超前鉆探法是利用鉆機(jī)對(duì)掌子面前方進(jìn)行沖擊或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的探測方法，按探測長度可分為長距離(大于60m)、中距離(30m～60m)、短距離(小于30m)超前鉆探。可以直接判斷掌子面前方及周邊的巖溶、斷層帶的具體位置，也可通過鉆孔量測水壓、進(jìn)行放水試驗(yàn)，是不可缺少的施工地質(zhì)超前探測方法。

一、超前鉆機(jī)的分類及選型

超前鉆機(jī)按鉆進(jìn)方式分為沖擊鉆和回轉(zhuǎn)取芯鉆。

沖擊鉆：鉆進(jìn)速度快，不能取芯。根據(jù)鉆進(jìn)速度、鉆進(jìn)壓力的變化，結(jié)合回水巖粉的成分、回水顏色等情況來判斷鉆孔深度范圍內(nèi)的巖性、巖體強(qiáng)度、巖體完整程度、溶洞等地質(zhì)情況。

回轉(zhuǎn)取芯鉆：鉆進(jìn)速度慢，可以取芯，并可對(duì)巖芯進(jìn)行鑒定，可探測地層隨里程的變化情況。

隧道地質(zhì)超前探測中，通過各種型號(hào)鉆機(jī)對(duì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等地層鉆進(jìn)速度的統(tǒng)計(jì)分析得出：LF-100、XY-2PC、MK-5等為低速鉆機(jī)，鉆進(jìn)能力約1～3m/h;ZYG-150A、ZYG-150B、YZ-28、ZDY1900、ZDY4000等為中速鉆機(jī)，鉆進(jìn)能力約4～9m/h;日本產(chǎn)RDP-150C、意大利產(chǎn)卡薩C6、德國產(chǎn)卡萊姆802為高速鉆機(jī)，鉆進(jìn)能力約8～12m/h。為減少對(duì)施工掌子面的占用時(shí)間，應(yīng)使用高速鉆機(jī)和中速鉆機(jī)，低速鉆機(jī)不宜使用。

二、超前鉆探方案確定

超前鉆孔的鉆孔孔數(shù)、間距、深度、偏角等要素的選擇，取決于開挖斷面尺寸和安全巖盤厚度。理論上講，超前鉆探探測掌子面前方圍巖時(shí)，任何部位的間距均應(yīng)保證最小安全間距，由于超前鉆探工作量過大時(shí)將影響施工進(jìn)度、效率，為此，超前鉆探必須與超長炮孔緊密結(jié)合使用，達(dá)到高效、適用。超前鉆孔布置應(yīng)遵循如下原則：

(1)水壓高、巖體破碎、重大物探異常、可能存在巖溶管道或溶腔、突水突泥災(zāi)害嚴(yán)重的巖溶地質(zhì)條件復(fù)雜的A級(jí)地段，應(yīng)采用6孔超前鉆探;巖溶地質(zhì)條件相對(duì)簡單地段的B級(jí)地段，超前鉆孔數(shù)量可適當(dāng)減少，采用4孔超前鉆探。

(2)通常情況下，超前鉆探長度以30m中距離探測為主，搭接長度5m;重點(diǎn)地段可先采用1孔長距離(60m及以上)超前鉆探了解掌子面前方地質(zhì)情況，為細(xì)化超前探查方案提供依據(jù)。

(3)當(dāng)超前鉆探遇溶腔、巖溶管道、破碎巖體時(shí)，應(yīng)加密鉆探，且需鉆穿溶腔至完整基巖不少于5m。

三、超前鉆探法的分析判斷

主要根據(jù)鉆進(jìn)時(shí)間和長度計(jì)算鉆進(jìn)速度，推斷圍巖軟硬情況;根據(jù)返回液的顏色、濃度，渣顆粒大孝成分、顏色、巖性等判斷圍巖的巖性、強(qiáng)度情況;根據(jù)卡鉆、跳鉆、坍孔情況判斷圍巖破碎、溶洞情況;根據(jù)鉆機(jī)油泵壓力、孔口水壓、流速、水量等推測水頭壓力、涌水量大小;根據(jù)鉆孔取芯可直觀了解圍巖節(jié)理、裂隙等發(fā)育狀況;根據(jù)鉆孔注水、充氣、漏水試驗(yàn)，可以了解連通性。當(dāng)在煤系地層鉆探到空溶洞發(fā)現(xiàn)有瓦斯氣體積聚涌出時(shí)，應(yīng)迅速封堵鉆孔，測出瓦斯壓力、流量、衰減系數(shù)等相關(guān)參數(shù)，判斷出溶洞內(nèi)的瓦斯賦存情況。

四、超前鉆探應(yīng)用實(shí)例

云霧山隧道DK245+245掌子面進(jìn)行TSP203地質(zhì)超前探測，探測里程DK245+245～+370。探測結(jié)論：DK245+255～+272和DK245+280～+345兩段異常均含水，巖體破碎，其中+255～+272、+308～+345夾泥，或有溶洞，建議水平鉆驗(yàn)證。

在DK245+245掌子面布置了六孔超前鉆探，如圖6-30(a)所示。除圖中2#孔未鉆到溶洞外，其他5孔均鉆到了該溶洞，其中1#、3#、5#孔的鉆孔柱狀圖如圖6-30(b)所示。從圖中可看出，1#、5#孔溶洞發(fā)育里程為DK245+266～+268，3#溶洞發(fā)育里程為DK245+260～+268，超前鉆探查明了該溶洞較準(zhǔn)確的位置。

圖6-30超前鉆探鉆孔布置及鉆探成果示意圖