叙岭关隧道隧道难重施工方案.doc
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1、四川公路桥梁建设集团有限公司纳黔高速公路C7合同段 叙岭关隧道施工方案叙岭关隧道重、难施工方案编制: 审批: 四川路桥集团有限公司纳黔高速C7合同段项目经理部 2009年6月重、难施工方法(一)、洞口浅埋段施工洞口浅埋段在进洞施工前,先做好洞口边仰坡防护、洞口截排水系统及必要时地表注浆加固,在确保洞口安全后开始隧道施工。洞口段采取“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、快衬砌、早成环”的原则,严格超前支护,控制循环进尺,开挖后先临时支护,并随石碴清理完毕完成初期支护。浅埋段采用双侧壁导坑法施工,尽量采用人工或机械开挖,需要爆破开挖时,严格控制循环进尺和装药量,减少爆破作业对围岩的扰动。循环进尺控制在
2、0.6m。浅埋段开挖后,根据围岩实际情况,加强支护结构,加密格栅钢架间距,加长、加密锚杆,确保围岩稳定。浅埋段施工时,加强围岩监测工作,增加监测频率和监测点,专人负责,及时反馈信息,指导隧道施工。浅埋段开挖支护完成后,尽早安排衬砌施工。(二)、断层破碎带施工1.进入断层前15米,即控制钻爆作业,减少对围岩的震动。2.采用42双层或单层小导管进行超前支护。(1)钻孔参数:沿隧道拱部周边开挖轮廓线外0.3m,起拱线下1.0m,为施作管棚钻孔范围,孔间距0.4m,外插角13。(2)管棚注浆:当管棚钢管安装完毕,即开始注浆。开始时先用单液注浆,待浆溢出小孔深入管棚周边围岩后,即进行双液注浆,当注浆压力
3、达到设计终压时,即可停止压浆。3.钢架支撑:当管棚注浆完毕,则立即架设钢架支撑。钢架应与管棚各钢管头进行焊接。并安装纵向联接筋,使所架的钢架与已立好的钢架连接,增强钢架的稳定。4.打锚杆及挂网,并复喷砼至设计厚度并让喷层尽可能覆盖钢架。5.复喷砼完成后,即进行开挖,开挖进尺略长于钢架支撑间距。6.技术保证措施(1)做好防排水措施。施工时随工作面的向前推进应挖好排水沟。反坡掘进时,还应准备足够的抽水设备。坑壁或坑底有水流出时,应凿眼安置套管集中引排,使其不漫流。(2)各施工工序之间的距离宜尽量缩短,并尽快进行全断面衬砌封闭,以减少岩层的暴露、松动。(3)开挖作业时,应严格掌握炮眼数量、深度及装药
4、量,尽量减少爆破对围岩的震动。(4)开挖后要立即喷射一层砼,并架设钢支撑,支护应宁强勿弱,并要经常检查加固。(三)、溶洞处理岩溶对隧道的主要影响是:洞害、水害、洞穴充填物及坍塌方面。叙岭关隧道洞身主要穿越碳酸盐地层,岩溶较为发育,因此施工中针对出现的岩溶对隧道的影响情况及施工条件采取跨越,加固洞穴,引排、截流岩溶水,清除充填物、注浆加固,回填夯实及疏排地表水等综合处理措施。1.岩溶水的处理对岩溶水的处理原则是宜疏不宜堵。为防止岩溶水的突然涌出,施工中在采取超前钻孔探测的同时,预备足够数量的抽水设备,以确保施工安全。施工时可根据不同情况采取如下措施:(1)暗沟排水隧道穿过无充填物的溶洞,可在隧道
5、底设置石砌暗沟,使岩溶水仍沿原有通路自行排出。(2)管道排水当隧道基底横穿溶裂隙时,在铺设仰拱时,预埋竖向20cm的铸铁管后,其下横放30cm的砼管(管壁带孔),周围回填卵石,使水流进入有孔砼管后,流经铸铁管及横向水沟排入侧沟。(3)涵洞、泄水洞排水当岩溶横穿隧道底部,且岩溶水发育时,可在隧道底部设置涵洞或泄水洞将岩溶水排除。(4)渗沟、铺砌排水根据岩溶的形态、在隧底设置渗沟,将水底溶洞水流排出。2.岩溶洞穴的处理根据岩溶洞穴大小及洞穴与隧道不同部位的关系,采用跨越、堵塞、加固等处理措施:(1)当溶洞规模较大,或溶洞虽小但要求不堵塞水流,或溶洞溶浚或充填物松软,基础处理困难或耗资巨大时,可根据
6、具体条件采用梁跨、板跨、拱跨等跨越措施。(2)对已停止发育的干小溶洞,采用砼、浆砌片石或干砌片石堵塞,填塞必要时注浆加固以防止塌陷。溶洞位于隧道下部清除溶洞内充填物,用200砼回填或浆砌片石予以封闭,完成后进行隧道工序施工。溶洞位于隧道顶部清除溶洞内杂物、浮土、石,在溶洞顶侧梅花状布置20、L=3.0m、1.01.0m径向锚杆,然后在隧道拱顶浇注同标号砼,厚40cm,做成套拱,在套拱上部做1.0m厚的浆砌片石做护拱,对浆砌片石压浆,充分保证浆砌片石无空隙。(3)支顶加固当溶洞位于隧底,且洞顶至路肩有一定厚度时,清除充填物后,采用支承墙加固,支承柱嵌补加固或加强衬砌等措施。3.洞穴充填物的处理洞
7、穴充填物的特点是松软、下沉量大、强度低、稳定性差,当隧道穿越洞穴充填物地段时,可按不同情况采取桩基、换填、注浆等处理措施。4.技术保证措施(1)施工前应对地表进行详细勘查,注意研究岩溶状态,估计可能遇到溶洞的地段。(2)了解地表水、出水地点的情况,并对地表进行必要的处理,以防止地表水下渗。(3)当施工达到溶洞边缘,各工序应紧密衔接。同时设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况,据以制定施工处理方案及安全措施。(4)当在下坡地段遇到溶洞时,应准备足够数量的排水设备。(5)施工中注意检查溶洞顶板,及时处理危石。当溶洞较大较高时,应设置施工防护架或钢筋防护网。(6)在溶蚀地段的爆破作业,
8、应尽量做到多打眼、打浅眼,并控制药量。(7)在溶洞充填体中掘进,如充填物松软,可用超前支护法施工。如充填物为极松散的砾、块石堆积或有水,可于开挖前采取预注浆加固。(8)溶洞未作处理方案前,不要将弃碴随意倾填于溶洞中。(9)处理情况复杂的溶洞,要根据现场具体情况制定安全措施,以确保施工安全。(10)出现溶洞后,首先压注高压风进行通风处理,并用活动物进行试验有无有害气体,如有有害气体,经通风稀释后,才可进行处理。(四)、涌水突泥地段施工1.一般情况处理措施本隧道所在地区雨量充沛,且穿越石灰岩地区,岩溶及地下水发育,施工可能遇到富水涌泥,因此采取以下施工措施。(1)做好地质预测预报,通过无孔物探和对
9、掌子面岩性及水流量进行分析地质状况;(2)当掌子面及四周围岩水量较大,成流水,在掘进断面布置45个探水孔,当探孔中23以上眼出水,且水量大于10m3h应进行注浆堵水,浆液采用双液浆。(3)当有承压水时,应用钻孔台车接长钻杆钻孔放水减压,减压后注浆堵水。(4)对内储水量很大,无法堵时应采取在上游凿截水沟通过引流处理。(5)为防止突然涌水造成损失,洞内应做好排水措施,保证排水沟畅通及设备完好。2.双液注浆施工方法及工艺我单位在以往的隧道施工中,对富水涌泥段施工已探讨了一套比较成熟的施工方法,即:水泥浆水玻璃双液注浆超前固结富水、涌泥段,然后再进行开挖的方法通过该段。(1)原理及特点双液注浆是采用“
10、三叉管”将水泥浆、水玻璃压入围岩,通过高压作用,使浆液渗透到围岩空隙内,一方面挤压出空隙水,同时快速凝固,与周围土体或土夹石固结成具有一定强度的结石体,从而形成既可止水又具有承载能力的结构体,达到超前固结富水、涌泥隧道围岩的目的。水泥浆、水玻璃混合而成的双液浆具有凝结固化快、结石率高的特性,其固结速度与水泥浆、水玻璃的配合比有很大关系,当水灰比、水玻璃浓度不变时,随着双液比(水泥浆与水玻璃溶液之比)在一定范围内由小变大,其固结速度由慢加快。(2)操作方法施做止浆墙第一个循环注浆前,需设置止浆墙,以保证双液浆在掌子面附近围岩中渗透、固结,防止浆液外溢,止浆墙采用片石浆砌或模注砼均可,浆砌片石止浆
11、墙厚度1.52.0m,75水泥砂浆砌筑,砼止浆墙厚度6080cm,150砼灌注,止浆墙与围岩之间采用20锚杆连接。墙体与掌子面(或坍体)之间设砂袋滤水层。止浆墙构造如图。注浆孔布设如图所示。(五)、瓦斯地段施工1、 煤层探测及煤与瓦斯突出预测煤层探测及煤与瓦斯突出的研究表明,煤层畸变、分岔、煤厚突变处是最易发生突出现象的部位,而施工中若误揭煤层则会诱发灾难性事故。因此,了解煤层的赋存形态,通过标志层判定煤层就尤为重要。在开挖工作面距预测煤层位置10m以外,于上部导坑打3孔超前钻孔,详细记录岩芯,寻找标志层,确定煤层编号,及记录煤层空间位置及煤层厚度。根据“煤规”规定,超前钻孔必须穿透煤层全厚并
12、进入底板岩层(底板标志层)不小于0.5m,其终孔位置应控制在开挖轮廓外5m左右。为掌握煤层变化情况,隧道下部导坑也需打12孔超前钻孔,与上部导坑之钻孔相互印证。开挖面掘进至已定位煤层净距为5m时,首次揭煤前作2个预测孔,对煤与瓦斯赋存条件、突出程度进行预测,以确定防突措施。通常首次预测确定煤层具有突出性后,该层煤即为突出煤层。由于煤与瓦斯突出的机理十分复杂,因此,在其它部位施工时,仍应进行检验性预测孔预测。对煤与瓦斯突出的预测方法多种多样,而又各有局限性,除常用的钻屑指标法外,还有“钻孔瓦斯涌出初速度法”、“综合指标R值法”以及近年发展的“声发射预测”、“红外测温预测”、“氦、氩同位素预测”等
13、等。施工中,经常采用多种预测方式,以期全面地、多角度地进行煤与瓦斯突出预测,提高预测准确率。2、 防止煤与瓦斯突出的措施(1)、抽放与排放的选择对于突出煤层,降低煤层瓦斯压力是至关重要的措施。一般对于局部防突多采用抽放或排放。采用抽放时,由于负压可使钻孔数量大为减少,按技术要求抽放负压应不小于13kpa,抽放率应达到25%才能有效地止住突出。然而,由于突出煤层多具有透气性系数低,往往远小于0.001MD(达西),故抽放效果难以保证。另据美国洛杉机地铁在粉细砂层内进行的抽、排放试验资料,抽放与自然排放对相邻监测井中的有害气体浓度,由此而论,隧道抽放瓦斯效果还需设一套空气注入系统方可快速有效,这显
14、然会增加工程投资。排放范围为隧道开挖轮廓以外5m。排放步骤与隧道开挖步骤相适应,由距煤层净距5m处掌子面施作排放钻孔。实际上,考虑先揭煤之施工部分开挖面的排放钻孔,则排放钻孔可减少10%以上。排放至瓦斯压力小于本矿区最小突出瓦斯压力值后,即可揭煤。(2)、揭煤工程措施揭煤采用金属骨架支护,震动放炮揭开石门,争取一次揭开煤层。在煤与瓦斯突出事故中,揭开石门导致突出所占比例虽不高,但其强度却很大,因此,首次揭煤应引起高度重视。而在煤层中掘进,煤与瓦斯的动力现象多为小型突出或压出、倾出为主。由于掘进过程中破坏了原有应力场,二次应力的产生及集中作用,岩体受爆破影响后的弱化作用,都为煤层弹性储能的释放提
15、供了条件,煤与瓦斯的突出多发生于开挖爆破后。因此,安全揭煤首先要对周边煤体进行适当加固,限制开挖后应力场的变化范围,结合防突采用的金属骨架,采用不同外插角的自进式锚杆。其中,大外插角者,以超前加固岩(煤)体、封闭开挖范围以外煤体裂隙,以缩小岩体松弛区,防止大变形的发生,减少瓦斯涌入坑道的数量。小外插角者,作为揭煤之金属骨架防止煤与瓦斯的突出,同时也是作为保证施工安全的超前小管棚。(3)、防止煤与瓦斯突出的备用措施布设较密集的排放钻孔本已起到了煤体的卸压作用,若排放效果不理想时,还可利用这些排放孔进行水力冲孔,诱导煤层喷孔现象,形成有控制的连续的小型突出,通过煤与瓦斯的大量喷出,使排放范围内具有
16、突出危险性的煤体失去突出能力,同时水能加强煤体的可塑性,降低其弹性储能,减缓释放速度,达到防止突出的目的。3、 加强通风为保证施工安全,施工通风十分重要。根据“煤规”,洞内风速要保证不小于0.15m/s,风流中瓦斯浓度不得超过1%。施工通风采用压入式通风方式,每个洞口配置1台220KW轴流通风机,配160cm软风管供风 (瓦斯段不能使用易燃风管)。4、含裂隙瓦斯、油气及硫化氢气体地层的施工防灾措施(1)、加强地质预测、预报工作,采用超前钻探、TSP202地震波超前地质预报袭用及综合物探,超前查明小型储气构造、裂隙发育带、溶蚀发育带等瓦斯易于储集的地质条件,防止误揭。(2)、 对异常点采用钻探验
17、证,对气囊采用抽放、排放或注浆封闭等措施,防止有害气体的大量涌入。待瓦斯被封闭或排放枯竭后,再行掘进。(3)、 加强施工通风,是保证施工安全的有力措施。除按瓦斯允许浓度要求进行通风外,还需保证坑道内硫化氢浓度不大于规范规定的要求。(4)、由于赋存裂隙瓦斯的岩体相对较坚硬,钻进时产生热量较大,因此必须坚持采用水钻,以防不测。利用硫化氢溶于水的特性,在坑道内喷雾洒水可有效降低硫化氢浓度。5、瓦斯隧道防爆施工机械配套及供配电设备:A、用电设备两套原则,照明设备采用防爆型,电气、施工机械等设备不防爆。B瓦斯隧道安全施工与综合管理(1)、隧道一旦发生瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出事故,损失必然巨大,不但延误工期
18、,而且机具设备和人员生命的安全都将付出重大代价。而防止灾害的发生,一是需要切实可行的技术措施;二是应有科学而严密的管理制度,“技术”和“制度”二者不可偏废。瓦斯隧道施工管理,要坚决贯彻“安全第一、预防为主、依靠科学、综合治理”的方针,施工中的各项管理工作必须在此方针的基础上做到科学、简便、严密、系统。(2)、瓦斯隧道管理机构施工管理机构:项目部领导小组 隧道施工队 按施工方案、正洞上下断面分别揭煤施工的需要,设置作业工程队。项目部瓦斯监测中心(进行煤层突出危险性预测及防突措施效果检验,对通风、瓦斯进行定期与不定期的检测和仪器校正,对瓦斯自动遥测系统进行安装、管理等) 项目安质部 各工程队防爆室
19、 下设三个组(洞口检查组、瓦斯通风检测组、电器防爆组)。对瓦斯的管理实行三级管理制:建立瓦斯检测中心,负责检查监督瓦斯检测、煤层突出危险性预测和防突措施效果检验以及瓦斯仪的定期鉴定工作;项目安质部组织各施工单位的瓦斯检测工作;建立队通风防爆室,设专人日夜实施瓦斯检测和通风防爆工作。(3)、进行职工安全教育及上岗培训,凡从事瓦斯隧道工作的干部、工人,都必须进行防治瓦斯的安全技术培训,并经考试合格后发给安全工作合格证。未经培训或经培训未取得合格证的人员,干部不许指挥生产,工人不许上岗作业。干部、工人都必须学习有关安全方针、政策、法规和有关安全规定,学习掌握防治瓦斯自救、互救的基本知识。干部必须学习
20、安全技术理论知识,掌握瓦斯灾害事故发生规律、预防措施和处理方法。工人必须学习安全基础知识,了解有关事故发生的预兆,掌握事故预防和应急措施,熟悉本工种操作规程及有关设备的操作和排除故障的方法。电工、爆破工、瓦检员、电器设备防爆监察员及仪器、仪表校正人员和防突措施效果检验人员等特种作业人员,必须经地方劳动局等有关部门的培训,取得合格证后,方准上岗作业。调换工种人员及参与技术革新的有关人员,必须重新进行安全技术培训。结合揭煤施工和安全检查进行职工的安全教育,每揭一道突出煤层前,必须对干部工人进行防突防爆教育,工程队每周结合安全检查进行周安全教育,组织学习事故案例,分析事故发生原因及预防措施,提高预防
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