新建西安至成都铁路西安至江油段（陕西境内）站前工程（XCZQ-5标段） 【福仁山高风险隧道超前地质预报方案】
直径：38mm/孔深1.5m。
布置：沿轴径向，向下倾斜10-20°（激发时水封填炮孔）。 高度：离地面约1m。 （4）数据采集与分析
TSP203超前地质预报系统分为洞内数据采集和室内分析处理两大部分。 ①洞内数据采集
洞内数据采集主要由接收器、数据记录设备以及起爆设备三大部分组成。见下图。 洞内数据采集包括打接收器孔、爆破孔、埋置接收器管、连接接收信号仪器、放炮接收信号等过程。
a钻接收器孔2个，见测线布置。 b钻爆破孔24个，见测线布置。
c埋置接收器管：将环氧树脂放入接收器孔中， 然后将接收器管旋转插入孔内，15分钟后环氧树脂、接收器管与周围岩体就能很好地粘结在一起；
d装药：每爆破孔装药量大约75g（岩石2#乳化炸药），根据围岩软硬完整破碎程度与距接收器位置的远近而不同；
e联线：将设备各组件及爆破导火线联接好； f放炮、接收信号 g拆线、清理设备。
TSP203洞内数据采集部分示意图
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技术人员正在洞内采集数据
②室内计算机分析处理
采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理。TSPwin软件处理流程包括11个主要步骤，即：数据设置→带通滤波→初至拾取→拾取处理→炮能量均衡→Q估计→反射波提取→P-S波分离→速度分析→深度偏移→提取反射层。通过速度分析，可以将反射信号的传播时间转换为距离（深度），可以用与隧道轴的交角及隧道工作面的距离来确定反射层所对应的地质界面的空间位置，并根据反射波的组合特征及其动力学特征解释地质体的性质。
通过TSPwin软件处理，可以获得P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数、各反射层能量大小等成果，以及反射层在探测范围内的2D或3D空间分布。 （5）提交资料
室内分析处理一般在24小时内完成并可提交正式成果报告，报告一般包括如下内容： ①工作概况
②探测的方法、设备及原理 ③测线布置
④对测试结果的初步分析 ⑤结论
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TSP报告中应附的成果图表： ①现场数据记录表
②岩石参数曲线图（横坐标为里程） ③岩石参数表
（6）与隧道施工工序衔接
打炮孔和接收器孔可与隧道施工平行作业，由施工队完成，届时预报单位以工程联系单形式书面就钻孔的孔位、孔深、倾斜等具体要求与施工队联系。为洞内数据采集接收信号时减少噪音，一般要求45分钟左右短暂停工。 （7）预报范围
一般预报距离为100-150m，在地质情况同复杂地段，如岩溶发育、断层、煤层采空区、煤层瓦斯等特殊地段，为提高精度，采用连续重叠式预报，按平均每次预报100m考虑。
6.2.4红外线探水
（1）基本原理
在隧道中，围岩每时每刻都在向外部发射红外波段的电磁波，并形成红外辐射场，场有密度、能量、方向等信息，岩层在向外部发射红外辐射的同时，必然会把它内部的地质信息传递出来。干燥无水的地层和含水地层发射强度不同的红外辐射，红外线探水仪通过接收岩体的红外辐射强度，根据围岩红外辐射场强的变化值来确定掌子面前方或洞壁四周是否有隐伏的含水体。 （2）红外线探水的特点
优点：测量快速，基本不占用施工时间；资料分析快，测量完毕，即可得出初步结论，室内整理及编写报告也可在2小时内完成。
缺点：只能测量出含水体的方位，测量不出含水体隐藏深度及水量大小、水压等参数。
（3）现场数据采集
1）在施工隧道的隧顶和两侧边墙的中部各布置一条测线，5m点距，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、照明灯等干扰影响应与删除，并重测。
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2）在掌子面上均匀布置9个测点，发现异常后加密测点，并初步分析异常的可能原因，如因喷浆、放炮、照明灯等干扰影响应予删除，并重测。
3）每次探测应对岩体的裂隙发育情况和隧道壁渗水情况进行详细记录。 （4）资料提交
红外超前探水报告并附对掌子面及三条测线探测的红外场强值曲线图及探测数据表。
（5）红外探水的探测范围
红外探测每循环可探测30m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，20～25m探测一次，重叠部分对比分析。
6.2.5地质雷达探测
（1）预报目的
作为TSP203超前地质预报的补充，在可溶岩地段对TSP203预报的异常点采用地质雷达进行补充探测，进一步确定异常体的规模、性质等；同时，在岩溶发育地段中，采用地质雷达对隧道底板进行隐伏岩溶探测。 （2）预报方法 ①掌子面超前探测
作为TSP203超前地质预报的补充。探测的具体布置根据TSP203的预报结果确定，测线主要布置在掌子面上，正洞每个掌子面布置四条测线，辅助坑道每个掌子面布置三条测线，每次测长15m。测线布置如下图所示。
辅助坑道掌子面地质雷达测线
正洞掌子面地质雷达测线布置示意图
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②隧底探测
岩溶发育地段，在隧底布置3条平行测线。 （3）与施工工序衔接
地质雷达探底要在隧道铺底之前完成，具体探测时间由指挥部工程部安排。掌子面前方探测，数据采集前要求作业公司配合对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的耦合，移走掌子面附近其他的金属物体。 （4）成果资料
室内计算机分析处理一般在24小时内完成并报告有关部门。资料整理和处理要求： 雷达记录应清晰，反射波形、同相轴明显，不合格的记录应重测。对合格的记录应根据记录的情况进行必要的处理如：编辑、滤波、增益、褶积、道分析、速度分析和消除背景干扰等，求得时间剖面。在时间剖面中应标出探测对象的反射波组，确定反射体的形态和规模。解释确定反射体的位置、形态，推断其充填情况。必要时应制作模型进行反演解析。提交以下资料：测线布置图；原始记录；时间剖面；解析参数和解析结果。
6.2.6超前地质钻孔
超前地质钻孔是对TSP203预报和地质雷达探测等手段探测到的不良地质体的验证确认。在物探手段单一的情况下超前地质钻孔应连续搭接进行，超前地质钻孔的位置、孔深、数量、取芯等由地质人员根据物探预报成果并结合掌子面附近的地质情况综合分析确定。
（1）超前地质探孔特点
优点：可以直接从取出的岩芯或岩粉中了解前方的地质情况，方法直接可靠。 缺点：往往以一孔或几个孔代表掌子面前方的整体，具有局限性；对隧道施工干扰大，通常一个循环的超前探孔需要中断隧道施工10～20小时。为了尽可能减少对隧道施工的干扰，超前地质探孔施工由施工单位提供风水电及施工作业台架、台架运移轨道及钻机台板，钻机通常放在专用的钻机台车上，把钻机台车直接拖到掌了面，固定台车，连接电源、风管和水管即可施工。施工完成后，把台车拖到洞外。这样能减少钻机在洞内安装和拆卸占用隧道施工的时间（通常钻机安装和拆卸需要3～5小时）。 （2）钻进方式
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