隧道超前地质预报作业指导书全套.docx

目 录
1.适用范围 1
2.作业准备 1
3.技术要求 1
4.施工程序与实施流程 2
5.施工要求 3
6.劳力组织 27
7.材料要求 27
8.设备机具配置 27
9.质量控制及检验 28
10.安全及环保要求 29

超前地质预报作业指导书
1.适用范围
1.1编制目的
为了使隧道超前地质预报作业能够顺利有序的进行，确保隧道超前地质预报作业质量符合设计及客货共线铁路施工技术标准的要求，特编制此作业指导书，以规范隧道超前地质预报作业人员行为，指导工程施工的顺利进行。
1.2适用范围
适用于新建京张铁路新八达岭隧道超前地质预报作业。
2.作业准备
⑴施工前应充分掌握隧道设计图纸及相关文件内容，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。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。
⑵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。
3.技术要求
3.1技术指标
⑴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。
⑵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。
⑶不良地质预报，特别是针对瓦斯等发育情况的预测预报。
⑷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。
3.2技术标准
在分析既有地质资料的基础上，采用体制调查法、物探、地质超前钻探、超前导坑等手段，对隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件及不良地质体的工程性质、位置、产状、规模等进行探测、分析判释及预报、并提出技术措施建议。
4. 施工程序与实施流程
施工程序与实施流程详见“图4-1”和“图4-2”。
与设计、地质预报结论吻合
与设计、地质预报结论不符
隧道地质调查
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大纲
超前地质预报实施
地质综合分析
提交地质预报成果报告
隧道施工方案实施或根据地质预报结论变更设计、施工方案后实施
下循环实施
编制地质预报月报、年报
编制地质预报竣工总报告

图4-1 隧道超前地质预报工作程序框图

超前深孔探测
工程与水文试验
收集分析判断反馈上报
确定施工方案
隧道施工
正常
异常
30～50m超前钻孔
地质雷达
正常
地质素描、加深炮孔
TSP203
红外探水
其他预测手段

图4-2超前地质预报实施流程图
5.施工要求
5.1施工准备
(1)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，对参加施工人员进行上岗前技术培训。
(2)准备好各种施工机械和监测仪器，配备相应的专业人员。
(3)监测之前对仪器进行检查，确保能正常运行。
(4)准备好预测使用的各种材料。
(5)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。
5.2施工工艺
隧道超前地质预报常采用的方法有：地质调查法、地质素描、超前钻探法、加深炮孔、地质雷达、地震波反射法、红外探水和超前导坑预报法。
5.2.1隧道地质灾害分级
(1)根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，分为以下四级；
A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。
(2)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，分级预报，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（TSP、TGP等）、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 级预报：采用地质素描、辅以加深炮孔。

(3)新八达岭隧道超前地质预报重点段落及内容一览表如下：

5.2.2超前地质预报方案
5.2.2.1.一般要求
(1)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。
(2)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。
(3)参与超前预报工作的单位应按要求配备预测预报人员与超前探测仪器设备。
(4)开展物探预报方法时，各架子队应予以配合，提供条件。
(5)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。
5.2.2.2不同地质灾害分级的超前预报方案
超前地质预报工作应作为一道工序纳入施工组织设计中。在岩溶隧道地质预报工作中，应坚持隧道洞内探测与洞外地质勘探的结合、地质方法与物探方法的结合、多种物探方法的结合、地球物理方法与超前水平钻探的结合，开展多层次、多手段的综合超前地质预报，并贯穿整个施工过程。
根据不同的地质灾害分级，针对不同类型的地质问题，选择不同的方法和手段开展超前地质预报。
(1)A级：地质条件复杂地段的超前地质预报方案
1)地震反射波法、掌子面地质雷达应贯通地质条件复杂地段；
2)1孔超前钻探应贯通地质条件复杂地段；
3)每循环（开挖长度2m内）5～8孔加深炮孔（岩溶地段应加密，间距不大于2m）；
4)进行不间断的水量、水压、降雨量监测；
5)受煤层或储气构造影响时，进行不间断的瓦斯监测；
6)每循环进行地质素描；
7)根据超前地质预报的地层岩性、物探异常、岩溶、水量与水压等地质条件变化，及时调整地质复杂程度分级和预报方案；并按建设单位管理办法办理相关手续。

(2) B级：地质条件较复杂地段的超前地质预报方案
1)地震反射波法应贯通地质条件较复杂地段；
2)异常地段（如：地面物探和洞内地震反射波法物探异常地段、可能存在断层地段、可溶岩与碎屑岩接触部位、水量或水压异常地段）进行掌子面地质雷达探测；
3)1孔超前钻探贯通地质条件较复杂地段；
4)每循环（开挖长度2m内）5孔加深炮孔；
5)进行不间断的水量、水压、降雨量监测；
6)受煤层或储气构造影响时，进行不间断的瓦斯监测；
7)每循环进行地质素描；
8)根据超前地质预报的地层岩性、物探异常、岩溶、水量与水压等地质条件变化，及时调整地质复杂程度分级和预报方案；并按建设单位管理办法办理相关手续。

(3) C级：地质条件中等复杂地段的超前地质预报方案
1)地震反射波法应贯通地质条件中等复杂地段；
2)异常地段（如：地面物探和洞内地震反射波法物探异常地段、可能存在断层地段、可溶岩与碎屑岩接触部位、水量或水压异常地段等）进行掌子面地质雷达探测；
3)1孔超前钻探贯通地质条件中等地段；
4)每循环（开挖长度2m内）3孔加深炮孔；
5)进行水量、水压、降雨量的适时监测；
6)受煤层或储气构造影响时，进行不间断的瓦斯监测；
7)地质条件相同地段，每30m进行一次地质素描；地质条件变化地段（如：地层岩性变化、结构面产状变化、断层等）每循环进行一次地质素描；
8)根据超前地质预报的地层岩性、物探异常、岩溶、水量与水压等地质条件变化，及时调整地质复杂程度分级和预报方案；并按建设单位管理办法办理相关手续。

(4)D级：地质条件简单地段的超前地质预报方案
1)地震反射波法选择在可能存在断层、节理密集带地段；
2)每循环1孔加深炮孔；
3)必要时进行水量、水压、降雨量的监测；
4)地质条件相同地段，每50m进行一次地质素描；地质条件变化地段（如：地层岩性变化、结构面产状变化、断层等）每循环进行一次地质素描；
5)根据超前地质预报的地层岩性、物探异常、岩溶、水量等地质条件变化，及时调整地质复杂程度分级和预报方案；并按建设单位管理办法办理相关手续。

5.2.3新八达岭隧道地质预报方案
根据地质勘察情况，本隧道超前预报采用地质调查法、地震波反射波法、加深炮孔探测法、超前地质钻探法及地质雷达探测法进行综合预报。在地质调查法的基础上，采用地震波发射法进行中、长距离探测；采用超前地质钻探法进行验证，钻探孔数2个，深度30～50m；采用加深炮孔探测法进行进行短距离预报；并采用地质雷达探测法及物探红外探测法对断层破碎带、软弱岩层变化带及可溶岩地段进行探测。超前预报工作如下：
(1)全隧进行地质素描，隧道岩性变化点、构造发育部位等复杂、重点地段应每循环进行一次素描，其他地段不应超过10m进行一次素描（或每循环一次也可）；
(2)地震波反射法探测：地震波反射法连续预报时前后两次应重叠10m以上，每次预报距离100～150m。隧道区域内软弱破碎地层或岩溶发育区，每次预报距离应为100m左右；岩体完整的硬质岩层每次可预报150m。
(3)超前地质钻探：在隧道区内富水软弱断层破碎带，富水岩溶发育区，重大物探异常区等地质条件复杂地段必须使用，确保施工的安全性。超前水平钻探每循环钻孔长度不应小于30m，连续预报时前后两循环孔应重叠5～8m。可能发生突泥涌水的地段，超前地质钻探孔应设孔口管和止水装置，防止高压水突出。富水软弱断层破碎带、岩溶发育区、重大物探异常区等地质复杂地段应采用超前水平钻探为主的综合方法预报前方地质情况。
(4)每个循环应采用加深炮孔探测法进行短距离探测的，一般情况布置5个加深炮孔，当出现不同地层分界，断层破碎带或预报可能出现地质隐患时，布置8个加深炮孔；当采用上半断面开挖时，相应炮孔为3～5个；炮孔孔径50mm，孔深5～8m。
(5)较复杂的断层破碎带、连续的物探异常区,应配合进行地质雷达探测法。采用地质雷达探测法等电磁波反射法时，在岩溶发育地段预报长度可根据电磁波形确定并不得小于10m，连续预报前后两次重叠不应小于5m。
(6)透水地段水量、水压、水温、颜色，泥沙含量要做测定，进行水质分析。
(7)红外探测法：适用于探测前方是否有水及含水体的存在方位，每次预报距离为30m。连续预报前后两次重叠长度不应小于5m。
5.2.4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。
⑴施工围岩分级，根据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。
⑵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。
5.2.5灾害评估、防治工程措施建议
⑴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。
⑵灾害评估方法：参照表5-1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。
⑶防治工程措施建议：以设计资料为基础，根据综合预报的地质条件，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。
5.3超前地质预报方法及测试技术要求
5.3.1地质素描
(1)工作要求
1)按照地质素描的内容和现场记录格式、每次循环开挖后对掌子面和左右边墙进行素描、数码摄像。
2)素描图、记录必须在现场进行，素描一律“写实”，不做任何换算。素描图式、图例、比例、用语应统一。
(2)素描资料整理要求
1)素描原始记录、图、表须当天整理（绘制）。
2)施工一定距离后，隧道地质素描图，应分段完善、总结，并作出相应的隧道纵断面图、表。
3)及时整理标本。
4)提交的图表：洞内展示图（必要时做）；掌子面素描图；水点调查表（岩溶隧道）；重大涌水点（段），涌水-降雨时间曲线图；岩样、水样试验成果。
5.3.2水文地质观测
(1)地表水文地质观测
1)水文地质观测内容
①选点原则:对隧道施工可能会产生突水影响的地下暗河、隧道施工可能会引发地下水疏干的生活泉点，以及观察地下水水位变化的深孔进行长期监测。
②观测项目:主要监测项目为地下水的流量、水位、水质，河流的渗漏，配以气象的观测。
2)观测技术要求
㈠气象观测：
①气象点设立：应选择隧道中部的山岭地带，场地要开阔。
②观测要素：天气状况（晴、阴、雨、雪）、气温（℃）、降雨量（mm）。
③观测时间：每日定时观测，遇到特殊天气，如大雨、暴雨、暴雪等，需作备注，记录其发生时间、持续时间及持续时间内的降雨量。自动观测，日雨量计算以每日上午8时为日分界；人工观测，需每日上午8时、晚8时各观测一次。
㈡岩溶地下水观测：
①观测点设置：必须在观测点构筑固定围堰，围堰要牢固，能抵挡最大洪水侵袭；堰口采用矩形或等边直角三角形，堰口前能跌水、后有积水。
②观测要素：根据排泄点的特点，确定其观测要素，流量、水位、水温、水质（主要是混浊度）、天气状况、气温等基本项目必须观测，另特殊天气，如大雨、暴雨、暴雪等需作备注，记录其发生时间和持续时间；深孔只观测水位。
③观测时间：枯季晴好天气时，宜3天观测一次；平时降雨前至降雨后及雨季（5～9月份）应每天观测一次；如发现隧道施工引起地下水变化，必须每天进行观测；观测时间每日早晨8时。
水质一般取样作简分析，每季度一次，取样时间为每季度中间一个月的中旬15日；如隧道施工引起水质变化，应加密取样作污染分析。
㈢加密观测：
隧道施工引起地下水明显变化的地下水点应进行加密观测，观测时间应每天观测一次，特殊情况下应早晚各观测一次，观测时间早6时和晚6时。
3)资料要求：
①观测延续时间应到隧道施工结束。
②所有的观测点必须建立技术档案：气象点记录观测点地理位置、标高及观测仪器型号；地下水点记录观测点的地质素描图、围堰构筑物尺寸（应附图及照片）及观测仪器精度。
③应不定期地进行观测仪器及观测记录的检查，及时排除不合理的因素；对观测资料应及时按项目与时间的关系整理成图表，并结合隧道施工情况进行综合分析。
④按月进行资料整理，一个水文年后提供完整资料一套，包括观测点技术档案、原始记录、资料图表及分析评价报告等。
5.3.3超前水平钻探
超前地质钻探是利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法。超前地质钻孔法适用于各种地质条件下的隧道超前地质预报，在富水软弱断层破碎带、富水岩溶发育区、煤层瓦斯发育期、重大物探异常区等地质条件复杂地段必须采用。
(1) 根据需要采取1～6孔超前水平钻探，其位置一般按图布置。掌子面中部两边的超前钻孔应水平且有一定水平偏角，掌子面上部的超前钻孔应有一定仰角，掌子面下部两边的超前钻孔应有一定的俯角和水平偏角。如下图所示6-3-1
图6-3-1 超前地质钻布点图
(2)每个掌子面要求配备钻进功效4米/小时的水平钻机1台。
(3)两次循环的超前水平钻探搭接长度不小于5米。
(4)钻进过程中，对断层、溶洞充填物应干钻取样，对不同岩层代表性取样。
(5)超前水平钻探资料应现场记录描述。
(6)采用少量5米炮眼钻进预测掌子面前方地层和地下水。
(7)超前钻探施工方法主要采用冲击钻和回转取芯钻，二者应合理搭配适用，提高预报准确率和钻探速度，减少占用开挖时间。
一般地段采用冲击钻：冲击钻不能取芯，但可通过冲击器的响声、钻速及其变化、岩粉、卡钻情况、钻杆振动情况、冲洗液的颜色及流量变化等粗略探明岩性、岩石强度、岩体完整程度、溶洞、暗河及地下水发育情况等。
复杂地质地段采用回转取芯钻：回转取芯钻岩芯鉴定准确可靠，地层变化里程可准确确定，一般只在特殊地层、特殊目的地段、需要精确判定的情况下使用。比如煤层取芯及试验、溶洞及断层破碎带物质成分的鉴定、岩土强度试验取芯等。
(8)超前地质钻探的工作要求
A.实施超前地质钻探的人员应经过技术培训和考核，经考核合格后方可上岗。
B.钻探前地质技术人员应进行技术、质量交底。
C.超前钻探过程应在现场做好钻探记录，包括钻孔位置、开终孔时间、孔深、钻进压力、钻进速度随深度变化情况、冲洗液颜色和流量变化、涌砂、空洞、振动、卡钻位置、突进里程、冲击器声音的变化等。
D.钻探过程中应及时鉴定岩芯、岩粉、判定岩石名称，对于断层带、溶洞充填物、煤层、代表性岩土等应拍摄照片备查，并选择代表性岩芯整理保存。
E.在富水地段钻探时必须采取防突措施；测钻孔内水压时，需安装孔口管，接上高压球阀、连接件和压力表，压力表读数稳定一段时间后可测得水压。
F.加强钻进设备的维修与保养，强化协调和管理，各方应积极配合，减少和缩短施钻时间。
③钻孔质量控制要素
A.采用系统的钻探程序：测量布孔→设备就位→对正孔位→开孔、安装孔口管→成孔验收；
B.控制钻进方向：加强钻机定位，选取刚度高的钻杆，合理调整钻孔仰俯角控制下沉量；
C.准确鉴定岩性及其分布位置。
5.3.4加深炮孔
加深炮孔每排炮根据要求设3～10个加深炮孔，长度5～8m，特殊地段适当增加，主要布置在掌子面周边，并以30～40°外插角实施，以预测掌子面前方地层和地下水。
加深炮孔探测应符合下列要求：
⑴孔深应较爆破孔（或循环进尺）深3m以上；
⑵孔径宜与爆破孔相同；
⑶孔数、孔位应根据安全岩盘厚度、隧道开挖断面尺寸、每循环开挖进尺以及地质复杂程度确定；
⑷在富水岩溶发育区每循环必须按设计认真实施，发现异常情况应及时反馈信息，严禁盲目装药放炮；
⑸钻到溶洞和岩溶水时，应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；
⑺揭示异常情况的钻孔资料应作为技术资料保存。
5.3.5物探法
超前地质预报的物探方法主要为地震反射波法、地质雷达法。
(1) 地震反射波法
1)预报距离
a.在软弱破碎地层或岩溶发育区，一般每次预报距离应为100m左右，不宜超过150m；
b.在岩体完整的硬质岩地层每次可预报120～180m，但不宜超过200m。
c.地震波反射法连续预报时，前后两次预报区段重叠长度不应少于10m。
2)地震波反射法仪器要求：
①仪器可以考虑采用TGP、TSP，单点反射法可采用一般工程地震仪，使用的仪器必须达到出厂规定的技术指标；
②仪器的记录长度应能够满足预报距离的要求；
③仪器的采样间隔设置应在30ms～250ms间具有多档选择，以适应不同隧道围岩探测的要求，一般硬岩宜采用小的采样间隔，软岩采用稍大的采样间隔；
④仪器的接收装置应具有高灵敏度的响应特性，对于三份量接收装置具有良好的指向性；
⑤仪器与配套设备应具有防震、防尘、防潮功能，适应山区运输和隧道环境下使用；
⑥仪器的存储介质在隧道内外温差较大的条件下应具有防结雾功能，防止数据的丢失；
⑦仪器采集时不宜选择使用滤波档，因特殊需要使用滤波档时，不应造成有效波记录的畸变，并应有对比记录；
⑧在煤系地层探测时，应采用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管，必须采用电力起爆。
3)施工顺序
TSP地震波法的施工顺序为：测量布孔→钻孔→安装套管→装填炸药→仪器安装与测试→放炮、数据采集
4)质量控制要素
a.接收器和炮点位置应在同一平面和高度上；
b.采用合适的雷管、装药量和炮点位置；
c.控制信号波形，尽量降低噪音干扰；

图5-3 TSP超前预报测线示意图
d.对记录质量不合格的炮，应重新装药补炮，接收和记录合格的地震道。
e.反射波记录的质量是数据处理和获得高质量预报成果的基础，原始反射波记录必须满足下列要求：
①反射波原始记录包括仪器检查记录、试验记录、质量检查记录、生产记录、班报表等；
②记录首波（即由震源产生的直达波）中纵波与横波的同相轴应具有清晰分离的特征，应依据记录上的同相轴判断纵波与横波的速度，干扰背景不应影响初至波时间的读取和波形的对比；
③采集反射波记录时，应满足激发与接收同步进行的条件，接收延迟误差不应大于3ms；每次探测采集的有效地震波的道数不应小于弹性波反射法仪器设备要求的理论工作道数的80%，如有工作道不正常，则应重新进行数据采集；
④反射波检查记录与原观测记录的同相轴应有基本一致的重复性和波形相似性。
⑤数据采集时应尽可能减少隧道内其他震源震动产生的地震波、声波的干扰，并应采取压制弹性波、声波干扰的措施。
f.地震波反射法的数据处理与资料解释应符合下列规定：
①处理前应剔除不符合记录要求的地震道数据；
②采用计算机对反射波特征明显、信噪比高、同相轴清晰的地震道数据记录进行相位追踪对比；
③依据时间剖面图、瞬时振幅图结合地质资料进行分析，对比和追踪波组的相似性、波振幅的衰减程度、振动的同相性和连续性等特征，判释和确定反射波组对应的层位、被测地质体的接触关系、构造形态等。
④根据波视速度的差异，确定反射界面在隧道轴向前方的距离、位置、规模，反射界面与洞轴方向的夹角。
(2)地质雷达探测
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。地质雷达探测应满足下列技术要求：
1）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。
2）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5m。
3）地质雷达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（100～1000 MHz）；
4）地质雷达探测的数据采集应符合下列要求：
①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。
②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3、4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，使测线距离尽可能长、尽可能多地采集数据，以备后期数据的分析处理。

图5-4 两横两竖式图5-5 一横三竖式
注：上图5-4、5-5中工作面上的线条为雷达测线布置线。
③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。
④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；当不能清除或避开时应在记录中注明，并标出位置。
⑤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。
⑥现场记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。
5）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。
6）地质雷达探测的资料整理与解释应符合下列规定：
①地质雷达采集数据质量符合要求，雷达剖面应清晰；
②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；
③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。
7）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。
5.3.6红外探水技术要求
1）红外探水适用条件
红外探水主要用于含水区域的探测，适用于定性判断开挖面前方及成洞外侧一定范围内有无水体存在及其位置。其预报距离为5～30m。
2）探测位置的确定
在掌子面渗水量逐渐增加或拱顶及边墙滴水、渗水增多时采用红外线对隧道进行超前探测。
3）测点布置
掌子面上从拱顶至底板等间距布置5行测线，其中第一行测点均匀布置3个测点，其余每行均匀布置5个测点，使测点均匀布满整个掌子面。沿拱顶、底板、左右拱腰、左右边墙布设6条测线，每条测线上共设12个测点，测点间距为5m，共72个测点。从掌子面处开始沿逆掘进方向逐次布设。
探测过程中，首先在1号点位置处，分别对拱顶，左右拱腰，左右边墙进行探测，待数据记录好后，再在2号点位置处进行探测，依此类推。直至把12个测点全部探测完。
5.4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。地质预报信息收集处理系统流程见图5-6。
与设计文件是否一致
涌水量监测
前超前探孔
红外线探测
地
质素描
TSP203
施工开始
超前地质预报
地质信息采集系统
动态调整
地质信息综合分析
地表观测
物理力学试验
地质复查
其他探测

图5-6 地质预报信息处理流程图
隧道超前地质预报、信息化设计和信息化施工是一有机整体,需各方协调一致,相互配合,做到资源信息共享、传递顺畅、反馈及时，决策迅速。
6.劳力组织
6.1劳动力组织方式：采用架子队组织模式。
6.2施工人员应结合施工进度、工期要求进行合理配置。
每个作业小组人员配备表
负 责 人
1人
技术主管
1人
专兼职安全员
1人
地质工程师
2～3人
物探工程师
3～4人
驾驶员
1人
杂工
2～3人
其中负责人、技术人员、专兼职安全员由施工企业正式职工担任，并可根据工程情况适当配备若干劳务工人。
7.材料要求
根据地质超前预报设计确定。
开展TSP工作材料列表
仪器
耗材
使用性质
数量
TSP地震超前预报
百米单线
一次性
140米
电工胶布
一次性
1卷
雷管
一次性
24发
炸药
一次性
12支
五号电池
一次性
4个
黄油卷
一次性
3卷
大透明胶
一次性
2卷
手套
一次性
5双
安全帽
永久性
5顶
水胶鞋
永久性
5双
钢卷尺
永久性
1把
电瓶
永久性
1个
充电式手电筒
永久性
4个
剪刀
永久性
1把
8.设备机具配置
结合隧道地质围岩分级、超前地质预报设计和指导性施工组织设计编制的超前地质预报方法配置如下表。
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
TSP203
台
1
2
地质雷达
SIR-20
台
1
3
超前水平钻机

台
1
4
红外探水仪

台
1
5
放射性、瓦斯探测仪
必要时各备1台

6
计算机

台
5
7
打印机

台
2
8
汽车

辆
2
9
照相机

台
1
9.质量控制及检验
按照超前地质预报实施性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。各种方法的质量保证措施如下：
（1）地质素描在每炮后应及时进行，对掌子面、边墙、拱顶及底板围岩的工程地质及水文地质特征进行详细描述，描述要真实贴切，并辅以适当的图形、图片。在开挖够60m后，及时对素描资料进行汇总，并形成展示图（必要时做）。
（2）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。
（3）超前钻孔前应进行详细的技术交底，根据需要探明哪些地质问题而设计钻孔的参数。钻孔时应严格按照交底操作，钻进过程中对钻进速度、岩粉及冲洗液变化情况、卡钻情况、地下水情况等做详细记录，如遇特殊情况，需进行钻孔取芯。
（4）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。
（5）成果报告及时提交给项目部，做到信息化施工。
（6）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。
（7）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。
10.安全及环保要求
10.1安全要求
(1)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人员的指导下工作。
(2)隧道超前地质预报实施过程中应积极识别各种安全危险源，保障人员和机械设备的安全。
(3)进入隧道工作必须穿戴合体的工作服、防护靴、安全帽和防尘（防毒）口罩等防护用品。
(4)严禁上班前和工作中饮酒。
(5)地质预报工作必须在现场找顶作业结束（必要时初期支护）后进行，开始工作前应观察操作空间上方、周围有无安全隐患，特别是钻探开挖工作面附近是否还有危石存在，确保预报人员的安全。
(6)高处作业时作业台架必须安设牢固，台架周围应设置防护栏，不适应高处作业者不得上架作业。
(7)当隧道岩体中含有煤层瓦斯、石油天然气等易燃易爆物时，必须严格执行国家现行的《煤矿安全规程》、《铁路瓦斯隧道技术规范》等的有关规定。
(8)弹性波反射法超前地质预报现场采集数据使用的炸药和雷管必须由持有爆破证的专人领用，爆破作业必须由专业爆破员操作。非专业人员严禁从事爆破作业。
(9)钻机使用的高压风、高压水的各连接部件均采用符合要求的高压配件，管路应连接安设牢固，并应经常检查，防止管接头脱落、管路爆裂高压风、水伤人；高压电路接线应由专业电工操作。
(10)钻孔时，钻机前方应安设挡板，严禁在钻孔的轴向后方站人，以防钻具和高压冲出的岩屑、泥沙等伤人。
(11)为便于控制超前钻孔揭露大量地下水时的水流及采取措施，孔口应安设孔口管和闸阀，且孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。
10.2环保要求
(1)不得将有毒有害物质和固体垃圾堆放在河流、水库、沟渠等水体附近，更不得向水体排放，在醒目位置设置安全警示标志。
(2)施工场地布置在水源保护地区内不得取土、弃土、破坏植被等，并不得堆放任何含有害物质的材料或废弃物。
(3)施工垃圾不得随意排放、丢弃，施工废水得经过处理池处理后再排放到指定地点，施工垃圾倒置在指定地方统一处理。
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