超前地质预报及监控量测方案资料

1、目录一、编制依据.1二、编制范围.1三、工程概况.13.1工程简介.13.2、主要技术标准.13.3工程地质.23.3工程特点.2四、超前地质预报方案.24.1地质超前预测预报的目的.24.2预测预报的工作内容.24.3超前地质预测预报组织机构.34.4预报方法.44.5超前地质预报的措施及手段说明.4五、保证措施.13隧道超前地质预报方案一、编制依据1.隧道施工图设计文件；2.铁路隧道超前地质预报技术规程(q/cr9217-2015)；3.铁路工程地质勘探规范（tb10012）4.铁路工程物理勘探规范（tb10013）5.铁路工程地质钻探规程（tb10014）；6.铁路工程不良地质勘察规程（

2、tb10027）;7.铁路瓦斯隧道技术规范（tb10120）。8.我公司积累的成熟技术、科技成果、施工工艺方法及同类工程的施工经验。9.其他相关规范；二、编制范围xxxxx三、工程概况3.1工程简介xxxxxxxx3.2、主要技术标准铁路等级：级；正线数目：双线；限制坡度：12，加力坡24；最小曲线半径：一般地段2000m，困难地段1600m；牵引种类：电力；机车类型：客机hxd3d，货机hxd2；到发线有效长度：850m，双机880m；闭塞类型：自动闭塞；路段旅客列车设计行车速度：160km/h。3.3工程地质3.3工程特点四、超前地质预报方案4.1地质超前预测预报的目的1、利用各种已有的地

3、质资料，综合采用地质调查、物探、超前钻探法等预报手段和技术，对隧道施工前方可能出现的不良地质情况，包括岩溶及断层破碎带发育情况（规模、性质及范围等）、地下水赋存情况（水压水量等）、向斜与背斜构造地段、岩层蚀变带、含煤层岩层界面等进行预报预测，以便及早做好预案，采取相应的技术和安全措施，保证施工的正常安全进行。2、降低地质灾害发生的几率和危害程度；3、为编制竣工文件提供地质资料。4.2预测预报的工作内容拟定施工中进行全过程超前地质预报及不间断的围岩量测工作。施工中全隧道综合采用地质调查、物探、超前钻探相结合的预报技术；开挖后全隧道进行不间断的围岩量测工作，及时掌握开挖后的围岩变化信息，以便及时加

4、强开挖段的支护，改进后续施工断面的开挖方案及支护方法，确保结构稳定及施工安全。4.3超前地质预测预报组织机构施工中将超前地质预报工作作为一个工序来进行安排，成立专业超前地质预报小组，配备先进的预测与预报设备和仪器，建立地质预报管理组织机构，由总工程师任组长，工程部长任副组长，地质专业工程师、水文工程师、试验专业工程师、物探程师任成员的组织机构，配备tsp203地质超前预报仪、超前水平地质钻机、数码摄像机等先进仪器以组成完善的超前地质预测预报体系，全面实施本隧道的超前地质预测预报工作。组织机构见图1。组长：总工程师工程部长工程地质水文地质物探专业试验专业图1质探测与预报组织机构图总工程师任组长：

5、全面负责综合测试与超前地质预报工作，直接向项目经理负责；工程部长任副组长：组织工程地质、水文地质、物探及试验等专业人员进行超前地质预报日常工作；地质工程师：负责隧道工程的地质超前预报和调绘、监测以及测试、试验资料的分析、研究，提出施工工程措施建议；水文工程师：负责水文地质调绘、测试及隧道涌水量的预测与环境水文地质评价；物探专业工程师：负责物探测试工作；试验专业工程师：负责岩、土、水样的测试、试验工作。4.4预报方法本线采用应用相对普遍和成熟的地震波反射法（tsp）。软弱、破碎地层或岩溶发育区，每次预报距离采用100120m，前后两次搭接长度10m以上，岩体完整的硬质岩地层每次预报距离采用120

6、150m,搭接长度不小于10m。其相关技术要求按铁路隧道超前地质预报技术规程办理。采用在钻爆循环中加深(5m)炮孔进行掌子面前方5m范围的下一循环的探测。结合掌子面地质素描预测法进行掌子面作业影响区域内的当前地质预报。涌水、涌泥可能性判释洞内超前地质预报超前水平钻探孔信息采集收集专家评判高地温可能性判释软岩变形可能性判释岩爆可能性判释设计单位动态设计实施施工对预报成果进行工后确报与复核其他地质病害判释图2超前地质预报工作程序图4.5超前地质预报的措施及手段说明4.5.1.隧道施工经验类比法预测根据我单位以往隧道施工经验类比该标段的地质情况、施工方法及工艺，并根据类比情况对相关问题提出预报。4.

7、5.2.地质调查分析法主要是根据已有地质勘查资料、地表补充资料和已经开挖的隧道的地质调查取得的资料，通过地层层序对比、地层分界线及构造线地下与地表相关性分析、断层要素与隧道几何参数的相关性分析、临近隧道内不良地质体的前兆分析等，利用常规地质理论、地质作图和趋势分析，预测开挖工作面前方一定长度范围内可能揭示的围岩的工程地质情况。隧道地表调查可进行gps测量，绘制地形图，包括：地质断层、褶皱、节理裂隙密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状，地表岩溶发育的位置、规模及分布规律，煤层、石膏、膨胀岩、含放射性物质岩石在地表的出露位置及产状等，利用地面测绘和其它基础资料对隧道的地层界线、

8、大型断层、岩溶、围岩类别以及其他的特殊工程地质问题进行预测，将地表区域内地质调查的资料进行编录，以图文方式及表格形式来宏观判断可能以发生地质灾害及其程度。隧道内地质调查可通过对掌子面所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、岩体结构面的发育程度、岩体的完整性、断层发育情况、地下水渗流及出水量、含煤岩层、溶洞等进行地质素描（包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描），判断前方可能会出现的破碎岩体、出水构造情况以确定采用仪器探测和超前钻孔的布置形式。预报以表格形式随时提出，并根据开挖情况来完善预测预报技术，为决策提供依据，以及时采取相应的防治手段，避免或减少地质灾害所带来的损失和负面影响。4.5.3.物

9、探法4.5.3.1方法tsp203探测法：tsp超前地质预报系统是目前国内外在这一领域里应用较多的隧道及地下工程探测设备。tsp203是最新一代智能型预报仪，传感器能采集不同方向的地震信号，根据地震反射波判断发射截面的三维几何形态，经电脑分析，自动得出图像和结果。可以比较准确的预报工作面前方100200m范围内工程地质和水文地质情况。应用tsp203超前地质预报系统进行地质探测的频率为：岩层完整、岩性一致地段1次/120150m，断层破碎带、岩溶管道富水地段1次/50m，必要时再增加频率，以相互重叠、复核，提高预测精度。操作方法是：在开挖工作面排列布置地震激发和反射波接收的装置。为排除表面波的

10、影响，传感器对称布置在隧道两侧的侧帮，距洞表面23m的围岩内部，安装时使传感器与岩石结合紧密；激发地震波信号的爆破孔，第一排紧靠掌子面，最后一排距传感器1520m，正常布置24孔，用yt28风枪钻孔，孔径为3242mm之间，钻孔间距13m，孔深23m，每孔装药量50100g。爆破后，测量系统数据记录部分实时显示所有的数据采集通道，并实时通过测量系统计算机显示监视爆破信号的质量和传感器与岩石之间的耦合状况，初步评价结果在测量完成后8h内即能读出，以图像和表格的直观形式显示隧道施工前方和四周测量范围内的不良地质带和不连续界面的位置。地质雷达法：采用地质雷达进行地质超前预报，该方法可以探查断层及破碎

11、带、大节理、岩脉、陡倾角岩体分界线以及岩溶、洞穴等。其工作原理是高频电磁波以宽频带脉冲形式，通过发射天线被定向送入地下，经存在电性差异的地层或目标体反射返回地面，由接收天线接收。高频电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波强度与波形随所通过介质的电性特征及几何形态而变化。所以通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或地质体的空间位置和结构。地质雷达工作原理见图3。地质雷达超前预报具有分辨率高、无损伤、高效率和抗干扰能力强的特点。图3地质雷达工作原理4.5.3.2分类根据不同地质条件及其使用条件，采取不同的物探措施，现将物探法分为以下3类：序号1适用条件一般地段物探类型wt1采用物探方法地震

12、波反射法断层及其破碎带、软弱地层、褶皱及其2破碎带、侵入岩蚀变带、岩溶弱中等发育地段等非富水构造带。wt2地震波反射法+地质雷达发3富水构造、可溶岩与非可溶岩接触带、岩溶强烈发育地段wt3地震波反射法+地质雷达发+瞬变电磁法4.5.4地质素描及数码相机分析法预报：利用地质素描判定工作面前方短距离范围内的地质情况。掘进施工时，派有经验的地质工程师在每排炮后对工作面进行地质观察、记录，并用数码相机照相，绘制地质素描图。地质素描的主要内容包括：地下水状态(出水点、出水量、水压力、突水情况等)；地层岩性(产状、结构、地质构造影响程度等)；岩石特性(岩石名称、风化状况、岩石结构、质地、强度)；地质结构面

13、(间距、延伸性、粗糙度、张开性等)；软弱夹层，贯穿性强的大节理、断层(填充情况、风化程度、开度、渗漏)、瓦斯煤层(煤层厚度、瓦斯含量、有害气体)等。根据掌子面地质情况，通过对地质素描图的分析，用工程类比法对开挖面前方短距离内的岩体稳定性进行分析，通过综合分析判断，提出地质预测报告。4.5.5超前钻探法超前钻探法分为超前地质钻探和加深炮孔探测。4.5.5.1超前探孔取芯验证法预报根据设计地质资料及tsp203等长期预报提供的不良地质资料，在掌子面距不良地质地段约80-100m时，采用地质钻机在掌子面进行钻孔探测，以便相互印证。根据tsp203探测资料选择探孔位置，在断层破碎地段布置89的探测孔（

14、超前地质钻探孔位布置示意图见图4），超前地质钻孔采用地质钻机钻孔。在钻孔的同时，记录钻孔速度、岩碴岩粉特征、冲洗液颜色、含泥量、出水部位、钻杆是否突进等情况，探明水量和水压情况，按设计和开挖面的地质资料，判定工作面前方的工程、水文地质情况，以采取必要的预防措施。钻孔前先用稍大直径的钻头钻孔，安设3m孔口管，孔口处设闸阀，在遇到高压水时紧急关闭，防止突水。对于取芯钻孔，每次提钻后对岩芯进行观察描述和记录，记录各岩层位置、岩性、厚度及其裂隙发育、充填胶结情况，做好岩芯的地质描述，同时记录好孔内出水情况。取出的岩芯按孔位编号，摆放整齐，供地质人员分析研究。超前钻孔取芯能够较真实地反映掌子面前方的地质

15、情况，在隧道施工超前地质预报中已得到广泛应用。根据不同地质条件及相关要求，采取不同的钻探措施及设计图纸，现将钻探法分为以下6类：序号适应条件钻探类型主要手段根据物探预报结果、需要采用备注超前钻探长度在高风险隧道控制在本段长度的1一般地段zt1超前钻探验证物探异常时实施超前钻孔（1孔）进行。10%以内除高风险隧道外的一般隧道控制在本段长度的5%以内。2非可溶断层、褶皱带、侵入岩蚀变带、富水地段zt2-1根据地质及物探预报结果，先施作超前取芯钻孔1孔，若需进一步确定其产状，再施作超前钻孔1孔。当有平行导坑时，先行隧道采用zt2-1，后行隧道采用zt1.3zt2-2当有平行导坑时，先行及可溶岩一般地

16、段、断层、褶皱带、可溶岩与超前钻孔1孔贯通施做，非可溶岩接触带及地若遇富水岩溶地段，则按zt5后行隧道均采用zt2-2。表物探v类异常地段执行。4zt3先行隧道采用zt3，后行每个段落选取2处（一处为先软质岩大变形、硬质岩揭示段、一处为中间段），超前岩爆段隧道采用zt1钻孔2孔，其中1孔取芯。根据地质及物探预报结果，5活动断裂段zt4先施作超前取芯钻孔1孔，必要时做年代、薄片检定，若需进一步确定其产状，再施作超前钻孔1孔。超前钻孔孔深80100m，先行隧道采用zt4，后行隧道采用zt16可溶岩高压富水地段（可溶岩与非可溶岩接触带、可溶岩中的断层破碎带、大型溶洞、岩溶洼地、岩溶管道等岩溶强烈发育

17、段以及zt5超前钻孔（4孔），钻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。断层破碎带时1孔取芯。物探法显示极破碎岩体并富水的岩溶地段）7高瓦斯或瓦斯突出煤系地层zt6在距离煤层1520m垂直距离处设置1个超前钻孔，初步探测煤层位置，在距初探煤层10m具体测试项目按铁路现处钻3个超前钻孔（3孔均需取行瓦斯隧道相关规程、规芯）。当进行相关参数测试及揭范办理。备注煤时，应聘请煤矿有资质的专业化队伍进行。1、当适应条件有重合段落时应采用组合的重合手段。除zt3、zt6以外，其他钻探法其孔位布置及相关技术要求见“超前地质钻探孔位布置示意图”及其说明。2、对隧道穿越的可溶岩地层及煤层段，在

18、隧道开挖后，应对洞周隐伏岩溶或采空区进行探测，并根据探测结果采取合理可行的处理措施。3、关于高瓦斯或瓦斯突出煤层地层：勘测期间未发生高瓦斯段落，若施工发现采取表中措施。瓦斯工区钻孔作业必须采用水循环钻或湿式钻孔，当对煤层超前探测时，正式探测孔应取完好智能的岩（煤）芯，进入煤层后宜用于钻取样。超前地质钻探孔位置布置示意图（1）1孔（2）2孔隧道正隧道正洞断面中线上台阶下台阶洞断面中线上下台阶分界线（3）3孔（4）4孔隧道正隧道正上台阶下台阶洞断面上下台阶分界线上台阶下台阶洞断面上下台阶分界线中线中线（5）5孔上台阶下台阶隧道正洞断面中线上下台阶分界线图4超前地质钻探孔位布置示意图4.5.5.2加

19、深炮孔即加深炮孔超前探测，利用在隧道开挖工作面上钻小孔径浅孔获取地址信息的一种方法，在每一循环钻设炮孔时布设38个加深炮孔，较循环进迟加深3m以上作为探测孔。根据不同的地质适用条件、隧道开挖工法、断面大小，所采用的加深炮孔孔数要求及孔位布置如下所示：加深炮孔孔数要求表非可溶岩段落（台阶法/全断面）适用条件软质岩大变形一般地段硬质岩岩爆地段煤系地层及煤窑等地段构造发育及侵入岩地段富水地段可溶岩非可溶岩接触带备注辅助坑道单洞单线单洞双线-/33/33/3-/33/33/3-/53/53/5-/53/53/5-/53/53/5-/53/55/8当适用条件重合时，设计时考虑最不利因素，适用孔数最多的进行可溶岩段落（台阶法/全断面）适用条件软质岩大变形一般地段硬质岩岩爆地段煤系地层及煤窑等地段构造发育及侵入岩地段富水地段可溶岩非可溶岩接触带备注辅助坑道单洞单线-/33/5-/33/5-/53/5-/53/