隧道监控量测及超前地质预报计划方案书(常用版).doc

《隧道监控量测及超前地质预报计划方案书(常用版).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道监控量测及超前地质预报计划方案书(常用版).doc（124页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、隧道监控量测及超前地质预报计划方案书（常用版）(可以直接使用，可编辑 完整版资料，欢迎下载） 湖北省谷城至竹溪高速公路工程 (GZTJ31合同段)隧道监控量测及超前地质预报计划方案书编制:中铁十七局三公司谷竹高速公路(GZTJ31合同段)项目经理部日期：2021年08月28日湖北省谷城至竹溪高速公路工程 (GZTJ31合同段)隧道监控量测计划方案书一 工程概况湖北省谷城至竹溪高速公路工程 (GZTJ31合同段)包括有锣鼓洞隧道（左、右线全长共计2775米）、闻家铺子隧道（左、右线全长共计339.575米）、水坪梁隧道（左、右线全长共计370米），这三个隧道共计长度为3484.575米。隧道多处

2、地段属于、级围岩，围岩稳定性极差且及破碎，对于隧道安全施工有很大的威胁。1、锣鼓洞隧道隧址所在地隶属竹溪县水坪镇，隧道洞轴线走向方位角起点275，止点262。左幅隧道起讫桩号为ZK193+215ZK194+600，长1385m，最大埋深232m；右幅隧道起讫桩号为YK193+210YK194+600,长1390m，最大埋深228m。隧道设置行人横洞2处，行车横洞2处，采用灯光照明，机械通风，隧道进、出口附近有乡村公路可以达到，交通条件一般。2、闻家铺子隧道隧址所在地隶属竹溪县水坪镇，隧道洞轴线走向方位角进口为268，出口259。左幅隧道起讫桩号为ZK195+511.859ZK195+681.4

3、34，长169.575m，最大埋深45m；右幅隧道起讫桩号为YK195+510YK195+680,长170m，最大埋深43m。采用灯光照明，自然通风，隧道出口附近有乡村公路可以达到，交通条件好。3、水坪梁子隧道隧址所在地隶属竹溪县水坪镇乌叶沟村十组境内，隧道洞轴线走向方位角280。左幅隧道起讫桩号为ZK196+988.059ZK197+173.059，长185m，最大埋深35m；右幅隧道起讫桩号为YK196+985YK197+170,长185m，最大埋深34m。隧道采用灯光照明，自然通风，隧道进、出口附近有乡村公路水泥公路经过，公路宽3.5m左右，该公路与省道S305连接。施工期间加宽该村级公

4、路即可，总体交通条件好。二 监控量测（一） .监控量测的目的1 及时掌握、反馈围岩力学动态及稳定程度和支护、衬砌的可靠性等信息，预测可能出现的施工隐患，防患于未然，保障围岩稳定和施工安全；2 根据“新奥法”原理，通过对围岩的监控量测，验证支护结构效果，确定初期支护和二次衬砌的合理施作时间；3 通过对围岩和支护结构的变形、应力量测,了解支护构件的作用与效果，及时修改支护参数，优化施工方案；4 积累第一手资料，为施工中调整围岩级别、修改支护系统设计、变更施工方法、今后的设计和施工提供参考依据。5 监控工程对周围环境影响，确保施工安全及结构的长期稳定性。（二）. 监控量测项目监控量测项目分为必测项目

5、和选测项目。必测项目是为了在设计、施工中确保围岩的稳定，并通过判断围岩的稳定性来指导设计、施工的经常性量测，是所有隧道必须进行的项目。这类量测测试方法简单，可靠性高，费用少，而且对监视围岩稳定、指导设计施工有巨大的作用。围岩变形乃是围岩力学形态变化最直观的表现，变形量测具有量测结果直观、测试数据可靠、量测仪表长期稳定性好、抗外界干扰性强，同时测试费用低廉的优点。因此必测项目以位移量测为首选量测项目。具体监控量测项目见表21。表21 监控量测必测项目序 号监控量测项目常用测量仪器备 注1洞内外、观察现场观察、数码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪、反射膜片3净空变化收敛计或全站仪反射膜

6、片4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪、反射膜片隧道浅埋段选测项目不是每座隧道都必须开展的工作，是对一些有特殊意义和具有代表性意义的区段进行补充测试，以求更深入地掌握围岩的稳定状态与锚喷支护的效果以及工程对周围环境影响状况，指导未开挖区段的设计与施工。这类量测项目测试较为麻烦，量测项目较多，花费较大，一般只根据需要选择其部分项目。选测项目具体监控量测项目见表22。表22 监控量测选测项目序 号监控量测项目常用量测仪器1围压压力压 力 盒2钢架压力钢筋计、应变计3喷混凝土内力混凝土应变计4二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计5初期支护二次衬砌间接触压力压 力 盒6锚杆轴力钢 筋 计7围岩内部位移多点位移

7、计8隧底隆起水准仪、锢钢尺或全站仪9爆破振动振动传感器、记录仪10孔隙水压力水 压 计11水 量三角堰、流量计12纵向位移多点位移计、全站仪（三）. 监控量测断面及测点布设原则1 必测项目浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。一般条件下，地表沉降测点纵向间距应按表23的要求布置。表23 地表沉降测点纵向间距隧道埋深与开挖宽度纵向测点间距(m)2BH02.5B20 50BH02B10 20H0B 5 10注:H0为隧道埋深，B 为隧道开挖宽度。地表沉降测点横向间距为 25m。在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧测范围不应小于H0 +B，地表有

8、控制性建(构)筑物时.量测范围应活当加宽。其测点布置如图21所示。图21 地表沉降横向测点布置示意图拱顶下沉测点和净空变化测点应布置在同一断面上。监控量测断面按表24的要求布置。拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近。当隧道跨度较大时，应结合施工方法在拱部增设测点，参照图二布置。 净空变化量测测线数，可参照表24、图22布置。表24 必测项目监控量测断面间距围岩级别断面间距(m)VVI51010303050注:级围岩视具体情况确定间距。表25 净空变化量测测线数地段 开挖方式一般地段特殊地段全 断 面 法一条水平测线台 阶 法每台阶一条水平测线每台阶一条水平测线，两条斜测线分部开挖法每分部一条水

9、平测线CD 或 CRD 法上部、双侧壁导坑法左右侧部，每分部一条水平测线，两条斜测线、其余分部一条水平测线图22 测点布置示意图2 选测项目选测项目量测断面及测点布置应考虑围岩代表性、围岩变化、施方法及支护参数的变化。监控量测断面应在相应段落施工初期优先设置 ，并及时开展量测工作 。选测项目的断面间距应视需要而定，或在有代表性的地段选取若干测试断面。凡是地质条件差、隧道开挖断面积大、施工工序复杂的重要工程，布点应适当加密。为了尽早对隧道设计参数、施工方法、制定的监控基准等进行评价，应在设置有选测项目的隧道区段尽早进行布点。 选测项目的测点布置见图23。图23 选测项目的测点布置示例喷混凝土内力

10、、钢架内力、二次衬砌内力、围岩压力、初期支护与二次衬砌间接触压力量测每断面一般设置37个测点(截面)，如有需要可以增加测点(截面)。测点(截面)应布置在拱顶、拱腰及边墙等部位。围岩内部位移每断面一般采用35个钻孔，应分布在边墙和拱部。锚杆轴力量测应在实际锚杆位置布置测点。围岩内部位移量测位置应靠近净空位移测点，以便数据上互相验证。（四）. 监控量测频率必测项目的监控量测频率应根据测点距开挖面的距离及位移速度分别按表26和表27确定。由位移速度决定的监控量测频率和由距开挖面的距离决定的监控量测频率之中，原则上采用较高的频率值。出现异常情况或不良地质时，应增大监控量测频率。表26 按距开挖面距离确

11、定的监控量测频率监控量测断面距开挖面距离(m) 监控量测频率(01)B 2 次/d(12)B 1 次/d(25)B 1 次/23d5B 1 次/7d注:B 为隧道开挖宽度。表27 按位移速度确定的监控量测频率位移速度(mm/d) 监控量测频率5 2 次/d15 1 次/d0. 5 1 1 次/23d0. 20. 5 1 次/3d0.2 1 次/7d开挖面地质素描、支护状态、影响范围内的建(构)筑物的描述应每施工循环记录一次。必要时，影响范围内的建(构)筑物的描述频率应加大。 选测项目监控量测频率应根据设计和施工要求以及必测项目反馈信息的结果。（五）. 监控量测控制基准监控量测控制基准包括隧道内

12、位移、地表沉降、爆破振动等，应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性，以及周围建(构)筑物特点和重要性等因素制定。 隧道初期支护极限相对位移可参照表28和表29选用。表28 跨度B7m隧道初期支护极限相对位移围岩级别 隧 道 埋 深 h(m)h50 50h300300h500 拱脚水平相对净空变化(%) 0.200.60 0.100.500.400.700.601.50 0.200.700.502.602.403.50 0.301.000.803.503.005.00 拱顶相对下沉(%) 0.010.050.040.08 0.010.040.030.110.100.25 0.030

13、.070.060.150.100.60 0.060.120.100.600.501.20注： 1 本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道表中较大值。表列数值可在施工中通过实测资料积累作适当修正。 2 拱脚水平相对净空变化指两拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比，拱顶相对下沉指拱顶下沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。3 墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.2 1.3 后采用。 表29 跨度7mB12m隧道初期支护极限相对位移围岩级别 隧道埋深 h(m)h50 50h300300h500 拱脚水平相对净空变化(%) 0.0l0.

14、030.010.08 0.030.100.080.400.300.60 0.100.300.200.800.701.20 0.200.500.402.001.803.00 拱顶相对下沉(%) 0.030.060.050.12 0.030.060.040.150.120.30 0.060.100.080.400.300.80 0.080.160.141.100.801.40注:1 本表适用于复合式衬砌的初期支护，硬质围岩隧道取表中较小值，软质围岩隧道取表中较大值。表列数值可以在施工中通过实测资料积累作适当的修正。2 拱脚水平相对净空变化指拱脚测点间净空水平变化值与其距离之比，拱顶相对下沉指拱顶下

15、沉值减去隧道下沉值后与原拱顶至隧底高度之比。 3 初期支护墙腰水平相对净空变化极限值可按拱脚水平相对净空变化极限值乘以1.11.2 后采用。 对于跨度大于12m的铁路隧道，目前还没有统一的位移判定基准。说明表210取自锚杆喷混凝土支护技术规范 (GB 50086-2001)对隧道周边允许位移相对值的规定。表210 隧道周边允许位移相对值围岩级别埋 深h(m)h5050h300h3000.100.300.200.500.401.200.150.500.401.200.802.000.200.800.601.601.003.00注：1 周边位移相对值系指两测点间实测位移累计只与两测点距离之比，两测

16、点间的位移值也称为变化值。2 脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。3 本表适用于高跨比为0.81.2的下列地下工程： 级围岩跨度不大于20m； 级围岩跨度不大于15m； 级围岩跨度不大于10m；4 、级围岩中进行量测的地下工程，以及、级围岩中在表注3范围之外的地下工程应根据实测数据的综合分析或工程类比方法确定允许值。位移控制基准应根据测点距开挖面的距离，由初期支护极限相对位移按表211 要求确定。 表211位移控制基准类 别距开挖面 1B(U1B)距开挖面 2B( U2B )距开挖面较远允许值65% U090% U0100% U0注:B 为隧道开挖宽度，U。为极限相对位移值。 根据位移

17、控制基准，可按表212分为三个管理等级。 表212 位移管理等级管理等级距开挖面 1B距开挖面 2BUU1B/3U2U2B/3U2U2B/3注:U 为实测位移值。地表沉降控制基准应根据地层稳定性、周围建筑物的安全要求分别确定，取最小值。钢架内力、喷混凝土内力、二次衬砌内力、围岩压力(换算成内力)、初期支护与二次衬砌间接触压力(换算成内力)、锚杆轴力控制基准应满足铁路隧道设计规范(TB10003-2005)的相关规定。爆破振动控制基准应按表213的要求确定。 表213 爆破振动安全允许振速 序号保护对象类别安全允许振速（cm/s）10 Hz1050Hz50100Hz1土窑洞、土坯房、毛石房屋0.

18、51.00.71.21.11.52一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2.02.52.32.82.73.03钢筋混凝土结构房屋0.04.03.54.54.25.04一般古建筑与古迹0.10.30.20.40.30.55水工隧道7156交通隧道10207矿山巷道15308水电站及发电厂中心控制室设备0.59新浇大体积混凝土龄期:初凝一 3d龄期:3 一 7d龄期:7 一 28 d2.03.03.07.07.012.0注:1 表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。 2 频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。选取频率时亦可参考下列数据:深孔爆10 60 Hz;浅孔爆破 40100 Hz.

19、3 有特殊要求的根据现场具体情况确定。采用分部开挖法施工的隧道应每分部分别建立位移控制 基准，同时应考虑各分部的相互影响 。 围岩与支护结构的稳定性应根据控制基准，结合时态曲线形态判别。一般情况下，二次衬砌的施做应在满足下列要求时进行:1 隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移速度明显下降 ; 2 隧道位移相对值已达到总相对位移量的90%以上。 对浅埋、软弱围岩等特殊地段，应视现场具体情况确定二次衬砌施做时间 。（六）. 监控量测系统及元器件的技术要求拱顶下沉、净空变化、地表沉降、纵向位移、隧底隆起测试精度为0.51mm,围岩内部位移测试精度为0.1mm， 爆破振动速度测试精度为1mm/s。

20、其他监控量测项目的测试精度结合元器件的精度确定。元器件的精度应满足表214的要求，元器件的量程应满足设计要求，并具有良好的防震、防水、防腐性能。表214 元器件的精度序号元器件测试精度1压力盒0.5F.S.2应变计0.1F.S.3钢筋计拉伸0.5F.S.，压缩1.0F.S. 注: F.S.为元器件满量程。（七）. 监控量测方法1 洞内、外观察施工过程中应进行洞内、外观察。洞内观察可分开挖工作面观察和已施工地段观察两部分。开挖工作面观察应在每次开挖后进行。观察中发现围岩条件恶化时，应立即采取相应处理措施;观察后应及时绘制开挖工作面地质素描图，同时进行数码成像，填写开挖工作面地质状况记录表(附录

21、A)，并与勘查资料进行对比。 (1)对开挖后没有支护的围岩进行观察，主要是了解开挖工作面下列的工程地质和水文地质条件: 岩质种类和分布状态，结构面位置的状态; 岩石的颜色、成分、结构、构造; 地层时代归属及产状; 节理性质、组数、间距、规模、节理裂隙的发育程度和方向性，结构面状态特征，充填物的类型和产状等; 断层的性质、产状、破碎带宽度、特征等; 地下水类型、涌水量大小、涌水位置、涌水压力、湿度等; 开挖工作面的稳定状态、有无剥落现象。 (2)对已施工地段的观察每天至少应进行一次，其目测内容如下: 初期支护完成后对喷层表面的观察以及裂缝状况的描述和记录，要特别注意喷混凝土是否发生剪切破坏; 有

22、无锚杆脱落或垫板陷人围岩内部的现象; 钢拱架有无被压屈、压弯现象; 是否有底鼓现象。 观察到的有关情况和现象，应详细记录，并绘制隧道开挖工作面及两侧素描图，要求每个断面至少绘制1张，同时进行数码成像。观察中如果发现异常现象，要详细记录发现时间、距开挖工作面的距离等。初期支护完成后应进行喷层表面裂缝及其发展、渗水、变形观察和记录。洞外观察重点在洞口段和洞身浅埋段，记录地表开裂、 地表变形、边坡及仰坡稳定状态、地表水渗漏情况等，同时还应对地面建(构)筑物进行观察。2 净空变化用收敛计进行隧道净空变化量测方法相对比较简单，即通过布设于洞室周边上两固定点，每次测出两点的净长L，求12出两次量测的增量(

23、或减量)L，即为此处净空变化值。读数时应该读三次，然后取其平均值，具体记录表格见附录A.收敛计结构见图24。图24 收敛计结构图用全站仪进行隧道净空变化量测时采用固定设站。测点采用回复反射器作为测点靶标。反射模片贴在隧道测点处的预埋件上，在开挖面附近的反射模片，应采取一定的措施对其进行保护，以免施工时反射模片表面被覆盖或污染，同时施工单位应和监控量测一单位加强协调工作，保证预埋件不被碰歪和碰掉。通过对比不同时刻测点的三维坐标x( t),y(t)，z(t)，可获得该测点在该时段的三维位移变化量(相对于某一初始状态)。在三维位移矢量监控量测时，必须保证后视基准点位置固定不动，并定期校核，以保证测量

24、精度。3 拱顶下沉拱顶下沉监控量测测点的埋设，一般在隧道拱顶轴线处设1个带钩的测桩(为了保证量测精度，常常在左右各增加二个测点，即埋设五个测点)，吊挂铟钢挂尺，用精密水准仪量测隧道拱顶绝对下沉量。可用6 mm 钢筋弯成三角形钩，用砂浆固定在围岩或混凝土表层。测点的大小要适中。过小，测量时不易找到;过大，爆破易被破坏。支护结构施工时要注意保护测点，一旦发现测点被埋掉，要尽快重新设置，以保证数据不中断。拱顶下沉数据记录表格见附录B,拱顶下沉量测示意图如说明图25。 图25 拱顶下沉量测示意图用全站仪进行隧道拱顶下沉量测时采用固定设站。测点采用一种膜片式回复反射器作为测点靶标，以取代价格昂贵的圆棱镜

25、反射器。具有回复反射性能的膜片形如塑料胶片，其正面由均匀分布的微型棱镜和透明塑料薄膜构成，反面涂有压敏不干胶，它可以牢固地粘附在构件表面上。这种反射膜片，大小可以任意剪裁，价格低廉。反射模片贴在隧道测点处的预埋件上，在开挖面附近的反射模片，应采取一定的措施对其进行保护，以免施工时反射模片表面被覆盖或污染，同时施工单位应和监控量测一单位加强协调工作，保证预埋件不被碰歪和碰掉。4 地表沉降测点布置应与与洞内收敛、拱顶下沉量测断面里程对应，地表下沉量测点集中设在隧道中线附近，并在开挖面前方H+h1处设测点，(H为隧道埋深，h1为上半断面净高)，直到开挖面后方约35B处。地表沉降数据记录表格见附录C。

26、采用水准仪、水准尺配合测量地表沉降，精度为1mm。用经纬仪将所有测点布设于同一直线上。测点钢筋安设就位后，表面磨平，并用钢钉等锐器在其表面冲眼标记。地表沉降量测区间及测点布置见下图26，地表下沉量测频率同拱顶下沉、洞内收敛量测频率相同。图26 地表沉降量测区间图（八）. 监控量测数据分析及信息反馈1 监控量测数据分析现场监控量测所得的数据(包括监控量测日期、时刻、温度等)应及时绘制成位移时态曲线图(或散点图)，以便于分析监控量测数据的变化规律及变化趋势。图中纵坐标表示位移量，横坐标表示时间。 由于偶然误差的影响使监控量测数据具有离散性，根据实测数据绘制的位移随时间而变化的散点图出现上下波动，很

27、不规则，难以据此进行分析，必须应用数学方法对监控量测所得的数据进行回归分析，找出位移随时间变化的规律，以判断围岩和支护结构的稳定，为优化设计并指导施工提供科学依据。 由于现场开挖、支护的过程是连续、循环进行的，所以信息反馈必须及时，否则容易影响施工进度或者把险情漏掉造成严重后果，因此施工过程应保证信息反馈传递渠道畅通，确保信息反馈的及时性及有效性。在现场的监控量测过程中，应加强数据的准确性，观测后应在现场及时计算、校核，如果有异常现象，必须重新进行观测、校核.直至取得可靠数据。 首先根据监控量测数据绘制时间位移散点图和距离位移散点图，见图27所示。然后根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数进

28、行回归分析，对最大值（最终值）进行预测，并与控制基准值进行比较，结合施工工况综合分析围岩和支护结构的工作状态。如果位移曲线正常，说明围岩处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的，如果位移出现反常的急骤增长现象(出现了反弯点)，表明围岩和支护已呈不稳定状态，应立即采取相应的工程措施。图27 时间位移曲线和距离位移曲线常用的回归函数有以下几类:(1) 位移历时回归分析一般采用如下模型： 指数模型 U=Ae-B/t (1) U=A(e-B/t-e-B/t0) (2) 对数模型 U=Alg(B+t)/(B+t0) (3) U=Alg(l+t)+B (4) 双曲线模型 U=t/(A+Bt) (5)式中 U变

29、形值（或应力值）； A,B回归系数； t t0测点的观测时间（d）。(2) 由于地下工程（隧道）开挖过程中地表纵向沉降、拱顶下沉及净空变化等位移受开挖工作面的时空效应的影响，多采用指数函数进行回归分析。多数情况下，单个曲线进行回归时不能全面反应沉降历程，通常采用以拐点为对称的两条分段指数函数进行回归分析。 (6) S=A1-e-B(x-x0)+U0 (xxo) S=-A1-e-B(x-x0)+U0 (xxo) S=A(1-e-Bx) (x0) (7) 式中 A,B回归参数； X距开挖面的距离； S距开挖面x处的地表沉降； x0,uo拐点x0处的沉降值u0。根据经验，对于地表纵向沉降回归分析一般

30、采用6式；拱顶下沉、净空变化一般采用式7.对于式7,理论上讲,当x较小时，S趋于0；若S不趋于0，需考虑监控量测结果的可靠性。(3) 地表沉降横向分布规律采用Peck公式： 式中 S（x）距隧道中线x处的沉降值(mm)； Smax隧道中线处最大沉降值； V1地下工程单位长度地层损失（m3/m）； i沉降曲线变曲点； H隧道埋深。2 监控量测信息反馈及工程对策监控量测信息反馈可按图28 规定的程序进行 。工程安全性评价应根据表215分三级进行，并采用表215相应的工程对策。工程安全性评价流程见图29。工程对策主要应包括下列内容 : (1)一般措施； 稳定开挖工作面措施; 调整开挖方法; 调整初期

31、支护强度和刚度并及时支护; 降低爆破振动影响; 围岩与支护结构间回填注浆。(2)辅助施工措施 地层预处理，包括注浆加固、降水、冻结等方法; 超前支护，包括超前锚杆(管)、管棚、超前插板、水平高压旋喷法、预切槽法等。图28 监控量测信息反馈程序框图表215 工程安全性评价分级及应对措施管理等级应对措施正常施工综合评价设计施工措施，加强监控量测，必要时采取应对工程对策暂停施工，采取应对工程对策图29 工程安全性评价流程三 、超前地质预报（一）.超前地质预报的目的隧道施工超前地质预报是在对区域性地质资料进行分析的基础上，采用综合地质预测、预报手段，预报掌子面前方一定距离内的工程地质条件，根据地质、水

32、文变化及时调整施工方法和采取相应的技术措施，以便为判断围岩类别，正确地选择开挖断面，支护设计参数和施工方法提供依据。及时掌握、反馈围岩力学动态及稳定程度和支护、衬砌的可靠性等信息，预测可能出现的施工隐患，防患于未然，保障围岩稳定和施工安全，保证隧道顺利贯通。超前地质预测、预报应参照京沪高速铁路工程地质勘察暂行规定（铁建设【2003】13号）、铁道部现行铁路工程物理勘探规程（TB10013）及国家现行岩土工程勘察规范（GB50021）等有关规定。（二）.超前地质预报的方法1 隧道施工期地质预测、预报可推断以下内容：（1.） 断层及断层影响带的位置、规模及其性质；（2.） 软弱夹层的位置、规模及其

33、性质；（3.） 岩溶的位置、规模及其性质；（4.） 不同岩性、围岩级别变化界面的位置；（5.） 工程地质灾害可能发生的位置和规模；（6.） 含水构造的位置、规模及其性质。2 超前地质预测、预报目前常用的方法其常规地质法、物理勘探法、钻探法等，施工中可将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。常规地质法：隧道爆破开挖后及时查看掌子面地质状况，描绘地质图。通过与设计资料的对比，提供地质情况预报，地质素描图应归入竣工资料。若设有平行导坑时，先行提供的地质资料对施工更有指导作用。常规地质法适用于为近期开挖、支护提供预报（设平导时视超前正洞的长度）；物理勘探法：用爆破、激振装置等手段产生弹性波或

34、用仪器发射电磁波，对不同界面反射回的波形进行分析，预测、预报隧道前方的工程地质、水文地质情况，其占用隧道循环时间较少，主要适用于以下范围： 适用于对掌子面前方和周围较大范围内的地质构造、洞穴、隐伏含水体等的探测； 被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异； 被探测对象具有一定的规模，且地球物理异常有足够的强度； 能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。（1）物理勘探应根据探测对象的埋深、规模及其与周围介质的物性差异，选择有效的方法，工程中常用的物理勘探方法及适用范围见表0：表3-1 常用的物理勘探方法及适用范围方法名称适用范围电法直流电法超前探测隧道掌子面和侧帮的含水构造。高密度电阻法探测岩溶

35、、洞穴、地质界线电磁法甚低频1.探测隐伏断层、破碎带；2.探测岩体接触带；3.含水构造及地下暗河等。地质雷达1. 探测隐伏断层、破碎带；2. 探测地下岩溶、洞穴；3. 探测地层划分。地震波法和声波法折射波法1.划分隧道围岩级别；2. 测定岩体的纵波速度。反射波法1.划分地层界线；2. 探测隐伏断层、破碎带；3. 探测地下洞穴；4. 测定含水层分布；隧道地震波法（TSP）1.划分地层界线；2.查找地质构造；3.探测不良地质体的厚度和范围。瑞雷波法1. 探测隐伏断层、破碎带；3. 探测岩溶、地下洞穴。红外线地下水探测1.探测局部地温异常现象；2.判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在的位置（

36、2）物理勘探成果判释时，应考虑其多解性，区分有用信息与干扰信号。需要时应采用多种方法探测，进行综合判释，并应有已知物探参数或一定数量的钻孔验证。（3）钻探法是最直观、可靠的超前预报手段，通过对钻孔取样的分析，判断地层变化、岩性差异、地层含水量等信息，根据需要预报的距离远近可采用不同型号的钻机（或取芯、或配合钻孔窥视仪、或根据钻进的速度变化和出水量进行地质分析）。瓦斯隧道的钻探应遵循铁路瓦斯隧道技术规范（TB10120）的有关规定。钻探应符合下列规定： 钻探口径和钻具规格应符合现行国家标准的规定； 成孔口径应满足取样、测试和钻进工艺的要求； 应严格控制非连续取芯钻进的回次进尺，使围岩分界精度符合

37、要求； 岩芯钻探的岩芯采取率，对完整和较完整岩体不应低于80，较破碎和破碎岩体不应低于65；对需重点查明的部位（滑动带、软弱夹层等）应采用双层岩芯管连续取芯； 当需确定岩石质量指标RQD时，应采用75mm口径（N型）双层岩芯管和金刚石钻头。综上所述，超前地质预报的方法很多应用也很广，但就目前国际上在隧道地质预报方法上的应用与发展来说，物理勘探方法中的地质雷达法和TSP法是最常用的，它们是一种快捷、方便、可靠的探测手段。（三）.超前地质预测、预报的最佳开始时机按照隧道超前地质预报的意义来说，隧道超前地质预报的最早开始时应该为隧道开挖之前进行。对于地质雷达探测手段，一般在隧道洞口浅埋段一定范围内（

38、3米左右）的探测效果会由于隧道上方覆盖的土体厚度太小，而使主机接受不收不到或接受到很弱的电磁波的反射信号，以致于无法很好的来判断隧道及其周围一定范围内的围岩地质情况。对TSP探测手段，一般要求进洞45米以后实施探测，每次探测距离：100-150米，地质条件越差，探测距离越短。从经验和不同方法的探测功能来看，建议隧道进口采用地质雷达探测，隧道深部采用TSP方法进行超前地质预报。（四）. 超前地质预报地质雷达的原理地质雷达探测是基于电磁波遇到不同反射界面其反射振幅和相位不同来判断前方传播介质的变化。介质介电常数的差异决定了电磁波反射的强弱程度和其相位的正负。岩性、构造、风化程度及其含水量的变化将影

39、响其介电常数。在工作面下部布置地质雷达探测测线（如图3-1），采用左右往返探测。地质雷达测线左右图3-1 掌子面K+雷达测线位置示意图 （五）、TSP地质超前预报原理与方法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制开发的，是目前在该领域的最先进设备，它能方便快捷预报掌子面前方100200m范围内的地质情况，包括隧道前方岩性的变化、破碎带和软弱层的位置宽度、是否含水、是否存在不良地质体等，通过探测为隧道工程以及变更施工工艺提供依据。这将大大减少隧道施工带来的危险性，减少人员和机械损伤，同时也带来了巨大的经济利益和社会效益。1探测原理象所有振动测量方法一样,TSP测量方法

40、也需要振动发射源和接受装置。TSP测量系统是通过在掘进面后方一定距离内的钻孔内施以微型爆破来发射声波信号的，爆破引发的地震波在岩体中以球面的形式向四周传播，其中一部分向隧道前方传播，当波在隧道前方遇到异面时，将有一部分波从界面处反射回来，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也越强。放射信号经过一段时间后到达接受传感器，被转换成电信号并进行放大。从起爆到反射信号被传感器接收的这段时间是与反射面的距离成比例的，通过反射的时间与地震波传播速度的换算就可以将反射界面的位置、与隧道轴线的交角以及与隧道掘进面的距离确定下来；同样使用TSP也可以将隧道上方或下方存在的岩性变化带的位置方便地探测出来。图

41、 3-2 为TSP超前预报测量原理，图 3-3为 TSP203系统组件标准测量图示。图 3-2 TSP超前预报测量原理图 3-3 TSP203系统组件标准测量图示为达到探测隧道前方和周围地质情况的目的，在TSP测量系统中使用了三对高敏加速度传感器，三对加速度传感器通过一根金属杆连接在一起，分别以平行和垂直隧道轴线的方向定位在专门的传感器钻孔内，传感器的这种布置方式能保证接收有各种不同角度反射回来的反射信号，使用三对水平和垂直布置的传感器还能有效地减少干扰信号的影响。由传感器采集到的振动信号经过模数转换器转换后存储在一台小型计算机上，整个测量过程也是通过这台计算机来完成的。测量工作结束后将存储在小型计算机上的地震信号作进一步的分析处理之用。TSP测量系统配备有专门的分析软件，分析软件的