三江至柳州高速公路第二合同段项目部隧道超前地质预测预报方案终版

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1、三江至柳州高速公路第二合同段项目部（K9+900K26+000） 隧道超前地质预报实施方案施工单位: 山东黄河工程集团有限公司 监理单位：广西桂通工程咨询有限公司 业主单位：广西金龙高速公路有限公司日 期：二零一二年八月目 录1、编制依据、目的及适用范围11.1 编制依据11.2 编制目的11.3 适用范围12、工程概况12.1 简介12.2 地形地貌12.3 地层岩性22.4地质构造22.5 水文地质32.6 洞口稳定性32.7 围岩稳定性42.8气象特征43、超前地质预报施工工艺及方法43.1 工艺流程43.2 超前地质预报方法54、 质量及安全保证措施164.1 质量保证措施164.2

2、安全保证措施175、设备及人员组成175.1 主要设备175.2 人员组成18隧道超前地质预报方案1、编制依据、目的及适用范围1.1 编制依据、三柳高速公路2合同段工程施工合同、三柳高速公路2合同段两阶段施工图设计、三柳高速公路2合同段工程地质勘察报告、公路隧道施工技术规范（JTG F60-2009）、公路工程安全施工技术规程（JTJ 076-95）、业主公司编制的高速公路施工标准化技术指南隧道分册、监理编制的隧道工程施工监理实施细则和隧道工程质量监理、广西三江至柳州高速公路2合同段施工组织设计、工程所在地地形地貌、水文地质状况、交通状况、地材供应情况等、本单位现有的技术水平、施工管理水平和机

3、械设备配备能力1.2 编制目的1、进一步查清因前期地质勘察工作的局限而难以探查的、隐伏的重大地质问题，进而指导工程施工的顺利进行。2、降低地质灾害发生的机率和危害程度，尤其是复杂地区隧道施工风险。3、为优化工程设计提供地质依据。4、为编制竣工文件提供地质资料。1.3 适用范围适用于山东黄河工程集团有限公司广西三江至柳州高速公路第二合同段所有隧道（主线界脚隧道、程村连接线四里隧道）的超前地质预报。2、工程概况2.1 简介本标段隧道共2座，主线界脚隧道（左线里程桩号为ZK21+380ZK21+945，长565m，右线里程桩号为K21+355K21+990，长635m）按高速公路双向四车道标准设计，

4、采用分离式（包括小净距）方案，设计速度100km/h；建筑限界净宽10.75m，建筑限界净高5.0m；设计荷载为公路级。程村连接线四里隧道（里程桩号为LK2+840LK3+180，长340m）按二级公路标准设计，为双车道对向行驶隧道，设计行车速度80Km/h；建筑限界净宽11.0m，建筑限界净高5.0m。隧道概况表序号隧道名称桩号衬砌级别（括号内为小净距段落长度）（m）级浅埋型级浅埋型级深埋级明洞1界脚隧道ZK21+380ZK21+94529140（33）16818015K21+355K21+99074100（57）226165132四里隧道LK2+840LK3+180488613635352

5、.2 地形地貌界脚隧道进口位于脑寨村南面约2.2km、界脚村北侧约900m的水田附近，出口位于界脚村西北侧约300m的一山坡上。左线进口离公路约20m，交通方便；出口离公路约300m，仅有山间小路与相连，交通较为不便，隧道区属构造侵蚀中低山类型（）类型地貌，隧道进、出口段地势较低，中部地势较高，地表植被发育。山体坡度进口段坡度较缓，左、右线隧道进口段地形坡度为834，出口端地形坡度较陡，地形坡度为4737。地表被厚度不大的第四系残坡积层覆盖，出口附近的冲沟两侧、进出口及附近和山顶开挖公路边坡均有基岩出露。四里隧道进口位于在建的贵广高速铁路三江火车站西北侧约500m、四里村西北侧约1.1km的一

6、山冲内，出口位于显塘村东侧约1.1km的山谷中，进口有施工道路于LK2+760附近通过，交通方便。出口离公路较近，约200m。隧道区地形、地貌属构造侵蚀低山丘陵类型()类型单元，区内山岭连绵，丘坡起伏，地表植被发育。隧道进、出口段地势较低，中部地势较高，纵剖面呈马鞍状。地形相对高差59.86m。隧道进口位于山冲内，有利于地表水积聚的低洼斜坡地段，原为水田，坡度很缓，地形坡度约为11，现为贵广铁路的弃土场，地面标高约为205208m左右；出口端地形坡度较陡，地形坡度约为48。地表大部分被厚度不大的第四系残坡积层覆盖，局部路段地表有强风化基岩出露。2.3 地层岩性界脚隧道隧道区大部分地段被第四系残

7、坡积物覆盖，岩性为残坡积层（Q4el+dl）碎石土，基岩为基岩为震旦系中统富禄组(Z2f) 沉积碎屑岩组成，为强-中风化含砾砂质泥岩与含砾泥质砂岩。四里隧道隧址区进口段的水田低洼处为贵广铁路的弃土场，为人工填土层（Q4ml），其下部原水田段为冲洪积层（Q4al+pl）含砾粉质粘土，隧址区地表大部分地段被第四系残坡积物覆盖，为残坡积层（Q4el+dl）含砾（碎石质）粉质粘土、碎石土，局部路段零星有强风化岩石出露，基岩为震旦系下统长安组(Z1c) 含砾砂质泥岩（含砾泥质砂质）。2.4地质构造界脚隧道区域内的构造运动，主要有加里东运动，印支-燕山运动。其中加里东运动是最强烈的造山运动，形成了本区基本

8、的褶皱构造形态；印支-燕山运动次于前者，断裂运动表现明显，褶皱运动较弱。隧道区褶皱构造为老堡复式向斜的东翼，东竹向斜西侧，构造对路线影响小。寨准-泗里口-塘库逆断层（F1），呈北北东南南西，连续延伸约84km。断层产状倾向北西，倾角5070，断层特征：地层缺失、角砾岩、硅化、局部有矿化、破碎带宽10200m。寨准-泗里口-塘库逆断层（F1）位于隧道线路展布方向西侧约1.1km，受其影响小。项目所在的地震动参数为：（1）地震动峰值加速度为0.05g；(2)地震动反应谱特征周期为0.35s。相应地震基本烈度度。四里隧道区域内的构造运动，主要有加里东运动，印支-燕山运动。其中加里东运动是最强烈的造山

9、运动，形成了本区基本的褶皱构造形态；印支-燕山运动次于前者，断裂运动表现明显，褶皱运动较弱。隧道区在构造上位于老堡复式向斜的东翼，东竹向斜的北侧，构造对路线影响小。该地区有寨准-泗里口-塘库逆断层（F1）和丹洲-三江-茶坪逆断层（F3）。寨准-泗里口-塘库逆断层（F1）呈北北东南南西，连续延伸约84km。断层产状倾向北西，倾角5070，断层特征：地层缺失、角砾岩、硅化、局部有矿化、破碎带宽10200m。丹洲-三江-茶坪逆断层（F3）呈北北东-南南西，连续延伸约82km.断层产状倾向北西，倾角4060，断层特征：地层缺失、断层角砾岩、硅化、石英脉充填、破碎带宽10200m；于断层西侧有基性、超基

10、性岩及煌斑岩零星分布。于线路LK2+675附近有F4断层通过，该断层为逆断层，产状30563，断层特征：断层角砾岩、硅化、石英脉充填、破碎带宽0.51m。寨准-泗里口-塘库逆断层（F1）位于隧道西侧约3.7km，丹洲-三江-茶坪逆断层（F3）位于隧道东侧约2km，两断层距离远，不涉线，且非全新活动断裂，受其影响小；F4断层距隧道进口约150m，断层非区域断层，不涉线，非全新活动断裂，受其影响小。项目所在的地震动参数为：（1）地震动峰值加速度为0.05g；(2)地震动反应谱特征周期为0.35s。相应地震基本烈度度。2.5 水文地质界脚隧道1）地表水：隧址区有一小溪，该小溪于K21+800右侧约1

11、00m沿山沟由南向北于隧道进口左侧流入水田，水流量较大，枯季流量约为5L/s，丰季流量约为8L/s，可满足农田灌溉和附近村民生活用水需要。另外，于ZK21+995左22m处有一泉眼QY26，常年有水，为基岩裂隙出水，枯季流量小，泉眼流量约0.2L/s，丰季流量约为0.5L/s。隧道区其它地方内平时无地表水，仅在大气降雨季节，沟谷内有地表水径流，地表水量受大气降雨量大小影响较大。2）地下水：地下水类型主要为第四系松散层孔隙水潜水、基岩裂隙水。结合地层岩性、孔隙性、富水性等，将隧址区含水层划分为第四系松散层含水层、基岩裂隙含水层。涌水量218.49m3/d，隧道通过含水体段时单位出水量为0.188

12、m3/dm。地下水水质良好，对混凝土无腐蚀性。四里隧道1）地表水：隧道区进口段于K2+884右2m有1处泉眼QY27，枯季未发现有水流出，据调查得知，丰季流量约为0.5L/s。因贵广铁路的弃土场填方不整平，且未设排水沟，于隧道进口LK2+840左侧10m至LK2+880形成宽约515m的水塘，水深约0.53m，总水量约250350m3；出口段LK3+157左36m有1处泉眼QY28，常年有流水，枯季流量约为0.01L/s，丰季期间的流量约为1.2L/s。隧顶中部冲沟一般仅限于降水期的小股暂时性水流。2）地下水：地下水类型主要为第四系松散层孔隙水潜水、基岩裂隙水。结合地层岩性、孔隙性、富水性等，

13、将隧址区含水层划分为第四系松散层含水层、基岩裂隙含水层。涌水量为146.88m3/d，隧道通过含水体段时单位出水量为0.426m3/dm。地下水水质良好，对混凝土无腐蚀性。2.6 洞口稳定性界脚隧道进口左线位于冲沟、右线位于山体斜坡上，左、右线隧道进口端地形坡度为8和34。地表大部被第四系残坡积碎石土和含砾粉质粘土覆盖，厚度约03.2m，结构松散，洞室开挖后特别是在受地表水流冲刷的情况下边坡极易失稳。下伏基岩为强风化含砾砂质泥岩与含砾泥质砂岩，节理裂隙很发育，岩体很破碎，结合性差，结构面间有泥质及岩屑充填，局部风化呈土状，岩质软，对洞室开挖稳定不利。岩层产状27678。隧道出口位于山体斜坡上，

14、洞口设计高程为266.32m和265.39m，左、右线隧道出口端地形坡度为47和37。地表大部被第四系残坡积碎石土覆盖，厚度约03.6m，结构松散。下伏基岩为强风化含砾砂质泥岩与含砾泥质砂岩，节理裂隙很发育，岩体很破碎，结合性差，结构面间有泥质及岩屑充填，局部风化呈土状，岩质软，对洞室开挖稳定不利。岩层产状27659。洞口段的工程地质条件较差，边坡稳定性差。四里隧道进口位于山体冲沟内，原为水田，地形坡度缓和，为11，洞口设计高程为187.45m。现地表有约10.8m的填土及约3m的第四系冲、洪积含砾粉质粘土覆盖，覆盖层厚度约14m，结构松散。下伏基岩为强风化含砾砂质泥岩，节理裂隙很发育，岩体很

15、破碎，结合性差，结构面间有泥质及岩屑充填，局部风化呈土状，岩质软，对洞室开挖稳定不利。岩层产状28144。隧道出口位于山体冲沟中，出口设计高程为188.28m，出口端地形坡度为35。出口被地表第四系残坡积含砾（碎石质）粉质粘土覆盖，厚度约3m，结构松散。下伏基岩为含砾砂质泥岩，岩层产状30474。强风化含砾砂质泥岩，节理裂隙很发育，岩体很破碎，结合性差，结构面间有泥质及岩屑充填，岩质软，局部风化呈土状，对洞室开挖稳定不利。2.7 围岩稳定性界脚隧道隧道洞身段围岩处于中、微风化含砾砂质泥岩与含砾泥质砂岩中，围岩级别为级，围岩稳定性较好，拱部无支护时可产生较大坍塌，侧壁有时会失去稳定。岩体中有渗水

16、、滴水现象，在强降雨时洞室有滴水、淋雨现象，如遇到贯通性裂隙或裂隙发育等特殊地带，可能会有较大的流水。四里隧道隧道洞身段围岩处于强、中风化含砾砂质泥岩中，围岩级别为、级，围岩稳定性差较差。围岩级别为级段，围岩稳定性差，无自稳能力，开挖时洞顶易塌陷，无及时支护会发生大坍塌，侧壁易失稳；围岩级别为级段，拱部无支护时可产生较大坍塌，侧壁有时会失去稳定。岩体中有渗水、滴水或淋雨现象，局部可能产生小股渗流。2.8气象特征本合同段位于广西北部，属亚热带山地气候和亚热带季风气候，太阳辐射强，夏长炎热，冬寒短暂，植物生长期长，树木司机长青，无霜期长气候温和，雨量充沛。三江县属亚热带山地气候，年平均气温为171

17、9，1月平均气温7.3，7月平均气温27.3。霜期始于12月下旬，止于2月上旬，年均无霜期320天。年平均降雨量为1548毫米，4月中旬进入雨季，10月上旬结束。3、超前地质预报施工工艺及方法3.1 工艺流程综合超前地质预报工艺流程如图3-1所示：图3-1综合超前地质预报工艺流程图（1）研究既有资料，制定预报方案应研究既有区域地质、工程地质资料，必要时到地表补充测绘，以达到对整个地区地质情况有一个比较全面和深刻的认识，可溶岩分布情况、构造发育情况、地表水系发育情况、当地最低侵蚀基准面标高、岩溶大概发育几层、每层大概标高、哪一层对工程影响最大等。通过对这些资料的分析和把握，制定预报预案，针对不同

18、地段的地质情况进行地质预报重要性分级，不同级别的地段采取不同的预报手段，以达到既预报准确又节省有限预资源的目的。根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级：A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯、天然气问题严重的地段以及人为坑洞等。B级：中、小型突水突泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。C级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。D级：非可溶岩地段

19、，发生突水突泥的可能性极小。根据不同的地质灾害分级，针对不同类型的地质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。不同地质灾害地段的预报方式为：A级预报：采用地质分析法、TSP隧道地震波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。首先以地质分析法进行长距离预测预报，然后采用中长距离TSP和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。B级预报：采用地质分析法、TSP，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。当发现局部地段工程地质条件较复杂时，按A级要求实施。C级预报：以地质分析法为主。对重要的地质（层）界面、断层或物探异常地段可采用TSP进行探测，必

20、要时采用红外探测和超前水平钻孔。D级预报：采用地质分析法。在岩溶发育的灰岩地区，由于岩溶发育的复杂性，应采用A级预报方式。（2）长距离预报长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模、岩溶发育规律及特征、其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，预报距离一般在掌子面前方200m以上，并根据揭示的情况进行不断的修正。地质分析法，包括地质素描法、地层分界线及构造线地下和地表相关性分析法、地质作图法等。（3）中长距离预报中长距离预报是在长距离预报的基础上采用TSP、深孔水平钻探等对掌子面前方30200m

21、范围内的地质情况作进一步的预报，如溶洞、暗河的位置、规模、充填情况等作较为详细的预报。在复杂地段应增加TSP预报次数，TSP每次预报有效长度100m左右，需连续预报时前后两次应重叠10m以上，以便前后两次重复地段对比分析，另随着预报距离的增大，地质异常带的位置和宽度误差也在增大。（4）短距离预报短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、红外探测、地质雷达和超前钻孔等方法进行预报，比如掌子面前方30m范围内有无水、在哪个方位有水、掌子面处地层岩性、地质构造及岩溶发育情况等，对以上判断可能有突泥、突水和其它有害地质情况的地段进行钻孔验证。3.2 超前地质预报方法隧道施工超前地质预报以地质分

22、析（地质调查、地质素描、几何作图、块体坐标作图、赤平投影作图）、TSP长距离探测、红外探水、地质雷达超前探测手段贯通为主；褶皱核部及其它地质异常地段，采用超前地质钻孔验证；泥灰岩地段，根据开挖揭示岩溶发育程度，必要时采用地质雷达检底。具体方法如表3-1。表3-1 隧道施工超前地质预报方法序号隧道内容隧道里程段备注1地质调查隧道中线两侧各5001000m，进出口各延伸200m2地质素描全隧道3TSP全隧道4红外探水全隧道5地质雷达超前探测全隧道6超前地质钻孔三孔、探测距离3050m7地质雷达检底视需要3.2.1 地质调查1、调查目的核对勘测资料，掌握隧道所在地区的地层岩性、地质构造、不良地质及水

23、文地质情况，为隧道超前地质预报提供方向性的依据。2、调查范围根据勘察单位提供的隧道工程地质图，调查范围主要为隧道进出口及隧道中线两侧各5001000m的范围。3、调查内容 地层岩性主要调查地层的地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。 地质构造主要调查断层、破碎带及节理裂隙特征。断层的产状、性质、破碎带宽度、破碎带的成分、破碎带的含水情况以及与隧道的关系。节理裂隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的起伏情况，节理裂隙的组合状况。 不良地质主要调查隧址内滑坡的性质、规模、以及对隧道的影响。采空区的分布、规模及巷道充填情况。 地下水的特征调查隧道

24、范围内的泉水、井水、水塘、水库、沟水、河水及其水量、水文、水质的变化等。3.2.2 地质素描隧道开挖后及时记录隧道洞身和掌子面地质情况的一种方法，它是地质调查的细化和补充，结合勘察和地质调查取得的地质资料，通过地质分析，可以预测隧道前方地质情况。1、素描内容 地层岩性地层地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。 地质构造断层破碎带宽度、破碎带的成分及胶结程度、破碎带的含水情况以及与隧道的关系。节理裂隙特征节理裂隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的起伏情况，节理裂隙的组合状况。 不良地质滑坡体的性质及对隧道的影响。采空区巷道充填情况以及与隧道

25、的关系。 地下水的特征出水点位置、水量、水压、水温、水色、悬浮物（泥砂等）测定；出水点和地质环境（地层、构造、岩溶、暗河等）的关系；与地表相关气象、水文观测；洞内涌水与地表径流、降雨的关系；必要时进行水样分析。2、围岩稳定性评价和预报根据地质素描得到地层岩性、地质构造、不良地质、水文地质特征等，判定围岩完整性和围岩分级，结合勘察和地质调查取得的地质资料预测隧道前方地质情况。3、资料提交对拱顶和左右边墙进行素描、数码摄像，绘制地质展示图。图3-2 技术人员测量水压3.2.3 TSP203+超前地质预报TSP203+超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研发的目前世界上在这个领域最先进

26、的设备。它能方便快捷地预报掌子面前方较长范围内的地质情况，它弥补了传统地质预报方法只能定性不能定量预报的缺陷，为更准确进行超前地质预报提供了一种强有力的科学方法和工具。它不仅可以及时地预测预报隧道前方工程地质条件，为隧道施工工艺制定提供依据，从而加快施工进度，而且可以减少隧道施工中突发性地质灾害发生的危险性，为隧道施工提供安全保障。 TSP203+每次可探测100200m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m150m预报一次，重叠部分(不小于20m)对比分析，每次探测结果与开挖揭示情况对比分析。1、预报原理 TSP203+超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射

27、波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的，TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点（通常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点）用小量炸药激发产生，当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收，数据通过TSPwin软件处理，就可以了解隧道工作面前方不良地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）和位置及规模。图3-3 TSP203+ 原理图地层或断层入射波前反射波前震源检波器检波器隧道2、设备采用TSP203+超前地质预报系统，系统主要组成： 记录单元

28、：12道，24位A/D转换，采样间隔62.5s和125s，最大记录长度为1808.5ms，动态范围120dB。 接收器（检波器）：三分量加速度地震检波器，灵敏度为1000mV/g5%，频率范围为0.55000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度1%，操作温度065。 TSPwin软件：数据采集和处理集于一体。3、测线布置 接收器孔位置：在隧道边墙（面对掌子面），距离掌子面大约50m。数量：2个，隧道左、右边墙各一个。直径：43-45mm/孔深2m。布置：沿轴径向，用环氧树脂固结，向上倾斜10左右。高度：离地面1m。 炮孔位置：在隧道的右边墙。第一个炮孔离接收器16m，其余炮孔间距为1.5m。

29、数量：24个直径：38mm/孔深1.5m。布置：沿轴径向，向下倾斜10-20（激发时水封填炮孔）。高度：离地面约1m。4、数据采集与分析TSP203+超前地质预报系统分为洞内数据采集和室内分析处理两大部分。 洞内数据采集洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三大部分组成。见图3-7。洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器管、连接接收信号仪器、放炮接收信号等过程。a、钻接收器孔2个，见测线布置。b、钻爆破孔24个，见测线布置。c、埋置接收器管：将环氧树脂放入接收器孔中， 然后将接收器管旋转插入孔内，15分钟后环氧树脂、接收器管与周围岩体就能很好地粘结在一起；d、装药：每爆破孔

30、装药量大约75g（岩石2#乳化炸药），根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同；e、联线：将设备各组件及爆破导火线联接好；f、放炮、接收信号g、拆线、清理设备。图3-4 TSP203+洞内数据采集部分示意图图3-5 技术人员正在洞内采集数据 室内计算机分析处理采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理。TSPwin软件处理流程包括11个主要步骤，即：数据设置带通滤波初至拾取拾取处理炮能量均衡Q估计反射波提取P-S波分离速度分析深度偏移提取反射层。通过速度分析，可以将反射信号的传播时间转换为距离（深度），可以用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位置，

31、并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体的性质。通过TSPwin软件处理，可以获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果，以及反射层在探测范围内的2D或3D空间分布。5、提交资料室内分析处理一般在24小时内完成并可提交正式成果报告，报告一般包括如下内容： 工作概况 探测的方法、设备及原理 测线布置 对测试结果的初步分析 结论TSP报告中应附的成果图表： 现场数据记录表 岩石参数曲线图（横坐标为里程） 岩石参数表6、与隧道施工工序衔接打炮孔和接收器孔可与隧道施工平行作业，由作业公司完成，届时预报单位以工程联系单形式书面就钻孔的孔

32、位、孔深、倾斜等具体要求与作业公司联系。为洞内数据采集接收信号时减少噪音，一般要求45分钟左右短暂停工。7、预报范围一般预报距离为150m，在地质情况同复杂地段，如岩溶发育、断层、煤层采空区、煤层瓦斯等特殊地段，为提高精度，采用连续重叠式预报，按平均每次预报120m考虑。3.2.4 红外线探水1、基本原理在隧道中，围岩每时每刻都在向外部发射红外波段的电磁波，并形成红外辐射场，场有密度、能量、方向等信息，岩层在向外部发射红外辐射的同时，必然会把它内部的地质信息传递出来。干燥无水的地层和含水地层发射强度不同的红外辐射，红外线探水仪通过接收岩体的红外辐射强度，根据围岩红外辐射场强的变化值来确定掌子面

33、前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体。2、红外线探水的特点优点：测量快速，基本不占用施工时间；资料分析快，测量完毕，即可得出初步结论，室内整理及编写报告也可在2小时内完成。缺点：只能测量出含水体的方位，测量不出含水体隐藏深度及水量大小、水压等参数。3、现场数据采集（1）在施工隧道的隧顶和两侧边墙的中部各布置一条测线，5m点距，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、照明灯等干扰影响应与删除，并重测。 （2）在掌子面上均匀布置9个测点，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、放炮、照明灯等干扰影响应予删除，并重测。（3）每次探测应对岩体的裂隙发育情况和隧道壁渗水情况进

34、行详细记录。4、资料提交红外超前探水报告并附对掌子面及三条测线探测的红外场强值曲线图及探测数据表。5、红外探水的探测范围红外探测每循环可探测30m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报， 2025m探测一次，重叠部分对比分析。3.2.5 地质雷达探测1、预报目的作为TSP203+超前地质预报的补充，在可溶岩地段对TSP203+预报的异常点采用地质雷达进行补充探测，进一步确定异常体的规模、性质等；同时，在岩溶发育地段中，采用地质雷达对隧道底板进行隐伏岩溶探测。2、预报方法 掌子面超前探测作为TSP203+超前地质预报的补充。探测的具体布置根据TSP203+的预报结果确定，测线主要布置在掌子面上

35、，正洞每个掌子面布置四条测线，斜井每个掌子面布置三条测线，每次测长15m。测线布置如图3-6所示。正洞掌子面地质雷达测线布置示意图斜井掌子面地质雷达测线布置示意图图3-6 雷达测线布置图 隧底探测岩溶发育地段，在隧底布置3条平行测线。3、与施工工序衔接地质雷达探底要在隧道铺底之前完成，具体探测时间由指挥部工程部安排。掌子面前方探测，数据采集前要求作业公司配合对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的耦合，移走掌子面附近其他的金属物体。4、成果资料室内计算机分析处理一般在24小时内完成并报告有关部门。资料整理和处理要求：雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测。对合格的记

36、录应根据记录的情况进行必要的处理如：编辑、滤波、增益、褶积、道分析、速度分析和消除背景干扰等，求得时间剖面。在时间剖面中应标出探测对象的反射波组，确定反射体的形态和规模。解释确定反射体的位置、形态，推断其充填情况。必要时应制作模型进行反演解析。提交以下资料：测线布置图；原始记录；时间剖面；解析参数和解析结果。3.2.6 超前地质钻孔超前地质钻孔是对TSP203+预报和地质雷达探测等手段探测到的不良地质体的验证确认。在物探手段单一的情况下超前地质钻孔应连续搭接进行，超前地质钻孔的位置、孔深、数量、取芯等由地质人员根据物探预报成果并结合掌子面附近的地质情况综合分析确定。1、超前地质探孔特点优点：可

37、以直接从取出的岩芯或岩粉中了解前方的地质情况，方法直接可靠。缺点：往往以一孔或几个孔代表掌子面前方的整体，具有局限性；对隧道施工干扰大，通常一个循环的超前探孔需要中断隧道施工1020小时。为了尽可能减少对隧道施工的干扰，超前地质探孔施工由施工单位提供风水电及施工作业台架、台架运移轨道及钻机台板，钻机通常放在专用的钻机台车上，把钻机台车直接拖到掌了面，固定台车，连接电源、风管和水管即可施工。施工完成后，把台车拖到洞外。这样能减少钻机在洞内安装和拆卸占用隧道施工的时间（通常钻机安装和拆卸需要35小时）。2、钻进方式在含煤地段，禁止采用冲击钻进，应采用湿式取芯钻进；其它地段采用冲击钻进。3、钻孔数量

38、及深度在一般地段每循环钻1个孔，在岩溶段、富水段、采空区可根据需要钻23孔，遇到特大异常（高水压、高瓦斯等），钻孔可增至35孔，深度3050m，以探明前方地层完整性、断层、岩溶、瓦斯、采空区及地下水发育情况（水量、水压、水温、悬浮物等）。施钻深度满足设计要求并经现场技术人员确定签认后方可停钻。循环预报搭接长度以38m岩盘为宜，以此做安全储备及止浆岩盘。4、钻孔布置及其参数钻孔布置见图3-7，钻孔参数见下表。掌子面超前钻孔布置图52134756掌子面超前钻孔布置图2212134掌子面超前钻孔布置图4掌子面超前钻孔布置图3213掌子面超前钻孔布置图11图3-7 掌子面钻孔布置图掌子面超前钻孔布置图

39、1的钻孔参数表孔号水平角()竖直角()孔深(m)1003060掌子面超前钻孔布置图2的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏5上仰330602右偏5下俯33060掌子面超前钻孔布置图3的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏5上仰330602右偏5上仰330603003060掌子面超前钻孔布置图4的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏5上仰330602右偏5上仰330603左偏5下俯330604右偏5下俯33060掌子面超前钻孔布置图5的钻孔参数孔号水平角()竖直角()孔深(m)1左偏8上仰330602右偏8上仰330603左偏8030604右偏8030605左

40、偏8下俯330606右偏8下俯3306070030605、资料提交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：、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。、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。对于水量大于1l/s的出水点，建立出水点档案，进行动态观测。、编写钻探报告。3.2.7 综合地质分析综合地质分析中，常规地质预报是地质预报的基础，只有通过勘察和地质调查才能从区域范围内了解隧道通过的地层岩性、对隧道施工影响较大的地质构造、不良地质及地下水特征，再通过地质素描将勘察和地质调

41、查得到的地质信息投影到隧道中，达到细化和补充的作用，但是常规的地质预报是用已开挖揭露的地质信息来推测前方的地质情况，只能定性推测，无法达到定量。在此基础上通过TSP、红外探水和地质雷达等手段预报，取得掌子面前方的异常信息及异常信息的位置，结合常规地质预报已得到的地质信息，来解释掌子面前方可能存在的地质问题，从而达到量化效果，但是TSP、红外探水和地质雷达等物探方法存在多解性，加上地质条件的千变万化，往往只能提供异常区可能存在的地质问题。所以我们在异常区域内实施超前水平探孔，来直接验证异常区内的地质情况。这样的一种立体的、综合的地质预报方法为隧道施工提供了更准确的地质资料，同时也为隧道施工中突发

42、性地质灾害建立预警预报机制，为隧道施工提供更安全的保障。其具体任务如下：（1）、根据对以上超前地质预报结果，综合分析掌子面围岩的岩性、结构、构造和地下水情况，判断掌子面前方围岩的工程地质、水文地质特征，并依此提出工程措施建议和进一步预报的方案。（2）、将掌子面出现的结构面，通过几何作图进行预报。通过作图确定隧道拱顶、边墙不稳定块体规模，提出锚固意见。（3）、根据开挖段围岩的工程地质、水文地质特征进行预报结果的验证，提出是否修改预报方法及参数的意见。（4）、根据开挖段及掌子面水文地质情况，提出注浆止水方案的建议。3.2.8 成果资料签认、反馈及措施建议1、预报成果资料及时签认地质工程师对TSP、

43、地质雷达、红外探水及超前探孔等超前预报工作结束后，立即对预报结果分析后形成准确的分析报告，所形成的报告必须有施做人员签字，并经驻地监理工程师签字确认，当天形成最终成果报告，但若预报发现地质情况发生变化很大，或预报有断层、突泥涌水等不良地质情况的可能时，应立即以口头或书面的形式向工区项目部、指挥部、监理单位及设计单位报告。2、预报成果资料及时反馈当TSP、地质雷达、红外探水及超前探孔等最终地质预报报告形成后，应立即提交给工区项目部、指挥部、监理单位及设计单位，并积极参与不良地质地段工程措施的研究，从地质角度提出意见。3、施工措施建议 当预报前方有断层破碎带、溶洞或其它不良地质情况时，应根据不良地

44、质情况可能产生的灾害后果采取全面必要的安全支护措施，如采取大管棚、小导管、注浆等超前支护，开挖后及时锚喷封闭，加密格栅拱架等行之有效的安全措施，消除地质隐患，保证施工安全。 当预报前方有突泥涌水时，应配备足够的防排水设备及施工人员的逃生安全设备，如救生圈、救生管道，必要时候可设置安全防水门，并应有安全预警设备及预警人员，24小时进行安全监测。4、竣工资料成果报告隧道全部贯通3个月内提交成册的最终成果报告，组成如下： 地质纵断面图 地质展示图（1：200）； 超前地质钻孔报告； TSP203+超前地质探测报告； 红外探水报告； 地质雷达超前探测报告； 利用其他手段进行超前探测的报告。4、 质量及

45、安全保证措施4.1 质量保证措施在贯彻质量管理体系的基础上，按照超前地质预报实施性施工组织所制定的各项技术指标的要求，严格技术交底，做到目的明确、清晰地开展预报工作，进行预报工作，使预报质量得到有效的控制，从而切实保证预报的精度和质量。各种方法的质量保证措施如下：（1）、地质素描在每炮后应及时进行，对掌子面、边墙、拱顶及底板围岩的工程地质及水文地质特征进行详细描述，描述要真实贴切，并辅以适当的图形、图片。在开挖够60m后，及时对素描资料进行汇总，并形成展示图。（2）、在各项现场采集工作结束后，内业数据分析、处理以及报告编写应及时，成果报告应有编制、复审核。（3）、成果报告及时提交，做到信息化施

46、工。（4）、把预报、检测结果与实际开挖情况进行比对，不断总结，调整各种参数、方案组合等，对预报做出修正，提高准确性。4.2 安全保证措施认真贯彻执行党和国家的安全生产方针、政策，严格执行铁道部和交通部颁发有关施工规范和安全技术规则，对预报人员进行岗前安全教育培训，牢固树立“安全第一、预防为主”和“管生产必须管安全”的思想意识。建立健全安全保证体系，领导挂帅，全员参加，使安全工作制度化、经常化，并贯穿预报全过程。具体的安全保证措施如下：1、TSP203现场采集数据使用灵敏度很高的高爆速炸药，危险性较大，应由专业爆破工操作。2、钻机使用高压风、高压水，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱

47、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，一般人员不得操作。3、进洞应带好安全帽、穿防高压电的雨靴，注意操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探掌子面附近是否还有危石存在。4、若岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物，应采用水循环钻，且勿干钻，电机、照明设备、开关及其他机械设备也应采用防爆型，且不得携带烟火进洞。5、为便于控制超前钻孔揭露岩溶水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，但孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。6、钻孔时，钻机前方安设挡板，防止泥沙冲出伤人。5、设备及人员组成5.1 主要设备表5-1 主要机具设备仪器表项目名称设备仪器名称型 号性

48、能数 量地质素描地质罗盘普通型能测岩层、构造面产状视需要TSP203预报TSP探测仪TSP203能探测100m以上1台红外探测红外探测仪HY303防爆型能探测30m范围每工点1台地质雷达探测地质雷达CR20B型探地雷达或其它能探测2030m范围1台超前钻探水平钻机MK5全液压钻机或其它钻孔深度30300m视需要YQ100F风动钻机或其它钻孔深度30m以内汽车五十铃客货两用车1照相数码相机2资料整理计算机25.2 人员组成超前地质预报工作的产品为文字、图表报告，属技术服务行列，所需人员主要为地质、物探专业技术人员、钻探技术工人，地质、物探人员可以同时兼顾地质分析、红外探测、TSP203仪器的探测

49、、钻孔岩芯、岩粉的鉴定及孔内情况的监测，但这需要复合型专业人才，一般情况下若几样预报手段同时进行，还需要各负其责。本项目超前地质预报人员组成如下：设超前地质预报项目负责人1名。TSP203预报组：负责实施TSP203预报工作，设组长1名，工程师1名，爆破工1名，技工1名。地质雷达组：负责实施地质雷达探测工作，组长1名，工程师1名，技工3名。超前水平钻探：设队长2人，班长6人，钻探工18人，技术人员3人。钻探人员配备是按多个工作面同时施工但只有两个工作面同时进行超前钻考虑的。地质素描及红外探测组：负责地面调查、隧道地质编录和描述、超前钻孔的布置和编录、红外探测的实施、提出最终预报成果和工程措施建

50、议，地质工程师2名。考虑到资源利用最大化，上述各项工作技术人员可以交叉任职。施工人员组织安排如表5-2所示。表5-2 人员组成及职责工 种人 数职 责技术人员工人地质素描2无负责地质素描及地质资料的编制TSP203仪器的探测21名爆破工，1名技工负责TSP203现场数据的采集和室内数据的分析及预测报告的编写红外探测2无负责红外探测现场数据的采集及室内数据的分析、预测报告的编写地质雷达23负责地质雷达现场数据的采集和室内数据的分析及预测报告的编写地质钻探1/班36人/（班钻机）负责钻机、钻孔定位、施钻，岩心、岩粉的鉴定、孔内情况的观测及钻孔柱状图的绘制、钻孔报告的编写地质综合判析12无负责对以上预报资料归纳、分析、对比，提出预报结论，指导施工，并对以上各预报手段提出下步工作计划。19