q乌鞘岭隧道重大危险没源识别与安全技术.doc
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1、隧道施工危险源的识别和规避安全技术中铁十八局集团乌鞘岭隧道施工中的重大危险源预测与安全规避技术1、工程概况乌鞘岭特长隧道位于兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间,隧道全长20050m,为亚洲目前最长的铁路越岭隧道。设计为两座单线隧道,线间距40m。线路坡度主要为11的单面下坡。我集团公司承担乌鞘岭特长隧道I标段(右线进口段)施工任务,隧道长6.56km,包括右线进口、1#斜井和3#斜井;路基长1.93km,包括3座涵洞,一座跨线桥和路基土石方59万m3。隧道穿越的地层主要有黏质黄土、卵石土、碎石土、泥岩、砾岩及砂岩以及页岩夹薄层煤组成。地质构造复杂,穿越褶皱、断层,节理发育,存在岩溶、岩爆、涌
2、水、煤层瓦斯等不良地质,安全系数小,施工难度大,所采用的新技术较多。隧道施工由于不确定因素给施工带来很多的不安全因素。一方面需要搞好安全管理,如加强安全教育,强化安全意识,落实安全责任制等,另一方面要切实强化隧道施工中的安全技术,加强危险源的识别、预测与规避机制,而这方面又常常是隧道施工组织管理的薄弱环节。2、隧道施工中重大危险源-常见不良地质的预测及规避对策在隧道施工中,常见的不良地质有浅埋、洞口顺层滑坡、危崖落石、断层破碎带等。序号危险源预测识别方法规避对策1浅埋 地表覆盖层厚度小于隧道跨度时,即覆跨比小于1时,为浅埋隧道。 浅埋多在隧道洞口位置,但也有在洞身位置和全隧为浅埋隧道 1、采用
3、分部开挖方法。单线隧道微台阶或短台阶、双线隧道眼镜法、CD法或CRD法施工。 2、开挖前先施工超前锚杆或超前管棚,地质情况较差、围岩破碎时应先进行地表注浆。 3、采用控制爆破,掌握控爆的临界振动速度。 当地表的建筑物为土窑、土石房、毛石房时,临界振动速度不大于1.0m/s 当地表的建筑物为一般砖房、非抗震性大型砌块建筑物时,临界振动速度为2.0-3.0m/s 当地表的建筑物为钢筋混凝土框架结构的建筑物时,临界振动速度不大于5.0m/s 4、加强隧道开挖后的施工支护,视隧道围岩情况,采用系统锚杆、挂钢筋网然后喷混凝土。或采用钢格栅支护。围岩类别较差时,施做1015cm 厚的混凝土支护。5、加强施
4、工监测。 地表沉降量的监测; 地表建筑物情况监测; 爆破震动监测; 围岩收敛变形量测; 施工支护应力监测。2洞口顺层滑坡 1、滑坡上缘裂缝或错落距增大,,不连续的裂缝贯通。 2、地面变形速度明显加快。 3、地面构筑物或建筑物等移位、变形,树木歪斜,池塘、水田渗漏。 4、渗出水变混浊,开挖面岩层出水冒泥。 5、裂缝处有响声。 1、顺层滑坡施工宜安排在旱季施工。在滑坡体上设置桩点,观测滑体变化动态。 2、做好滑坡体内、外的排水工程。 3、对滑坡体进行预加固,设置抗滑桩、锚索桩或桩间挡土墙等。 4、开挖前,先施做3050m的超前长管棚,并进行注浆,填塞滑坡体内的裂隙。 5、施工中密切检测拱顶、边墙和
5、支护的变形情况,发现新的裂纹或异状时,要及时加强临时支护。3断层破碎带 1、采用地质雷达超前预测预报。 2、当隧道设平行导坑时,平导掘进超前隧洞一定距离,以了解掌握断层破碎带地质情况, 3、洞内超前钻探预报。即在开挖工作面采用水平钻机向隧道前方打超前钻孔。 1、开挖前先施工超前锚杆或超前管棚等对围岩进行预加固。围岩破碎时应先进行预注浆,改良围岩。 2、开挖后的施工支护应加强,视断层的围岩破碎情况,采用系统锚杆、挂钢筋网然后喷混凝土。或采用钢架(或格栅钢架)支护。3、按设计进行永久性混凝土衬砌支护;或采用钢筋混凝土衬砌;以及增加衬砌混凝土厚度、提高衬砌混凝土强度等级。4、衬砌后及早压浆。4危崖落
6、石 1、地形地貌多为深切的V型或U型河谷山坡,上部陡崖或倒悬危崖。 2、地形陡峻,山坡凹凸不平,裂隙节理发育,岩石破碎,易形成落石。 3、地表水及地下水活动,使岩层裂隙充水,破坏岩体结构。 1、施工前,检查洞顶坡面,有无松动岩石,自上而下,分段清除松浮易动的石块。 2、做好防排水,地表水截水引排。填塞岩石缝隙,以防地表水渗入岩层内部,引起落石。 3、拦截危石,在洞顶上方修建拦石网、拦石墙。 4、将洞顶边坡刷方,并改造地形,不使坡面有危石出现。 5、密切观察山坡裂缝,当危崖上有脱缝或裂缝发展时,要立即停工,待检查、处理后再施工。3、隧道施工中重大危险源-常见地质灾害的预测及规避对策。隧道施工中的
7、地质灾害很多,常遇见到的有岩爆、岩溶、突(涌)水以及隧道塌方等。序号危险源预测识别方法规避对策1岩爆 1、岩体准强度评价法 t=c(Vpm Npd)2 式中: t岩体准抗拉强度Mpa c岩体单轴抗压强度Mpa Vpm岩体(现场)纵波传播速度,m/s Npd岩石(室内)纵波传播速度,m/s 2、地应力测试法 以周边最大切向应力0与岩体抗压强度c推断,即强度应力比推断 d=c/02.5时发生强岩爆 3、山体自重应力推算岩爆的临界深度 自重应力r=H 临界深度Hc=Kjc3- /(1-) H=H/(1-) 泊松比 Kj系数,据围岩表面应力状态而定Kj=0.19, 0.29,0.38,0.40 4、挪
8、威分类 当c/=5-25 或t/=0.33-0.16时, 为轻微岩爆 当c/ 2.5 或t/ 0.16 时, 为强烈岩爆式中:t岩体准抗拉强度Mpa c岩体单轴抗压强度Mpa 最大主应力Mpa 1、岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中,当设计文件有该类地质时,应提前防卫。 2、岩爆多发生在新开挖工作面及其附近,以顶部或拱腰部位为多,此时是防范岩爆伤人的重点部位。 3、超前释放孔。在掌子面自拱部至边墙打超前释放孔。 4、超前周边预裂爆破松弛。采用松动爆破、超前钻孔预爆法,先期将岩层的原始应力释放一些,以减少岩爆发生的可能性或避免大的危险。 5、岩面喷洒水湿润。即向开挖的岩石表面喷射
9、高压水冲洗,预先释放部分能量。 6、锚杆挂网。爆破开挖后及时向拱顶及边墙进行喷射混凝土,加设锚杆和钢筋网,减少岩层暴露时间和岩爆发生的次数。 7、及时清撬。岩爆发生时,有的石块暂不落地,呈摇摇欲坠之势,要及时清撬。 8、增加防护钢棚。岩爆发生范围内的机械设备要增加防护钢棚,工作人员要配戴钢盔及防弹背心。 9、岩爆高发期,即有片石弹射状、爆炸抛掷状的强烈岩爆发生时,机械设备及人员要撤出岩爆区域,躲避岩爆。2岩溶 当隧道穿越可溶性的岩层时,则可能遇有岩溶。 1、洞内超前预报。采用TSP202地质雷达预测预报系统。 2、隧道为浅埋时,可进行地表钻孔,探测隧道前方是否有溶洞。 3、当隧道设平行导坑时,
10、平行导坑掘进超前隧洞一定距离,以了解掌握地质情况,分析岩溶存在的可能性。 4、洞内超前钻探预报。即在开挖工作面采用水平钻机向隧道前方打超前钻孔。 1、小型溶洞的处理。 、堵塞。位于隧道底部位置的小溶洞,采用换填片石、干砌片石、浆砌片石回填压实。或采用隧道底板梁通过。 、位于隧道边墙位置的小溶洞,采用浆砌片石封堵,加强混凝土衬砌封闭。 、拱部以上溶洞,视溶洞的岩石破碎程度,采用喷锚支护加固,加设护拱防护,拱顶回填浆砌片石或干砌片石压浆固结。 2、规模较大溶洞处理。(1) 跨越。 简支梁跨越; 栈桥跨越; 拱桥跨越; 边墙拱跨越;整体浮放支托跨越。(2) 支顶加固。 支承墙加固; 支承柱加固; 拱
11、桥支顶加固;挖孔桩支顶加固。3、岩溶隧道施工。岩溶隧道开挖同软弱围岩相似,管棚注浆综合预加固,微震爆破,强化初期支护。单线隧道微台阶或短台阶、双线隧道眼镜法、CD法或CRD法施工。3突涌水 1、超前探孔。用风枪或钻孔台车进行钻孔,钻孔长度为5米以上。 2、采用地质雷达检测。 1、引排水。查明溶洞或暗河水源流向及其与隧道位置关系,用涵洞、暗管、暗沟、泄水洞、开凿引水槽、铺砌排水沟等。 2、堵水。溶洞或暗河的流水量不大,有其它出口或有分支,采用注浆堵水。 3、隧道反坡排水。利用抽水机配以管道排水,分段设置固定泵站和集水井。固定泵站与开挖面之间设置临时移动泵站,用潜水泵抽水至固定泵站的集水井。4、隧
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