鐵路隧道復工安全風險評估報告[全面]

1、中國中鐵隧道集團有限公司西平線XPS-2指揮部 太峪隧道復工安全風險評估報告目 錄一、編制說明1二、編制依據(jù)1三、工程概況21、隧道簡況22、水文地質條件3、地層巖性3、地質構造3、水文地質3、特殊巖土、不良地質43、施工方案 概述4四、風險評估內容41、風險評估對象及目標42、安全風險評估因素53、安全風險評估內容6五、風險對策措施71、風險對策措施72、超前地質預報方案 103、監(jiān)控量測方案 114、洞內注漿方案 11六、特殊地段處理措施141、隧道進、出口142、洞口淺埋黃土地段153、煤系地層164、拱部通過圓礫土地段185、富水破碎地段186、通過土石分界及不整合接觸帶段,近水平巖層

2、段、膨脹巖(土)段197、斜井與正洞交叉處19七、建議19八、風險評估結論20附表1 太峪隧道初始風險等級表21附表2 太峪隧道殘留風險等級表23西平鐵路太峪隧道復工安全風險評估報告一、編制說明鐵道部積極要求開展鐵路隧道的 風險評估與管理,是鐵路建設“科學發(fā)展觀”、“安全發(fā)展觀”的 體現(xiàn),它有利于促進基本建設決策科學化,有利于促進參建各方風險意識和管理能力的 全面提高,有利于達到控制風險、減少損失和建設和諧社會的 目的 .太峪隧道屬全線難點工程,工期緊、水文地質條件復雜、施工難度 大 、技術含量高,洞身穿越黃土、圓礫土、土石界面、煤系等地層,穿越2條溝谷,1條溝谷內常年有流水.認真學習了 設計

3、單位提供的 重點隧道風險評估報告,結合現(xiàn)場踏勘及對隧道地質資料的 深入了 解,在此基礎上編制西平鐵路太峪隧道施工階段安全風險評估報告.自2011年9月份停工至今,已有5個月有余,為保證接下來的 施工人員安全.二、編制依據(jù)1、業(yè)主制定的 風險管理方針及策略.參考西平鐵路工程指揮部管理文件之二西平鐵路建設防范高風險專項機制.西安鐵路局西平鐵路工程指揮部關于提供先期開工四座隧道施工圖設計風險評估報告的 通知(2008.12.9).2、設計單位提供資料中鐵第一勘察設計院集團有限公司編制的 新建鐵路西安至平涼線施工圖重點隧道風險評估報告.3、相關的 國家和行業(yè)標準、規(guī)范及規(guī)定鐵路隧道風險評估與管理暫行規(guī)

4、定(鐵建設2007200號).關于印發(fā)加強鐵路隧道工程安全工作的 若干意見的 通知(鐵建設【2007】102號).鐵道部關于進一步加強鐵路隧道安全工作的 通知(鐵建設【2007】1007號).鐵路隧道施工規(guī)范 (TB10204-2002)鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南 (TZ231-2007)鐵路隧道防排水技術規(guī)范(TB10119-2000)鐵路工程建設項目水土保持方案 技術標準(TB10503-2005)其他國家、鐵道部規(guī)定的 安全規(guī)程,如中華人民共和國安全生產法、國家突發(fā)事件總體應急預案和國務院關于進一步加強安全生產工作的 決定、鐵路工程施工安全技術規(guī)程(TB 10401)、隧道施工安全

5、作業(yè)手冊、鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南、鐵路建設工程安全生產管理辦法、鐵路營業(yè)線施工及安全管理辦法(鐵辦2007186號)鐵路瓦斯隧道技術規(guī)范、鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程等有關規(guī)定.4、基礎資料太峪隧道施工圖第一、第二冊.西平鐵路XPS-2標施工相關合同文件.中鐵第一勘察設計院集團有限公司在施工前期對永壽梁隧道隧址的 水文地質勘察報告.太峪隧道實施性組織設計.三、工程概況1、隧道簡況太峪隧道是全線的 難點工程,主要有滑坡、錯落、瓦斯等不良地質,在隧道底部存在煤層,隧道洞身穿越土石界面,出口方向緊臨306省道(高差17米),施工條件差.隧道全長5594米,洞口42米單洞雙線大 跨段、39米雙連

6、拱段、129米小 間距段,其余預留線.線路縱坡(單向下坡)10.5、11.0、7.0,進口端采用單壓式明洞門,出口端采用翼墻式洞門.輔助坑道有1座斜井和1座橫洞.全隧圍巖為級、級;隧道穿越土石界面層,易造成地下水匯聚、單側坍塌等災害;隧道底部有煤層,斜井工區(qū)施工段設計為低瓦斯隧道,做好瓦斯監(jiān)測、加強通風管理十分重要.隧道深切溝谷及鄰近陡坡處地下水發(fā)育,且具有承壓性,隧道涌水量相對較大 ,正常涌水量20514.8米3/d左右,可能最大 涌水量41029.6米3/d 左右.隧道襯砌支護參數(shù)如下表：表1 一般斷面襯砌支護參數(shù)表圍巖級別預留變形量厘米初期支護二次襯砌C30噴C25混凝土系統(tǒng)錨桿(環(huán)縱)

7、鋼筋網鋼架厚度 (厘米)位置位置長度 (米)間距(米)位置間距(厘米)位置間距(榀/米)拱墻(厘米)仰拱(厘米)黃土大 跨段202528拱墻仰拱拱墻3.50.80.8拱墻20拱墻仰拱1榀/0.6米50*55*黃土連拱段152023拱墻邊墻3.01.00.8拱墻20拱墻1榀/0.8米45*45*4820拱墻拱墻3.01.21.0拱墻25拱墻1榀/1.0米354081023拱墻拱墻3.51.21.0拱墻20拱墻1榀/0.8米40*40*表2 非絕緣錨段斷面襯砌支護參數(shù)表圍巖級別預留變形量厘米初期支護二次襯砌C30噴C25混凝土系統(tǒng)錨桿(環(huán)縱)鋼筋網鋼架厚度 (厘米)位置位置長度 (米)間距(米)位

8、置間距(厘米)位置間距(榀/米)拱墻(厘米)仰拱(厘米)6820拱墻拱墻3.01.21.0拱墻25拱墻1榀/1.0米35406823拱墻拱墻3.51.21.0拱墻20拱墻1榀/米40*40*表3 懸掛風機斷面襯砌支護參數(shù)表圍巖級別預留變形量厘米初期支護二次襯砌C30噴C25混凝土系統(tǒng)錨桿(環(huán)縱)鋼筋網鋼架厚度 (厘米)位置位置長度 (米)間距(米)位置間距(厘米)位置間距(榀/米)拱墻(厘米)仰拱(厘米)1022拱墻拱墻3.01.21.0拱墻20拱墻1榀/米4545注：1、表中帶*號者為鋼筋混凝土.2、水文地質條件、地層巖性隧道工程涉及的 地層主要有第四系、侏羅系、三疊系等.第四系上更新統(tǒng)風積

9、黏質黃土,廣泛分布于黃土塬的 頂部,中間厚,邊緣薄.中更新統(tǒng)風積黏質黃土,廣泛分布于黃土塬的 中部.下更新統(tǒng)沖積粉質黏土、細、中砂及圓礫土.侏羅系中統(tǒng)為砂巖、頁巖互層與煤層,巖層產狀：N2055E/28S,與下伏三疊系砂巖夾頁巖呈不整合接觸.三疊系中統(tǒng)砂巖夾頁巖,在隧道出口段出露最多.、地質構造太峪隧道位于彬縣凹陷太峪背斜北翼閻家堡向斜之中,軸向NWW,核部由白堊系,侏羅系組成,兩翼由三疊系組成,侏羅系在向斜中沉積較厚較細,含煤沉積好,背斜軸部較薄較粗,兩翼產狀平緩,為一平緩槽狀大 向斜.、水文地質太峪隧道區(qū)地下水以松散層孔隙水和基巖裂隙水為主,松散層孔隙水主要賦存于下更新統(tǒng)粗圓礫土層中;基巖

10、裂隙水賦存于侏羅系全風化、強風化砂巖夾頁巖層中.隧道洞身在進口、出口附近穿越于含水層之上,不受地下水影響;其余部分均穿行于含水層之中,受地下水影響較為嚴重.含水層在隧道區(qū)連續(xù)分布,除隧道進、出口外,地下水對隧道圍巖及施工影響較大 ,特別是隧道穿行于松散層孔隙水強富水區(qū)時,涌水量較大 ,且地下水具承壓性,預計洞身可能發(fā)生突水、涌水、圍巖失穩(wěn)坍塌等危害.、特殊巖土、不良地質特殊巖土：A.濕陷性黃土：本區(qū)地表地區(qū)覆蓋有第四系厚層黏質黃土,黃土具自重濕陷性,濕陷等級為級很嚴重,濕陷厚度 一般1025米.B.膨脹土：第四系中更新統(tǒng)黏質黃土中古土壤夾層,厚度 0.210米不等,具有弱膨脹性.不良地質：A.

11、滑坡、錯落：黃土塬上部黃土沖溝深切,沖溝兩岸滑坡、錯落發(fā)育,工程以隧道在其下部深埋通過,對工程無影響;出口附近左右兩側滑坡、錯落均有分布,洞門施工中兩側及上部不能大 量開挖取土防止滑坡錯落復活.B.瓦斯：太峪隧道侏羅系砂巖夾頁巖地層含有煤層,鉆探顯示最大 厚度 達12米,未發(fā)現(xiàn)甲烷、重烴成分,CO2 含量不高,瓦斯放散初速度 P 為0.8713.54(平均8.99),為低瓦斯隧道,但可能出現(xiàn)局部瓦斯富集區(qū).3、施工方案 概述采用鉆爆法施工,全隧無軌裝碴、無軌運輸,形成機械化配套作業(yè)線.斜井及橫洞進入正洞后,橫洞向出口方向施工,施工終止里程為DK117+800;斜井雙向施工,出口方向為主攻口,進

12、口方向為副攻口, DK117+800DK120+000段設計為低瓦斯隧道,DK117+800 DK120+644段定為低瓦斯工區(qū),按照低瓦斯要求進行作業(yè),其他為非瓦斯工區(qū);進口段在施工至雙連拱終點里程DK115+131后,先進行右線開挖支護作業(yè),施工至DyK115+141(太峪隧道右線終點里程)后停止右線施工,開始進行左線開挖支護作業(yè),嚴格按控制爆破進行施工,施工至DK115+270里程后,開始隧道的 二次襯砌作業(yè),避免小 間距隧道左右線爆破作業(yè)對襯砌結構的 影響. 大 直徑軟式通風管配合大 功率通風機壓入式通風,斜井位置增加射流風機加強通風,滿足瓦斯段隧道的 風速要求,保證洞內瓦斯含量低于規(guī)

13、范標準.瓦斯工區(qū)采取超前探孔探測、結構特殊處理、施工階段瓦斯測試技術等措施保證施工安全,若在施工過程中檢測瓦斯含量達到高瓦斯隧道標準,則對洞內施工方案 按高瓦斯隧道進行調整.隧道采用三臺階法(黃土大 跨段)、中洞法(雙聯(lián)拱段)、臺階法或全斷面法(單線隧道)等工法施工.四、風險評估內容1、風險評估對象及目標評估對象：太峪隧道在施工過程中可能造成的 人員傷亡、工程經濟損失、工期延誤、環(huán)境破壞等風險事件. 評估目標：通過對風險評估,識別所有潛在的 風險因素,確定風險等級,提出風險處理措施,將各類風險降到可接受水平,從而達到保障安全、保護環(huán)境、保證建設工期、控制投資提高效益的 目的 ,后果或損失與評估

14、目標關系見下表.表4 后果或損失與評估目標關系表評估目標后果或損失安全風險人員傷亡、經濟損失、第三方人員傷亡、第三方經濟損失、工期延誤工期風險工期延誤、經濟損失投資風險經濟損失、第三方經濟損失環(huán)境風險環(huán)境破壞、經濟損失、第三方經濟損失2、安全風險評估因素按隧道地形、地質、設計情況,太峪隧道進行風險因素識別,隧道風險因素核對表如下： 表5 太峪隧道施工風險因素核對表 典型風險事件風險因素 塌方涌水大 變形瓦斯洞口段失穩(wěn)其他地形進口偏壓、高陡淺埋黃土沖溝出口橋隧相連,緊鄰S306省道地質巖性第四系粉質黏土第四系黏質黃土圓礫土土與砂、頁巖接觸帶砂巖夾頁巖煤層近水平巖層地下水(局部承壓)不良地質滑坡、

15、錯落特殊巖土濕陷性黃土細砂黏質黃土中古土壤(膨脹土)設計情況常規(guī)設計特殊設計監(jiān)控量測計隧道斷面長度 埋深輔助坑道類型長度 位置坡度 斷面大 小 根據(jù)以上分析,本隧道施工中存在的 主要風險為：突然涌水風險、塌方風險、瓦斯風險、變形風險;因此對隧道主要存在的 突水突泥、塌方、瓦斯,識別結果見表6.表6 隧道風險清單表序號風險事件風險產生的 原因險源類別后果備注1塌方1、洞口、洞身淺埋段2、地層不整合接觸帶3、圍巖破碎地段4、巖層產狀;5、隧道埋深.地質、地形因素人員傷亡工期延誤投資增加2突然涌水1、地層不整合接觸帶;2、向斜儲水構造3土石界面含水層;4、反坡施工或斜井施工地質、地形因素人員傷亡工期

16、延誤投資增加3瓦斯1、侏羅系砂巖夾頁巖地帶2、煤層地帶地質、地形因素可能引發(fā)瓦斯爆炸安全事故4變形1、洞口土質地層2、斷層破碎帶3、夾古土壤4、泥巖地質、地形因素投資增加3、安全風險評估內容、安全風險情況分析塌方太峪隧道洞身穿越土石界面,進口為黃土地層,出口拱部為圓礫土、底部為水平巖層;在土石接觸帶范圍內,圍巖具節(jié)理發(fā)育,軟硬相間,巖體破碎,裂隙水發(fā)育、完整性較差的 特點.在土石分界,兩種不同巖層接觸帶范圍,由于圍巖軟弱破碎,易產生坍塌.塌方是太峪隧道施工的 高度 風險因素.突然涌水隧道洞身穿越土石界面,易遇地下水匯聚,形成突然涌水.穿越斜井所處溝谷,常年有流水,淺埋破碎段易造成突然涌水.隧道

17、富水性分區(qū)有貧水、弱富水、中等富水、強富水區(qū),強富水影響1.67千米,中等富水影響1千米,橫洞及斜井均處于強富水區(qū).且地下水具有承壓性,有可能發(fā)生集中涌水、滲漏水或流砂現(xiàn)象.突然涌水是太峪隧道施工的 高度 風險因素.變形隧道進出口第四系黏質黃土中古土壤夾層,厚度 0.210米不等,具有弱膨脹性;泥巖具弱膨脹性.遇膨脹巖(土)地段施工,易引起圍巖變形.圍巖大 變形是隧道施工的 高度 風險因素.瓦斯太峪隧道侏羅系砂巖夾頁巖地層含有煤層,鉆探顯示最大 厚度 達12米,其中灰分含量9%-88%,揮發(fā)分含量為31%-72%,自然瓦斯成分中甲烷含量01.26%,未發(fā)現(xiàn)重烴成分,CO2含量亦不高,主要為N2

18、,瓦斯放散初速度 P=0.8713.54(平均8.99),為低瓦斯隧道,但可能出現(xiàn)局部瓦斯富集區(qū).瓦斯地段在斜井工區(qū),施工過程加強通風管理及瓦斯監(jiān)測.、安全風險評估記錄附表1初始風險等級表附表2殘留風險等級表五、風險對策措施1、風險對策措施塌方A、黃土段施工雙線大 跨段采用三臺階法施工,必要時增設臨時仰拱;雙連拱地段采用中洞法施工;單線隧道采用預留核心土環(huán)形開挖法施工.施工時應及時發(fā)現(xiàn)一些隱患,如地表對隧道有影響的 陷穴、陷坑應及時回填.加強施工用水管理,保持洞內排水暢通.洞口施工前,應先做好截排水系統(tǒng),施工水池應遠離線路,以防成為坍塌的 誘因,洞內用水管理有序,排水應暢通,嚴防軟化地基出現(xiàn)坍

19、塌.及時施做仰拱和封閉,特別是隧底部分,防止鋼架內移失穩(wěn)造成塌方.在施做支護時,鋼架地基應平整壓實,設混凝土墊塊,必要時加設臨時橫撐.錨噴施工支護的 施工工序,應按開挖、初噴、布設錨桿、掛網或架立鋼架、復噴的 步驟進行.在第一次開挖完成后,隧道斷面位移速度 最大 ,應及時施做初期支護,約束圍巖早期變形,防止隧道產生坍塌.在上半斷面施工支護完成并進行下部開挖時,拱腳位置應預先采取加固措施,必須打鎖腳錨桿,防止由于下部開挖拱腳失穩(wěn)拱架下沉引起坍塌.施工必須注意仰拱超前,施工全過程進行監(jiān)控量測,并對量測數(shù)據(jù)及時整理分析并反饋到施工中,以確保施工安全.仰拱及時跟進,初期支護盡早封閉成環(huán),襯砌應緊跟,仰

20、拱距掌子面距離控制在60米左右,襯砌與上臺階掌子面距離控制在90米左右.埋深較大 及含水量較大 的 黃土隧道,不能脫模過早,并要定期檢查襯砌拱架和模板臺車的 剛度 ,以防止因其變形造成襯砌開裂.B、拱部通過圓礫土段施工拱部采用超前小 導管注漿措施.采取短臺階預留核心土開挖,仰拱及時跟進,初期支護盡早封閉成環(huán),仰拱距掌子面5060米,二襯距掌子面70100米.對位于上土下巖段落地質情況的 隧道下部巖石開挖應采用人工挖掘,如必須爆破時應優(yōu)先采用松動爆破等弱爆破方式.加強監(jiān)控量測,并依據(jù)量測數(shù)據(jù)分析判定支護穩(wěn)定情況,以便調整支護參數(shù).C、通過土石分界及不整合接觸帶加強土石分界及巖層不整合接觸帶范圍的

21、 初期支護措施,配合鋼架,采用超前小 導管超前支護.不整合接觸帶施工中,應預防突水的 可能,提前打設探孔查明.按照“管超前、嚴注漿、短開挖、弱爆破、強支護、快封閉、勤測量、速反饋”的 原則施工.土石界面時,必須做好鎖腳錨桿,盡量采用人工開挖,需放炮時,采用小 炮,以防坍塌.采取短臺階預留核心土開挖,仰拱及時跟進,初期支護盡早封閉成環(huán),仰拱距掌子面60米左右,二次襯砌距掌子面90米左右.加強監(jiān)控量測,并依據(jù)量測數(shù)據(jù)分析判定支護穩(wěn)定情況,以便調整支護參數(shù).D、近水平巖層地段施工采用弱爆破技術,對隧道頂部采用光面爆破,嚴格按照“短開挖、弱爆破、快支護、勤量測、緊襯砌、早成環(huán)”的 原則施工.加強拱部系

22、統(tǒng)錨桿,使錨桿與水平巖層形成組合梁,以防止拱頂兩側水平巖層坍塌、掉塊.邊墻可不設錨桿,邊墻錨桿等量調整到拱部系統(tǒng)錨桿加密,或做超前錨桿使用,以防止拱頂圍巖坍塌.針對水平巖層開挖后拱部巖層自穩(wěn)能力較差、易形成彎折破壞造成坍塌的 特點,初期支護應及時施做,并嚴格控制開挖進尺.施工中應調整超前錨桿打設角度 ,避免小 角度 施工,引起塌落.加強監(jiān)控量測工作,根據(jù)量測數(shù)據(jù)指導施工,修改設計參數(shù).突然涌水嚴格堅持“預探支、短進尺、弱爆破、強(緊)支護、快閉合、勤量測、及時反饋”的 施工原則;采取TSP203、紅外探測儀、超前地質鉆孔進行中長距離預報;采用地質素描法和鉆爆施工時用長炮眼孔進行短距離預報;為防

23、止大 規(guī)模涌水,對隧道通過褶皺構造地段、溝谷淺埋地段等可能發(fā)生突涌水的 地段采用超前地質預測預報,必要時可采用超前鉆孔探水,據(jù)預報結果采取措施.對水文地質及地表水文環(huán)境進行監(jiān)測,依據(jù)監(jiān)測情況,確定處理措施.地下水流失對地表水文環(huán)境有較大 影響時,對開挖后洞壁存在大 面積或局部股狀涌水,采取洞壁徑向注漿或局部注漿封堵措施.對反坡地段應加強抽排水能力,按可能的 最大 突水量配備抽排水設備.必要時超前施作全斷面超前帷幕預注漿,對前方地層進行超前加固,對前方水系進行封堵.變形采取TSP203和超前地質鉆孔進行中長距離預報;嚴格堅持“預探支、短進尺、弱爆破、強(緊)支護、快閉合、勤量測、及時反饋”的 施

24、工原則;根據(jù)設計要求,做好超前管棚施工;及早施作初期支護,盡早進行初噴,防止圍巖吸水膨脹.加強圍巖量測監(jiān)控反饋;根據(jù)監(jiān)控量測結果,必要時增大 隧道預留變形量,動態(tài)、合理地確定預留變形量;對初期支護采取補強措施.鉆爆法施工時采取淺眼多循環(huán)光面爆破.短進尺,弱爆破,盡量減少爆破對圍巖的 擾動.控制好施工用水,減少水的 漫流和積水浸泡地基,對圍巖滲水和施工用水集中歸槽抽排.加強通風,防止潮濕空氣對圍巖表層的 侵蝕.工序安排緊湊,開挖后,圍巖暴露時間盡量縮短,減少風化、水化作用.一旦出現(xiàn)軟巖變形,采取加預應力長錨桿、錨索,噴鋼纖維等綜合措施進行處理.加強對初期支護變形情況的 監(jiān)控量測,二次襯砌應在圍巖

25、變形穩(wěn)定后施做.控制瓦斯爆破加強超前預報：隧道通過煤系地層時根據(jù)設計資料,結合現(xiàn)場實際情況,對煤層長度 、厚度 進行測量,瓦斯含量、壓力、涌出速度 等指標進行檢測和分析及早查明煤層的 位置和突出性,利用彈性波判斷前方煤層的 具體位置,采用洞內鉆孔檢測瓦斯的 含量及壓力.加強通風：通過煤系地層施工,通風的 重要性尤為突出,要加強通風管理,保證有足夠的 風量及風速,以便稀釋及加速瓦斯的 排出,使洞內瓦斯含量不高于規(guī)定值.建立完善的 瓦斯監(jiān)測檢查制度 ：采用瓦斯自動報警儀與人工檢查相結合,配專職的 瓦檢員,對隧道進行24小 時巡回檢測,對有可能瓦斯聚集處進行檢測.對爆破作業(yè),實行“一炮三檢制”,即裝

26、藥前、放炮前和放炮后對爆破工作面檢測.檢測時發(fā)現(xiàn)瓦斯在開挖面回風流瓦斯?jié)舛?超過0.5%,應暫停施工,并加強施工過程中的 通風.檢測時發(fā)現(xiàn)瓦斯在開挖面回風流瓦斯?jié)舛?超過1.5%,停止工作切斷電源加強通風.發(fā)現(xiàn)瓦斯時及時報告,及時通知建設、監(jiān)理與設計進行現(xiàn)場會商和設計變更,按“專項施工方案 ”做好各項安全管理工作：嚴格控制火源,加強通風,加強瓦檢.每班配技術人員、施工負責人值班.2、超前地質預報方案 超前地質預報采用超長炮孔鉆探、超前水平鉆探、地震波探測法等綜合方法預報.超長炮孔鉆探法：在掘進過程中,每次打眼都用5米鉆桿在隧道拱部和底部各鉆兩個探測孔,放炮則控制在3米以內,使工作面始終保持距不

27、良地質2米以上的 安全距離.當鉆孔出現(xiàn)不良地質征兆時,可以及時采取應對措施.超前水平鉆探法：采用隧道專用鉆機進行超前水平鉆探,來探明開挖前方的 地質情況.主要用于探測煤層、瓦斯、斷層、溶腔、突水、涌泥等不良地質.探明的 不良地質距工作面較遠,便于提前調整施工方案 和技術措施.TSP-203：可以得到前方地層的 地質力學參數(shù),如楊氏模量和橫向變形系數(shù)等,從而預報隧道前方及周圍臨近區(qū)域的 地質狀況,判斷開挖面前方100米200米范圍內的 地質情況.該系統(tǒng)的 使用,可極大 提高對地質情況的 判識能力,為施工生產提供安全保證.地質雷達探測：地質雷達或ZGS型智能工程探測儀,是通過發(fā)射天線T將高頻電磁波

28、以脈沖形式發(fā)射至地層中,再由天線R接收反射回的 信息,最后通過分析,達到對短距離進行超前預報的 目地.地質雷達或ZGS型智能工程探測儀探測范圍為前方30米內,可作為TSP地質預報系統(tǒng)的 主要輔助手段.紅外線探測法：主要探測含水破碎帶等.3、監(jiān)控量測方案 、量測項目本隧道以洞內外觀察、水平收斂量測、拱頂下沉量測為必測項目,其他特殊地段可根據(jù)實際情況進行.洞外應在淺埋段布置測點,進行地表下沉量測.各級圍巖量測項目見表7.表7 各級圍巖監(jiān)控量測項目表 項目類別 圍巖條件AB洞內觀察凈空變位拱頂下沉地表下沉圍巖位移襯砌應力圍巖條件洞內彈性波軟巖()軟巖()土 注：必須進行項目;應進行項目;必要時進行項

29、目.、量測斷面間距級圍巖地段1520米,級圍巖地段3040米.、量測信息的 分析與反饋為了 檢驗量測結果的 可靠性,了 解圍巖應力狀態(tài)、變形規(guī)律和穩(wěn)定性程度 ,對量測數(shù)據(jù)進行回歸分析.監(jiān)控量測管理基準值根據(jù)有關規(guī)范、規(guī)程、計算資料及類似工程經驗制定.監(jiān)控量測必須建立及時的 信息管理系統(tǒng),監(jiān)測數(shù)據(jù)必須及時反映給相關單位,及時分析,采取針對措施,確保施工安全.4、洞內注漿方案 根據(jù)地質狀況、富水情況、涌水量大 小 確定洞內注漿方案 ,如下表：表8 注漿方案 及注漿開始標準注漿方案 加固范圍適應水文地質條件方案 一全斷面超前預注漿：注漿有效加固范圍為：正洞為開挖輪廓線外8米,同時包括開挖工作面.輔助

30、坑道為開挖輪廓線外5米.土石分界地段、富水;淺埋溝谷地表常年有流水地段;探水孔流水量20米3/h;探水孔水壓P1.0米Pa;探水孔泥砂量s10%.方案 二全斷面超前預注漿：注漿有效加固范圍為：正洞為開挖輪廓線外5米,包括開挖工作面部分.輔助坑道為開挖輪廓線外3米.巖層接觸帶,物探電阻異常帶;地質預報判斷可能發(fā)生比較嚴重突水、突泥等地段;探水孔流水量為10 米3/h20米3/h;探水孔水壓 0.5米PaP1.0米Pa;探水孔泥砂含量5%s10%.方案 三開挖后全斷面徑向注漿：正洞注漿加固范圍為隧道開挖輪廓線5米.輔助坑道為開挖輪廓線外3米.中等富水取或節(jié)理、裂隙發(fā)育地段地段;巖體完整,探水孔流水

31、量2米3/hQ10米3/h,開挖后大 面積滲漏水;探水孔水壓0.2米PaP0.5米Pa;探水孔泥砂含量2%s5%.方案 四局部注漿和補充注漿：局部注漿根據(jù)情況確定,可以進行超前預注漿,也可進行徑向注漿,補充注漿加固范圍一般為初期支護背后4060厘米,主要回填初期支護背后的 空洞及加固圍巖的 松弛巖體.開挖過程中的 局部出水地段;巖體完整,探水孔流水量Q2米3/h且水壓力 P0.2米Pa,探水孔泥沙含量s2%;開挖后,巖體完整,局部出水;開挖后局部有較大 滲漏水;不能滿足結構防排水的 等級需要或隧道限量排放標準;初期支護表面滲漏水.、全斷面超前預注漿(B=5米)正洞全斷面超前預注漿(B=5米)注

32、漿設計如圖1所示.a注漿孔橫斷面布設圖 b 注漿孔終孔交圈圖c 注漿孔縱剖面布設圖圖1 正洞全斷面超前預注漿(B=5米)注漿設計圖正洞全斷面超前預注漿(B=5米)采用米KD-5S鉆機鉆孔,孔徑130米米,開孔深度 2米,開孔完成后安設108米米孔口管,之后,采用90米米鉆頭進行鉆孔,注漿段長度 30米.注漿施工采用水囊式止?jié){塞進行后退式分段注漿,若地層圍巖較差,出現(xiàn)返漿現(xiàn)象嚴重時,可采取前退式分段注漿工藝進行注漿施工.注漿完成后開挖25米,余留5米作為下一循環(huán)注漿施工的 止?jié){巖墻.在該注漿設計中,針對注漿盲區(qū),應在開挖過程中,應每開挖2米,采取超前小 導管進行補充注漿,以提高注漿施工質量,確保

33、開挖施工安全.、全斷面超前預注漿(B=8米)正洞全斷面超前預注漿(B=8米)注漿設計如圖2所示.采用米KD-5S鉆機成孔,開孔直徑130米米,開孔深度 2米,開孔完成后安設108米米孔口管,之后,采用90米米鉆頭進行鉆孔,若地層破碎,可采取前進式分段注漿工藝進行注漿施工,否則,可采取后退式分段注漿工藝進行注漿施工.注漿段長度 30米,注漿完成后開挖25米,余留5米作為下一循環(huán)注漿施工的 止?jié){巖墻.針對注漿盲區(qū),應在長管注漿完成后,每開挖2米,采取超前小 導管進行補充注漿,以提高注漿施工質量,確保開挖施工安全.a注漿孔橫斷面布設圖 b注漿孔終孔交圈圖c 注漿孔縱剖面布設圖圖2 正洞全斷面超前預注

34、漿(B=8米)注漿設計圖(3)、正洞徑向注漿(B=5米)徑向注漿采用注漿花管(必要時采用TSS管)進行全孔一次性或分段后退式注漿.注漿管采用42米米、=3米米焊接鋼管加工制作.正洞徑向注漿是在正洞開挖完成后,沿開挖輪廓線徑向環(huán)向布設42米米注漿孔.注漿鉆孔呈梅花型布置,開孔間距0.8米,排距1.2米.正洞徑向注漿(B=5米)注漿設計如圖3所示.圖3 正洞徑向注漿(B=5米)橫截面布置圖(4)、局部和補充注漿方案 局部注漿和補充注漿方案 ,主要為對探水孔及附近圍巖采取的 一種堵水和加固措施,局部注漿還包括隧道開挖完成后局部流水、股水、滴漏水、滲水部位的 堵水和加固,注漿加固范圍根據(jù)實際情況進行動

35、態(tài)調整.局部注漿一般采用普通水泥漿和普通水泥-水玻璃雙液漿,注漿采取定壓注漿,注漿終壓=水壓+12米Pa.注漿材料：普通水泥單液漿、超細水泥單液漿、超細型HSC漿和TGR米漿、普通水泥-水玻璃雙液漿、超細水泥-水玻璃雙液漿.注漿工藝：孔口止?jié){前進式注漿、管內止?jié){后退式注漿、孔壁止?jié){后退式注漿、全孔一次注漿三種方式.分段注漿的 注漿段長應根據(jù)地質條件確定,在節(jié)理、裂隙發(fā)育地層,可取35米.六、特殊地段處理措施1、隧道進、出口隧道進口黃土邊仰坡易產生滑坍失穩(wěn),出口邊坡距離兩側錯落、滑坡不良地質近,下臨G306國道,對洞內或洞口施工安全、公路交通造成重大 威脅.平涼端洞口,采用人工開挖,施工前應先清

36、理公路側邊坡危石,公路上方至洞口坡面邊坡,結合橋臺施工,采用錨噴網,防護.施工時,應派專人對公路上方邊坡進行觀測、監(jiān)測,以便及時采取措施,確保洞口及交通安全.施工時應會同相關部門做好警示,交通疏解工作,必要時進行交通管制.洞口工程應與洞口相鄰工程統(tǒng)籌安排、及早完成,施工宜避開雨季及嚴寒季節(jié).洞口施工前,應先檢查邊、仰坡以上的 山坡穩(wěn)定情況,并應進行不間斷監(jiān)測.結合現(xiàn)場地形,洞口邊、仰坡應及早做好坡面防護,確保洞口穩(wěn)定.洞頂邊、仰坡周圍的 排水系統(tǒng)宜在雨季前及邊、仰坡開挖前完成.隧道開挖應力求早進洞,避免出現(xiàn)深路塹或高邊坡,盡量減少對山體的 破壞,防止水土流失.洞口邊仰坡施工應自上而下分層開挖、

37、分層防護,洞口位于黃土中,隧道洞口范圍內永久邊仰坡,采用米10漿砌片石或拱形骨架護坡,臨時邊坡采用錨、網、噴防護.除洞口做好隔排水系統(tǒng)之外,洞口范圍內路基面采用米10水泥砂漿砌片石鋪砌厚30厘米,洞頂設截水溝,防止地表水下滲.2、洞口淺埋黃土地段容易產生坍塌冒頂、引起地表沉陷或邊坡滑坍,危及施工人員及設備安全.隧道進口段位于新、老黃土地層中,為喇叭口大 跨、連拱斷面,黃土具有大 孔隙(新黃土)、垂直節(jié)理發(fā)育以及強度 低、濕陷性,垂直節(jié)理發(fā)育,易坍塌掉塊,黃土隧道的 塌方預兆不明顯,具有突然性,含水量對黃土的 工程性質影響很大 ,對老黃土隧道而言,當含水量超過20%時,易發(fā)生塑性變形,施工中易產

38、生拱頂下沉量較大 ,地表開裂等現(xiàn)象.大 跨斷面采用三臺階法施工,必要時增設臨時仰拱,雙連拱段采用中洞法施工.開挖前進行超前管棚注漿,開挖后架設鋼支撐進行初期支護或灌注鋼筋混凝土,進一步提高洞身的 整體性和抗拉、抗剪、抗壓強度 .采用“超前支護,屏蔽環(huán)境,及時封閉”的 做法.即嚴格的 超前支護,特殊的 防、排水措施,以及短進尺、早封閉、強支護的 綜合處理措施.并加強圍巖量測,根據(jù)量測反饋指導施工.隧道進出口為黃土地層、淺埋,II線隧道偏壓,為安全進洞,進出口進洞前,沿隧道拱部開挖輪廓線外,設一環(huán)長30米的 108米米長管棚超前支護,拱部設超前小 導管,拱墻設工16型鋼鋼架支護.單線隧道采用短臺階

39、弧形導坑法開挖,隨挖隨支,襯砌緊跟,設超前支護.施工時應及時發(fā)現(xiàn)一些隱患,如地表對線路有影響的 陷穴、陷坑應及時回填.加強施工用水管理,保持洞內排水暢通.洞口施工前,應先做好截排水系統(tǒng),施工水池應遠離線路,以防成為坍塌的 誘因,洞內用水管理有序,排水應暢通,嚴防軟化地基出現(xiàn)坍塌.及時施做仰拱和封閉,特別是隧底部分,防止鋼架內移失穩(wěn)造成塌方.在施做支護時,鋼架地基應平整壓實,必要時加設臨時橫撐.錨噴施工支護的 施工工序,應按開挖、初噴、布設錨桿、掛網或架立鋼架、復噴的 步驟進行.在第一次開挖完成后,隧道斷面位移速度 最大 ,應及時施做初期支護,約束圍巖早期變形,防止隧道產生坍塌.在上半斷面施工支

40、護完成并進行下部開挖時,拱腳位置應預先采取加固措施,必須打鎖腳錨桿,防止由于下部開挖拱腳失穩(wěn)拱架下沉引起坍塌.必須注意仰拱超前,施工全過程進行監(jiān)控量測,并對量測數(shù)據(jù)及時整理分析并反饋到施工中,以確保施工安全.仰拱及時跟進,初期支護盡早封閉成環(huán),襯砌應緊跟,仰拱距掌子面距離控制在50米左右,襯砌與上臺階掌子面距離控制在90米左右.埋深較大 及含水量較大 的 黃土隧道,不能脫模過早,并要定期檢查襯砌拱架和模板臺車的 剛度 ,以防止因其變形造成襯砌開裂.3、煤系地層隧道穿越侏羅系地層,該層為含煤地層,洞身通過段落內底部有層煤層,為低瓦斯隧道,危急施工、人身安全,形成高風險事件.出口、斜井工區(qū),按低瓦

41、斯隧道工區(qū)設計,橫洞、進口工區(qū)施工時,加強施工通風,對瓦斯進行測試和監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測結果相應調整施工方案 .超前地質探測.對前方工作面瓦斯危險情況進行預測及判定,預測指標限值參照鐵路瓦斯隧道技術規(guī)范進行判定.進入瓦斯探測地段,沿隧道邊墻以5米點距用粉筆或油漆標好探測順序號直至掘進工作面.在掘進工作面,先對前方探測.在返回的 路徑上,每遇到一個順序號,就站在隧道中央,分別用儀器的 激光器打出光斑,使光斑落在左側邊墻中心位置、拱部中線位置、右側邊墻中心位置、隧底中線位置,并扣動扳機分別讀取探測值,做好記錄.然后轉入下一序號點,直至全部探完.也可以在掘進斷面自上而下測五排數(shù)據(jù),每排五個點,做好記錄,進

42、行對比.隧道穿越侏羅系地層,從區(qū)域地質上查得該層為含煤地層,洞身通過段落內有存在薄層煤及煤線的 可能,可能存在瓦斯等有害氣體,隧道通過對侏羅系時,堅持“短進尺,弱爆破、強支護,勤監(jiān)測,加強通風,快噴錨”的 施工原則.短進尺：隧道通過煤層地區(qū),因煤層有沼氣溢出,圍巖軟弱,應力較大 .每次開挖進尺控制在2米以內,采用上導坑開挖方案 ,臺階長度 控制在5米以內.保持每次開挖面積小 ,瓦斯溢量不大 ,開挖輪廓能夠迅速得到支護.強支護：采用長錨桿支護,使25中空錨桿,長度 為46米,超前支護.開挖后采用型鋼加式成U型鋼架,兩次噴射砼,先噴20厘米,待變形后再噴15厘米,總厚達35厘米.提高模注砼襯砌剛度

43、 .既加大 厚度 ;又提高襯砌材料強度 .勤監(jiān)測：人工現(xiàn)場監(jiān)測警器,如有超標立即報警并通過斷電器關閉洞內電器電源.各工作面和瓦斯情況可及時地被監(jiān)控人員掌握,提高對事故的 應變能力,特別是揭煤放炮期間,監(jiān)測人員能立即觀察到炮后瓦斯?jié)舛?變化曲線和涌出量,節(jié)省施工間隙.設置自動監(jiān)測系統(tǒng)的 探頭須離開挖面有一定的 距離,還要人工配合檢查,實行裝藥前,放炮前,爆破后人工進行瓦斯檢查(即一炮三檢查).牢記兩個數(shù)值：當瓦斯?jié)舛?達到1%時,禁止打眼、裝藥、放炮;瓦斯?jié)舛?達到1.5%時,撤人、停電、通風.弱爆破：采用低爆力部份露煤震動放炮方案 .即采用低爆力的 礦用安全炸藥與安全雷管(煤礦許用毫秒電雷管最

44、后一段延期小 于130米s),裝藥系數(shù)與普通掘進爆破相同,只在巖石段裝藥,煤段不裝藥,在揭開煤層前的 安全巖柱開始,進入煤巷及半煤半巖巷,直到進入全巖巷2米時的 全過程,均須采取以下安全措施.放炮時洞內停電,洞外起爆,所有人員撤至洞外,洞口50米以內杜絕一切火源.遠距離放炮后及時對揭煤工作面噴混凝土或襯以氣密性混凝土,以利于巖體的 穩(wěn)定,并可封閉巖面,堵塞瓦斯排放通道.預探(通過煤層之前先通過打探孔探測煤層位置);預測(施鉆預測孔,取樣試驗確定是否有突出危險);預排(對有突出危險的 煤層預先排放瓦斯);檢驗(打孔取樣檢驗預排效果);震動放炮揭石門(用震動放炮把煤層之前的 巖柱揭開);超前支護下

45、掘進煤巷及半煤巷;設置加強的 初期支護.加強通風：斜井施工瓦斯隧道工區(qū)采用兩臺110KW通風機壓入式通風,通風必須遵循按照鐵路瓦斯隧道技術規(guī)范及有關國家規(guī)程.瓦斯隧道施工期間設置合理的 機械通風系統(tǒng),其需要的 風量應根據(jù)下列要求分別計算,并取其最大 值作為設計風量.瓦斯隧道在施工期間,設專門的 通風管理機構,負責通風系統(tǒng)各種設備的 管理和檢修,定期測試洞內風速、風量、氣溫、氣壓、瓦斯?jié)舛?等并作出詳細記錄,計算有效風量.施工期間,保證連續(xù)通風,在特殊情況下停風時,應同時停止工作,撤出人員,切斷一切電源,恢復通風前首先檢查瓦斯深度 .快錨噴：由于煤層軟弱松散,爆破后往往不等支護產生坍塌冒頂,因此

46、必須設置超前支護.采用自進式注漿錨桿作為超前支護,利用中空立桿身注漿(帶止?jié){塞)注漿壓力須達到2.0米Pa,水泥漿固結半徑達到1520厘米,錨桿間距為0.2530厘米,膠結煤粉,使得環(huán)型相對穩(wěn)定,不發(fā)生煤粉散落.二次襯砌采用氣密性混凝土,氣密劑采用FS-KQ型氣密劑;DK117+800DK120+000段采用全包防水,噴混凝土與二次襯砌間全斷面鋪設全封閉防水板,采用全斷面全包防水;根據(jù)施工中對瓦斯的 監(jiān)測情況,確定透水管與泄水孔的 設置,嚴防瓦斯溢出影響運營安全.設計預留通風條件,隧道襯砌完成后,根據(jù)對瓦斯的 實測情況,再行研究是否設置運營通風設施.4、拱部通過圓礫土地段隧道大 部分地段整體或

47、拱部,位于圓礫土、局部上覆(細)中砂層,地層受施工及地下水影響,易出現(xiàn)坍塌,存在高度 風險.由于勘察中無法準確確定隧道圍巖分級,在施工時,必須實施超前地質預報,通過超前地質預報工作,對前方的 地質條件進行判斷分析,以確定圍巖和支護措施.必要時采用注漿措施進行預支護、預加固.5、富水破碎地段易造成突然涌水,嚴重影響施工安全、進度 ,可能影響地表水文地質環(huán)境,存在高度 風險.強富水地段,采用超前注漿堵水措施.為防止大 規(guī)模涌水,對隧道通過可能發(fā)生突涌水的 地段采用超前地質預測預報,必要時可采用超前鉆孔探水,據(jù)預報結果,必要時,采取帷幕注漿堵水措施.對水文地質及地表水文環(huán)境進行監(jiān)測,依據(jù)監(jiān)測情況,確

48、定處理措施.地下水流失對地表水文環(huán)境有較大 影響時,對開挖后洞壁存在大 面積或局部股狀涌水,采取洞壁徑向注漿或局部注漿封堵措施.對反坡地段加強抽排水能力,按可能的 最大 突水量配備抽排水設備.進口工區(qū)或橫洞反坡施工工區(qū)：正洞掌子面積水采用移動潛水泵抽至設在洞內一側的 泵站,由工作泵將水倉積水經管路抽排至下一級泵站,如此接力抽排至洞外,沉淀過濾后排放.斜井工區(qū)：在自掘的 過程中可不設水倉,工作面的 積水由移動潛水泵抽排至臨時水倉內,由臨時水倉抽排至洞外;斜井施工正洞時,斜井井底、井身設水倉及泵站,正洞滲水和斜井自身滲水以及施工用水均由斜井排出洞外.斜井擔負正洞反坡施工段,采用移動潛水泵將水抽至洞

49、內一側的 泵站,由工作泵將水倉積水經管路抽排至下一級泵站,如此接力抽排至斜井底泵站,再通過斜井泵站抽至洞外,水量較大 時,在正洞中設置水倉.6、通過土石分界及不整合接觸帶段,近水平巖層段、膨脹巖(土)段根據(jù)監(jiān)控量測結果,必要時增大 隧道預留變形量,對初期支護采取補強措施.必要時打超前鉆孔,改變前方巖體力學性質,使抑制巖體的 應力得以釋放,保證開挖順利進行.及早施作初期支護,盡早進行初噴,防止圍巖吸水膨脹,設置鋼支撐、噴射鋼纖維混凝土與系統(tǒng)錨桿,組成聯(lián)合支護系統(tǒng),適當加強初期支護,保證圍巖變形過程中不發(fā)生失穩(wěn)、坍塌,發(fā)揮圍巖自承能力,然后及時施作仰拱,使支護封閉成環(huán),整體受力.控制好施工用水,減

50、少水的 漫流和積水浸泡地基,對圍巖滲水和施工用水集中歸槽抽排.加強通風,防止潮濕空氣對圍巖表層的 侵蝕.鉆爆法施工時采取淺眼多循環(huán)光面爆破.短進尺,弱爆破,盡量減少爆破對圍巖的 擾動.工序安排緊湊,開挖后,圍巖暴露時間盡量縮短,減少風化、水化作用.仰拱開挖后立即設鋼拱架,與邊墻鋼拱架形成環(huán)狀封閉,噴射混凝土進行封閉,再打設錨桿、綁扎仰拱鋼筋、施作仰拱及充填混凝土. 加強對初期支護變形情況進行監(jiān)控量測,二次襯砌在圍巖變形穩(wěn)定施做.7、斜井與正洞交叉處結構受力復雜,跨度 大 ,有坍塌風險.進入交叉口前,做好詳細施工方案 ,報相關部門會審后,再施工,該段正洞、井底襯砌支護加強,及時施做襯砌.七、建議太峪隧道屬全線難點工程,水文地質條件極復雜,洞身長距離穿越土石界面及煤系地層.根據(jù)施工信息,及時做好動態(tài)設