隧道工程安全專項施工方案

2021-10-24 15:15:37 字數 4708 閱讀 1087

本標段隧道共13座,其中於家夼隧道全長2497公尺,圍岩差,工期長,為全線的控制工程;隧道全長3655公尺,為青榮正線最長隧道。韓家隧道全長2445公尺,架梁需通過此隧道,需要提前開工,為本標段工期控制工程。

針對本標段隧道工程比重較大,隧道數量多、地質複雜,隧道進、出口多位於淺埋、偏壓、風化破碎帶地段,且連續段落長,進洞與出洞施工難度大、工期長;隧道一級防水質量標準高。隧道ⅳ、ⅴ級圍岩長度累計7842m,佔隧道總長的51%,開挖後圍岩自穩能力差,容易產生失穩和變形,特別是遇到地下水發育時更容易發生坍塌。因此,軟弱破碎圍岩條件下隧道開挖是本標段隧道施工的重難點,也是易於造成安全事故和環境災難的重要因素。

根據《中國**動引數區劃分圖》(gb18306-2001)附錄《中國**動峰值加速度劃分圖》,**動峰值加速度為0.10g(**基本烈度為ⅶ度)。

最冷月平均氣溫:-0.9c。

隧道區土壤最大凍結深度0.51m。

隧道區地下水為基岩裂隙水,主要賦存於岩石節理裂隙及風化裂隙中,無穩定的水面,在裂縫帶發育時可能富水。隧道區位於低山區,該區大多地段岩石裸露,地表岩體節理裂隙發育,為大氣降水滲入創造了良好條件。隧道區地下水排洩方式主要有以下幾種:

蒸發排洩和地下徑流排洩。

沿線出露地層有新生界第四系全新統人工堆積填築土、雜填土及素填土;衝洪積黏性土、粉土、砂類土及碎石類土,區域性夾淤泥質土;坡洪積層粉土、粉質黏土,區域性夾砂類土及碎石類土;風積粉、細砂、中砂;海積粉、細砂;第四系上更新統衝洪積黏性土、砂類土。中生界白堊系上統王氏群砂岩、砂礫巖、泥岩、玄武岩;下統青山群火山角礫岩、凝灰岩、凝灰質角礫岩、泥質粉砂岩、流紋岩、玄武岩、潛英安玢巖、潛石英閃長玢巖;下統萊陽群礫岩、砂岩、頁岩、砂礫巖、泥灰巖。下元古界粉子山群變粒巖、大理岩、黑雲母片岩、長石石英岩;元古界荊山群及粉子山群變粒巖、黑雲片岩、片岩、大理岩、斜長角閃岩。

並發育有中生代晉寧期侵入巖細粒二長花崗岩、片麻狀細粒二長花崗岩、片麻狀細粒黑雲二長花崗岩、片麻狀含斑中粒二長花崗岩、條帶狀片麻狀細粒黑雲二長花崗岩、片麻狀細粒含磁鐵礦二長花崗岩、片麻狀中粒角閃花崗閃長岩及印支期中粗粒二長花崗岩。

隧道主要的工程地質問題為圍岩失穩、塌方。隧道開挖後,由於圍岩應力出現重分布現象,會在洞室周邊區域性形成應力集中,如果圍岩岩體承受不了應力重分布的應力作用,就可能發生塑性變形或破壞。隧道區域性岩體呈破碎狀態,開挖後受應力重分配及水的作用的影響,極易出現塌方掉塊的想象。

線路位於膠東半島,地貌主要為衝洪積平原、剝蝕平原、濱海平原、丘陵低山區等。威海至榮成為丘陵低山區,地形起伏較大,河流、溝谷發育,大部分地段基岩裸露,間有丘間寬谷、河谷階地及小型濱海平原。

隧道穿越了堅硬的灰岩、石英砂巖等地層時,隧道在開挖過程中有可能產生岩爆現象,施工中加強**預報,對岩體的岩性特徵,岩石的物理力學性質,地應力特徵等進行綜合分析,**可能出現岩爆的具體地段及岩爆等級。對於岩爆地段主要採取以下措施:

3.2.1、超前預報

採用以超前鑽孔為主,結合開挖面及其附近的觀察,通過地質的觀察、素描,分析岩石的「動態特徵」,主要包括岩體內部發生的各種聲響和區域性岩體表面的剝落情況等,作出預報。

3.2.2、施工措施

對於岩爆地段主要採取以下措施:

⑴針對岩爆發生的特點和規律,採取超前鑽應力釋放孔加速原岩應力釋放,降低開挖後岩爆烈度。在開挖前,鑽超前錨桿,釋放部分原岩應力,通過超前錨桿與圍岩的共同作用,提高其開挖後的整體性,緩解應力集中,避免出現大塊岩石爆落。

⑵優化開挖措施,採用淺孔爆破,降低一次爆破用藥量,盡可能減少爆破對圍岩的影響,採用短進尺、多迴圈的作業方式;嚴格採用光面爆破技術,使開挖斷面輪廓園順,盡量避免區域性出現大的超欠挖,造成應力集中而引發岩爆。

⑶採用分步開挖,使應力逐步釋放,以便降低開挖後的圍岩應力。

⑷開挖後,在發生強烈岩爆的部位噴射高壓水,降低岩石表面脆性,鑽集中應力釋放孔。

⑸加強初期支護,二次襯砌緊跟。採用噴混凝土、掛網、徑向錨桿防護,嚴重地段架設格柵拱架。

3.2.3、安全措施

隧道施工中一旦發生岩爆,應立即採取以下措施:

⑴徹底停機待避,同時進行工作面的觀察記錄,如岩爆的位置、強度、型別、數量以及山鳴等。

⑵岩爆後加強找頂工作,在工作面、邊牆及拱部,每一迴圈內進行2-3次找頂,清除危石,確保施工安全;。

⑶採用能及時受力的摩擦型錨桿。

⑷加強初期支護,二次襯砌緊跟。

⑸延長通風時間。

⑹對管理人員和施工人員加強岩爆知識教育,嚴格執行隧道施工的安全規定,強化個人防護意識。

⑺加強人員和機械的保護。

⑻已完成開挖的岩爆地段設立明顯的警示標誌,並由安全員加強對該施工段的巡視工作,確保通行人員、車輛的安全。

隧道隧址區內地質複雜程度為中等複雜和簡單,岩性為片麻狀黑雲二長花崗岩,破碎岩體可能引起坍塌或掉塊,隧道洞室穿過破碎帶時容易引起坍塌、冒落,施工時應引起重視。

⑴施工原則

岩體破碎段嚴格按「早預報、先治水、前支護、短進尺、弱爆破、強支護、快封閉、勤量測,步步為營,穩步前進」的原則組織施工。

⑵超前地質預報

採用開挖面地質素描、tgp12**反射法和超前鑽探進行超前地質預報。對圍岩的破碎和富水程度進行**和驗證。及時進行資訊收集、處理、反饋,以調整施工方案和施工方法。

⑶施工方法

根據超前地質預報所揭示地質斷層及地下水的水量情況按設計採取超前預注漿、區域性注漿、開挖後徑向注漿和超前小導管注漿等注漿方式,確定注漿的範圍。注漿結束後,對注漿效果進行檢查,是否進行補注漿,是否可以開挖。

①開挖根據現有資料針對不同斷層採取不同的開挖方法,在開挖過程中根據實際情況適時進行調整。斷層及破碎帶施工主要採用弧形開挖預留核心土法、台階法開挖施工。

②初期支護

採用噴、錨、網、噴支護緊跟、鋼架支護。噴射砼厚度符合設計要求,加強監控量測工作,根據位移量測結果,評價支護的可靠性和圍岩的穩定狀態,及時調整支護引數,確保施工安全。

鋼架緊跟開挖施作,及時封閉成環,對雙側壁導坑法、七步台階法施工地段,輔助鋼架支護在襯砌前逐段拆除。

輔助支護施工措施根據實際進行設計變更以及現場施工安全需要進行施作。

③仰拱超前,襯砌適度緊跟

仰拱超前施工,襯砌適度緊跟,形成封閉結構,提高襯砌結構的承載力;施工縫、沉降縫作特殊處理,一方面為了防水,另一方面可減弱地層活動性對襯砌結構的危害。

隧道進口、出口洞口位於淺埋段,洞口施工將會對土體擾動導致洞口山體失穩,為保證施工安全,應加強施工過程中的監控和管理。

洞口開挖安全注意事項:

(1)洞口邊仰坡開挖前,先在明洞邊仰坡開挖線外布置觀測點,嚴密觀測洞頂圍岩變化。觀測點應布置在仰坡頂5~10m範圍,間距每5m乙個。還應根據岩層走向、厚度、頂部位置具體設定,應保證能觀測到順層岩體的位置變化。

根據觀測資料,分析洞頂圍岩變化,當洞頂沉降出現突變,產生較大的橫向、豎向位移時,應實地觀察洞頂地表有無出現裂縫,並加強觀測。如果觀測資料有繼續加大,裂縫寬度變大或者數量增多,則洞口可能出現失穩,需要停止進洞進行處理。

(2)洞口段正洞施工:

a、進洞開挖,開挖方式應採用三台階七步開挖法或者三台階臨時仰拱法。遵循「短進尺、弱爆破、早封閉、勤量測」的施工原則,每迴圈進尺以一榀拱架間距為宜,盡量採用預裂爆破。

b、觀察記錄工作面的工程地質與水文地質情況,作地質素描。觀察開挖面附近初期支護狀況,判斷圍岩、隧道的穩定性和初期支護的可靠性。由地質組進行,其他技術人員協助。

c、地表量測:在ⅴ級圍岩且埋深小於40m的地段沿隧道軸向每隔5~10m布設。同時在橫向依據實際情況,選定主斷面,沿主斷面布設測點,以了解地表沉降的橫向影響範圍。

d、洞內量測:按照設計及規範要求,對隧道進行拱頂下沉及圍岩收斂量測,發現圍岩變化異常立即採取加固措施,確保施工安全。

對隧道上方及周邊影響範圍的水源及泉點進行建點觀測,並對隧道內出水量進行對比分析,一旦發現洞內滲水過大或地表水源乾涸,必須立即變更隧道施工方案,對隧道滲水進行注漿封堵,減小隧道洞內出水,對隧道上方因隧道施工而造成生產、生活用水影響的進行調查、走訪,並進行適當補償。

隧道穿越可溶岩地段,位於垂直迴圈帶,存在岩溶、突泥、突水的可能;隧道通過斷層,岩體破碎,易發生暗河及岩溶突水,危急施工安全,同時也可能造成地表失水,影響居民生產生活用水,擬採取如下措施:

⑴前地質**預報

岩溶地段要根據設計要求進行超前地質**、預報,採用地質素描、地質調查、地質雷達、tgp長距離超前地質預報、長距離超前鑽孔、炮眼超前鑽孔和地質素描等綜合方法進行預報,準確判定前方岩溶形態、地下水分布情況和儲量,為制定施工方案提供依據。

⑵超前預注漿堵水

對可能發生大規模的突水、突泥的岩溶段施工,需要維繫岩溶水通暢時,上報監理和設計單位進行變更,採取預注漿加固措施,預注漿加固前先採取引排措施,然後進行注漿。

⑶開挖、支護、二襯

帷幕注漿結束後先施工超前管棚然後開挖,根據圍岩級別分別採取cd法、雙側壁導坑法或crd法開挖,開挖後及時進行初期支護並封閉成環,仰拱和二襯及時緊跟,以「管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測」和「分步開挖」 的原則組織施工。

⑷開挖後隧道周邊岩溶發育情況探測

開挖完成後及時採用tgp12對隧道的拱頂、邊牆及隧底岩溶發育情況進行探測,當發現異常時採用5m鑽孔進行鑽探驗證,如發現隧道周邊5m以內有溶腔必須進行填充和加固。

⑸隧道周邊徑向注漿

開挖後及時對隧道周邊進行徑向注漿,封堵地下水,控制地下水排量,如果隧道洞頂有住戶,要嚴格控制地下水流失,採取「以堵為主,限量排放」的原則。

⑹溶洞處理

①溶洞處置的主要原則

隧道遭遇到發展和衰亡階段的岩溶中的大型溶洞、暗河時,通用原則為確保隧道的襯砌結構有足夠的安全保證、在可預見期內洞穴的穩定性***、原有水流通道不會被阻斷、方案比較經濟適用。

② 溶洞處理主要方式

隧道過溶洞處置方式有內增設邊牆梁及行車梁、托樑、支墩、懸壁梁承托縱樑、拱橋、加大隧道淨空寬度跨度跨越岩溶或對隧道周邊岩體進行封閉、注漿加固、支頂加固、加強襯砌等。

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