1、杭長（滬昆）鐵路湖南段HCTJ標段隧道工程超前地質預報作業指導書單位：編制：審核：批準：2010年7月20日發布 2010年7月22日實施杭長鐵路隧道工程超前地質預報作業指導書1.適用范圍適用于杭長（滬昆）鐵路客專湖南段HCTJ標段隧道超前地質預報工作2.作業準備。2.1內業技術準備作業指導書編制后，在開工前組織技術人員認真學習設計圖紙，熟悉鐵路隧道工程施工技術指南和鐵路隧道超前地質預報技術指南，對操作人員進行技術交底和崗前培訓，考核合格后上崗。2.2外業技術準備超前地質預報中所涉及的各種外業技術指標，制作操作平臺，配齊生活、辦公設施，滿足預報人員的生活辦公需要。3.技術要求31本標段所有隧道

2、全部采用超前地質預報指導施工。3.2預報人員應認真研究設計院提供的地質資料，并與地質預報結果作對比分析，出入較大的應及時將地質預報結果報設計方，請設計方現場核實。3.3本標段地質預報的主要內容包括地層巖性，重點對軟弱夾層、破碎地層、煤層及特殊巖土等。地質構造，重點為對斷層、節理密集帶、褶皺軸等影響巖體完整性的構造發育情況。不良地質，特別是溶洞、暗河、人為坑洞、放射性、有害氣體、高地應力等發育情況。地下水，特別是巖溶管道水、富水斷層富水褶皺軸及富水地層。3.4本標段主要采用TSP203 地震波探測儀、地質雷達、紅外線探水儀、地質素描、超前水平鉆孔等綜合勘探的方法進行地質超前預報。4超前地質預報流

3、程圖開 始水平超前鉆孔法紅外地下水探測法按不同探測方法相互驗證，判斷斷層破碎、巖溶、采空區、含水構造等的規模及位置修正、完善施工方案及搶險措施，準備物資、設備驗證中程預報的準確度驗證遠程預報的準確度制定預報方案中程1560m近程020m地震波法判斷不良地質構造的位置及影響范圍按原施工組織設計施工遠程50100m地質調查法超前鉆孔法地質雷達法準確測定斷層、破碎帶、巖溶、采空區、含水構造的位置實施施工方案有信息反饋分段采用 有無進一步采用 有瓦斯監 測5.預報要求5.1準備工作5.1.1人員培訓在隧道正式施工前，組織預報人員學習各類儀器的工作原理，掌握操作方法，熟練數據的采集和處理。5.1.2根據

4、設計提供的地質資料，對工程進行地質災害分級，制定地質預報工作計劃，初步確定各里程段的檢測方法和頻率，并制定突發事故處理措施。5.1.3每座隧道開工前，各分部都要編制超前預報方案，內容包括：（1）隧道工程地質條件，可能存在的施工風險，超前地質預報工作要達到的目的和技術方案。（2）建立的超前地質預報工作機構，需要投入的人力、設備資源。（3）超前地質預報實施方案的工作程序、預報內容、具體的預報方法、技術要點，并編制氣象、重要泉點和洞內主要出水點（流量大于1升/秒的出水點）等觀測計劃和觀測技術要點。（4）超前地質預報工作制度，包括地質預報工作與設計、監理、業主的聯系制度，地質預報成果報告提交的時限、信

5、息傳遞的方式等。5.2地質預報檢測方法5.2.1 TSP-203 地質預報系統TSP-203 超前地質預報系統是利用地震波在不均勻地質體中產生的反射波特性來預報隧道掘進面前方及周圍臨近區域地質狀況的。它是在掌子面后方邊墻上一定范圍內布置一排爆破點，依此進行微弱爆破，產生的地震波信號在隧道周圍巖體內傳播，當巖石強度發生變化，比如有斷層或巖層變化時，會造成一部分信號返回，界面兩側巖石的強度差別越大，反射回來的信號也就越強。返回的信號被經過特殊設計的接收器接收轉化成電信號并進行放大，根據信號返回的時間和方向，通過專用數據處理軟件處理，可以得到巖體強度變化界面的方位。反射界面巖石的性質通過以下方法加以

6、判斷：出現較高的反射振幅、較大的反射系數和較小的彈性阻抗，表示反射界面的巖石密度和波速較高；波形中央出現正的反射振幅，表示反射界面的巖石是堅硬的。如果是負的反射振幅，表示反射界面是軟弱巖石。S 波反射比P 波反射更強表示反射界面富含水。Vp/Vs 增大或突然增大表明流體存在，Vp 下降則表明巖石裂隙或空隙度增大。5.2.2 地質雷達探測法地質雷達是基于電磁波在有耗介質中的傳播性工作的。發射天線發出微波頻段的電磁波后，遇到不均勻介質或介質常數有差異時會發生反射，反射信號由接收天線接收記錄，經微機處理形成雷達剖面圖。解譯人員對雷達剖面圖進行解譯分析，提出掌子面前不良地質體的具體位置和規模。該法對3

7、0m范圍內的不良地質體，尤其是含水地質體探測效果最好。本隧道采用地質雷達主要在臨近含水構造地段使用，近距離探測富水溶洞、暗河、含水斷層等。5.2.3 紅外線探水法采用HY-303 型紅外線探測儀探測隧道隱伏含水構造，利用不同物體輻射場場強差異，對隧道前方的隱伏含水構造進行跟蹤探測。即采用紅外測溫儀跟蹤測量隧道開挖面的巖石溫度，連續地獲取巖石的溫度信息，從溫度異常點判斷含水構造。在各次測定完成后，立即將數據進行分析處理，按照工程平面圖的比例繪制成果圖。采用圖解法和電探三極裝置解析法進行分析處理，算出含水構造的部位及出水面積，并最終求出含水構造至工作面的距離。根據數據處理，準確測定正常輻射場和區域

8、背景場的T-S 特征曲線，并以此作為超前探測隱伏含水構造體的判釋標準。紅外線探測儀主要在TSP-203 地震波探測儀初步確定含水地30m 左右開始探測，以進一步確定含水體位置、規模。5.2.4 水平超前鉆孔通過洞內外觀察與地質描述、TSP-203 地震波探測儀、HY-303 型紅外線探測儀探水等有關地質與水文資料分析，配合采用超前水平地質鉆探加以驗證。通過超前水平鉆孔巖芯的分析，進一步探明掌子面前方的隧道圍巖地質狀況與水文地質的具體情況，根據探孔鉆進的時間、速度、壓力、成分以及卡鉆力、鉆芯和巖性構造性質及地下水情況，掌握隧道前方的地質條件與水文條件。這是最直觀、最可靠的超前探測手段。在本隧道不

9、良地質體多的地段，實施超前鉆孔。探孔布置位置：隧道斷面周邊均勻布置5 個。本隧道采用ZYG-150 型全液壓鉆機，超前鉆孔深30m。主要用于在TSP-203 預測到的不良地質體前50m 進行鉆探，以準確探測掌子面前方不良地質體的位置、規模、性質及地下水水量和水壓等。超前探孔施工時應注意前一循環鉆孔與后一循環鉆孔之間要搭接5m。另外在鉆爆破孔之前，利用加長的鉆桿，在開挖斷面的中部和周邊施鉆5 個孔，均水平施鉆。鉆孔位置：中部1 個，周邊4 個。孔深58m。該孔既作為探測孔，又可作為爆破孔。該短孔探測法是在TSP-203、地質雷達、紅外線探水儀等物探方法探測的情況下，了解掌子面前方圍巖無明顯的不良

10、地質體的基礎上采用的一種既保證施工安全，又加快施工進度的一種施工方法。施工中，對于已出水的超前鉆孔，要進行不間斷的水流量、水壓的監測，繪制水量、水壓的變化曲線，為制定地下水處理方案提供依據。5.2.5 補充地質調查在設計圖紙提供的地質資料的基礎上進行實地調查核實,以確定不同地層、巖性、巖層產狀在隧道地表出露及接觸情況，地表巖溶發育位置、規模及其分布，構造在隧道地有的出露、分布、性質及產狀。觀察掌子面狀態、圍巖變形、圍巖風化變質情況、節理裂隙、斷層分布和形態、地下水分布情況、高壓富水段涌水的位置、水量和水壓以及止水后的止水效果，同時對開挖工作面附近初期支護狀況的觀察和裂縫描述，作為判斷圍巖的穩定

11、性和支護參數的檢驗的重要依據，觀察已作初期支護地段的噴射混凝土、錨桿、鋼架的受力狀況，同時觀察已襯砌地段的隧道襯砌結構的開裂與滲漏水情況。根據洞內外觀察與地質描述對出現的異常情況制定相應的處理措施。5.2.6 掌子面地質素描隧道爆破開挖后通過地質素描手段，及時查看掌子面地質狀況，通過和設計資料對比，為隧道掘進提供地質情況預報（設平行導坑時先行提供的地質資料）。掌子面地質素描應在隧道作業每一開挖循環后立即進行，根據掌子面暴露巖層的層理、節理、裂隙結構狀況，巖體軟硬程度，出水量大小判斷開挖前方地質情況。觀察中應著重記錄以下內容，并描繪掌子面地質素描圖：褶皺、斷層、節理裂隙特征、巖層產狀及其位置、破

12、碎帶寬度，判斷巖體完整程度；巖溶規模、形態、構造位置及其空間展布關系；特殊地層、地應力、塌方、有害氣體及放射性危險源的特征和位置；地下水的出露形態、巖層透水性及其與巖溶、暗河的關系；圍巖穩定性特征和支護情況。對隧道內重要的和具有代表性的地質現象進行攝影或錄像。5.3煤層瓦斯探測5.3.1實施超前探測超前鉆孔及預測孔施作要求： 采用地質雷達對前方巖層界面進行預報定位，并采用超前水平鉆孔（取巖芯）進行驗證， 當采用地質雷達和超前水平鉆探探測有煤層時，為準確探明前方地質情況，每斷面增設5個超前鉆孔。 當遇煤層時，在開挖面距離煤層垂直距離為10m時必須至少打5個穿透煤層的瓦斯探測孔，探測孔進入煤層底板

13、巖層不小于0.5m，其終孔位置應控制在開挖輪廓線外5m以上，探測煤層傾角、厚度、頂板巖柱、底板巖柱、地質構造、煤層層位等具體情況，為安全揭煤提供可靠的基礎資料。 隧道開挖至煤層頂板垂直距離為5m時，上導坑必須打至少2個穿透煤層全厚的瓦斯預測孔，下臺階開挖至煤層頂板垂直距離為5m時，至少打1個穿透煤層全厚的瓦斯預測孔，對煤與瓦斯的突出性進行預測。 瓦斯預測孔各循環搭接長度不小于5m。5.3.2煤層突出危險性預測采用鉆屑指標法及瓦斯壓力法進行判斷，預測孔見煤后采用電煤鉆打穿煤層，收集全部鉆屑，按防治煤與瓦斯突出細則規定檢測有關指標，判斷突出危險。5.3.3防突措施當預測煤層有突出危險時，采用鉆孔排放瓦斯。5.3.4防突效果檢驗煤層瓦斯在采用鉆孔排放1530天后，在隧道上導坑掌子面至少打2個檢驗孔，檢驗孔孔底應位于排放瓦斯范圍內，在排放孔之間，采用與預測孔相同的方法進行測定，如判斷煤層與瓦斯突出危險性在臨界值以下，則認為排放有效，否則須延長瓦斯排放時間，增加排放孔數量或采取其它措施。防突措施效果檢驗指標及臨界值按鐵路瓦斯隧道技術規范表6.4.2執行。6.人員配備超前地質預報人員配備表負責人1人技術員8人專兼職安全員1人普工12人司機1人7.設備配置超前地質預報主要設備