一、超前地质预报1、预报内容（1）地层岩性，特别是对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土的预测预报。

（2）地质构造，特别是对断层、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。

（3）不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体及高地应力等发育情况的预测预报。

（4）地下水，特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层等的预测预报。

2、预报方法（1）超前地质预报方法按预报原理可分为地质分析法、钻探法、物探法和超前导坑法。

①地质分析法，包括地层分界线、构造线、地下和地表相关性分析、地质作图等。

②钻探法，包括深孔水平钻探、5-8m加深炮孔探测及孔内摄影。

③物探法，包括地震波反射法、电磁波反射法、红外探测法等。

④超前导坑法，包括平行超前导坑法、正洞超前导坑法。

（2）超前地质预报按预报长度可分为长距离预报（大于200m）、中长距离预报（30-200m）、和短距离预报（小于30m）。

（3）超前地质预报按采用的预报手段数量可分为单一方法地质预报和综合超前地质预报。

3、预报分级（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：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水突泥地段，诱发重大环境地质灾害的地段，高地应力、瓦斯、天然气、放射性问题严重的地段以及人为坑洞等。

B级：中、小型突水突泥，较大物探异常地段，断裂带等。

C级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段、小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。

D：非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。

（2）不同地质风险地段的预报方式为：A级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法、地质雷达、红外探测、超前水平钻探等手段进行综合预报。

首先以地质分析法进行长距离预报，然后采用中长距离地震波反射法或声波反射法和一种或几种短距离物探方法相结合进行预报，同时进行多孔超前钻探探查。

B级预报：采用地质分析法、地震波反射法或声波反射法，辅以红外探测、地质雷达，进行必要的超前水平钻孔。

当发现局部地段工程地质条件复杂时，按A级要求实施。

C级预报：以地质分析法为主。

对重要的地质（层）界面、断层或物探异常地段可采用地震波反射法或声波反射法进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。

D级预报：采用地质分析法。

4、预报流程超前地质预报工序流程图见图1－1图1－1 超前地质预报工序流程图5、预报要点（1）研究区域地质、工程地质资料，必要时进行地表补充测绘和勘探，对整个地区地质情况做到比较全面和深刻的认识，分析主要工程地质问题、主要地址灾害隐患及其分布范围，在隧道内揭示的大致里程，制订预报方案。

（2）根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料，对不同地段地质预报分级，不同类型和级别的地段采取不同的预报手段。

（3）隧道施工前制订好不良地质地段应急预案，采用浅孔钻探发现地质突变或含水时，立即采取处理措施。

（4）及时配备先进仪器，结合有丰富经验的地质、施工人员进行综合分析论证。

6、图片见图1－2~7。

图1－3 测点布置示意图图1－4 TSP203现场探测图1－2 TSP 探测原理地层 或 断层入射波前反射波前震源检波器检波器 隧道图1－5 地质雷达现场探测图1－6 超前水平钻探施工图1－7 红外探水仪现场探测二、超前支护1、超前小导管注浆超前小导管注浆是在隧道开挖前，沿隧道开挖轮廓线外按一定角度打入直径为32-70mm，长度3-5m的带孔钢管，利用钢管注浆，并与刚架连成一体进行围岩加固的超前支护方式。

（1）施工工序流程图小导管超前支护施工工序流程见图2－1。

图2－1 小导管超前支护工序流程图（2）施工要点①超前小导管支护参数根据地质条件、隧道断面大小及支护结构型式选用。

②采用风钻或凿岩台车成孔，沿隧道周边布设，环向间距不大于40cm，外插角控制在10-15°。

③钻至设计孔深后，用吹管将碎碴吹出清孔，防止孔位坍塌。

④顶入加工好的注浆钢花管，小导管周圈缝隙用塑胶泥封堵，并用棉纱将孔口堵塞，喷射混凝土封闭工作面，空口露出喷射混凝土面15cm。

⑤连接注浆管路，进行压水试验，压力控制在1.0MPa以内，观察工作面及管路渗漏情况，并及时封堵。

⑥根据地质情况选用单液水泥浆、超细水泥浆、水泥（超细水泥）-水玻璃浆、改性水玻璃浆或化学浆液。

2、大管棚大管棚是在隧道开挖前，沿隧道开挖轮廓线外利用钻机或夯管以较小的外插角向开挖面打入直径大于70mm（一般为70－127mm）的钢管、长度（根据地层选用）不宜小于10m，通过钢管注浆预加固隧道拱部地层，并将钢管内采用砂浆充填密实以减少地层沉降的超前地层加固方式。

（1）施工工序流程图洞口大管棚超前支护工序流程见图2－2。

图2－2洞口大管棚超前支护工序流程图（2）施工要点①小直径管棚通常用钻机成孔，大直径管棚可用夯管或顶管方式布设。

②管棚的各项技术参数要视围岩地质条件和施工条件而定。

管棚环向间距宜为管棚直径的2－3倍，一般为30-50cm，超浅埋地带也可采用密排方式，一般沿隧道周边布设，外插角1-5°，管棚开孔经向误差不应大于5cm。

两组管棚间的纵向搭接长度不小于1.5m。

③严格控制钻孔方向，钻进中经常采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，钻孔平面误差不大于15cm，角度误差不大于0.5°，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。

④管棚采用热轧无缝钢管，壁厚不小于6mm，节长3-6m。

第一节钢管管端多加工成锥状，以利导向插入，接头宜采用丝扣连接，丝扣长不小于15cm，钢管接头纵向错开。

隧道纵向同一截面内接头数不大于50%，相邻钢管的接头至少应错开1m。

⑤开孔管棚压注单液水泥浆，无孔管棚压注水泥砂浆，注浆初压应控制在0.5-1.0MPa 以内，终压控制在2.0MPa以内。

⑥洞内施作大管棚时除采用特殊工艺外一般将洞室扩大。

（3）施工图片图2－3大管棚超前支护示意图图2－4大管棚支护效果图图2－5 导向墙及导向管图2－6洞口大管棚施工1 图2－7 洞口大管棚施工2 图2－7 洞内超前小导管施工三、隧道开挖方法1、全断面法全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖爆破成型，再施做支护和衬砌的隧道开挖方法，一般适用于地质条件较好的Ⅰ-Ⅲ级整体性好的围岩地段。

（1）施工工序流程图隧道全断面开挖施工工序流程见图3－1。

（2）施工要点①配备钻孔台车或多功能台架及高效率装运机械设备，由于开挖断面大，围岩相对稳定性降低，且每循环相对工作量较大，要求具有较强的开挖、出碴和相应的支护能力。

各工序使用的机械设备务求配套。

以缩短循环作业时间，合理采用平行交叉作业工序，提高施工进度。

②利用深孔爆破增加循环进尺，控制周边眼间距及角度改善光面爆破效果，减少超欠挖。

③及时施做初期支护，摸清开挖面前方地质情况，及时准备好应急措施，围岩条件变化时及时调整施工方法，以确保施工安全。

④有条件时采用导洞超前的开挖方法，合理组织施工保证隧道施工安全。

⑤二次衬砌及时施作，Ⅰ-Ⅱ级围岩二次衬砌距掌子面距离≤200m，Ⅲ级围岩≤80m。

⑥在软弱破碎围岩中使用全断面开挖时，应加强辅助施工方法设计与检查，加强动态量测与监控。

图3－1 隧道全断面开挖施工工序流程图（3）施工图片施工图片见图，见图3－2~图3－2 隧道全断面台车开挖图3－3 隧道泡面爆破效果图图3－4 隧道全断面衬砌效果图2、台阶法台阶法开挖是将隧道设计断面分上半断面和下半断面两次（或上、中、下三个断面）开挖，台阶间控制一定距离，采用同时并行的隧道开挖施工方法，一般用在Ⅲ级围岩，也可用在单线铁路隧道Ⅳ级围岩地段。

（1）施工工序流程图隧道台阶法开挖施工工序流程见图3－5图3－5 隧道台阶法开挖施工工序流程图（2）施工要点①台阶长度要适当。

按台阶长度可分为长台阶（≥50m）、短台阶（5－50m）、微台阶（3－5m）三种。

根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，微台阶法上台阶高度宜为2.5m。

②上台阶施作钢拱架时，采用扩大拱脚和锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形，必要时施作临时仰拱。

③下台阶在上台阶喷射混凝土达到设计强度70%以上时开挖，下部开挖时要注意上部的稳定，根据稳定情况决定下部循环进尺。

当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时下台阶分左、右两部错开开挖，并及时施做初期支护和仰拱。

④施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。

⑤下台阶施工时要保证初支钢架整体顺接平直，螺栓连接牢靠。

⑥仰拱及填充超前二次衬砌且分别全幅浇筑，仰拱距掌子面距离：Ⅲ级围岩≤70m，Ⅳ级围岩≤50m，二次衬砌及时施作。

（3）施工图片施工图片见图图3－6 台阶法施工上台阶施工3、环形开挖预留核心土法环形开挖预留核心土法一般是将开挖面分成环形拱部、上部核心及下部台阶三部分。

根据地质好坏将环形拱部断面分成一块或几块。

先开挖上部导坑弧形断面留核心土平台，再开挖下部两侧边墙、中部核心土的隧道开挖方法。

一般适用在单线隧道Ⅳ-Ⅴ级围岩，也可用在双线隧道Ⅲ-Ⅳ级围岩地段。

（1）施工工序流程图环形开挖预留核心土施工工序流程见图3－7图3－7 环形开挖预留核心土施工工序流程图（2）施工要点①开挖前应在拱部进行超前支护、环形开挖每循环长度0.5-1m不宜过长，开挖后及时施作喷锚支护、安装钢架支撑。

②每两榀钢架之间采用钢筋连接，并设置锁脚锚杆、全断面初期支护封闭距拱部开挖面不超过15m。

③预留核心土面积大小根据围岩地质情况，便于施工和满足开挖面的稳定。

④上部弧形、左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开3-5m进行平行作业。

⑤仰拱及填充超前二次衬砌且分别全副浇筑，距离掌子面≤70m。

全断面衬砌时间根据监控量测稳定情况及时施作。

（3）施工图片施工图片见图图3－8 环形开挖预留核心土法示意图图3－9 施工照片4、弧形导坑左右台阶错开开挖支护法在隧道开挖工程中，在三个台阶上分七个工作面，以前后七个不同位置相互错开同时开挖，然后分部及时支护，形成支护整体。

缩小作业循环时间，逐步向纵深推进的隧道开挖施工方法，一般适用于黄土地区隧道施工，也可用于其它Ⅲ-Ⅳ级围岩地段。

（1）施工工序流程图弧形导坑左右台阶错开开挖支护法施工工序流程见图3－9。

图3－9 弧形导坑开挖施工工序流程图（2）施工要点①施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织。

②做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，妥善处理好陷穴、裂缝。

在含有地下水的黄土层中施工时，洞内应施作良好的排水设施。

③台阶长度控制在3-5m，及时施作初期支护，配合锁脚锚杆封闭成环，初期支护钢架背后严禁出现空洞。