異常帶，袋內節理密集，巖體破碎，導水性和富水性較好，易發生涌水，塌方等突發災害，施工時應注意防治方法。3.2峴山二號隧道場區以侵蝕構造低山為主，地勢起伏較大，山坡自然度約為20～35°。隧道區出露的地層有第四系全新統（Q4），震旦系燈影組(Z2dn)等，沿線出露的地層巖性由新至老分述以下：(1)第四系全新統Q4第四系沖洪積層，分布于各谷內，為粉質黏土及卵礫石土，雜色，厚0~2m。第四系殘破積層分布于沿線的山坡地帶。巖性為含碎石粉質黏土，黃褐色，硬塑，普通厚度為0～2m。隧道出口附件為一采石場，表層為人工填土，灰黃色，灰褐色，夾碎石，厚0～10m。(2)震旦系燈影組該時代地層重要為震旦系燈影組，巖性為灰巖，局部夾硅質巖，灰白色，灰黃色，青灰色。強~弱風化。表層強風化厚約1~4m，下部為強風化，厚層~巨厚層狀構造，表面多見溶蝕的刀砍紋，屬硬質巖，節剪發育，密閉~微張。巖體較破碎，巖溶較發育～中檔發育。根據巖石實驗報告，巖石單軸飽和和抗壓強度Rc-52.4MPa，屬于硬質巖。洞身發育多處低阻異常帶，帶內節理密集，巖體破碎，導水性和富水性較好，易發生涌水、塌方等突發災害。3.3峴山三號隧道隧道區出露的地層有第四系全新統（Q4），寒武系天河板組-石龍洞組，震旦系燈影組(Z2dn)等，沿線出露的地層巖性由新至老分述以下：（1）第四系全新統Q4第四系沖洪積層，分布于各溝谷內，為粉質黏土及卵礫石土，雜色，厚0～2m。第四系殘破積層分布于沿線的山坡地帶。巖性為含碎石粉質黏土，褐黃色，硬塑，普通厚度為0～22m，局部地段不不大于22m。（2）寒武系天河板組-石龍洞組該時代地層重要為寒武系天河板組-石龍洞組，重要分布DK288+500～DK288+940和DK290+110～DK290+590，巖性為灰巖，局部夾白云巖、硅質巖，灰黃色，青灰色。強～弱風化。表層強風化厚約5～16m，局部地段不不大于16m，下部為弱風化，厚層～巨厚層狀構造，表面多見溶蝕的刀砍紋，屬硬質巖，節剪發育，密閉～微張。巖體較破碎，巖溶較發育～中檔發育。（2）震旦系燈影組該時代地層重要為震旦系燈影組(Z2dn)，重要分布DK287+830～DK288+500和DK288+940～DK290+110，巖性為灰巖，局部夾硅質巖，灰白色，灰黃色，青灰色。強～弱風化。表層強風化厚約5～10m，下部為弱風化，厚層～巨厚層狀構造，表面多見溶蝕的刀砍紋，屬硬質巖，節剪發育，密閉～微張。巖體較破碎，巖溶較發育～中檔發育。洞身發育多處低阻異常帶，帶內節理密集，巖體破碎，導水性和富水性較好，易發生涌水、塌方等突發災害。根據區域地質資料及沿線實際調查，結合物探、遙感資料等綜合分析，峴山三號隧道洞身穿越大小斷層共2條，通過野外調繪和室內綜合分析其重要斷層構造特性以下：（1）F1斷層斷層在地表與隧道相交于DK288+250附近，傾向小里程，傾角約86o，初步推斷為逆斷層，發育于震旦系燈影組(Z2dn)地層，斷層寬度約10～20m，斷層破碎帶內節理裂隙發育，巖體較破碎。（2）F2斷層斷層在地表與隧道相交于DK288+810附近，傾向大里程，傾角約68o，初步推斷為逆斷層，發育于寒武系天河板組-石龍洞組地層，斷層寬度約10～20m，斷層破碎帶內節理裂隙發育，巖體較破碎。（3）節理裂隙隧址區基巖節理裂隙發育，根據隧址區地表測繪統計，節理裂隙多微張，部分為張開節理，部分無充填。3.4黃家灣隧道隧道區出露的地層有第四系中上更新統殘坡積層（Qel+dl2～3）；下伏地層為志留系下統羅惹坪組（S1Ir）粉砂質頁巖。沿線出露的地層巖性由新至老分述以下：（1）第四系中上更新統殘坡積層（Qel+dl2～3）區內分布的第四系中上更新統地層重要為發育于山坡地帶的殘坡積層（Qel+dl2～3）。分布于沿線的山坡地帶，巖性為粉質粘土，褐黃色，硬塑，普通厚度為0.5～2.0m。第四系全新統Q4沖洪積層，分布于各溝谷內，為粉質黏土及卵礫石土，雜色，厚0～2m。（2）志留系下統羅惹坪組（S1Ir）巖性重要為粉質頁巖：灰黃色，強風化，粉砂質泥質構造，頁理狀構造，節理裂隙發育，局部見鐵錳質侵染，巖芯破碎多呈塊狀，塊徑2～９m，少量柱狀，節長10～62m，巖質軟，手可掰斷，屬軟質巖。粉砂質頁巖：灰黃色，弱風化，粉砂質泥質構造，頁理狀構造，節理裂隙發育，局部見鐵錳質侵染，巖芯破碎多呈柱狀，普通柱狀10～20cm，少量塊狀，巖質軟，錘擊聲啞，RQD=70%。屬軟質巖，單軸飽和抗壓強度Rc=8.76MPa。節理狀：270o∠70o，1組/米，微張，泥質充填。根據物探震法實驗成果資料，隧址區巖基彈性波速為3300～4350m/s。根據化驗資料粉砂質頁巖單軸飽和抗壓強度Rc=8.76MPa。結合物探及現場地調成果判斷，隧道區地層屬軟質巖。根據區域地質資料，該區域無明顯地質構造發育；根據野外調繪分析，隧址區附近未見有泉水等水文地質特性。根據物探震法實驗成果資料，隧址區基巖彈性波速為3300～4350m/s，未見明顯低速異常。4、地質復雜程度分級根據地質復雜程度對隧道施工安全的危害程度，將其分為下列四級，（參考《鐵路隧道工程施工技術指南（TZ204-）》）。A級：存在重大地質災害隱患的地段，如大型暗河系統，可溶巖與非可溶巖接觸帶，軟弱、破碎、富水、導水性良好的地層和大型斷層破碎帶，特殊地質地段，重大物探異常地段，可能產生大型、特大型突水突泥地段，誘發重大環境地質災害的地段，高應力、瓦斯問題嚴重的地段以及人為坑洞等。B級：存在中、小型突水突泥隱患的地段，物探有較大異常的地段，斷裂帶等。C級：水文地質條件較好的碳酸鹽巖及碎屑巖地段、小型斷層破碎帶，發生突水突泥的可能性較小。D級：非可溶巖地段，發生突水突泥的可能性極小。5、實施超前地質預報的目的及重要內容5.1超前地質預報的目的進一步查清因前期地質勘察工作的局限而難以探查的、隱伏的重大地責問題，預報施工隧道掌子面前方的不良地質災害，進而對的指導隧道工程的安全施工。5.2超前地質預報的重要內容（1）地層巖性預測預報，特別是對軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土的預測預報；（2）地質構造預測預報，特別是對斷層、節理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構造發育狀況的預測預報；（3）不良地質預測預報，特別是巖溶、物探Ⅴ類異常帶、高地應力、人為坑洞、瓦斯等發育狀況的預測預報；（4）地下水預測預報，特別是對巖溶管道水及富水斷層、富水褶皺軸、富水地層中裂隙水等發育狀況的預測預報。6、隧道超前地質預報實施辦法本隧道超前地質預報以地質調查法為基礎，采用超前鉆探、物探相結合的綜合超前地質預報辦法，用宏觀指導微觀預報、長距離預報指導中短距離預報、微觀預報驗證宏觀預報、中短距離預報驗證長距離預報的工作思路，開展本隧道的超前地質預報工作，使用的重要預報辦法為地質調查法、物探法、超前鉆探法和加深炮孔法。綜合超前地質預報配套模式見圖6.1所示。圖6.1綜合地質預報配套模式示意圖超前地質預報程序以下：（1）在地質調查法的基礎上，開展彈性波反射（如TSP）法預報工作。（2）在彈性波反射法（TSP）預報的巖溶強烈發育異常段落進行地質雷達法預報工作；在彈性波反射法（TSP）預報的極破碎巖體并富水異常段落進行紅外探測法預報工作。（3）在物探法預報工作結束后，對物探異常段落進行超前鉆探（超前地質鉆探、加深炮孔）法預報和驗證工作。需要注意的是在施工過程中應遵照動態設計原則，根據具體的地質狀況，及時調節超前地質預報辦法和技術。峴山一號隧道、峴山二號隧道、峴山三號隧道、黃家灣隧道超前地質預報方案表見表6.1~表6.4所示。表6.1峴山一號隧道超前地質預報方案表里程段落長度（m）地質素描TSP地質雷達高分辨率直流電法超前鉆探加深炮孔DK285+647~DK285+68033√DK285+680~DK285+785105√√√√√DK285+785~DK285+80520√√√√√DK285+805~DK285+970165√√√√√DK285+970~DK286+05080√√√√√DK286+050~DK286+11060√√√√DK286+110~DK286+240130√√√√DK286+240~DK286+29152√√√√表6.2峴山二號隧道超前地質預報方案表里程段落長度（m）地質素描TSP地質雷達高分辨率直流電法超前鉆探加深炮孔DK286+440~DK286+46525√DK286+465~DK286+48520√√√√DK286+485~DK286+595110√√√√DK286+595~DK286+700105√√√√√√DK286+700~DK286+76565√√√√DK286+765~DK286+85590√√√√√√DK286+855~DK287+015160√√√√DK287+015~DK287+03520√√√√√√DK287+035~DK287+08550√√√√√√DK287+085~DK287+10520√√√√√√DK287+105~DK287+290185√√√√DK287+290~DK287+31020√√√√DK287+310~DK287+440130√√√√DK287+440~DK287+593153√√√表6.3峴山三號隧道超前地質預報方案表里程段落長度（m）地質素描TSP地質雷達高分辨率直流電法超前鉆探加深炮孔DK287+830~DK287+89060√DK287+890~DK287+93040√√√√√DK287+930~DK287+95020√√√√√√DK287+950~DK288+175225√√√√DK288+175~DK288+23055√√√√√√DK288+230~DK288+25020√√√√√√DK288+250~DK288+32575√√√√√√DK288+325~DK288+710385√√√√DK288+710~DK288+825115√√√√√√DK288+825~DK288+84520√√√√√√DK288+845~DK288+86520√√√√√√DK288+865~DK289+050185√√√√DK289+050~DK289+07020√√√√√√DK289+070~DK289+255185√√√√√√DK289+255~DK289+27520√√√√√DK289+275~DK289+31540√√√√√DK289+315~DK289+33520√√√√√DK289+335~DK290+255920√√√√DK290+255~DK290+405150√√√√√√DK290+405~DK290+505100√√√√√√DK290+505~DK290+55550√表6.4黃家灣隧道超前地質預報方案表里程段落長度（m）地質素描TSP地質雷達高分辨率直流電法超前鉆探加深炮孔DIK292+880~DK293+046166√√√√√DK293+046~DK293+270224√√√√√DK293+270~DK293+495225√√√√√7、超前地質預報工藝流程及操作要點超前地質預報是隧道施工中的一種重要環節，應作為一項工序納入隧道施工中去。在接到監理單位或施工單位的告知后，預報人員確保在48小時內到場并進行有關測試。超前地質預報的野外作業時間安排易在立架或爆破出完渣經找頂作業后進行。7.1地震反射波法7.1.1研究現有資料認真收集隧道設計資料、區域地質資料、工程地質資料等，通過對以上資料的分析，以達成對整個地區地質狀況有一種比較全方面理解的目的。7.1.2TSP測量系統的布置和量測根據隧道內巖層的走向擬定炮孔布置在左邊墻或右邊墻位置，從掌子面附近的邊墻位置開始布置第一種激發孔，后來每間距1.5m處布置下一種激發孔，激發孔向下傾斜10～20°，孔深為1.5m，持續布置24個激發孔。在第24個激發孔朝著洞口的方向量測15～20m，分別在左右邊墻的位置布置一種地震波信息接受孔，孔徑為50mm，深度為2m。激發孔與接受孔基本保持在同一種高度上。待孔全部鉆好后需要對孔間距進行量測并與隧道里程發生關系。TSP測量系統布置圖7.1.3TSP系統的野外實施（1）埋設地震波信息接受探頭TSP測量過程中需要將接受器探頭埋設在鋼套管中，而鋼套管則通過雙組分環氧樹脂或錨固劑與圍巖緊緊耦合在一起。方便于接受由激發孔激發的地震波信號。（2）藥包的埋設每一種激發孔中需要通過小藥量炸藥人工激發地震波信號。需要闡明的是雷管必須采用瞬發電雷管，炸藥采用乳化炸藥。放炮前需要對激發孔中灌水，起到使爆破產生的能量能盡量在圍巖中傳輸并壓制灰塵和消焰的目的。（3）數據采集待準備工作就緒后，就能夠采集數據。在噪音監測模式下如發現周邊環境的噪音低，能夠進行數據采集作業并開始放炮。此時起爆器產生的電信號首先去觸發電雷管引爆藥包，另首先給儀器一種信號以打開里邊的數據傳輸通道。通過藥包的爆破，所產生的地震波信號很快會被接受探頭所接受到并統計下來。依次下去，直到24個激發孔全部放炮完畢為止。（4）數據解決將現場采集的資料傳輸至計算機，運用TSPwin軟件對其進行解決，TSPwin軟件重要由數據庫、解決、計算反射界面三部分構成。①數據庫編輯現場采集的數據和定義觀察系統。②解決對原始數據進行放大、能量均衡、濾波等流程的解決。③計算反射界面在波形解決后，從地震波形統計中拾取縱波波至和橫波波至，根據爆炸點與檢波器的距離可分別計算各段圍巖的縱波速度vp和橫波速度vs。vp和vs值的大小綜合反映了圍巖的物理力學性質，根據vp和vs值可直接計算動力學參數，即計算動彈性模量Ed、動剪切模量Gd和泊松比μd。根據繞射重疊法原理（與常規地震反射資料解決中偏移流程的原理類似）計算反射界面與隧道的相對位置，即與隧道軸線的交角或至掌子面的距離。（5）資料解釋根據TSP法的原理和工作經驗，把距離隧道軸線近、能量大的反射波組判釋為圍巖異常區，并綜合地震波速、反射波相位、泊松比和動態楊氏模量等參數對圍巖異常區的類別進行劃分。解釋原則以下所述：①泊松比高闡明有流體存在，縱波波速低闡明有裂隙存在；②S波反射能量強，P波反射能量弱，闡明有流體存在；③S波反射能量弱，P波反射能量強，闡明有裂隙存在；④反射波為正相位時，闡明圍巖由軟弱巖層進入堅硬巖層；⑤反射波為負相位時，闡明圍巖由堅硬巖層進入軟弱巖層；⑥當泊松比不不大于0.28或VP/VS忽然增大時，前方地質狀況為有水或圍巖較破碎；⑦當靜態楊氏模量不不大于30時，石質堅硬，反之，石質較軟；⑧當反射界面較多且靜態楊氏模量和泊松比變化頻繁，幅度較大時，圍巖為破碎帶，若為負反射振幅時，圍巖為軟弱破碎帶。7.1.4現場TSP測量的時間(1）清理激發孔、接受孔的時間：20分鐘；(2）埋設地震波信息接受探頭時間：20分鐘；(3）藥包的埋設時間：30分鐘；(4）放炮及數據采集的時間：40分鐘；(5）清理爆破后現場的時間：10分鐘。因此，現場整個TSP測量系統的總時間約為120分鐘。7.2地質雷達法7.2.1測線的布置采用地質雷達法進行超前地質預報時在隧道掌子面上布置測線位置，在有條件的狀況下采用持續測量模式進行，當現場條件不允許時采用點測的辦法對前方的地質狀況進行探測。地質雷達超前預報測線7.2.2數據采集當測線位置擬定后，連接儀器各部件并開機檢查現場與否有干擾源的存在。如存在干擾源則應想方法去除。如沒有干擾的存在，則能夠開始數據的采集工作。在地質雷達的數據采集過程中還應當注意下列事宜：測網密度、天線間距和天線移動速度應反映出探測對象的異常，測線宜采用十字或網格形式布設并采用持續測量的方式，不能持續測量的地段可采用點測。數據采集過程中，支撐天線的器材應選用絕緣材料，天線操作人員應與工作天線保持相對固定的位置。地質雷達（GPR）探測質量檢查的統計與原探測統計應含有良好的重復性，波形一致，異常沒有明顯的位移。在發現有重點異常的區域應重復觀察，重復性較差時應查明因素。參加解釋的雷達剖面應清晰，解釋前宜做編輯、濾波、增益等解決。狀況較復雜時還宜進行道分析、FK濾波、正常時差校正、褶積、速度分析、消除背景干擾等解決。7.2.3資料解決及解釋地質雷達的資料解決采用“RADANFORWINDOWSNT”軟件包對原始數據進行解決。其解決流程為：數據傳輸→文獻編輯→水平均衡→數字濾波→零點歸位→偏移解決→能量均衡→時深轉換→文獻注釋→輸出雷達深度剖面圖。將雷達深度剖面圖作為資料解釋的基本圖件。根據雷達深度剖面圖上的反射波組、強能量團塊分布和雙曲線等特性，對掌子面前方的地質狀況做出判斷。7.2.4現場地質雷達法所需的時間(1）布置測線位置的時間：5分鐘；(2）調試儀器參數時間：5分鐘；(3）實體數據采集時間：20分鐘；因此，現場地質雷達法探測所需的總時間約為30分鐘。7.3紅外探測法7.3.1測線的布置及數據采集紅外探測宜從開挖工作面開始，沿著一種邊墻向洞口方向以2～5米點間距標出探測序號圖，標出50～60米長的范疇。標定次序號的目的有兩個：一是給出探測者探測時的站位，二是繪制圖件時能給出直角坐標系橫坐標的里程。在具體探測時操作者站在一種次序號旁側的隧道中，用儀器的激光指向器射出的紅色斑點，按順時針方向，分別指向左邊墻、左拱腰、頂頂、右拱腰、右邊墻和隧底中線，與此同時這6條探測曲線在該處的探測值就探測完畢。然后走到下一種次序號，照此探測，直至全部探測次序號上不同方位的應探測數據全部探完。將全部數據輸入計算機，可分別繪出左邊墻探測曲線、左拱腰探測曲線、拱頂探測曲線、右拱腰探測曲線、右邊墻探測曲線和隧底中線探測曲線。沿隧道軸向探測斷面布置示意圖圖2每個斷面測點布置示意圖圖3掌子面測點布置示意圖7.3.2工作原理根據探測數據繪制沿隧道軸向的探測曲線，如果開挖工作面前方存在儲水構造，在靠近開挖工作面一端曲線會下降或上升，開挖工作面探測數據最大離散差值應超出正常狀況下的差值；但是應當注意下列兩種狀況：若開挖工作面附近幾十米都存在地下水，在開挖工作面端探測曲線發生明顯的上升或下降趨勢時，則可能表明開挖工作面前方不存在地下水；若地下水在開挖工作面后方探測范疇內、前方整個空間都發育，各部位的探測曲線則比較平緩，開挖工作面探測數據最大離散差值也較小，因此資料不會顯示異常。7.3.3現場紅外探測法所需的時間(1）布置測線位置的時間：15分鐘；(2）實體數據采集時間：25分鐘；因此，現場紅外探測法所需的總時間約為40分鐘。7.4超前鉆探法超前地質鉆探是運用鉆機在隧道開挖工作面進行鉆探獲取地質信息的一種超前地質預報辦法。超前地質鉆探法合用于多個地質條件下的隧道超前地質預報，在富水軟弱斷層破碎帶、富水巖溶發育區、煤層瓦斯發育區、重大物探異常區等地質條件復雜地段必須采用。（1）超前地質鉆探重要采用沖擊鉆和回轉取芯鉆，兩者應合理搭配使用，提高預報精確率和鉆探速度，減少占用開挖工作面的時間。普通地段采用沖擊鉆。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、卡鉆狀況、鉆桿震動狀況、沖洗液的顏色及流量變化等粗略探明巖性、巖石強度、巖體完整程度、溶洞、暗河及地下水發育狀況等。復雜地質地段采用回轉取芯鉆。回轉取芯鉆巖芯鑒定精確可靠，地層變化里程可精確擬定，普通只在特殊地層、特殊目的地段、需要精確鑒定的狀況下使用。例如煤層取芯及實驗、溶洞及斷層破碎帶物質成分的鑒定、巖土強度實驗取芯等。（2）超前地質鉆探應符合下列技術規定：在地質調查法和物探法超前預報的基礎上，對發現的不良地質體、物探異常點進行超前鉆探，進行定量化探查。加深炮孔探測：運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信息，炮孔深度不不大于5米。超前鉆孔探測：運用鉆機在隧道開挖工作面進行鉆探獲取地質信息。普通探測孔25米一種循環，單孔深度為30米左右，前后兩次相鄰探測孔之間的搭接長度為5米。當有異常狀況時，結合預測成果判釋，可加密鉆孔或加深部分炮孔。正洞孔數及有關規定：當巖溶發育程度為中檔發育時，加深炮孔法按10孔+超前鉆孔1孔進行超前地質預報。當TSP法資料顯示為極破碎巖體并富水或加深炮孔有異常時，增加地質雷達法及增設Φ76鉆孔探測；當在可溶巖與非可溶巖接觸帶，可溶巖中的大型溶洞、勘察期間物探資料顯示較大規模異常，TSP法資料顯示為極破碎巖體并富水的地段超前鉆探法為5孔Φ76+加深炮孔18孔進行超前地質預報。非可溶巖段落中，普通地段采用加深炮孔法5孔進行超前地質預報。（3）超前地質鉆探應符合下列工作規定：實施超前地質鉆探的人員應經技術培訓和考核，經考核合格后方可上崗。鉆探前地質技術人員應進行技術、質量交底。超前鉆探過程中應在現場做好鉆探統計，涉及鉆孔位置、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狀況、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。超前鉆探過程中應及時鑒定巖芯、巖粉，鑒定巖石名稱，對于斷層帶、溶洞填充物、煤層、代表性巖土等應拍攝照片備查，并選擇代表性巖芯整頓保存，重要工程鉆探過程監理應進行旁站。在富水地段進行超前鉆探時必須采用防突方法；測探孔內水壓時，需安裝孔口管，接上高壓球閥、連接件和壓力表，壓力表讀數穩定一段時間后即可測得水壓。應加強鉆進設備的維修與保養，使鉆機處在良好狀態；強化協調和管理，各方應主動配合，減少和縮短施鉆時間。（4）鉆孔質量控制可采用下列方法①采用系統的鉆探程序測量布孔：施鉆前按孔位位置用經緯儀精確測量放線，將開孔孔位用紅油漆標注在開挖工作面上。設備就位：孔位布好后，設備就位，接通各動力電源和供風、供水管路。安裝電路要由專業電工操作，確保安全，供風管路要連接緊密，無漏氣現象。對正孔位，固定鉆機：將鉆具前段對準開挖工作面上的孔位，調節鉆機方位，將鉆機固定牢固。開孔、安裝孔口管：孔口管必須安設牢固。成孔驗收：施鉆滿足設計規定，經現場技術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，對鉆機進行加固，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。在鉆進過程中應定時檢查機器的松動狀況，及時調節固定。對鉆具的導向裝置盡量加長，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。不得使用彎曲鉆具。當巖層由軟變硬時應采用慢速、輕壓鉆進一定深度后，改用硬巖層的鉆進參數。鉆進中應減少換徑次數。本循環鉆孔完畢后，根據測量成果總結出鉆具的下沉量，下一循環鉆探時通過調節孔深、仰俯角等方法控制下沉量在設計規定的范疇內，達成技術規定的精度。③精確鑒定巖性及其分布位置。（5）超前鉆探鉆進中應避免地下水突出，可采用安設孔口管和控制閘閥等方法，確保工作人員和機械設備的安全，同是應使地下水處在可控狀態。在富水區實施超前地質預報鉆孔作業，必須先安設孔口管，并將孔口管固定牢固，裝上控制閘閥，進行耐壓實驗，達成設計承受的水壓后，方可繼續鉆進。特別危險的地區，應有規避場合，并規定避災路線。本地下水壓力不不大于一定數值時，應在孔口管上焊接法蘭盤，并用錨桿將法蘭盤固定在巖壁上。富水區隧道超前地質鉆探時，發現巖壁松軟、片幫或鉆孔中的水壓、水量忽然增大，以及有頂鉆等異狀時，必須停止鉆進，立刻上報有關部門，并派人監督水情。當發現狀況危急時，必須立刻撤出全部受水威脅地區的人員，然后采用方法，進行解決。孔口管錨固可采用環氧樹脂、錨固劑，亦可采用快凝高強度膨脹的漿液錨固，錨固長度宜為1.5～2.0m，孔口管外端應露出工作面0.2～0.3m，用以安裝高壓球閥。（6）超前鉆探法應編制探測報告，內容涉及工作概況、鉆孔探測成果、鉆孔柱狀圖，必要時應附以鉆孔布置圖、代表性巖芯照片等。超前地質鉆孔由地質技術人員進行地質編錄和孔內必要的測試后，整頓得到超前探孔成果，內容以下：鉆孔柱狀圖，描述地層、巖性、節理裂隙特性，統計鉆孔過程中有價值的信息，提出圍巖完整性評價；②統計出水位置，進行孔內水量、水壓、水溫等測試，預測隧道涌水；③統計孔內排出的漿液、煤屑變化狀況；=4\*GB3④編寫鉆探報告。7.5加深炮孔探測法在需要做加深炮孔探測法的地段，在每個循環中使炮孔深度不不大于5米，方便在臨近不良地質體時能及時發現前方存在的不良地質狀況。7.6地質素描法（1）時間安排地質素描隨隧道的開挖及時進行，貫穿地質預報工作的始終。對巖性變化點、構造發育部位、巖溶發育帶附近等復雜、重點地段每開挖1個施工循環進行一次地質素描，其它普通地段跟據地質變化狀況合適延長。（2）人員安排洞內地質素描現場參加人員為各駐地地質工程師。（3）完畢內容洞內地質調查涉及開挖面地質素描和洞身地質素描，重要開展下列工作：①輔助坑道洞內地層、巖性的劃分和描述；核對涉及地層巖性、斷層構造等在內的重要地質界限在隧道洞身的實際位置；進一步擬定各斷帶及其主、次斷層(涉及影響帶)的位置、產狀，斷層帶的物質構成、寬度、富水程度及工程性質。②對洞壁巖體重要構造面(斷層、層理及節理、裂隙等)進行定性及定量統計量測，查明重要構造面的產狀、性質、延伸長度、張開寬度、粗糙程度、蝕變狀況、密度、地下水及充填狀況等，并分析優勢構造面對圍巖穩定性的影響。③對巖體受構造影響程度、節剪發育程度、巖體完整程度、富水程度及圍巖穩定狀態等進行具體編錄，據此對圍巖級別及其它地質參數進行修正，并提出有針對性的支護、襯砌或超前加固方法意見。④對重點地段，如斷層破碎帶、節理密集帶、巖性接觸帶、地下水富集帶、高地應力區、巖性變化頻繁或軟硬相間及掌子面地質狀況與地面地質調查出入較大等重點地段進行核對和具體的調查與分析評價。（4）成果及結論重要完畢開挖面地質素描圖、洞身地質展示圖繪制、地層分界限及構造線隧道內和地表有關性預報圖、地質復雜地段縱斷面圖和其它某些有關資料。8、超前地質預報組織機構設立及投入的人力、設備資源8.1現場預報機構組織形式根據有關文獻規定和預計預報工作量，成立隧道超前地質預報項目組，設組長一名，并配備多名現場專業工程師和其它輔助人員等,另外需要施工單位配合人員若干。8.2擬投入的儀器設備投入本項目儀器設備匯總表序號名稱型號數量產地1TSPTSP481臺中國2紅外探水HW-3041臺中國3地質雷達（GPR）LTD21001臺中國4雷達天線100MHz1個中國5數碼相機三星1部中國6筆記本電腦聯想1臺美國7鉆機由施工單位配制8地質羅盤及地質錘由施工單位配制9、質量確保方法9.1彈性波反射法（TSP）（1）干擾背景不應影響初至時間的讀取和波形的對比；（2）反射波同相軸必須清晰；（3）不工作道應不大于20%，且不持續出現；（4）彈性波反射法（TSP）質量檢查統計與原觀察統計的同相軸應有較好的重復性和波形相似性。9.2地質雷達法（1）參加解釋的雷達剖面清晰；（2）解釋前宜做編輯、濾波、增益等解決。狀況較復雜時還宜進行道分析、FK濾波、正常時差校正、褶積、速度分析、消除背景干擾等解決。（3）結合地質狀況、電性特性、探測體的性質和幾何特性綜合分析。必要時應考慮影響介電常數的多個因素，制作雷達探測的正演和反演模型。9.3紅外探測法（1）探測時間選在爆破及出渣完畢后進行；（2）測線布置：全空間全方位探測地下水時，需在拱頂、拱腰、邊墻、隧底位置沿隧道軸向布置測線，測點間距普通為5米，發現異常時應加密點距；測線布置從開挖工作面對洞口方向的布置長度普通為60米，不得少于50米。開挖工作面測線布置普通為4條，每條測線布置6個測點。（3）做好數據統計，并繪制紅外探測曲線圖。（4）有效預報距離應在30米以內，持續預報時前后兩次重疊長度不不大于5米。（5）當在下列狀況時采集的數據視為不合格：①儀器已顯示電池電壓局限性，未更換電池而繼續采集的數據；②開挖工作面炮眼、超前探孔等鉆進過程中所采集的數據；③噴錨作業后水泥水化熱影響明顯時所采集的數據；④爆破作業后測線范疇內溫差明顯時所采集的數據；⑤測線范疇內存在高能熱源場時所采集的數據。9.4超前鉆探法（1）孔數當巖溶發育程度為中檔發育時，加深炮孔法按10孔+超前鉆孔1孔進行超前地質預報。當TSP法資料顯示為極破碎巖體并富水或加深炮孔有異常時，增加地質雷達法及增設Φ76鉆孔探測；當在可溶巖與非可溶巖接觸帶，可溶巖中的大型溶洞、勘察期間物探資料顯示較大規模異常，TSP法資料顯示為極破碎巖體并富水的地段超前鉆探法為5孔Φ76+加深炮孔18孔進行超前地質預報。非可溶巖段落中，普通地段采用加深炮孔法5孔進行超前地質預報。（2）孔深加深炮孔探測時炮孔深度不不大于5米。超前鉆孔探測：普通探測孔25米一種循環，單孔深度為30米左右，前后兩次相鄰探測孔之間的搭接長度為5米。當有異常狀況時，結合預測成果判釋，可加密鉆孔或加深部分炮孔。9.5加深炮孔探測法加深炮孔探測法的孔數和孔深規定以能探明掌子面前方5米深度范疇內有無不良地質體的狀況為準。9.6地質素描法（1）地質素描圖應采用現場草圖、出洞后及時謄清的方式完畢，統計必須在現場根據實際狀況統計，不得回想編制或室內制作。地質素描原始統計、圖、表須當天整頓。（2）隧道洞內地質素描資料應及時整頓，并應分段完善、總結。10、安全方法（1）參加人員認真學習、執行隧道施工安全規程，超前鉆探人員還應認真學習、執行鉆探安全技術操作規程。新參加人員上崗前，必須通過安全生產教育，含有安全生產的基本知識，并在組長或技術純熟人員的指導下工作。（2）在地質預報實施過程中，應主動識別多個安全危險源，保障人員和機械設備的安全。（3）進入隧道工作必須穿戴合體的工作服、防護靴、安全帽和防塵口罩等防護用品。（4）嚴禁上班前和工作中飲酒。（5）地質預報工作必須在現場找頂作業結束后進行，開始工作前應觀察操作空間上方、周邊有無安全隱患，特別是鉆探開挖工作面附近與否尚有危石存在，確保預報人員的安全。（6）高處作業時作業臺車必須安設牢固，臺架周邊應設立防護欄，凡患有高血壓、心臟病等不適應高處作業者不得上架作業。（7）當隧道巖體中含有煤層瓦斯、石油天然氣等易燃易爆時，必須嚴格執行國家現行的《煤礦安全規程》、《鐵路瓦斯隧道技術規范》等的有關規定。超前地質預報工作應采用防爆型的儀器、設備。當采用非防爆型時，在儀器設備及操作空間20米范疇內瓦斯濃度必須不大于1%。超前鉆探必須采用水循環鉆或濕式鉆孔，嚴禁攜帶火源進洞。（8）彈性波反射法（TSP）超前地質預報現場采集數據使用的炸藥和雷管必須由持有爆破證的專人領用，爆破作業必須由專業爆破工操作。非專業人員嚴禁從事爆破作業。（9）鉆機使用的高壓風、高壓水的各連接部件均應采用符合規定的高壓配件，管路應連接安設牢固，并應經常檢查，避免管接頭脫落，管路爆裂高壓風、水傷人；高壓電路接線應由專業電工操作。（10）鉆孔時，鉆機前方應安設擋板，嚴禁在鉆孔的軸后方向站人，以防鉆具和高壓沖出的巖屑、泥沙等傷人。（11）為便于控制超前鉆孔揭發大量地下水時的水流及采用方法，孔口應安設孔口管和閘閥，且孔口管必須安設牢固，避免水壓將孔口管沖出傷人。（12）以上為普通規定，各工作面需針對具體的狀況制訂含有針對型的安全方法并嚴格執行。11、成果資料編制的內容與規定隧道超前地質預測預報成果資料編制內容涉及工程地質概況，探測所采用的辦法、探測原理、觀察系統的布置、數據解決、成果圖和對成果資料的解譯狀況等。具體以下：11.1彈性波反射法（TSP）超前地質預報報告應編制下列資料（1）概況：隧道工程概況、地質概況、探測工作概況等；（2）辦法原理及儀器設備：辦法原理及采用的儀器型號等；（3）野外數據采集：觀察系統、采集辦法、數據質量等；（4）數據解決：采用的軟件及解決流程、參數選擇闡明、解決成果及質量等；（5）資料分析與判釋：采用地震波反射法時，應附上反射波分析成果顯示圖、物探成果地質解釋剖面或平面圖，以及地質判釋、推測的地球物理準則；（6）結論及建議：提出隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件，特別是影響隧道施工方案調節、含有安全隱患的地質條件，以及施工過程中應采用的方法等結論和下一步開展地質預報工作的建議。11.2地質雷達法超前地質預報報告編制下列資料：探測工作概況、采集及解釋參數、地質解譯成果、測線布置圖（表）探測時間剖面圖等，其中時間剖面圖中應標出地層的反射波位置或探測對象的反射波組。11.3紅外探測法超前地質預報報告編制下列資料：探測工作概況、地質解譯成果、開挖工作面探測數據圖、左右邊墻及拱頂等測線的探測曲線圖等。11.4超前鉆探法超前地質預報報告編制下列資料：（1）工作概況、鉆孔探測成果、鉆孔柱狀圖；（2）（必要時）附鉆孔布置圖、代表性巖芯照片。11.5加深炮孔探測法超前地質預報報告編制下列資料（1）工作概況、鉆孔探測成果；（2）(必要時)附鉆孔布置圖、代表照片。11.6地質素描法超前地質預報報告編制下列資料（1）開挖工作面地質素描圖，比例尺根據需要擬定；（2）隧道洞身地質展視圖，比例為1:100～1:500；（3）有關影像資料的整頓12、工作制度（1）根據隧道超前地質預報設計編制超前地質預報實施大綱，報監理審查，建設單位同意后實施。（2）現場預報時，采用物探法、地質素描法、鉆探法相結合的預報手段，綜合多個辦法預報成果進行綜合判識，提供超前預報地質綜合分析成果報告。（3）超前地質預報工作需納入施工工序，超前預報設備配備必須滿足可靠性和高效性的規定，現場實施必須有專業技術人員跟班（TSP預報實施時需派一名持證炮工到現場配合），司鉆人員相對固定。確保各項技術方案和安全確保方法貫徹到位。（4）超前地質預報實施完畢后48小時內（特殊狀況下24小時），提交地質綜合分析成果，將超前地質綜合分析報告報施工單位、監理單位和建設單位，（可先傳電子版，后報紙質文檔），設計單位對照施工圖地質狀況，組織地質、隧道等專業共同對預報成果進行綜合對比分析，提出結論性意見，與設計相符時，正常施工。與設計不符時，及時告知建設單位組織四方現場核對。（5）根據超前地質綜合分析報告發現重大異常地質現象或現場揭示地質狀況與原設計地質狀況差別較大且對施工安全構成潛在重大威脅時，應立刻停止掘進，并填寫重大地質異常報告表，及時報告建設單位、設計單位、監理單位，由建設單位組織四方擬定或修定下一步超前預報和施工方案。（6）施工過程中應遵照動態設計原則，根據開挖揭示圍巖狀況及時調節和完善超前地質預報方案，及時按變更程序變更超前地質預報設計。13、地質預報成果的驗證及技術總結規定13.1地質預報成果的驗證通過對已施工地段多個預報手段所獲得的資料進行綜合分析與判斷，編制地質綜合分析成果報告，并根據施工單位反饋的實際開挖地質狀況加以對比驗證，建立圍巖變化對比分析計表，定時分析，尋找規律，研究多個預報方式在不同地質條件下的針對性、適應性和精確率，提高預報精確率。13.2技術總結規定隧道施工竣工后3個月內，編制《隧道超前地質預報竣工總結報告》，作為竣工資料的一部分，提交建設單位，總結報告涉及下列內容：（1）工程概況；（2）地質概況，涉及原有地質資料的概略狀況及其結論，施工開挖過程中揭示的不良地質、特殊地質及存在的重要工程地責問題；（3）設計預報方案和根據實際地質狀況調節后的實施預報方案；（4）采用的多個預報手段及其原理、合用的地質條件；（5）統計各預報辦法工作量，與設計工作量進行對比，分析增減的因素；（6）預報與施工驗證對比狀況，涉及預報精確率統計成果，對預報績效進行評價；（7）設計與施工地質資料對比狀況，對勘察資料進行評價；（8）采用新技術、新設備、新辦法的狀況及推廣應用的建議；（9）施工過程中碰到的重大工程地責問題及其解決的通過、方法、效果、運行中應注意的事項；（10）本隧道超前地質預報工作的經驗與教訓，對下步預報工作改善的建議，可舉典型案例闡明；（11）其它需要闡明的問題。（