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 (23)
7.材料要求 (23)
8.设备机具配置 (23)
9.质量控制及检验 (24)
10.安全及环保要求 (25)
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
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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”。
图4-1 隧道超前地质预报工作程序框图
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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。
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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。
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(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
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办法办理相关手续。
1孔贯通
异常：不少于3孔
A级超前水平钻加深炮孔：5～8 孔，5 m
地震反射波法贯通，每100 m 1次地质素描
地质雷达贯通：每30m 1次 异常处、富水断面
岩溶发育层面
(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。
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地质雷达：每30m 1次
地震反射波法贯通，每100m 1次
加深炮孔：5孔，5m
异常处、富水断层
B级地质素描
岩溶发育层面长距离
(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。
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地质雷达：每30m 1次
地震反射波法贯通，每100m 1次
加深炮孔：3孔，5m
重要地质界面、
C级地质素描
断层或物探异常处长距离
(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。
可能存在等地段地震反射波法，每100m 1次
加深炮孔：1孔，5m
D级地质素描
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。
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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）。
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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
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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
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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
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