隧道超前地质预报地质雷达法施工作业指导书

1、超前地质预报（地质雷达法）施工作业指导书.适用范围适用于铁路隧道工程超前地质预报（地质雷达法）施工作业。.作业准备施工前应充分掌握隧道设计图纸及相关文件内容，并及时与现场进行核对，以确 定合适的超前地质预报方法并配备相应机具设备。根据施工图设计要求及现场实际情况做 好超前地质预报作业技术交底。熟悉铁路隧道超前地质预报技术规程（Q/CR9217-2015）、业主下发有关超前地 质预报的管理办法等文件要求。将隧道超前地质预报工作纳入正常的施工工序管理，建立完善的信息收集和信息 反馈系统。熟悉了解已有勘察资料，掌握学子面所处地段的地层岩性、构造特征、不良地质 及水文地质特征。熟悉了解其他预报手段探测

2、成果，分析判断学子面所处地段工程地质与水文地质 特征可能出现的差异（与勘察成果比较）。.技术要求技术指标地层岩性预报，特别是针对软弱夹层、破碎地层及特殊岩土的预测预报。地质构造预报，特别是针对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构 造发育情况的预测预报。不良地质预报，特别是针对瓦斯等发育情况的预测预报。地下水预测预报，特别是针对富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等 发育情况的预测预报。技术标准探明断层的性质、产状、富水情况、在隧道中的分布位置、断层破碎带的规模、 物质组成等，并分析其对隧道的危害程度。测定瓦斯含量、瓦斯压力、涌出量、瓦斯放散初速度等，评价隧道瓦斯严重程 度及对工程的

3、影响，提出技术措施建议等。.施工程序与工艺流程施工程序隧道地质复杂程度分级-超前地质预报设计-编制超前地质预报实施方案-超前地 质预报实施-地质综合分析-提交地质预报成果报告-隧道实施方案根据地质预报结论 变更设计或方案后实施。工艺流程详见下页.施工要求施工准备根据施工图设计要求及现场实际情况做好超前地质预报作业技术交底。超前地质预报施工前应熟悉相应隧道的设计图纸，核对地质资料。根据检测方法准备好各种施工机械和检测仪器，配备相应的专业人员。检测之前对仪器进行检查，确保能正常运行。准备好预测使用的各种材料。图1超前地质预报实施流程图施工工艺隧道地质灾害分级根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分

4、为以下四级，详细影响因素见表1 CA级：存在重大地质灾害的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、 破碎、富水、导水性良好的断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，大型、特大 型涌水涌泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段以及高地应力、瓦斯灾害严重的地段以及 人为坑洞等。B级：主要针对中、小型涌水涌泥地段，较大物探异常地段，断裂带等。C级：主要针对水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段，发生涌水涌泥的可能性 较小。D级：非可溶岩地段、小型断层破碎带，发生涌水涌泥的可能性极小。超前地质预报坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探相结合、地质方法与物探方法相结 合、多种物探方法相结合、地球物理方

5、法与超前水平钻探相结合，辅助导坑与主洞探测相 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。分级预报方式A级预报：采用地质素描、地震反射波法（TSR TG对）、地质雷达、超前水平钻探、 加深炮孔等手段综合预测。首先以长距离地震反射波法进行预测，同时中长距离的超前钻 探探查和短距离的雷达探测，每一个开挖循环，都进行加深炮孔探测。B级预报：采用地质素描，地震反射波法，辅以地质雷达，进行必要的单孔超前水平钻 和加深炮孔探测。当发现局部地段较复杂时，则按 A级要求实施。C级预报：以地质素描为主。对重要的地质（层）界面、断层或物探异常可采用地震 反射波法进行探明，必要时单孔超前钻探。D

6、级预报：采用地质素描、辅以加深炮孔。表1综合超前地质预报工作分级影响因素施工地质 分级ABCD复杂较复杂中等复杂简单地 质 复 杂 程 度 （含 物 探 异 常）岩溶 发育程度极强，厚层块状 灰岩，大型溶洞、 暗河，岩溶密度每 平方公里15个，取大泉流里 50L/S ,钻孔岩溶率10%强烈，中厚层灰岩 夹白云岩，地表溶洞 落水洞密集、地下以 管道水为主，岩溶密度每平方公里515 个，最大泉流量1050L/S ,钻孔岩溶 率510%中等，中薄层灰 岩，地表出现溶洞，岩溶密度每平方 公里15个，最大泉 流量5-10L/s ,钻孔 岩溶率25%。微弱，不纯灰岩 与碎屑岩互层，地 表地下以溶隙为 主，

7、取大泉流里V 5L/S ,钻孔岩溶率2%。涌水 涌泥程度特大（日出水 10 万t以上）、大型突 水（日出水110万 t）、突泥，高水 压。中小型突水（日出 水10001万t）、突 泥。小型涌水（日出水100-1000 t ）、涌泥。日出水小于100 t涌突水可能性极 小。断层 稳定程 度大型断层破碎 带、自稳能力差、 富水，可能引起大 型失稳坍塌。中型断层带，软弱， 中弱富水，可能引起 中型坍塌。中小型断层，弱富 水，可能引起小型坍 塌。中小型断层，无 水，掉块。地应 力 影响 程度局应力，严重岩 爆（拉森斯判据0.74Mpa 。图瓦斯：全工区的瓦斯涌出量3，0.5m /min 。低瓦斯：全工

8、区的 瓦斯涌出量V0.5m3/min 。无。（地质因 素）对隧道施 工影响程度危及施工安全， 可能造成重大安全 事故。存在女 士隐患。可能存在安全问 题。局部可能存在安 全问题。诱发环境 问题的程度可能造成重大环 境灾害。施工、防治不当， 可能诱发一般环境问 题。特殊情况卜可能 出现一般环境问题。无。超前地质预报（地质雷达）方案严格按照超前地质预报方案实施，科学组织，正确处理施工进度与超前预报工作的关系。当施工进度与超前预报发生矛盾时，施工必须为超前预报让路，以避免盲目施工, 确保超前预报实施，并起到指导施工的作用。超前预报人员应能正确使用物探仪器设备，并具备判译、预报能力。参与超前预报工作的

9、单位应按要求配备预测预报人员与超前探测仪器设备。开展物探预报方法时，各架子队应予以配合，提供条件。当发现具有涌（突）水、涌（突）泥（砂），等大型地质灾害时，参建各方应及时 共同研究分析、提出处理方案及措施意见。超前地质预报的内容和方法超前地质预报的目的是根据隧道围岩地质复杂程度分级，采用一定的预报技术手段来 确定隧道施工学子面前方及周围可能发生突（涌）水（泥）、塌方、掉块、冒顶、放射性等地质灾害风险源的位置、规模、性质、发育特征、强度、影响范围等；对于岩溶隧道， 还应对底板的岩溶发育情况以及岩溶水的赋存规模以及压力进行预测。根据预测与预报的 结果，建立灾害应急处理方案与薄弱地段的施工方案，为隧

10、道工程施工方案的制订与风险 防范提供动态可靠的依据，确保隧道施工地质风险安全可控。超前地质预报工作内容包括：超前地质预报；施工围岩分级及稳定性评价；灾害评估 及防治工程措施建议3项内容。超前地质预报超前地质预报是隧道施工地质工作最主要的工作内容。其工作分为：既有资料收集； 地质调查；洞内外水文调查；监测测试；超前地质预测；综合超前预报和成灾警报等五项 任务。既有资料收集既有资料和相关地质成果的收集和分析 ，对存疑虑的相关重大地质问题和地段 ，必要 时进行踏勘和补充恰当的地质工作。地质调查：超前地质预报最基础的工作，其主要内容包括：A.地质观察a.地层岩性一一地层时代划分，岩组划分，岩石划分，岩

11、体性态，切割程度，围岩等级 等。b.断层一一断层性质、位置、产状、破碎带宽度及构造岩划分，断层岩体的围岩级别 划分及稳定性评价。断层坍方的地质原因，是地质观察的重点。c.地穿性节理一一产状、密度、宽度、延伸情况，节理面特征、力学性质。分析判断 组合特征、岩体完整性程度，控制局部坍方的构造内因。B.岩溶调查：岩溶规模（形态）、位置（洞体里程）、所属地层和构造部位，充填物（成 分、状态）、洞体展布的空间关系。洞内外水文调查A.洞内水文调查a.涌水点（处）调查空间：层位、构造部位、洞围分布，含水体分布；时间：点（处）问的时效关系；制约：制约因素、补给来源、途径、连通关系。b.涌水量预测：实用量测：反

12、映瞬时特征和短期变化特征；长期观测：反映长期变化特征和动态特征；涌水量预测；c.水质水压测试：包括水压、水温、水色、含泥沙量测定；d.危害评估B.洞外水文调查a.气象观测。b.重要排泄点、径流点长期观测；c.相关岩溶水文地质及环境水文地质调查调绘：相关岩溶水文调绘、地表坍方、变形调查；试验：同位素、示踪等；水质。超前地质预测A.预测方法超前物探预测法：包括地震反射波法、地质雷达；超前钻孔预测法：包括超前水平钻孔、加深炮孔。B.预测有效距离长距离超前地质预测：其预报距离为 100150m以地震反射波法为主结合地面地质 工作综合预报。短距离超前地质预测：其预报距离为 1530m以内。是在长距离超前

13、地质预报的基础 上，以地质雷达、58孔5m加深炮孔和30m超前钻孔为手段并结合学子面地质素描工作 综合预报。中长距离超前预测：其预报距离为 30100m是在长距离超前地质预测的基础上，针 对较大物探异常，以30100m超前钻孔为手段并结合学子面地质素描工作综合预报。综合超前预报和成灾警报A.综合超前预报内容地层、完整性及含水情况；断层及富水情况；大型岩溶及富水情况；暗河。B.超前地质灾害警报内容大型塌方；涌水涌泥；C.预报灾害警报方法资料综合分析法；不良地质前兆预测法；地质灾害发生可能性判断法。施工围岩分级和围岩稳定性评价围岩稳定性评价一般分为稳定性初步评价和长期稳定性评价。施工围岩分级，根据

14、地质调查和物探预报资料确定岩石坚硬程度、完整性，并根据岩体含水情况划分施工阶段围岩分级。围岩稳定性评价：根据施工围岩分级、掌子面稳定状态，综合评价围岩稳定性。根 据软弱不利结构面楔体稳定性分析，评价围岩局部稳定性，预报拱顶掉块、侧壁片帮等灾 害。灾害评估、防治工程措施建议灾害评估内容：包括超前地质预报、围岩稳定性评价和隧底岩溶探查所反映的大型 坍方、涌水涌泥、软岩变形、围岩稳定性、隧底岩溶坍塌等方面。灾害评估方法：参照表1地质灾害分级简表中地质复杂程度，诱发环境问题的程度 和结合工程特征评价各类灾害对隧道施工安全、质量、工期、环境的危害评估。防治工程措施建议：以设计资料为基础，根据综合预报的地

15、质条件，从地质的角度 出发，针对不同地质条件和地质灾害及其危害程度，提出安全可行的处理措施建议。超前地质预报（地质雷达）方法测试技术要求地质雷达法主要用于岩溶探测、断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体或者其它含水 地质体的探测。探测目的体与周边介质之间应存在明显介电常数差异，电磁波反射信号特征明 显；探测目的体具有足以被探测的规模；不能探测极高电导屏蔽层下的目的体或目的层； 测区附近不能有大范围的金属构件、焊接施工或无线电发射等较强的电磁波干扰。地质雷达法预报距离：在泥质和软弱破碎地层或岩溶发育区，一般每次预报距离应为15m不宜超过20m地质雷达连续预报时前后两次重叠长度应不小于 5nl地质雷达

16、探测仪器的主要技术指标应满足下列要求：天线频率序列可选，由于隧道特殊环境，宜选择屏蔽天线（1001000 MHN;地质雷达探测的数据采集应符合下列要求：通过试验确定被探测体介电常数，合理选择雷达天线的工作频率。当探测对象情况 复杂时，应选择两种及以上不同频率的天线。当多个频率的天线均能符合探测深度要求时, 应选择频率相对较高的天线。测网密度、天线间距和天线移动速度应反映出探测对象的异常，由于工作面通常采 用上、下导洞开挖，工作面很狭小，根据工作面的具体情况，在检测过程中宜采用两横两 竖或一横三竖的布线方式，如下图 1、2所示。可根据现场情况灵活布置测线，原则上应 尽可能靠近工作面轴心位置，使测

17、线距离尽可能长、尽可能多地采集数据，以备后期数据注：工作面上的线条为雷达测线布置线。选择合适的采集时间窗口和采样间隔，并根据数据采集中的干扰变化和效果及时调 整工作参数。地质雷达数据采集时的信号触发方式一般有3种，即测量轮触发、时间触发和人工触发，宜采用人工触发方式。隧址区内不应有较强的电磁波干扰：现场测试时应清除或避开测线附近的金属物等 电磁干扰物；当不能消除或避开时应在记录中注明，并标出位置。支撑天线的器材应选用绝缘材料，天线操作人员应与工作天线保持相对固定的位 置。测线上的岩体表面应相对平整，无障碍，且天线易于移动；测试过程中，应保持工作 天线的平面与探测面基本平行，距离相对一致。现场记

18、录应注明观测到的不良地质体与地下水体的位置与规模等。重点异常区应重 复观测，重复性较差时应查明原因。地质雷达探测质量检查的记录与原始记录应具有良好的重复性，波形一致，异 常没有明显的位移。地质雷达探测的资料整理与解释应符合下列规定：地质雷达采集数据质量符合要求，雷达剖面应清晰；解释前应对采集数据进行编辑、滤波、增益等处理。情况复杂时，还应进行道分析、 FK滤波、正常时差校正、褶积、速度分析、消除背景干扰等处理；结合隧道地质情况、电性特征、探测体的性质和几何特征综合分析。必要时考虑影 响节点常数的各种因素，制作雷达探测的正演和反演模型。地质雷达法预报应编制探测报告，内容包括：探测工作概况、采集及

19、解释参数、 地质解译结果、测线布置图（表）、探测时间剖面图等，其中时间剖面图中应标出地层的 反射波位置或探测对象的反射波组。判断隧道工作面前方的地质情况，并作出相应的结论 与建议。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，编制信息预报成果由主管技术人员予以复核，并报设计、监理。为变更设计和施工 提供决策依据，及时调整施工方法和支护参数。经分析、整理的地质资料作为施工技术资 料存档。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，经处理后再次反馈给施工，使地质信息收集、处理系统化。.劳动组织劳动力组织方式

20、：采用架子队组织模式。施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配 置。表2人员配置表序号人员名称人数备注1现场负责人i2技术员i3专兼职安全员i4工班长i5r技术、质检、测量及试验人员46机械工、普工6.材料要求根据地质超前预报设计确定。.设备机具配置结合隧道地质围岩分级、超前地质预报设计，超前地质预报方法配置如下表。表3设备配置表序号设备名称型号规格单位数量1地震波超前预报探测仪TSP台12地质雷达SIR-20台13地质罗盘仪DQY-1 型台24计算机台25打印机台16汽车辆17照相机台18放射性、瓦斯探测仪必要时各备1台台1.质量控制及检验按照超前地质预报实施性

21、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，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。TSP超前探测前应对炮孔及接收器孔进行测量，其参数应严格满足设计要求；接 收器套管安装要耦合完好；检测噪音振幅峰值小于 -78dB时方可接收数据，接收时要保持 检测噪音时最安静的状态，接收到的信号要求初值明显；曲线隧道预报的终点不能偏离隧 道中线30m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。成果报告及时提交给项目部，做到信息化施工。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。提高超前地质预报工作人员的解译能力，提高预报准确率和预报技术水平。.安全及环保要求安全要求超前地质预报人员应认真学习、 执行隧道施工安全规程，超前钻探人员还应该 认真学习、执行钻探安全技术操作规程。新参加员工（含临时工）上岗前，必须经过安全 生产教育，具有安全生产的基本知识，并应在班长或技术熟练