技术交底
编号：
工 程 项 目 单位工程名称 施工单位 京福铁路客运专线 合 同 段 闽赣Ⅷ标段 梧山隧道、山门岭隧道、六盘山隧道、仙人岗隧道、闽侯隧道 中铁二局股份有限公司京福铁路客运专线闽赣Ⅷ标经理部二分部 一、交底内容： 隧道超前地质预报技术、质量、安全交底。 二、附件： 隧道超前地质预报交底书 交底人 审核人 交底接受人
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目 录
1．工程概况 ............................................................ 1
1.1工程简介 ........................................................ 1 1.2工程地质及水文情况 .............................................. 1 2．超前地质预报目的及内容 .............................................. 1
2.1超前地质预报目的 ................................................ 1 2.2超前地质预报内容 ................................................ 2 3．超前地质预报方法 .................................................... 2 4．地质调查法(地质素描) ................................................ 2 5．超前钻探法 .......................................................... 3
5.1超前水平钻探 .................................................... 3 5.2加深炮孔探测法 .................................................. 3 6．物探法 .............................................................. 4
6.1弹性波发射法(TSP203系统) ........................................ 4 6.2电磁波反射法(地质雷达探测) ...................................... 5 6.3红外探测 ........................................................ 6 7．超前地质预报信息反馈 ................................................ 7 8．超前地质预报优缺点 .................................................. 8 9．超前地质预报计划 .................................................... 9 10．超前地质预报保证措施 .............................................. 10
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隧道超前地质预报交底书
1．工程概况
1.1工程简介
二分部起讫里程为：DK772+358～DK793+898，全长21.54km，工程位于福州市闽侯县荆溪镇和白沙镇，隧道4.5座，总长17163m，占管段线路总长79.7%。
1.2工程地质及水文情况
1、地层岩性：线路所经地区地层岩性复杂，出露下元古界～第三系沉积岩及变质岩、各时期的岩浆岩和第四系松散地层；主要沉积岩系有石英砂岩、泥质砂岩、页岩、泥岩和灰岩等，及火山-沉积岩系凝灰岩、凝灰熔岩和凝灰质砂岩等；
2、地质构造：线路经历了多个构造旋回时期，横跨多个大地构造单元，本段属华南褶皱系，沿线地质构造类型主要为断裂及褶皱；
3、水文地质：管段位于闽江流域闽江水系，线路区域多为闽江支流、小河沟及山涧溪水沟和湖泊；雨季期间，高山深沟汇水面较大，溪、沟水流较急，地表水富足；隧道区地下水类型有孔隙水、基岩裂隙水和构造裂隙水，导水性较好，地下水丰富。
4、不良地质
⑴岩爆：梧山隧道DK773+630～DK775+670段为熔结泥灰岩，节理、裂隙不发育，岩质坚硬，完整性较好，存在硬岩岩爆的可能；
⑵断层破碎带：主要有梧山隧道DK772+365～DK772+435段为F1断层，影响带为23m；闽侯隧道DK786+437～DK786+767段为断层破碎带，涌水量较大；
⑶地表水塘、水库：山门岭隧道DK779+200～DK779+300、DK779+600～DK779+700段洞顶右侧20～60m地表发育水塘，且隧道埋深在50～70m，对隧道施工影响较大。 2．超前地质预报目的及内容
2.1超前地质预报目的
开挖前对地质情况的了解对于隧道建设有着十分重要的作用。通过超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的位臵、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性，为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧道涌水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使工程单位提前做好施工准备，保证施工安全，同时还能节约大量资金。隧道超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失，节约投资等具有重大社会效益
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和经济效益。
2.2超前地质预报内容
(1)不良地质预报及灾害地质预报：预报掌子面前方一定范围内有无突水、突泥、岩爆及有害气体等，并查明其范围、规模、性质，提出施工措施或建议。
(2)水文地质预报：预报洞内突涌水量大小及其变化规律，并评价对坏境地质水文地质的影响。
(3)断层及破碎带的预报：预报断层的位臵、宽度、产状、性质、充填物的状态，是否为充水断层，并判断其稳定程度，提出施工对策。
(4)围岩级别极其稳定性预报：预报掌子面前方的围岩级别与设计是否相吻合，并判断其问稳定性，随时提供修改设计、调整支护类型、确保二次衬砌时间的建议等。
(5)预测隧道洞内有害气体含量、成分级动态变化。 3．超前地质预报方法
超前地质预报可采用地质调查法、超前钻探法、物探法，各预报方法包括以下内容：
1、地质调查法：包括隧道地表补充地质调查、洞内开挖工作面地质素描和洞身地质素描。
2、超前钻探法：包括超前地质钻探、加深炮孔探测。
3、物探法：包括弹性波放射法、电磁波反射法(地质雷达探测)、红外探测。 4．地质调查法(地质素描)
地质素描预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。
对掌子面已揭露出的岩层进行地质素描（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。
测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。 将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位臵和层位。
依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合TSP探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地质在隧道中的位臵和规模。
施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行地质素描，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充
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填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。
及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报技术部门，以利采取有效的防护措施。
由我分部提供隧道掌子面地质素描图和地质照片；预报单位负责资料分析，并提供标准地层剖面和岩层位图，提供地质预报书和施工措施建议。 5．超前钻探法
5.1超前水平钻探
超前钻探是隧道施工期超前地质预测预报最直接、最有效的方法，也是对其他探测手段成果的验证和补充。通过钻孔钻进速度测试和对钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水、气状况等诸方面的资料。
预报为单孔，孔深一般40～60m，采用地质钻机接杆钻孔。
为防止遇高压水时突水失控，开孔采用φ120钻头，孔内放入3.0m长的φ108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50cm，孔壁间用环氧树脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装臵，并与注浆泵联接，以便遇高压水时及时封堵并注浆。
钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施工时不晃动。
施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。
由我分部负责超前钻探的实施及提供相关钻孔记录资料；预报单位负责过程跟踪、参与，采用孔内成像设备提供孔内岩性照片，并根据钻孔记录、孔内岩性照片等相关资料提供地质预报书和施工措施建议。
5.2加深炮孔探测法
1、加深炮孔探测是利用风钻或凿岩台车等在隧道掌子面钻小孔浅孔获取地质信息的一种方法。
2、加深炮孔探测适用于各种地质条件下隧道的超前地质探测，尤其适用于岩溶发育区。
3、加深炮孔探测须符合以下要求： ⑴孔深较爆破孔(或循环进尺)深3m以上；
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⑵孔径与爆破孔相同；
⑶孔数、孔位根据开挖断面大小和地质复杂程度确定；
⑷在富水岩溶发育区每循环必须按设计认真实施，发现异常情况须及时反馈信息，严禁盲目装药放炮；
⑸钻到溶洞和岩溶水时，视情况采用超前地质钻探和其他探测手段，查明情况，确保施工安全，为变更设计提供依据；
⑹加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施；
由我分部负责加深炮孔的实施及提供相关钻孔记录资料；预报单位负责钻孔记录的分析和处理，提供地质预报书和施工措施建议。 6．物探法
6.1弹性波发射法(TSP203系统)
地震（声）波由特定点上的小规模爆破产生，并由电子传感器接收。当地震波遇到岩石强度变化大（如物理特性和岩石类型的变化、破碎带、破裂区、陷穴的出现）的界面时，在绕射点处部分射波的能量被反射回来。反射信号的传播时间与到达边界的距离成正比，因此能作为直接的度量方法。
TSP203系统特别适用于高分辩率的隧道折射地震（微地震）勘探，以及断裂和岩石强度降低地带的监测。TSP203系统理论上可预测150～300m的距离。
量测准备包括测线布臵、钻孔、接收器及传感器套管安装，准备工作与隧道施工作业同步进行。测线由2个接收器孔和24个炮孔组成，接收器距掌子面约55m，最后一个爆破孔距掌子面约0.5m。爆破孔布臵在一侧边墙上，间距1.5m，孔深1.5m，孔径19～45mm，孔口距隧底约1.0m，向掌子面方向倾斜约10°，向下倾斜10～20°。接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径32～45mm，孔口距隧底1.0m，向洞口方向倾斜约10°，采用水泥沙浆固定时向下倾斜5～10°，采用环氧树脂固定时，向上倾斜5～10°。
在接收器及传感器套管安装完成12h后，进行爆破孔装药、传感器插入及功能性测试，然后引爆爆破孔，对每次爆破进行地震信号记录。在正式爆破采集数据时，洞内一切施工停止，以尽可能减少采集到的数据受外界噪声的干扰。该过程约需45min。
通过TSP203专用软件对隧道内采集到的原始资料进行以压制干扰、提高信噪比和分辨率、提取地震参数为目的的技术处理。数据处理前，先确定描述隧道轮廓的参数、各炮孔的装药量等数据，再通过专用软件处理，给出掌子面前方结构的剖面及各
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种地震参数。
数据处理后，提供的直接成果是围岩性质可能发生岩性变化的位臵、各反射界面围岩的物理性质。通过人工解释，得出反射界面的岩性参数、产状及其相互关系，以及各步解释后的隐含信息，以预测不良地质段的性质。
为保证预报长度、预报精度，提高预报质量，在一切可能的情况下尽量减少环境噪音。确定好采样间隔和采样数目，采用早强膨胀水泥砂浆使接收器与岩体粘贴好，以保证采集信号的质量。
检测孔 检测方向掘进方向
TSP203检测钻孔平面布臵示意图
由我分部提供满足隧道内进行相应超前地质预报的条件(测试用电、用水、照明、钻孔、炸药、雷管等)；预报单位负责采用TSP203(200)等设备进行相应超前地质预报工作，提供掌子面前方100～150m范围不良地质情况，包括断层、富水岩层、特殊软岩、煤层、溶洞等，并及时提供地质预报书，具体分析预报范围围岩级别并提供施工措施建议。
6.2电磁波反射法(地质雷达探测)
应用电磁波反射原理进行探测。通过测定与含水性有关的介电常数的变化来探测充水的地质体，如含水的地层、岩性界面等。
采用TSP203地震反射波法进行中长距离(100m)较大的岩性结构变化情况的预报，采用探地质雷达进行短距离(30～40m以内)的精细岩性结构变化情况的预报。作为TSP203超前地质预报的补充，在高水压地段对TSP203预报的异常点，比如确定异常体的规模、性质、危害等有困难时采用地质雷达作为补充手段。
由我分部负责提供满足隧道内进行相应超前地质预报的条件（测试用电、照明等）；预报单位负责采用地质雷达等设备进行相应超前地质预报工作，提供掌子面前方20～30m范围不良地质情况，包括断层、富水岩层、特殊软岩、煤层、溶洞等，提
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检测孔爆破孔 1#17#18#19#20#21#22#23#24#新建合肥至福州铁路客专闽赣Ⅷ标
供地质预报书和施工措施建议。
地质雷达测线布臵图
6.3红外探测
红外探测每20m测量一次。红外探水仪通过接收岩体的红外辐射强度，根据围岩红外辐射场强的变化值来确定掌子面前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体。红外探水有较高的准确率，但是它对水量、水压等重要参数无法预报。
超前防水预测预报：了解掘进前方20～30m范围内，是否存在隐伏水体、是否存在含水破碎带。每次防水超前探测预报需15分钟。
向隧道上方探测、下方探测是确保掘进工程安全不可缺少的一环，其根本原因在于上方或下方都存在承压隐伏水或含水构造，一旦在卸压时地下水水溃入隧道，将会造成重大灾害。
向隧道两壁外侧探测：其目的是了解支承顶板的两个侧壁外缘是否存在空洞，是否存在威胁隧道安全的含水构造。其作用有两个：一是确保当前施工安全，二是确保使用期间不出问题。
防滞后涌水探测：隧道掘进时，虽然当时后方不涌水，但不等于以后不涌水，因为当掘进破坏地层结构后，隧道外围的承压水，将会突破薄弱地段压入卸压区。
根据探测曲线特征判断含水构造或含水体的潜在危害。
红外探水方法：红外探测属非接触探测，在隧道壁上来定探点，是用仪器的激光器在壁上打出一个红色斑点。定好探点后扣动板机，就可在仪器屏幕上读取探测值。具体做法如下：
进入探测地段时，首先沿隧道一个壁，以5m点距用记号笔或油漆标好探测顺序号，一直标到终点，或者标到掘进断面处。
在掘进断面处，首先对断面前方探测，在返回的路径上，每迂回到一个顺序号，
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垂 直 测水 平 测新建合肥至福州铁路客专闽赣Ⅷ标
就站到隧道中央，分别用仪器的激光器打出的红色光斑使之落到左壁中线位臵、顶部中线位臵、右壁中线位臵、底板中线位臵，并扣动仪器板机分别读取探测值，并做好记录。然后转入下一序号点，直至全部探完。
探测数据输入计算机后，由专用软件绘成顶板探测曲线、两壁探测曲线。
A：供电电极；M/N;测量电极；B：相对无穷远点（AB>300m）；p：含水体接触点
红外探水仪示意图
由我分部负责提供满足隧道内进行相应超前地质预报的条件（测试用电、照明等）；预报单位负责采用红外探水仪进行相应超前地质预报工作，分析掌子面前方20～30m范围的岩体含水情况，提供地质预报书和施工措施建议。 7．超前地质预报信息反馈
地质预报方法就是建立一个地质信息系统，通过各种方法收集地质信息，输入信息处理系统，进行综合分析、判断，并将处理结果反馈给施工现场，及时调整施工方法和参数。然后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，再一次反馈给施工现场，如此往复。通过地质信息系统的及时、准确预报，为信息化施工提供决策依据。
开挖到预报位臵时，将实际地质进行素描，和预报地质资料进行对比，以此来评价预报的准确性，积累经验，为以后的预报提供参考，并及时将预测数据、结果反馈至设计院，调整设计、改变施工方案。
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等位面隐伏含水体BAMNP新建合肥至福州铁路客专闽赣Ⅷ标
8．超前地质预报优缺点
地质预报反馈 地质预报信息反馈系统 超前地质预报 隧道地质信息采集系统 地质信息处理系统 地质预报管理机构 监理组 动态设计组 是否与设计文件一致 是 信息化施工 否 重新设计 地质预报信息系统图 对多项预测预报手段所得的资料进行综合分析与评判，并结合掌子面揭示的地质条件、发展规律、趋势及前兆进行预测、判断，根据超前地质预测预报结果，相应调整优化施工方案，以确保施工安全。
表8.1 地质预报方法比较表
地质预报方法 地质调查 地质素描 TSP203探测 超前水平 地质探孔 预报内容 优缺点 岩层产状及其变化；构造在隧 道地表的表现；节理发育规律。 掌子面地质素描及预报 探测距离为100～200m，但耗费断层破碎带及不良地质情况 时间较多，对断层破碎带较准。 能比较准确地预报前方围岩含为避免地质灾害发生，广泛采水构造、水量、水压等；探测距用超前水平探孔。 离较长，为30m左右，每次耗时4～5天。 8
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地质雷达 隧道底部探测、隧道周边出水部位探测。 探测前方围岩构造，断层破碎带 辅助TSP探测，确定断层、岩性和煤层、溶洞的界面，确定异常岩体的规模、性质、危害程度。 探测距离为30m，耗费时间较少，对断层的情况探测较准确。 地质雷达 红外探水 能较为准确的预报前方或者洞壁四周隐含水体，耗费时间较探测开挖面前方地下水情况。 少，但是对水量、水压无法预测，且距离较短。 9．超前地质预报计划
施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理，做到先探测、后施工，不探测不施工。
实施计划总的思路是：长期预报和短期预报相结合，采用TSP203超前地质预报系统进行长距离宏观控制，红外探水连续实施，地质雷达进一步强化、补充和验证，加大超前水平钻探和孔内数码成像的力度，加强常规地质综合分析，根据地质预报结果，经专业人员进行分析研究后，拟定相应对策以指导施工。多管齐下，力争把发生地质灾害的机率降至最低。
地质超前预报计划见表9.1。
表9.1 地质超前预报计划表 预测预 报手段 仪 器 预 报 内 容 预报频率 及 计 划 对开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质罗盘仪、地质情况、节理裂隙、产状、破碎带分布和形锤、放大镜、皮地质素描在每次开地质素描 态、地下水等情况进行观察和测定后，绘尺、数码相机等挖后进行 制地质素描图，通过对洞内围岩地质特征简单工具 变化分析，推测开挖面前方地质情况。 TSP203技TSP203超前预重点探查规模较大的破碎带、裂隙发育带每隔100m用TSP203术 报仪 等。 探测一次 重点进行隧道周边的地质体探测，查找地地质雷达SIR－2000型地质破碎带及其它不良地质体，防止开挖通过后，隧道顶板、底板及侧壁出现灾害性每隔30～40m内 周边探测 质雷达 的突水突泥。 根据构造探测结果，趋近不良地质体和地质异常体时，利用便携式红外线探水仪进每隔20m～30m对掌行含水构造探测。当洞内个别区段渗水量子面进行一次含水较大时，亦用红外探水仪探测预报，探明构造探测 隧道周边隐伏的含水体。 红外探水 红外探水仪 9
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预测预 报手段 仪 器 预 报 内 容 预报频率 及 计 划 将超前钻孔作为主要的探测手段，用以验钻机选型用每次钻孔深度30m，水平超前证超前地质预报的精度，并直接探明前面MKD-5S型全液必要时进行取芯分钻孔 围岩地段的涌水压力及其含量。按隧道全压钻机， 析。 长进行探测，孔径50mm。 10．超前地质预报保证措施
1、建立各种规章制度：为保证地质预报工作的顺利进行，根据本工程的特点，制定《地质超前预报组规章制度》、《预报组岗位职责》、《地质超前预报组安全措施》、《预报组日常工作台帐》，使预报组从始至终规范化、系统化、程序化，并根据施工情况和工程地质及水文地质条件加强预报工作，实施动态管理。
2、建立严格的岗位责任制：隧道施工中的地质超前预报关系到工程的安全、质量和进度。地质预报作为一项工序纳入施工过程中。预报组负责人是地质预报的直接责任人，对预报工作负全责。严格岗位培训和持证上岗制度，及时整理预测资料，按规定时间将预测报告及时报上级部门。定期分析预报的准确度，及时总结预报过程中不利因素，采取有力措施，消除影响，不断提高工作水平。
3、地质预报工作管理：地质预报由地质专业工程师负责，施工、隧道质检人员配合，进行资料收集、统计、分析和编制信息预报成果，由技术负责人复核，并报设计，监理。为修正支护参数，修改施工方法提供依据。不断总结经验，对已披露的实际地质情况与前期地质预报内容相比较，评估预报的准确性，为以后的超前预报工作积累经验。经分析、整理的地质资料作为施工技术资料存档。
4、正确处理地质预报与施工的关系
⑴地质超前预报施工的协调问题：实践证明，地质超前预报在隧道施工中发挥着十分重要的作用，为隧道施工安全、确保工程质量和进度提供可靠保障。
⑵施工地质预报工作需各方面密切配合、协作，及时反馈和分析，为信息化施工提供有力支撑和保障。地质超前预测预报小组将各项预报资料和数据及时反馈设计单位，并大力协助设计单位做好设计变更所要求的全部配合工作。
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