二、超前地质预报
为系统把握掌子面前方不良地质分布以确保施工安全，构建一套适合相关地质状况隧道的超前地质预报技术体系是必要的，并需将超前地质预报贯穿隧道工程施工的整个过程，即以地质分析为基础，物探方法和超前钻孔为手段，多种方法相互印证和补充，通过地质综合分析、数据分析处理、资料的解译及开挖对比等手段，系统把握隧道掌子面前方地质状况。渝万客运专线隧道超前地质预报体系如图4-4-1所示。
图4-4-1 隧道超前地质预报体系
1.宏观预报
通过查阅勘察资料，设计图纸，对工程区地质情况进行全面了解，总体上把握不良地质构造的分布；配备地质工程师，对隧洞开挖洞段进行地质编录和观察分析，及时收集第一手资料，根据所揭露的地质现象，结合前期勘察资料，并通过已挖洞段预报结果与开挖实际情况对比分析，对掌子面前方预报资料进行合理的解释，以保证预报成果的真实性和准确性。
2.物探方法
主要采用TSP物探预报方法作中长期预报，初步判断掌子面前方150 m范围内可能存在的较大异常情况及岩体的完整状况。
3.超前钻孔
在宏观预报和物探方法预测分析的基础上，当接近如煤层、断层等不良地质体时通过超前钻孔准确查明不良地质体各项参数。
（一）地质分析方法
地质分析法有地质调查和隧道开挖面地质素描两种方法。
地质调查：对地貌、地质进行调查与地质推理相结合的方法有针对性地补充地质资料。补充地质资料的主要内容包括：不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及变化情况；构造在隧道地表的出露、分布、性质、变化规律及产状变化；地表岩溶发育情况和分布规律。
地质调查方法：地质预报人员根据建立的标准地层剖面，结合成岩规律，确定各岩层倾向、节理、层序、厚度、位置，详细核对勘察设计资料，为地质预报做好基础工作。
隧道开挖面地质素描：每循环开挖后，地质预报人员对隧道开挖面的地质状况做如实的调查和编录，采集必要的数据，具体包括：开挖面地层岩性、节理产状发育程度、受构造影响程度、围岩稳定状态、地温、水温等进行编录。地质素描方法和预报成果见表4-4-1。
表4-4-1 地质素描方法和预报成果表
（二）TSP203超前地质预报
本隧道工程采用TSP203隧道地质超前预报系统，预测掌子面前方100 m至200 m范围不良地质，包括断层破碎带、特殊软岩、富水岩层与其他地层的界线、溶洞、暗河和岩溶陷落柱，还能探测岩浆岩岩体、岩脉等特殊地质体。该系统利用地震波在不均匀地层中产生的反射波特性，通过专用数据处理软件进行处理，从而准确预报掌子面前方及周围区域的地质情况。TSP203系统工作示意见图4-4-2和图4-4-3。
图4-4-2 TSP203预报原理
图4-4-3 TSP203系统装置图
操作方法和要求：在隧道边墙上布置爆破孔和接收器孔：在隧道开挖边墙上，按间距1.5 m、孔深1.5～2.0 m、孔径35～38 mm，下倾15°～20°的参数钻24个炮孔，最后一个炮孔距掌子面0.5 m左右。在距第一个炮孔15～20 m处，按孔深2.0 m、孔径42～45 mm，上倾5°～10°的标准在边墙两侧对称钻两个接收孔。钻完后，将传感器套管借助风钻安置在接收孔中。安装接收器，然后逐孔爆破，同时接收地震波信号。为保证预报准确，采集数据时隧道掌子面停止作业。传感器具有很高的灵敏度和宽频带的相应特征，能采集不同方向的地震波信号，以便判断发射界面的三维几何形态。传感器可同时记录横波信号。根据地质条件的变化，对测量布置进行相应调整，增减传感器数量，增强或减弱激发信号等。
预报作业完成之后立即在施工现场对测量数据进行分析处理，及时迅速提供下一步隧道施工所需要的有关决策信息，初步的评价结果在预报完成后8 h之内给出。预报结果以图形和表格的方式直观显示隧道掌子面前方和四周一定范围内的地质情况。
（三）超前水平钻探取芯
采用超前水平钻探取芯法，对开挖面前方15～30 m范围的含水构造、水量、水压进行预测。在长期长距和其他长期短距预报基础上，每隔25 m钻3～5个30 m长φ75 mm超前地质钻探孔。根据钻进速度的变化，钻孔中出水的清浊及颜色，对开挖面前方含水构造进行判断
利用隧道开挖工作面上的炮眼钻孔加深来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时加深3～5个炮孔作为超前炮孔，每个炮孔加深3 m。