常用工程勘探法：超前钻探法

超前钻探法是利用钻机对掌子面前方进行冲击或回转钻进的探测方法，按探测长度可分为长距离(大于60m)、中距离(30m～60m)、短距离(小于30m)超前钻探。可以直接判断掌子面前方及周边的岩溶、断层带的具体位置，也可通过钻孔量测水压、进行放水试验，是不可缺少的施工地质超前探测方法。

一、超前钻机的分类及选型

超前钻机按钻进方式分为冲击钻和回转取芯钻。

冲击钻：钻进速度快，不能取芯。根据钻进速度、钻进压力的变化，结合回水岩粉的成分、回水颜色等情况来判断钻孔深度范围内的岩性、岩体强度、岩体完整程度、溶洞等地质情况。

回转取芯钻：钻进速度慢，可以取芯，并可对岩芯进行鉴定，可探测地层随里程的变化情况。

隧道地质超前探测中，通过各种型号钻机对灰岩、白云质灰岩等地层钻进速度的统计分析得出：LF-100、XY-2PC、MK-5等为低速钻机，钻进能力约1～3m/h;ZYG-150A、ZYG-150B、YZ-28、ZDY1900、ZDY4000等为中速钻机，钻进能力约4～9m/h;日本产RDP-150C、意大利产卡萨C6、德国产卡莱姆802为高速钻机，钻进能力约8～12m/h。为减少对施工掌子面的占用时间，应使用高速钻机和中速钻机，低速钻机不宜使用。

二、超前钻探方案确定

超前钻孔的钻孔孔数、间距、深度、偏角等要素的选择，取决于开挖断面尺寸和安全岩盘厚度。理论上讲，超前钻探探测掌子面前方围岩时，任何部位的间距均应保证最小安全间距，由于超前钻探工作量过大时将影响施工进度、效率，为此，超前钻探必须与超长炮孔紧密结合使用，达到高效、适用。超前钻孔布置应遵循如下原则：

(1)水压高、岩体破碎、重大物探异常、可能存在岩溶管道或溶腔、突水突泥灾害严重的岩溶地质条件复杂的A级地段，应采用6孔超前钻探;岩溶地质条件相对简单地段的B级地段，超前钻孔数量可适当减少，采用4孔超前钻探。

(2)通常情况下，超前钻探长度以30m中距离探测为主，搭接长度5m;重点地段可先采用1孔长距离(60m及以上)超前钻探了解掌子面前方地质情况，为细化超前探查方案提供依据。

(3)当超前钻探遇溶腔、岩溶管道、破碎岩体时，应加密钻探，且需钻穿溶腔至完整基岩不少于5m。

三、超前钻探法的分析判断

主要根据钻进时间和长度计算钻进速度，推断围岩软硬情况;根据返回液的颜色、浓度，渣颗粒大孝成分、颜色、岩性等判断围岩的岩性、强度情况;根据卡钻、跳钻、坍孔情况判断围岩破碎、溶洞情况;根据钻机油泵压力、孔口水压、流速、水量等推测水头压力、涌水量大小;根据钻孔取芯可直观了解围岩节理、裂隙等发育状况;根据钻孔注水、充气、漏水试验，可以了解连通性。当在煤系地层钻探到空溶洞发现有瓦斯气体积聚涌出时，应迅速封堵钻孔，测出瓦斯压力、流量、衰减系数等相关参数，判断出溶洞内的瓦斯赋存情况。

四、超前钻探应用实例

云雾山隧道DK245+245掌子面进行TSP203地质超前探测，探测里程DK245+245～+370。探测结论：DK245+255～+272和DK245+280～+345两段异常均含水，岩体破碎，其中+255～+272、+308～+345夹泥，或有溶洞，建议水平钻验证。

在DK245+245掌子面布置了六孔超前钻探，如图6-30(a)所示。除图中2^#孔未钻到溶洞外，其他5孔均钻到了该溶洞，其中1^#、3^#、5^#孔的钻孔柱状图如图6-30(b)所示。从图中可看出，1^#、5^#孔溶洞发育里程为DK245+266～+268，3^#溶洞发育里程为DK245+260～+268，超前钻探查明了该溶洞较准确的位置。

图6-30超前钻探钻孔布置及钻探成果示意图