沪昆铁路贵州某标段超前地质预报技术交底.doc

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1、中铁二十二局集团有限公司沪昆客专贵州段工程指挥部第一项目部技 术 交 底 书工程名称新建沪昆客专贵州段交底编号011部位名称高旁隧道工序名称超前地质预报施工单位中铁二十二局第一项目部日 期2011.12.2隧道第三架子队、中铁隧道勘测设计院地质预报小组：现将超前地质预报的交底书签发给你们，望你们认真按照交底要求组织施工，严格控制工程质量。一、编制依据1、设计文件、图纸和现场调查的相关地质资料；2、高塝隧道进口段实施性施工组织设计；3、铁路隧道超前地质预报技术指南铁建设（2008）105号文；4、高速铁路隧道工程施工技术指南（铁建设2010241号）；5、高速铁路隧道工程施工质量验收标准（TB1

2、0753-2010）。二、施工部位高旁隧道（物探、钻探）。三、地质说明高塝隧道设计起讫里程D1K931+505D1K936+680，全长5175米，本项目部施工D1K931+505D1K934+092及一号横洞。本隧道位于侵蚀构造中低山区，隧区内地形总体为东低西高，隧址区内最高点位于隧道洞身轴线南侧的山顶，海拔高程约1740m，最低点位于隧道进口，海拔高程约1360m，相对高差380m，最大埋深300m。坡麓自然斜坡陡峻，自然坡度2060。局部陡峻，植被发育。隧区内及附近见机耕路及村路，穿过镇胜高速公路，交通较为便利。测区内地表水以山间沟水为主，水量较小，雨季时沟内水量增加明显，普遍在 23

3、L/s。地表出露泉流量一般0.20.5l/s，局部具有承压性。故隧道穿越区地表水不发育，主要以季节性水流为主。不良地质为岩溶及岩溶水、顺层、危岩落石、人工弃土。特殊岩土为石膏，分述如下：1、岩溶及岩溶水隧道南面为岩溶丘峰洼地，地形较平缓，岩溶洼地，落水洞、岩溶漏斗、暗河发育。北侧受嘟嘟河深切割，以溶蚀、侵蚀中山沟谷地貌为主，地形陡峻，地表岩溶发育不强烈，无溶洞、落水洞，仅出露流量较大的泉，而嘟嘟河为最低侵蚀基准面。故隧道中岩溶水主要来源于隧道南侧的岩溶水。南侧的岩溶丘峰洼地为汇水范围，主要汇水来自大气降水，除少量通过地表径流流入嘟嘟河，大部分由岩溶洼地、落水洞、岩溶漏斗直接注入地下，故该隧道岩

4、溶及岩溶水较发育。根据设计地表物探测试结果，在本段内D1K931+705+815、D1K932+275+445等段为物探I类异常区，可能为岩体破碎、岩溶发育或富水的反应，施工时应做好超前地质预报工作，预防突水、突泥危害。2、顺层洞身走向与岩层走向夹角小于10。度，隧道横截面视倾角约为36。59。，隧道洞身右侧存在顺层问题。3、危岩落石主要分布于隧道进出口，1号横洞进口。隧道进口上方岩体受卸荷作用影响，已张开形成危岩，部分岩体已出现松动。对进口及桥梁墩台存在一定的威胁。1号横洞进口上方存在因修盘山路遗留的大量零星孤石，对洞口影响较大。4、人工弃土D1K931+680+919洞身地表右侧25m，至

5、左侧130m范围分布有人工弃土，厚610m，石质主要成分为灰岩，白云质灰岩，为镇胜高速公路弃碴。已设有挡碴墙，地表墙体高约1m。对隧道进口有一定影响。4、石膏三叠系关岭组和永宁镇组的地层含数层石膏，地下水对砼具SO42-侵蚀，应采用抗侵蚀性材料。该地层不能用作建筑骨料，用作路基填料时可剔除石膏后选择性使用。工程地质情况分析表如下:表1 工程地质情况分析表里程段地层岩性地质情况说明风化程度围岩级别隧洞埋深(m)D1K931+510 D1K932+540（1030）灰岩、白云岩D1K931+515D1K932+540段地表出露灰岩、白云岩，局部岩溶发育。隧道洞身位于、级区，岩体较破碎、岩溶弱发育。

6、其中D1K931+705+815段岩体极破碎、极软弱或富水，施工中预防突泥、突水和塌方。弱强风化V级0292D1K932+540 D1K934+092（1552）泥质白云岩、泥岩、砂岩D1K932+540D1K934+092段地表见泥质白云岩、泥岩、砂岩。隧道洞身位于、级区，其中D1K932+630+710、D1K933+510+635、D1K934+040+092段含断裂破碎带及影响带以及富水泥岩、砂岩，岩体极破碎、极软弱或富水，施工中预防突泥、涌水和塌方。弱强风化级 184300四、超前地质预报的目的1、进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，进而指导隧道施工的顺利进行；2、降低地质

7、灾害发生的机率，保证隧道施工安全；3、为隧道动态设计提供地质依据；4、为编制竣工文件提供地质资料。五、超前地质预报方案高塝隧道集岩溶、顺层一体，富含岩溶水，地质条件复杂，地质因素可能严重危及施工安全，制约工期，超前地质预报是保证隧道施工安全、优化工程设计、实现施工信息化的重要基础，因此必须高度重视和做好施工超前地质预报工作。根据区域地质资料和设计文件，结合现场实际情况，制定预报方案，针对不同地段的工程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报资源的目的。地质复杂隧道的地质预报应采取长距离宏观预报与短距离准确预报相结合、隧道洞内探测与洞外地面

8、地质调查相结合、地质方法与物探方法相结合，开展多层次、多手段的综合超前地质预报，并贯穿于施工全过程。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，分析和把握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程等，从而制定预报预案，预报距离一般在掌子面前方200m以上，并根据揭示情况进行不断的修正。中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震波反射法或声波反射法、深孔水平钻探等对掌子面前方30200m范围内的地质情况

9、作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。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，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及地下水出露情况等，对可能有突泥、突水和其它不良地质情况的地段应进行钻孔验证。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： 超前地质预报钻探分类表钻探类型适用条件使用风险等级主要手段ZT-1所有段落塌方风险为高度、变形风险为中度。加深炮眼（5孔）ZT-2地表存在构筑物，隧道浅埋偏压地段及岩溶弱发育地段塌方风险

10、为高度、变形风险为中度。超前钻孔（2孔）+加深炮眼(5孔)，其中1孔取芯ZT-3高地应力，软岩大变形及岩爆塌方风险为中度、变形风险为中度，岩爆风险为中度。超前钻孔（3孔）+加深炮眼(5孔)，其中1孔取芯,1孔为地应力测试孔。ZT-4地质构造带，岩溶接触带，岩溶中等发育段、物探异常区突水突泥中度风险，塌方中度风险超前钻孔（3孔）+加深炮眼(5孔)，其中1孔取芯ZT-5岩溶发育区突水突泥中度风险，地表失水高风险超前钻孔（5孔）+加深炮眼(10孔)ZT-6高压富水地段突水突泥极高风险，地表失水极高风险超前钻孔（5孔），所有探测孔均需设置关水阀门，1孔设置测压装置。其中3孔作为定位孔。ZT-7煤系地层

11、瓦斯及煤层突出高度风险垂直距离15m处设置1个超前钻孔，初探煤层位置，距初探煤层10m处设置5个超前钻孔，并进行相关参数测试。其中2个孔要求取芯。超前地质预报物探分类表物探类型适用类型适用风险等级主要物探手段WT-1软弱夹层、非可溶岩与可溶岩接触带、地表物探异常带、差异风化带及可能出现其它不良地质体。含炭（煤）地层。塌方风险及变形风险为中度。TSP203WT-2非可溶岩地段断层及其破碎带，非、可溶岩岩溶中度发育地段，可能出现的节理密集带。塌方风险为高度，突水突泥风险为中度及以上TSP203+红外探测WT-3可溶岩岩溶强烈发育地段，可溶岩与非可溶岩接触带等可能出现溶洞、溶蚀破碎带及富水节理密集带

12、。突水突泥高度风险，地表失水高度风险，塌方高度风险TSP203+地质雷达+红外探测WT-4岩溶极发育（极强烈）地段，煤层采空区。高压富水断层。突水突泥极高风险地表失水极高风险，塌方高度风险TSP203+高分辨直流电法+地质雷达+红外探测注：根据高旁隧道阶段性施工图：D1K931+505D1K932+440段设计的预报手段为WT-2、ZT-41、岩溶及岩溶突水预报方案首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道可溶岩发育的大致里程，再通过TSP203对岩溶及地下水发育的位置、规模及性质作较为详细的预报，然后采用掌子面素描、红外探测等方法更加准确地预报掌子面前方30m范围内岩溶的发育情况，对可能有岩溶

13、、突泥涌水的地段特别是可溶岩与非可溶岩的接触带应进行地质雷达和水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。对岩溶强烈发育地段可增加钻孔的数量及增加地质雷达探测的频率，并对开挖后的隧道底板用地质雷达进行隧底岩溶检测。横洞工区、隧道反坡施工地段处于富水区时，超前钻探作业时应做好突涌水处治的方案。隧道涌水、突泥预报程序，见图下图“隧道涌水突泥预报程序框图”。图： 隧道涌水突泥预报程序框图2、断层破碎带预报方案首先利用地质调查与地质素描手段，确定在勘察阶段发现的宽大断层的大致里程，此外，由于地壳中许多断层并未延伸至地表或被覆盖层所覆

14、盖，所以隧道在开挖过程中所揭露的断层往往多于地表所发现的数量，故全隧均应进行TSP203和红外探水，探测掌子面前方围岩的强度、完整性、富水性，然后根据掌子面素描观察隧道围岩的变化，统计节理组数及其形态的变化，推测前方可能出现断层的位置，对可能出现断层的地段进行地质雷达和水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。断层预报程序框图，见下图“断层预报程序框图见图”。图： 断层预报程序框图根据本隧道水文及工程地质条件及可能存在的风险因素，按铁路隧道超前地质预报技术指南铁建设2008105号本，将该隧道复杂程度分为“很复杂”“复杂”

15、、“中等”三级，详见下表。表 高塝隧道地质复杂程度分级里程段长度（m）复杂程度分级预报重视程度备注正洞DK931+510DK931+655145较复杂加强预报DK931+655DK934+0922427复杂重点预报1号横洞H1D1K0+0H1DK0+6060复杂重点预报H1D1K0+60H1DK0+280220较复杂加强预报H1D1K0+280H1DK0+41898中等复杂常规预报3、隧道底部、边墙、拱顶隐伏岩溶钎探施工方案1隧底溶测量及素描 a.对隧底、边墙、拱顶发现的溶蚀沟槽、溶洞（腔） 、裂隙发育带、地下水发育段等进行测量，绘制隧底岩溶平、剖面图，比例尺原则上应采用 1:501:500。

16、 b.素描工作应在测量图件的基础上进行，并完成数码摄像。c.岩溶暗河（泉） 、涌突水点、涌突泥点的位置等应准确测量，水量、洪水期水位等应调查测量。2工程地质测绘 a.岩溶洞穴顶板节理、裂隙分布及充填、胶结程度，岩层产状，单层厚度，洞顶、洞底、洞壁完整程度； b.洞穴的形态尺寸， 建筑物跨越洞穴的位置、 宽度， 洞顶 （底）板至建筑物界线间的岩层厚度； c.洞内沉积物、水痕、积水、水流等情况； d.溶蚀沟槽、溶隙等空间发育特征、充填物情况； e.水文地质特征如暗河（泉）补给来源、水流方向、长时间水量动态变化特征等； f.涌（突）泥（水）动态观察。3风枪探孔 采用风枪探孔对隧底岩溶进行探查。每个断

17、面探孔位置分别位于左右边墙脚、隧底左右线中心及隧底轴线处。探孔深度 5m，断面环向间距 5m，遇到岩溶异常时应适当加密、加深。4钎探、风镐探查 隧道底部及洞周有充填物且充填物厚度3m 时使用，原则上孔间纵横向间距5m，探查范围须覆盖岩溶充填物。作好钎探、风镐探孔记录，每孔的里程位置须准确定位，详细记录每孔岩溶充填物厚度、成分、软硬程度、含水程度等。5物探 （1）方法选择 基于探查效率及实用性考虑， 目前在隧道施工中常用的岩溶物探方法主要有二种，即地质雷达法及直流电测深法（高密度电法） 。地质雷达法可用于隧底和洞周岩溶探查，原则上现场首选该方法；直流电测深法（高密度电法）主要用于隧道底部大型岩溶

18、工点（与钻探相结合）的探查。 （2）地质雷达 a.设备要求 须采用认证合格的地质雷达仪，为兼顾勘探深度和精度，天线频率可采用 100MHz 的一种屏蔽天线，或 100MHz 和 200MHz 的两种屏蔽天线。 b.外业布置 采用连续测量方式。 定位标尺间距不大于 10m。 隧底探察测线原则上沿隧道延伸方向， 按隧道宽度平均布置 3 条测线，如下图，或针对风枪异常范围进行。 洞周探察原则上沿隧道延伸方向布置 3 条测线，拱顶一条、左右起拱线各一条，或针对风枪异常范围进行。施测时应清理现场，尽量使隧底平整、干燥，施工车辆、金属材料和设备应远离测线，一般距离大于 30m。对现场无法撤离的金属物、障碍

19、物，在施测时应做好详细的记录（金属物或障碍物种类、位置、规模） ，资料解释时便于排除干扰。（3）直流电测深法（高密度电法） a.设备要求 需采用认证合格的直流电法仪并确保供电和测量电线（电缆）不漏电，采集数据时，尽量采用大功率电源供电。 b.外业布置 点距等于或小于 5m（高密度电法为 2m） ，最大电极距AB/2max=50100m。 定位点距不大于 10m。 隧底探察测线原则上与地质雷达测线重合。 施测时应清理现场，尽量使隧底平整、干燥。 对于施测现场无法撤离的障碍物、如水管等金属导电物体，在施测时应做好详细的记录（障碍物和干扰源种类、位置、规模） 。6.钻探 （1）仪器要求 钻探设备应根

20、据岩溶分布的位置、深度等综合选用，主要是竖向工程钻机（XJ100 型等） ，此外应配置适于查明土体性质的静力触探等原位测试设备。 （2）勘探原则 a.隧底岩溶堆积物厚度大于 3m 的岩溶工点等原则应安排100 型机动钻孔进行验证。 b.当物探确定的岩溶异常具备下列条件之一时应进行钻孔验证： 隧道基底以下较大岩溶异常顶板完整灰岩厚度5m； 完整灰岩顶板厚跨比0.5 或不完整灰岩顶板厚度5 倍溶洞高度； 隧道开挖揭示岩溶并且与岩溶异常存在连续分布；岩溶异常直径或高度范围较大； 岩溶异常可能为地下水径流、排泄或地表水入渗通道c.各类钻孔的密度、 深度应以查明隧底工程影响范围内或对工程有影响的岩溶或物

21、探异常带的空间分布特征为原则。 d.隧底钻探有效深度原则上10m，当揭露岩溶等不良地质情况时， 钻探深度应穿越岩溶至稳定基岩中5m。 各钻孔应按 铁路工程地质钻探规程执行，并编写原始记录、钻孔柱状图及时岩芯拍照。 e 隧底具有一定厚度的土体时，应依据相关规范、规程完成取样试验工作，并配合一定数量的静力触探测试，以查明土体的工程性质。 7.勘察成果整理与分析 (1)隧底岩溶探查工程地质勘察报告 （说明或说明表）及图件（分段或按工点编制） ； (2)工程地质测绘原始记录 (3)风枪探孔成果说明； (4)钎探、风镐探孔成果说明； (5)物探成果报告（说明）及图件； (6)钻孔、静力触探原始记录及柱状

22、图； (7)岩溶充填物试验报告； (8)溶洞（穴）测量原始记录图表(9)各类影像成果。 8、沪昆客专贵州断隧道隐伏岩溶探查流程图 反射波前震源检波器检波器隧道仰拱开挖（施工单位）地质素描（ 施工单位）风枪普查、并辅以钎探（施工单位）地质雷达物探（施工单位）钻探、直流电测探法物探（设计单位）岩溶工点勘察报告（设计单位）不进行隐伏岩溶探查探查结束，完成风枪探查说明（施工单位）探查结束，完成地质雷达探查说明（施工单位）非可溶岩地段无岩溶异常无雷达异常有岩溶异常可溶岩地段有雷达异常六、施工超前地质预报方法结合高塝隧道进口段的地质条件，超前地质预报工作采用由面到点、长短结合、地面调查与洞内预报相结合、定

23、性与定量相结合的方法，确保预报的准确性。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、不良地质及水文地质情况，为隧道内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12.5km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

24、。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。煤层瓦斯及采空区的分布、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。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可以预测隧道前方地质情况，同时为隧道运营维护提供全面准确的地质资料。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

25、、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（60m/张）。图： 技术

26、人员测量水压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制开发的目前世界上在这个领域最先进的设备，它能方便快捷地预报掌子面前方较长范围内的地质情况，它弥补传统地质预报方法只能定性预报无法定量预报的缺陷，为更准确的地质预报提供了一种强有力的科学方法和工具，它不仅可以及时地为隧道施工变更施工工艺提供依据，而且可以减少隧道施工中突发性地质灾害的危险性，为隧道施工提供施工更安全保障，减少人员和设备的损伤，同时也就带来很大的经济效益。TSP203+每次可探测100350m，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

27、(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：反射波前入射波前地层或断层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隧道检波器检波器震源图：系统原理图11111111111111111111111111TSP203+ 原

28、理图检波器接收，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。2）设备采用TSP 203plus超前地质预报系统，系统主要组成（见下图5-3-2）：记录单元：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。图： TSP设备全图3）测线布置接收器孔位置：在隧道边墙（面对掌子

29、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：在隧道的左（右）边墙。第一个炮孔离接收器1520m，其余炮孔间距为1.5m。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5-3-3。洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器管、连接

30、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： TSP203+洞内数据采集部分示意图图：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，

31、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，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

32、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）；二维结果图（横坐标为里程）；岩石参数表。图：岩石参数曲线图和二维成果图6）与隧道施工工序衔接施钻炮孔和接收器孔可与隧道施工平行作业，由中铁隧道集团沪昆铁路CKGZTJ-12标超前地质预报项目部（以下简称中隧地质预报项目部）完成，数据采集所用的乳化炸药和瞬发电雷管由隧道施工队提供，届时预报单位以工程联系单形式书面就钻孔的孔位、孔深、倾斜及炸药和雷管的数量等具体要求与施工队联系。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

33、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。4、地质雷达1）预报目的对TSP203+预报的异常点和设计的断层和岩溶异常区采用地质雷达作为补充手段，进而确定异常体的规模、性质等。2）预报方法掌子面超前探测探测的具体布置根据TSP203+的预报结果和现场掌子面的具体情况，测线主要布置在掌子面上，正洞每个掌子面布置四条测线，横洞每个掌子面布置三条测线。测线布置如图5-4所示。横洞掌子面地质雷达测线布置示意图正洞掌子面地质雷达测线布置示意图图：雷达测线布置图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

34、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

35、果。5、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：在施工隧道的隧

36、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。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。每次探测应对岩体的裂隙发育情况和隧道壁渗水情况进行详细记录。图： 技术人员对隧洞进行红外线探测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。6、超前地质探孔超前钻孔是隧道施工

37、期超前地质预报方法中最直接的方法，是隧道施工中必须实施的重要工序，是对其他探测手段成果的验证和补充。超前钻孔能最直接地揭示掌子面前方的地质特征，准确率很高。其通过钻孔钻进速度测试和所采取的钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水状况方面的资料，是中短距离超前地质预报必不可少的手段。一般在地质预报段钻3-5孔，在超前地质预报异常带的前方30米掌子面中上部采用超前冲击水平钻孔验证，钻孔深度应超过异常带不少于10米，钻孔深度不少于60米；必要时在地质复杂地段，采用回转取芯鉴定断层破碎带的物质成分及岩土强度。利用PRD-150型多功能钻机

38、钻孔见下图：图： PRD-150钻机实施超前钻孔a、超前钻孔探测的记录方式1） 不取芯钻探 主要系利用钻机的冲击力、推力及扭力的变化，配合回水颜色及岩屑的观察，记录钻进时间、钻进速率，并据此来推断前方的地质状況。图： 隧道超前地质探孔示意图不取芯钻探的优点是施作时间较短、费用较低(与取芯钻探比较)，若隧道前方有地下水层，可以通过不取芯钻孔探测并排水，缺点是不取芯探孔常会因坍孔而无法量得正确的水压及水量资料。不取芯探孔另一缺点是因无法得到完整岩芯，在地质解释方面，常存有其不确定因素。2） 取芯钻探 利用钻芯钻机取出完整岩芯供地质判别，取芯钻探可得到直接的地质资料，从而做出较正确的地质判别。岩芯取

39、出后，可经由实验室施作该岩块的物理、化学试验进而得其相关力学参数，钻探完成后的孔洞也可以当成排水孔，对于穿越含高压地下水层的岩体而言，可利用此先行降低水压。但取芯钻探施作时间比不取芯钻用工时间要长，费用也较高。图： 超前地质钻孔预报流程b、超前地质探孔特点优点：可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。钻机放在专用的钻机拖车上，把钻机拖车直接拖到掌子面，连接水管即可施工。施工完成后，钻机可自行至洞外。c、钻进方式采用冲击钻进。d、钻孔数量及深度在一

40、般地段每循环钻2个孔，在岩溶富水段、断层段可钻5孔，遇到特大异常（高水压、高瓦斯等），钻孔增至57孔，深度3060m，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。e、钻孔布置及其参数钻孔布置见图5-6-4，钻孔参数见表5-6-1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: 掌子面钻孔布置图掌子面超前钻孔布置图1的钻孔参数孔号水平

41、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左偏8下俯330606右

42、偏8下俯330607003060表： 掌子面超前探孔参数表5）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。7、高分辨直流电法a、基本原理利用供电极A，接收极M、N所形成电位等势线形成等势体球壳，来反映前方低阻异常。1）对称四极方法:为了在地下建立人工直流电场，一般采用对称四极装置，其中A、B为供电电极，M、N为测

43、量电极，由于电极尺寸大小相对于AB、MN距离来说很小，因此可以认为AB供电点为点电源。图：高分辨直流电法2）三极测深:如果将供电电极B置于距A极无穷远处，这时装置就变为三极测深。这时地下电场可认为是由一个点电源A产生的，而无穷远电极B的影响可以忽略不计。因此测量的是MN两点同心球壳之间的电位差，反映的是A点正下方某深度的电性特征。3）三极超前探测:将三极测深进一步演变，可以进行三极超前探测。它以岩石的电性差异为基础，在全空间条件下建场，使用全空间电场理论，处理和解释有关隧道或矿井水文地质问题。超前探测是研究掘进前方地层电性变化规律，预测掘进前方含、导水构造的分布和发育情况的一种电法探测新技术。

44、由于采用点源三极装置进行井下数据采集工作，无穷远电极对巷道内测量电极的影响可以忽略不计，故其电场分布可近似为点电源电场。由于供电电极位于巷道中，其电场呈全空间分布，可利用全空间电场理论对数据进行分析解释。根据点电源场理论分析，点电源在均匀全空间的电力线呈射线发散，等电位面为以供电点为球心的球面，电位差则是以供电点为球心的同心球壳，球壳厚度应为测量电极间距。 图：点电源电位及电力线分布图 图：点电源球壳原理图均匀介质中，当A点供电时，测量电极M、N所产生的信号是由于图中阴影部分的影响，在全空间条件下，该阴影包含供电点前后左右上下等各个方向的体积。由于阴影所包含区域的影响可以反映到MN处，显然，前方的异常信息也可以反映到MN处。如电法勘探原理图所示，掌子面前方某位置的异常会使测量电位差曲线产生畸变，但该畸变在堵头内部并不能直接测量，图中虚线所示。根据电法勘探的体积效应，畸变的实质是球状等位面发生畸变，即MN所在的球壳发生变形，根据等值性原理，在隧道内的测量点上也可以观测到这种变化，所不同的是幅度可能会降低，如图中实线所示。图：电法勘探原理示意图实际上，