超前地质预报作业指导书Word文档格式.docx

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3.1.1地质雷达BK2000型l套。

3.1.2TRT6000地质探测系统l套。

3.1.3红外线探水仪1套。

3.1.4地质钻机l套。

3.2人力资源

地质预报专业性强，技术含量高，因此该项工作宜委托给具备专业资质的合作队伍实施。

现场配备技术人员和普通劳工协助实施。

人力配置如下：

工程师2人，

技术人员2人，普通劳工5人。

4超前地质预报系统程序

在施工中，根据各种方法的特点确定地质超前预报的原则是：

以常规地质综合分析法为基础，TRT6000系统做长距离宏观控制，地质雷达做近距离判断，红外线探水仪做连续地下水探测，水平钻孔为必做项目，形成综合地质超前预报系统。

并

组成专业预报小组，建立健全隧道地质超前预报工作制度，配备先进的仪器设备，开展地质超前预报工作。

工作程序见“综合超前预报系统程序图”和“超前地质预

图4超前地质预报系统程序图

报方式工作范围及作业方式表”。

地质素描在开挖过程中通过当前地质情况推理附

近地质情况，做更近距离的地质超前预报。

5施工方法及工艺要求

5.1施工准备

5.1.1掌握隧道的工程地址特点，京沪高铁沿线隧道穿越地段工程地质条件复杂主

要为粉质黏土、岩溶洞段、浅埋洞段及断层破碎带，隧道安全问题为隧道工程施工

的重点。

5.1.2成立专门的地质预报小组。

5.1.3工程施工中采用TRT6000系统及BK2000型地质雷达进行探测预报不良地

质，严格按新奥法原则进行施T，采用双侧壁导坑法、台阶法进行施工，并建立完

善的安全控制体系，确保施T安全。

5.2施工方法

根据隧道地质复杂的特点，本着以“早预报、早预防”的原则组织施工，采

用地质调查、TRT6000超前地质预报、钻孔超前探测、开挖面及其附近的地质观

测素描和地质作用等综合手段，预测不良地质的位置、性质、规模和对施T的影

响程度。

针对部分隧道有断层破碎带、岩溶等不良地质和设计阶段地质勘测异常区，超

前地质预测方法主要有地质素描法进行预报、TRT6000超前地质预报仪进行距离

150-300m的超前预报、采用地质雷达、红外探水仪、HSP水平声波反射法和超前

地质钻孔进行距离在30-50m的预报。

超前地质预报工作内容及方法分别见图5.2。

由于地质条件复杂，超前地质预报方法多样，为完成大量地质预报工作，成立

专职的地质组，由经验丰富的人员组成，配备先进的设备。

5.3地质预报分类

隧道的地质条件，超前地质工作按照长短结合、上下对照、定性与定量相结合

的办法来保证预报的准确性。

根据各种探测方法的特点，可分为长距离控制预报、

中距离预报、短距离预报。

5.3.1长距离宏观控制预报

在隧道穿过的岩溶地段、浅埋地段在洞身水平方向上采用TRT6000超前地质预测预报系统进行距离100-200m的预报。

5.3.2中距离预报

采用仪器（地质雷达、红外探测仪、水平声波反射法）和超前地质钻孔进行的

距离在30-50m的验证预报。

5.3.3短距离预报

地质素描法和采用加长炮眼孔进行的距离小于30m的预报。

图5.2主要地质预报工作范围图

5.4工艺要求

5.4.1TRT6000超前地质预报系统超前探测

隧道掘进过程中，每开挖150m通过TRT6000对开挖前进方向进行中长距离

（150-300m）预报，对一定规模的断层破碎带和岩溶带进行预报。

5.4.2工作面超前地质钻孔探测预报

在隧道施T通过岩溶、断层破碎带段每开挖30m，利用超前水平地质钻孔对开挖前进方向进行30-50m的钻探。

正洞除严格按照在可溶岩地段和断层破碎带以及可溶岩与非可溶岩过度接触带施做超前钻孔外，还应结合超前探测结果的异常段，按地质人员要求增设钻孔。

钻机钻孔时要固定牢固，并安设孔口管及高压闸阀，确保超前钻孔涌出高压地

下水时，能够有效地控制。

在断层破碎带施工中运用开挖用的钻具进行长5m的超前钻孔，对洞身前方进

行全方位空间探测，探孔成放射形布设。

5.4.3利用工作面地质素描预报

地质素描在隧道施工全段进行。

根据对超前地质预报结果，综合分析开挖面围岩的岩性、结构、构造和地下水

情况，判断开挖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。

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。

根据开挖段及开挖面水文地质情况，提出注浆止水方案的建议。

5.4.4红外线探水探测

在隧道施工通过岩溶、岩溶水、断层破碎带可能发生涌水地段每开挖15-30m，

对开挖面前方施做一红外线探测技术，对地下水进行预报。

5.4.5开挖后的周边探测

地质雷达除进行开挖面前方探测以外，在隧道已开挖过的可溶岩地带隧底、断

层破碎带洞壁8-15m范围进行连续探测，以发现可能的不良地质体，以便及时上

报设计单位及时处理，免除后患。

5.4.6其他预报内容和方法

在隧道采用HSP水平声波剖面法作为TRT6000与红外线探测的异常地质体进行确认的必要补充。

预报安排视围岩变化情况进行。

地质雷达作为TRT6000超前地质预报的补充，在不良地质地段对TRT6000预报的异常点，用其他预报手段确定异常体的规模、性质、危害性有困难时采用地质雷达。

5.5其他地质工作内容及方法

5.5.1岩溶和断层破碎带形态调查

调查岩溶的形态、规模及其分布位置、高程、延伸方向、涌水量大小、充填物情况。

5.5.2地表监测

依据提供的工程地质、水文地质图，暂定隧道中线两侧各1.5km与居民生活、

生产关系密切的泉水、井水等进行监测。

监测内容主要为水量、水温、水压、水质

的变化以及当地的气象与降水。

监测手段主要为测量、摄影、笔记等。

5.5.3洞内监测

用数码摄像机将开挖后、没有支护以前的隧道侧壁进行摄像，通过编辑，制成

具有里程标志的连续的影视资料，从而分析地层节理、裂隙的变化情况。

随着隧道施工进展，通过测试窗量测裂隙，即在洞壁画定一定面积，对节理进

行统计，计算隧道围岩的渗透张量；

尝试通过裂隙的统计预测岩溶通道出现的概率。

进行涌水动态的实时监测，包括涌水点的空间分布、单点涌水量、涌出压力、

涌出机制和涌水的化学与同位素化学特征等。

以10d为单位进行长期观测，根据地

下水的动态变化，间接地判断工作面前方的地质情况是否变化，尤其重点观察大涌

水点和集中的出水点。

随隧道的施工进度，对隧道工作面气温及水温进行监测，编制进度气温、水温

变化曲线，预测前方地温变化。

通过岩石的物理力学特性试验数据，对隧道所揭露的地层，隧道围岩级别进行

分析、判断。

当开挖面前方的白重应力，接近或等于岩爆临界应力值时，对前方围岩进行原

位应力测试，做出岩爆评估。

5.6地质信息收集与处理

超前地质预报建立一个地质信息系统，通过各种方法收集地质信息，进行综合

分析、判断，并将处理结果反馈给施工。

通过地质信息系统的及时、准确预报，为

施工提供决策依据，及时调整施工方法和支护参数。

采用新的施工方法和支护参数后，有从施工过程中获取新的地质信息，更新地

质信息系统，经处理后，再一次反馈给施工，如此往复，形成地质信息系统化。

6各种地质预报的应用要点

表6超前地质预报方式工作范围及作业方式表

预报方式

工作范围

作业方式

TRT6000

隧道工作面前方的不同地质状况，如异常出现的岩体和空洞，并能形成三维的视图，对斜交隧道（尤其是大角度斜交隧道）裂隙也能很好地反映

隧道施工时，进行钻孔、设备安装隧道停止施工后，进行引爆，检测后恢复隧道施工，或采用电磁波发送器检测

地质雷达

接近和通过不良地段时使用，以准确推断隧道四周及底部的岩溶、水体的形态。

正洞均需监测

短时间占用正洞施工时间，接近溶岩、水体等之前开始施测，有水岩层10m/次，无水岩层小于20m/次

红外线探水仪

探测地下水分布，正洞均测

利用施工空隙时间，每掘进20~30m测一次，测点纵向间隔五米，每个测点向拱顶、两侧及隧底测4个方向，靠近工作面的测点还需要向前量测

超前水平钻孔

隧道不良地质段

停止正洞施工约12~24h，探测深度30~100m时，水平钻机使用MGY-80、MGY-100A、XY-2钻机

短距离水平钻孔探测，为日常检测项目。

正洞在地质较差地段进行

不单独占用施工时间，在每循环钻孔时，将若干辅助眼加深1~5m，直觉确定围岩变化情况

常用地质法

正洞开挖面均进行地质素描

不占用施工时间，每次爆破后进行素描，绘制示图，进行推测

6.1地质调查

6.1.1开挖面地质素描

岩性、岩层产状、软弱夹层、岩脉穿插情况；

断层及破碎带的形态、产状、宽

度、填充物特征；

主要节理裂隙的形态、产状、规模及相互切割关系。

6.1.2岩石结构面调查

围岩的岩石结构产状、节理的延伸性、粗糙起伏情况、张开程度。

6.1.3岩溶地下水调查

地下水出露情况、水量大小等；

岩溶的形态、大小、位置走向等；

围岩节理内

含水情况。

6.2地质素描

地质素描采用图表形式形象纪录。

根据开挖面地质素描、岩石结构面调查记录采用前推法预测前方地质情况，首先按1：

100的比例做出开挖面前方一定长度的展开图，逐一将开挖面地质素描和岩石结构面的记录资料，按其产状、节理轨迹线绘制到展示图上，最后按其节理走向和轨迹延伸并结合TRT6000的预报成果、地质雷达预报成果和超前钻孔的钻芯地质资料画出前方地质情况。

6.3地下水地质预测

现场技术人员根据以往施工经验对地下水作如下经验性预报：

当隧道由弱可溶岩进入强可溶岩的边界部位时，可能发生涌水。

根据大突水点的涌水特征：

一般有渗、滴水段一线状渗水段一集中涌水段高压喷水段，当隧道由渗、滴水段进入线状渗水段时，应作好出现集中涌水的准备。

进行超前预报的施工防治能取得较好的效果。

钻孔内出浑水，前方可能有涌水；

若浑水能喷射5m以上，则前方可能有大于30-50L/s的涌水存在；

当超前钻孔能喷射3.5m以上，或涌水速度大于7m/s，

或风钻孔内有涌水速度大于14m/s的出水，则前方可能出现大于20L/s的涌水存在；

当地温测值出现比前一点低时，可能有涌水。

6.4TRT6000超前地质预报系统

TRT6000系统在硬岩中可测出方300m范围内异常出现的岩体和空洞等，并能形成三维的视图，对斜交隧道（尤其是大角度斜交隧道）裂隙也能很好地反映。

软岩预测范围在150m。

TRT6000的感测器布点采用立体布点方式，在隧道两边分别布置4个感测器，然后在隧道顶上布置两个感测器，从而获得真实的三维立体图，直观的再现了异常体的位置、形态、大小。

TRT6000还采用了层析扫描的图像处理方式，绘制三维视图，并可以从多个角度观察缺陷，使得图像更加清晰，易于理解，从而更加轻松地进行缺陷诊断。

6.5红外线探水

HY-303型红外线探水仪可预测掌子面前方20-30m范围内的地下水情况。

操作方法：

进入探测地段时，首先沿隧道一个壁，以5m点距用粉笔或油漆标

好探测顺序号，一直标到终点，或者标到掘进面处。

在掘进面处，首先对断面前方

探测，在返回的路径上，每遇到一个顺序号，就站在隧道中央，分别用仪器的激光

器打JLH红色光斑，使之落在左壁中线位置、顶部中线位置、右壁中线位置、底板中线位置，并扣动仪器扳机分别读取探测值，并做好纪录。

然后转入下一序号点，直至全部探完。

把探测数据输入计算机后，由专用软件绘成顶板探测曲线、底板探测曲线、两

壁探测曲线。

根据探测曲线可以很明了的预报出前方地下水的情况。

从探测到得出分析结果非常快，且探测仪器轻便，方法简单，在断层地段，隧道全

长每20m采用红外线探水仪探测一次，适当加密探测频次。

6.6地质雷达

当TRT6000系统预报前方有溶洞、暗河水体、岩层层面等不良地质时，其规模、形态需要具体了解，就需要用地质雷达进行探测。

所有隧道在遇到溶洞时，使用地质雷达，在溶岩发育地段，对隧道周壁均应采用地质雷达探测，预报隧道周围的岩溶形态。

当TRT6000系统预报前方有断层、空洞、岩层层理明显时，采用MGY-80和MGY-100A锚固钻机进行超前探孔、XY-2岩芯钻机取芯。

隧道大都存在断层破碎带、岩溶分布，地质条件十分复杂。

采用钻孔预测时采取以下方法：

钻孔深度以30m为限，30m以内出现异常情况时，按预定方案实施，钻孔出水，安装压力表及水表，测定地下水的压力和流量。

6.7MGY-80、MGY-100A钻机预测

30m以内无异常情况时，继续钻孔，深度为50-100m，无异常情况，按正常

程序施工，出现异常按预案实施并测定水压和水量。

100m以后的预测则由下一循

环钻孔探测完成。

MGY钻机参数为：

最大钻孔深度100m，开孔直径110mm；

终孔直径为65mm；

不取芯，带冲击器钻100m约24h，取芯8d。

6.8地质钻机钻孔

在断层破碎带和地质预报前方复杂地段进行。

6.9日常的钻孔预测

在每次钻孔过程中，指定在拱顶、两侧拱腰、两侧边墙脚及仰拱底部附近的1-2个辅助眼加深1-5m，依靠对钻孔速度变化的直觉，判断前方围岩的变化。