隧道超前地质预报细则.docx

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隧道超前地质预报细则

XXX隧道超前地质预报管理细则

第一章总则

第一条隧道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。

通过超前地质预报工作，可以进一步查清隐伏的重大地质问题，及时掌握和反馈隧道地质条件信息，调整隧道设计参数、防护措施，为优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案、控制工程变更设计提供依据。

第二条抓好隧道超前地质预报工作，可以预防各类突发性地质灾害，有效规避工程建设风险。

超前地质预报是确保施工安全和结构安全可靠的重要手段，是铁路隧道设计文件的重要组成部分，也是铁路隧道施工作业中关键的重要作业环节，是施工中不可缺少的关键工序，施工单位必须纳入施工工序管理。

第三条本细则依据《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设〔2008〕105号）、《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号），铁路隧道设计规范、施工规范、施工指南和验收标准，XXX隧道设计图纸、XXX隧道施工组织设计，《XXX铁路浙江有限公司（以下简称XXX公司）超前地质预报管理细则》（2014.3.7）结合XXX地质等现场实际情况制定。

第二章管理机构和职责划分

第四条施工单位职责

1．施工单位是除施工图阶段经评估为高风险和极高风险的软弱围岩及不良地质隧道外其他隧道超前地质预报的主体责任单位，并组织专业队伍开展物探工作。

2．负责编制隧道超前地质预报实施细则，按批准的实施细则和设计要求组织现场实施，并对超前地质预报资料的真实性、准确性负责，对地质素描、超前钻孔和超长炮孔的真实性、准确性负全部责任。

3．超前预报设备配置必须满足可靠性和高效性的要求，现场实施必须有专业技术人员跟班，司钻人员相对固定。

4．负责按要求提交超前地质预测预报原始资料和成果分析、判释意见，做好原始记录和资料整理，建立管理台帐。

5．负责制定隧道施工安全应急预案，积极应用超前地质预报成果。

6．当设计单位需要进行地质补充勘察时，应提供工作条件。

第五条专业超前地质预报单位职责

1．负责隧道超前地质预报物探部分的实施，负责超前地质预报物探成果的分析和运用，对结论的准确性、真实性负责。

2．负责隧道超前地质预报技术的帮助指导。

3．参与审查超前地质预报设计方案和超前地质预报实施细则。

4．参与对设计单位针对超前地质预报成果完善的预报设计方案进行审核。

5．督促施工单位及时提报地质素描及钻探资料。

第六条施工单位成立超前地质预报管理领导小组。

施工单位应设计要求，由总工程师负责编制超前地质预报实施细则，由项目经理签字确认后报监理单位审查，由建设单位审批后实施。

第七条超前地质预报方案的变更由建设单位组织四方共同会商确定。

第八条施工单位、专业超前地质预报单位在实施预报工作前，应提前通知监理单位现场实施监理。

超前地质预报实施过程中详细记录在施工日志和监理日志上。

第九条超前地质预报实施完成后4小时内，由施工单位总工程师组织第三方预报单位共同对预报结果进行分析判释，提出结论性意见，报监理单位审核后，将超前地质预报报告报设计单位和建设单位，（先传电子版，后报纸质文件），高风险及以上段落由总监理工程师审核。

与设计相符时，正常施工。

与设计不符时：

1.D类施工地段，由XXX公司工程部主管工程师在12小时内组织四方会商，研究确定施工方案和补充探测方案。

2.C类施工地质地段由工程部负责人组织四方会商，原则上48小时内确定变更设计方案和补充探测方案。

3.施工单位揭示地质与原设计存在较大差别、对施工安全构成潜在威胁的A、B类施工地质地段，应立即停止掘进，填写重大地质异常报告，及时报建设单位、设计单位、监理单位，由公司组织现场调研，必要是召开专家会确定施工方案和补充探测方案。

第十条超前地质预报所有原始资料和分析判释结论须随施工日志放置在隧道口备查。

第十一条施工单位、监理单位和公司主管专业工程师要建立管理台账，设计单位同步建立高风险和极高风险的软弱围岩及不良地质隧道超前地质预报管理台账。

结合实际开挖揭示地质情况建立围岩变化统计表，定期分析，寻找规律，研究各种预报方式在不同地质条件下的针对性、适应性和准确率（台账格式详见附表3）

第十二条隧道超前地质预报实施过程中，施工单位应做好预报资料的整理和归档工作，建立月报制度，设计单位同步整理编制高风险和极高风险的软弱围岩及不良地质隧道超前地质预报月报。

月报内容主要包括：

隧道超前地质预报工作开展情况，重大地质异常情况分类统计，超前地质预报工作小结，下一步超前地质预报工作计划。

月报于每月25日报送，施工单位月报报监理单位进行审核，由总监理工程师出具审核意见，报公司核备。

设计单位月报由负责人审核后报公司核备。

4.工作前，应提前通知监理单位现场实施监理。

超前地质预报实施过程中详细记录在施工日志和监理日志上。

第三章工程概况及地质情况

第十三条XXX隧道位于浙江省衢州市开化县XXX村附近,属低山区。

起点里程为：

DK251+678m,终止里程为DK252+415m，隧道全长737m。

该隧道为时速200km客货共线铁路双线隧道，隧道内线间距为4.4～4.504m。

隧道内铺设有砟轨道，直线地段轨道结构高度为7566mm。

隧道进口采用倒切式洞门，隧道出口采用帽檐斜切式洞门。

第十四条竹坞尖隧道位于浙江省衢州市开化县华埠镇境内，穿越低山区，隧道埋深以DK249+240处最深达220m，最大高差约244m，自然坡度30～40°。

DK250+540～+580段为冲沟，雨季积水，汇水量较大；DK250+070，DK251+340处分别有冲沟穿越隧道顶部，冲沟有季节性流水。

第十五条地层岩性及地质构造

XXX隧道地表层为第四系残坡积层（Q4dl+el）;下伏基岩为奥陶系下统（O1）地层，岩土层按其成因分类自上而下详细叙述如下：

1）第四系坡残积层（Q4dl+el）

粉质黏土，黄褐色、棕黄色，硬塑，厚约1～3m。

局部夹角砾。

主要分布于隧道的山坡表层。

2）奥陶系下统（O1）

泥灰岩：

青灰色，中层状，强到弱风化，其中强风化岩芯破碎成碎块状，岩石强度较高，单轴饱和抗压强度为42.8Mpa。

粉砂岩：

褐黄色，青灰色，薄层状，岩质软，节理裂隙发育，岩体破碎；钻孔揭露为全～强风化，岩芯多为碎块状、粉末状。

洞身围岩以泥灰岩为主。

第十六条不良地质及水文情况

测区内主要的不良地质为岩溶：

隧道地质构造，岩层以泥灰岩等为主，钻孔内未解释揭示岩溶现象，但泥灰岩属可溶岩类、测区内岩溶可能较发育，局部发育岩溶水，隧道开挖可能发生涌水涌泥等现象。

隧道所在山体范围较大，地下水为孔隙水和基岩裂隙水，总体上水量属于弱富水，近中等富水。

第四章超前地质预报计划及地质复杂程度分级

第十七条超前地质预报的基本要求

隧道施工前应编制超前地质预报大纲，纳入实施性施工组织设计中，按程序审查和批准后实施。

并及时将预报成果报监理、勘察设计、建设单位、并对超前地地预报成果及数据的真实性负责。

隧道超前地质预报应进行地质复杂程度分级，确定重点预报地段，并遵循动态设计原则，根据实施工作中的地质情况，及时调整隧道复杂程度分级，预报方法和技术要求等。

超前地质预报采用地质调查与物探相结合，物探与钻探相结合，长距离与短距离相结合，地面与地下相结合以确定掌子面前方及周边一定范围内的地质情况。

超前地质预报实施中遵循的36字原则，为“物探长探超前，加深炮孔紧跟，动态调整分级，中短距离详探，水文监测及时，素描导洞辅助”。

第十八条超前地质预报的主要内容

（1）地质分析及宏观地质预报，根据已知的工程地质和水文地质，进行围岩分级，判断围岩完整性与稳定性，与设计是否相吻合。

核实和修正超前地质预报重点区段，提高预测预报的准确性。

（2）地层岩性预测预报，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。

（3）地质构造预测预报，特别是对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况、位置、宽度、产状、性质、破碎带物质状态、充水情况、稳定程度等的预测预报。

（4）地下水预测预报，特别是对岩溶管道水及富水断层、富水褶皱轴、富水地层中的裂隙水等发育情况的预测预报。

（5）不良地质及灾害地质超前预报

主要预报开挖面前方岩性变化和不良地质的范围、规模、性质，以及突水、突泥、坍塌、岩爆等灾害地质的发生概率等进行的预测预报。

（6）重大施工地质灾害临警预报

针对开挖面前方有可能引发的大规模突水、突泥、坍塌、冒落、变形、岩爆等重大地质灾害建立临警预报系统，主要预报隧道洞身所通过的深大富水断裂、富水向斜的核部、富水砂层、软土、极软岩、煤系地层等，评判其危害程度。

第十九条施工地质按复杂程度分为四级（A级：

复杂，B级：

较复杂，C级：

中等复杂，D级：

简单。

详见铁建设〔2008〕105号《铁路隧道超前地质预报技术指南》附录B）。

超前地质预报工作涉及建设、涉及、施工（含专业超前地质预报单位）、监理单位，参见各方既要明确分工，又要协调配合。

第二十条超前地质预报方法计划

根据规范及勘测设计图纸，隧道地质复杂程度主要分A级复杂，B级较复杂，C中等复杂，D级简单。

XXX隧道地质复杂程度为D级简单。

XXX隧道超前地质预报方案见表1XXX隧道超前地质预报计划表。

表2简单地段超前地质预报方法表

表1XXX隧道超前地质预报方案表

里程范围

地质

素描

弹性波

反射

地质

雷达

超前

钻探

加深

炮孔

水文

监测

K251+678～K252+415

m

次

次

孔

孔

次

737

8

3

4

1186

369

表2简单地段超前地质预报方法表

地质素描

每30m一次，地质条件变化时每循环一次

弹性波反射法

每100m一次

地质雷达

洞内异常地段，每次探测30m

超前地质钻孔

异常地段,1循环/25m，1孔惯通/循环，30m/孔，

加深炮孔

施工循环/2m，3孔惯通/施工循环,5m/孔

水文地质监测

1次/施工循环

第五章设备及人员组成

第二十一条主要设备

表3主要机具设备仪器表

项目名称

设备仪器名称

型号

性能

数量

地质素描

地质罗盘

普通型

能测岩层、构造面产状

视需要

TSP203预报

TSP探测仪

TSP203

能探测100m以上

1台

地质雷达探测

地质雷达

CR—20B型探地雷达或其它

能探测20～30m范围

1台

超前钻探

水平钻机

MK—5全液压钻机或其它

钻孔深度30～300m

视需要

YQ100F风动钻机或其它

钻孔深度30m以内

汽车

依维柯

客货两用车

1

照相

数码相机

2

资料整理

计算机

2

资料打印

打印机

1

第二十二条人员组成

超前地质预报工作的产品为文字、图表报告，属技术服务行列，所需人员主要为地质、物探专业技术人员、钻探技术工人，地质、物探人员可以同时兼顾地质分析、TSP203仪器的探测、钻孔岩芯、岩粉的鉴定

表4人员组成及职责

工种

人数

职责

技术人员

工人

负责人

总负责整个隧道的超前地

地质素描

2

无

负责地质素描及地质资料的编制

TSP203仪器的探测

2

1名爆破工，1名技工

负责TSP203现场数据的采集和室内数据的分析及预测报告的编写

地质雷达

2

3

负责地质雷达现场数据的采集和室内数据的分析及预测报告的编写

地质钻探

1/班

3～6人/（班·钻机）

负责钻机、钻孔定位、施钻，岩心、岩粉的鉴定、孔内情况的观测及钻孔柱状图的绘制、钻孔报告的编写

加深炮孔

2

1名爆破工，1名技工

负责加深炮孔的设计实施、数据的采集及报告的编写

水文地质监测

2

1～3名/组

负责降雨量，涌水量监测，水压力及钻孔水位的监测

及孔内情况的监测，但这需要复合型专业人才，一般情况下若几样预报手段同时进行，还需要各负其责。

考虑到资源利用最大化，上述各项工作技术人员可以交叉任职。

本隧道设超前地质预报总负责人1名，施工人员组织安排如表3所示。

第六章超前地质预报工作程序

第二十三条超前地质预报分类

超前地质预报按预报距离分长距离预报，中距离预报，短距离预报。

（1）长距离预报与宏观预测预报

长距离预报主要采用地质调查法进行地质分析，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界限、地层岩性、地质构造、围岩级别、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宏观预测预报。

竹坞尖隧道进行长距离预测预报，采用TSP203系统进行预报，TSP系统的属于弹性波反射法超前地质预报。

在隧道穿过断层大断裂时在洞身水平方向上采用TSP203超前地质预测预报系统进行长距离100～150m的预报，采用100m以内的成果。

（2）中距离预报

在隧道穿过断层破碎带和岩溶发育段时采用超前钻探进行验证预报。

本隧道中短距离预报主要采用地质雷达和超前地质钻孔进行验证预报。

在隧道穿一般地质段和其它小规模断层时采用地质素描法和采用加长炮眼孔进行的距离小于30m的预报。

本隧道地质雷达和超前地质钻孔每次30m,前后两次采用重合5m进行的方法进行预报。

（3）短距离预报

施工中采用每2m进行一次加深炮孔和地质素描法超前地质预报加深炮孔孔深5m。

第二十四条超前地质预报信息化

地质预报是信息化设计、信息化施工的有机整体，涉及到建设、设计、预报咨询、监理、施工等单位，按照XXX铁路浙江有限公司的分工要求、落实责任、协调一致、相互配合，确保做到信息传递顺畅、反馈及时、决策迅速、处理及时。

施工单位在实施预报工作时，应提前24小时将预报时间、手段书面通知监理单位（地质编录及特殊紧急情况除外）。

物理探测（除红外探水外）按次报送成果资料。

在现场数据采集完成后，一般应在24小时内向监理提交正式成果报告。

高风险隧道探测报告还需报预报咨询单位，出现重大异常时探测报告还需报公司。

探测报告的有关记录采用附件上传。

A级，B级、C级地质超前预报方案报局项目部初审，合格后报XXX铁路浙江有限公司审核，D级报中铁二十四局XXX1标项目部审核，报XXX铁路浙江有限公司核备。

第二十五条超前地质预报过程中需注意的问题

在隧道开挖后，可能发生掉块，跨塌，坍塌冒顶、等事件。

局部岩溶发育处存在溶沟溶槽，可能存在着涌水，涌泥现象，应重点关注。

断层附近极易发生突水突泥塌方等危害，应严格工序，及时喷锚支护，加强预测预报，监控量测与安全防护工作。

DK250+750～+950处隧道浅埋段，为含夹灰岩和灰岩瘤钙质地段，溶蚀现象明显，全年雨水量最大时期，超前地质预报工作应加强管理重点量测水量水压，跟据地质地段，下雨周期，有侧重的安排地质预报与监控量测工作的频率。

隧道开挖工作面时间特别宝贵，尽量少占、不占开挖工作面的时间。

隧道不确定性因素特别多，发现各种异常现象，应及时反馈，争取时间，对各种地质事故要有极高的敏感性与警惕性，尽早发现，尽早报告处理。

第二十六条超前地质预报流程

超前地质预报组织应遵循以下流程要求：

超前地质预报工作流程见图1隧道超前地质预报工作流程图。

图1隧道超前地质预报工作流程图

第二十七条工作程序及有关要求

隧道超前地质预报是信息化设计、信息化施工的有机整体，涉及到建设、设计、预报咨询、监理、施工等单位，参见各方要求明确分工、落实责任、协调一致、相互配合，确保做到信息传递顺畅、反馈及时、决策迅速、处理及时。

隧道超前地质预报组织应遵循以下工作流程：

1.施工单位在实施预报工作时，应提前24小时将预报时间、手段书面通知监理单位（地质编录及特殊紧急情况除外）；监理单位在约定的时间到达现场实施监理，并做好旁站记录。

2.物理探测按次报送成果资料。

在现场数据采集完成后，一般应在24小时内向监理提交正式成果报告。

高风险隧道探测报告还需报预报咨询单位，出现重大异常时探测报告还需报公司。

探测报告的有关记录采用附件上传。

3.监理单位负责对施工单位报送的探测报告进行审查，审查结论一般应在收到探测报告后6小时内完成，并及时将审查意见发送施工单位。

第七章主要预报方法

第二十八条超前地质预报可采用地质调查法、超前钻探法、物探法、超前地质钻探、加深炮孔探测等方法进行探测。

超前地质预报工作采用“全面正规、长短结合、贯穿全程、因地制宜”的工作原则。

长距离预报和短距离预报兼而有之、搭配进行。

不论长距离预报还是短距离预报，都要经过2种以上方法进行综合预报，以便相互补充、验证，提高准确率。

第二十九条地质调查法

1目的

是核对勘测资料，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，为隧道超前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500～1000m的范围。

3调查内容

①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。

②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。

③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。

采空区的分布、规模及巷道充填情况。

④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。

第三十条地质素描

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，通过地质分析，可以预测隧道前方地质情况。

（1）、素描内容

地层岩性、地质构造、不良地质、地下水的特征

（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。

第三十一条弹性波反射法（TSP超前地质预报）

弹性波反射法是利用人工激发的地震波、声波在不均匀地质中所产生的反射波特性来预报隧道开挖工作面前方地质情况的一种物探方法，在实际工作中，地震波反射法应用相对普遍，本隧道采用地震波反射法进行超前地质预报，并选用TSP203+超前地质预报系统。

（1）弹性波反射法适用范围

弹性波反射法适用于划分地层界线、查找地质构造、探测不良地质

体的厚度和范围，并应符合下列要求：

探测对象与相邻介质应存在较明显的波阻抗差异并具有足以被探测的规模。

断层或岩性界面的倾角应大于35°，构造走向与隧道轴线夹角应大于45°。

（2）TSP203+超前地质预报系统简介

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，它弥补了传统地质预报方法只能定性不能定量预报的缺陷，为更准确进行超前地质预报提供了一种强有力的科学方法和工具。

它不仅可以及时地预测预报隧道前方工程地质条件，为隧道施工工艺制定提供依据，从而加快施工进度，而且可以减少隧道施工中突发性地质灾害发生的危险性，为隧道施工提供安全保障。

TSP203每次可探测100～200m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m预报一次，重叠部分（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。

（3）TSP设备系统组成

采用TSP203+超前地质预报系统，系统主要组成（见图2）：

1记录单元：

12道，24位A/D转换，采样间隔62.5μs和125μs，最大记录长度为1808.5ms，动态范围120dB。

2接收器（检波器）：

三分量加速度地震检波器，灵敏度为1000mV/g±5%，频率范围为0.5～5000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度＞1%，操作温度0℃～65℃。

3TSPwin软件：

数据采集和处理集于一体。

（4）测线布置

接收器孔位置：

在隧道边墙（面对掌子面），距离掌子面大约50m。

数量：

2个，隧道左、右边墙各一个。

图2TSP203+设备全图

直径：

φ43-45mm/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：

在隧道的右边墙。

第一个炮孔离接收器16m，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。

（5）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3。

图3TSP203+洞内数据采集部分示意图

洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器管、连接接收信号仪器、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。

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，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。

（6）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）

岩石参数表

第三十二条地质雷达探测法

（1）电磁波反射法主要采用地质雷达探测，它是利用电磁波开挖隧道掌子面前方岩体中的传播及反射，根据传播速度和反射脉冲波走时进行超前地质预报的一种物探方法。

作为弹性波反射法超前地质预报的补充，在可溶岩地段对TSP203+预报的异常点采用地质雷达进行补充探测，进一步确定异常体的规模、性质等。

地质雷达探测主要用于岩溶探测，亦可用于断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体的探测，并符合下列要求：

图4地质雷达探测剖面布置示意图

探测目的体与周边界质之间应存在明显介电常数差异，电磁波反射信号明显；

探测目的体有足够的探测规模；

不能探测极高电导屏蔽层下的目的体。

地质雷达探测在完整的灰