钻孔：在距离工作面50 米处钻深度为1.5m 的孔，布置传感器；自工作面起，每隔1.5m 钻孔一个，钻孔深度为1.5m，共24 个孔，最后一个孔与传感器的距离大于20m。所有钻孔的高度尽可能的在同一标高线上。

钻孔完毕后，逐个测量孔的深度和倾斜度，并作好纪录。

埋设传感器杆：埋设传感器前，先清孔，清除孔底虚碴，放入环氧树脂药卷，插入传感器套杆，用钻带动其钻动，保证环氧树脂药卷充分搅拌。待传感器杆固定后，插入传感器，注意传感器方向朝向掌子面。

连线检查：把传感器、检波器（电脑）、起爆器、同步器连接并检查其是否正常工作，注意此时起爆器不得与雷管相连。

测量时间：测量时间选在施工交接班时间，要求工作面800 米范围内不得有机械作业和作业人员作业，作业前与现场施工员联系，以确定停工时间，此时准备好爆破药卷、电雷管等。

装药爆破：由最里边炮孔开始，逐个依次装药联线，起爆器起爆，装药量根据围岩情况，一般控制在 50～80g 左右，围岩较差时，可加大，但不能超过 100g。

恢复施工：爆破一结束，马上可以恢复施工，一般停工时间在45min 左右。

成果分析：采用TSP203 自带的软件分析系统，剔除一些明显的干扰波， 软件自动分析，自动生成图表，反映前方围岩的物理特性，岩层分界线、软弱带、断层的位置等信息。

在隧道施工中，TSP203 系统在断层破碎带、低阻区、岩石界面、不良地质地段范围内按每 100m 段进行预测。

3.3 红外线探水

HY-303 型红外线探水仪可预测掌子面前方 20～30 米范围内的地下水情况。

操作方法：进入探测地段时，首先沿隧道一个壁，以5 米点距用粉笔或油漆标好探测顺序号，一直标到终点，或者标到掘进面处。在掘进面处，首先对断面前方探测，在返回的路径上，每遇到一个顺序号，就站在隧道中央，分别用仪器的激光器打出红色光斑，使之落在左壁中线位置、顶部中线位置、右壁中线位置、底板中线位置，并扣动仪器扳机分别读取探测值，并作好纪录。然后转入下一序号点，直至全部探完。

把探测数据输入计算机后，由专用软件绘成顶板探测曲线、底板探测曲线、两壁探测曲线。根据探测曲线可以很明了的预报出前方地下水的情况。红外线探水仪从探测到得出分析结果非常快，且探测仪器轻便，方法简单， 在断层地段，隧道全长每 20 米采用红外线探水仪探测一次，适当加密探测频次。

3.4 地质雷达

当 TSP203 系统预报前方有溶洞、暗河水体、岩层层面等不良地质时，其规模、形态需要具体了解，就需要用地质雷达进行探测。

本标段所有隧道在遇到溶洞时，使用地质雷达，在溶岩发育地段，对隧道周壁均应采用地质雷达探测，预报隧道周围的岩溶形态。

3.5 超前钻孔预测

当TSP203 系统预报前方有断层、空洞、岩层层理明显时，采用MGY-80和MGY-100A 锚固钻机进行超前探孔、XY-2 岩芯钻机取芯。

本标段隧道大都存在断层破碎带、岩溶分布，地质条件十分复杂。采用钻孔预测时采取以下方法：钻孔深度以 30m 为限，30m 以内出现异常情况时，按预定方案实施，钻孔出水，安装压力表及水表，测定地下水的压力和流量。

MGY-80、MGY-100A 钻机预测：30m 以内无异常情况时，继续钻孔，深度为50～100m，无异常情况，按正常程序施工，出现异常按预案实施并测定水压和水量。100m 以后的预测则由下一循环钻孔探测完成。MGY 钻机参数为：最大钻孔深度：100m，开孔直径110mm；终孔直径为65mm；不取芯，带冲击器钻100 米约24 小时。取芯8 天。

地质钻机钻孔：在断层破碎带和地质预报前方复杂地段进行。

日常的钻孔预测：在每次钻孔过程中，指定在拱顶、两侧拱腰、两侧边墙脚及仰拱底部附近的1～2 个辅助眼加深1～5m，依靠对钻孔速度变化的直觉，判断前方围岩的变化。采用YT-28 风钻。

4、施工方法及工艺要求

4.1 施工方法

根据隧道地质复杂的特点，本着以“早预报、早预防”的原则组织施工， 采用地质调查、TSP-203 超前地质预报、钻孔超前探测、开挖面及其附近的地质观测素描和地质作用等综合手段，预测不良地质的位置、性质、规模和对

施工的影响程度。

针对部分隧道有断层破碎带、岩溶等不良地质和设计阶段地质勘测异常区，采用超前地质预测方法主要有：

地质素描法进行预报；TSP203 超前地质预报仪进行距离100m～200m 的超前预报；采用地质雷达、红外探水仪、HSP 水平声波反射法和超前地质钻孔进行距离在30m～50m 的预报。

超前地质预报工作内容及方法分别见图“主要地质预报工作范围图”各不良地质段采取的地质预报方法

主要地质预报工作范围图

由于地质条件复杂，超前地质预报方法多样，为完成大量地质预报工作，成立专职的地质组，由经验丰富的人员组成，配备先进的设备。

地质工作内容与方法

隧道的地质条件，超前地质工作按照长短结合、上下对照、定性与定量相结合的办法来保证预报的准确性。根据各种探测方法的特点，可分为长距离控制预报、中距离预报、短距离预报。

长距离宏观控制预报：在隧道穿过的岩溶地段、浅埋地段在洞身水平方

向上采用TSP203 超前地质预测预报系统进行距离 100～200m 的预报。

中距离预报：采用仪器（地质雷达、红外探测仪、水平声波反射法）和超前地质钻孔进行的距离在 30m～50m 的验证预报。

短距离预报：地质素描法和采用加长炮眼孔进行的距离小于30m 的预报。

4.2 工艺要求

4.2.1 TSP203 超前地质预报系统超前探测

隧道掘进过程中，每开挖 150m 通过TSP203 对开挖前进方向进行中长距离（100～200 米）预报，对一定规模的断层破碎带和岩溶带进行预报。

4.2.2 工作面超前地质钻孔探测预报

在隧道施工通过岩溶、断层破碎带段每开挖 30m，利用超前水平地质钻孔对开挖前进方向进行 30～50m 的钻探。

正洞除严格按照在可溶岩地段和断层破碎带以及可溶岩与非可溶岩过度接触带施做超前钻孔外，还应结合超前探测结果的异常段，按地质人员要求增设钻孔。

钻机钻孔时要固定牢固，并安设孔口管及高压闸阀，确保超前钻孔涌出高压地下水时，能够有效地控制。

在断层破碎带施工中运用开挖用的钻具进行长 5 米的超前钻孔，对洞身前方进行全方位空间探测，探孔成放射形布设。

4.2.3 利用工作面地质素描预报

地质素描在隧道施工全段进行。地质素描内容为：

根据对超前地质预报结果，综合分析开挖面围岩的岩性、结构、构造和地下水情况，判断开挖面前方围岩的工程地质、水文地质特征，并依此提出工程措施建议和进一步预报的方案。

根据开挖段围岩的工程地质、水文地质特征进行预报结果的验证，提出是否修改预报方法及参数的意见。

根据开挖段及开挖面水文地质情况，提出注浆止水方案的建议。

4.2.4 红外线探水探测

在隧道施工通过岩溶、岩溶水、断层破碎带可能发生涌水地段每开挖15～

30m，对开挖面前方施作一红外线探测技术，对地下水进行预报。

4.2.5 开挖后的周边探测

地质雷达除进行开挖面前方探测以外，在隧道已开挖过的可溶岩地带隧底、断层破碎带洞壁8～15m 范围进行连续探测，以发现可能的不良地质体，以便及时上报设计单位及时处理，免除后患。

4.2.6 其它预报内容和方法

在隧道采用HSP 水平声波剖面法作为TSP203 与红外线探测的异常地质体进行确认的必要补充。预报安排视围岩变化情况进行。地质雷达作为TSP203 超前地质预报的补充，在不良地质地段对TSP203 预报的异常点，用其他预报手段确定异常体的规模、性质、危害性有困难时采用地质雷达。

4.3 其它地质工作内容及方法

4.3.1 岩溶和断层破碎带形态调查

调查岩溶的形态、规模及其分布位置、高程、延伸方向、涌水量大小、充填物情况。

4.3.2 地表监测

依据提供的工程地质、水文地质图，暂定隧道中线两侧各 1.5 公里与居民生活、生产关系密切的泉水、井水等进行监测。监测内容主要为水量、水温、水压、水质的变化以及当地的气象与降水。

监测手段主要为测量、摄影、笔记等。

4.3.3 洞内监测

用数码摄像机将开挖后、没有支护以前的隧道侧壁进行摄像,通过编辑, 制成具有里程标志的连续的影视资料，从而分析地层节理、裂隙的变化情况。

随着隧道施工进展，通过测试窗量测裂隙，即在洞壁画定一定面积，对节理进行统计，计算隧道围岩的渗透张量；尝试通过裂隙的统计预测岩溶通道出现的概率。

进行涌水动态的实时监测，包括涌水点的空间分布、单点涌水量、涌出压力、涌出机制和涌水的化学与同位素化学特征等。以10 天为单位进行长期观测，根据地下水的动态变化，间接地判断工作面前方的地质情况是否变化，尤其重点观察大涌水点和集中的出水点。

随隧道的施工进度，对隧道工作面气温及水温进行监测，编制进度气温、水温变化曲线，预测前方地温变化。

通过岩石的物理力学特性试验数据，对隧道所揭露的地层，隧道围岩级别进行分析、判断。

当开挖面前方的自重应力，接近或等于岩爆临界应力值时，对前方围岩进行原位应力测试，做出岩爆评估。

4.4 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，并将处理结果反馈给施工。通过地质信息系统的及时、准确预报，为施工提供决策依据，及时调整施工方法和支护参数。

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，再一次反馈给施工，如此往复，形成地质信息系统化。

5、质量控制及检验

5.1 收集数据时，要排除外界干扰源对信号的干扰；

5.2 要将解译结果与开挖后实际地质情况比较，不断总结经验，提高解译水平。

6、劳动组织

超前地质预报人员配备表

7、机械设备配置

超前地质预报主要设备配备表

8、材料要求

1） 预报仪器设备处于良好状态，无故障，无安全隐患。

2） 火工品在有效期内，材料规格、储存、运输和使用符合火工品相关规定。

3） 钻孔设备性能良好，满足钻孔要求。

9、安全要求

9.1 隧道内做超前地质预报时，要清除掌子面危石，必要时可封闭掌子面；

9.2 地质预报作业区设立警戒标志，防止交通事故；

9.3 水平钻机钻孔探水时，要对是否探到地下水做出判断，如探到地下水不可轻易拔出钻杆，只有在明确水量不大时才可拔杆，且人员不可正对钻杆；

确保按规程操作设备，杜绝因操作失误发生设备安全事故。