隧道防坍塌专项方案.pdf
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1、. . 中铁二十局集团第二工程有限公司雅康高速公路C14合同段 隧道防坍塌专项方案 编制 复核 审核 中铁二十局集团第二工程有限公司 雅康高速公路C14合同段项目经理部 目 录 . . 一、工程概况 3 二、隧道工程地质条件. 4 1、地形地貌. 4 2、水文地质条件 4 3、地层岩性. 4 4、地质构造. 5 三、隧道发生坍塌原因. 5 1地质因素. 5 2施工方法和措施不当 6 四、防坍塌方案. 6 1、施工原则 . 6 2、超前支护 . 6 3、隧道开挖 . 8 4、隧道围岩变化时动态调整措施 . 11 5、隧道衬砌 . 12 五、隧道坍塌处理措施 13 (一)坍塌发生前征兆. 13 (
2、二)隧道坍方处理措施 . 13 1、防止坍塌扩大范围 . 13 2处理坍塌方措施 . 14 六、安全保障措施 20 (一)个体防护措施. 20 . . (二)开挖支护安全防护措施 . 21 (三)加强围岩量测、超前地质预报工作 . 21 (四)安全注意事项 . 22 (五)坍方事故应急措施 . 22 七、制度保证措施 23 隧道防坍塌专项方案 一、工程概况 四川省雅安至康定高速公路C14标段隧道全长 9412m ,其中前碉 2 号隧 . . 道左线长 566m ;前碉 2 号隧道右线长 562m ;前碉 3 号隧道左线长 1839m ;前 碉 3 号隧道右线长1661m ;大柏牛隧道左线长23
3、48m ;大柏牛隧道右线长 2423m 。 二、隧道工程地质条件 1、地形地貌 隧址区属构造、剥蚀高中山地貌区,区内地貌多形成高山、峡谷。沟谷 多呈“V”型,谷底陡窄,沟床坡降大,水系呈树枝状。山脊最高约1680m , 沟谷最低约 1250m ,地形总体变化大。 2、水文地质条件 隧址区地下水主要有松散层孔隙水和岩浆岩裂隙水。 (1)松散孔隙水 松散孔隙水主要赋存于第四系松散堆积层中,接受大气降水及地表水的 补给,顺地形向沟以及沟下游排泄,并部分补给下伏地下水,具有补给条件 差、径流距离短的特征,地下水不丰富。 (2)岩浆岩裂隙水 岩浆岩裂隙水主要赋存于花岗岩的裂隙中,埋藏分布于风化带裂隙和构
4、 造裂隙中。其丰富性和透水性较好。本次降水未见泉水出露,但在雨季时季 节性泉水出露,泉水多沿破碎裂隙处渗出,泉水量小,约0.03L-0.1L/s。 3、地层岩性 场地出露的地层有第四系全新统松散堆积层及元古代基底构造层。 (1)第四系 全新统松散堆积层:主要由坡残积层成因类型的碎石及粘土组成,在隧 . . 道地表零星分布,对拟建隧道无影响。 (2)元古代基底构造层 花岗岩类:为肉红色斑状,灰白色花岗岩类,中粗粒结构,块状结构; 局部可见流层状构造。风化后颜色呈褐黄色、黄色,局部可见铁锈。工作区 大面积出露。 4、地质构造 工程区大地构造上处于扬子地台西缘,龙门山、大巴山台缘断褶带之西 南端,西
5、邻康滇地轴,东接四川台坳, 西北侧相邻松潘 -甘孜地槽褶皱系。构 造部位上处于 NE向龙门山断裂带和NW 向鲜水河断裂带及SN向安宁河断裂带 构成 “Y” 字形构造交汇部位东侧, 具体构造部位处于龙门山断裂带西南端内。 工作区地质构造简单,无褶皱及断层。 隧址区内地震动峰值加速度为0.2g,地震动反应谱特征周期0.40s ,对 应地震基本烈度为度。 三、隧道发生坍塌原因 1地质因素 (1) 隧道穿过断层及其破碎带, 一经开挖 , 潜在应力释放, 承压快、围岩失 稳而坍塌; (2) 当通过各种堆积体时, 由于结构松散, 颗粒间无胶结或胶结差, 开挖 后引起坍塌; (3) 在挤压破碎带, 岩脉穿插
6、带、 节理密集带等碎裂结构地层中,岩块间 互相挤压钳制,经开挖则失稳,常见围岩掉块、坍落。在软弱结构面发育的 情况下,或泥质充填物过多,均易产生较大的坍塌; . . (4) 在构造运动的作用下, 薄层岩体形成的小褶曲、 错动发育地段, 施工 中常常发生坍塌; (5) 岩层软硬相间, 或有软弱夹层的岩体, 在地下水的作用下, 软弱面的 强度大大降低因而发生滑坍; (6) 地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。 2施工方法和措施不当 (1) 施工方法选择不当,或工序间距安排不合理。 各工序间距拉得较长久, 引起围岩松动、风化、招致坍方的发生; (2) 喷锚不及时,或喷混凝土质量
7、、厚度不符合要求; (3) 采用钢支撑时, 支撑架设质量欠佳, 支撑与围岩不密贴, 两者间的空 隙填塞不密实,或联接不够牢固,不能满足围岩压力所需要的强度要求; (4) 当初期支护钢支撑出现受力过大的现象时,未及时加固; (5) 爆破作业不当,用药量过多,对围岩扰动大; (6) 处理危石措施不当,引起危石坠落,牵动岩层坍塌。 四、防坍塌方案 1、施工原则 隧道施工严格遵循超前地质预报先行,围岩破碎段“管超前、严注浆、 短进尺、弱爆破、强支护、快加固、早成环、勤量测”的原则进行施工。 2、超前支护 2.1 大管棚 隧道进口及出口较软弱段采用大管棚作超前支护,大管棚采用108 热 轧无缝钢管,环向
8、间距40cm ,壁厚 6mm ,环向间距 40cm 。两段钢管采用“ V” . . 型对焊或丝扣连接,钢管上钻孔径为12mm 注浆孔,间距15cm ,呈梅花型布 置,尾部 3m不钻孔作止浆段。 管棚安装完成后插入4 根 B16钢筋制作的钢筋 笼,注浆采用 1:1 纯水泥浆,水泥强度等级为 42.5,注浆压力 0.51.0Mpa。 施工顺序:套拱范围环形开挖临时开挖支护导向墙及套拱施工钻 机就位钻孔扫孔插入钢管孔口密封处理管棚钢管注浆开挖及支 护进入开挖支护循环 钻孔:采用地质钻机钻进,并顶进长管棚钢管,开孔时低速低压。钻机 纵轴方向准确定位, 保证孔向正确, 每钻完一孔即顶进一根钢管, 注一孔
9、浆。 管棚插入:钢管节采用“ V”型对焊或丝扣连接,为确保同一横断面内接 头数量不超过 50% ,相临钢管的接头错开量不小于1m ,施工前先确定每节的 顶入长度,编排好每孔管节顶入顺序,采用机械顶进,并做详细交底。 注浆:注浆压力控制在0.51.0Mpa。注浆时做好记录, 根据注浆压力及 注浆量确定终止时间。 主要技术措施: a. 注浆操作人员必须经过专门培训, 并实行岗位责任制, 在注浆前充分做 好各项准备工作。 b. 注浆前,在洞外将管路全部接通,进行试压,试压可用清水进行。在 试压时,如管路不通或接头有漏水现象,予以排除,保持管路系统各部件完 好畅通。 c. 注浆完毕后,清除管内浆液,用
10、水泥砂浆紧密充填,以增强管棚的强 度和刚度。认真清洗干净所有的机具设备,特别是搅拌机、注浆管、接头、 阀门、贮浆桶等,以备下阶段注浆时使用。 . . 2.2 超前小导管、超前锚杆 超前小导管采用 42 热轧无缝钢管,长 4.5m、壁厚 4mm ,管壁应钻孔注 浆,孔径 8mm ,间距 10cm呈梅花型布置,尾部30cm不钻孔作止浆段;小导 管前端应从钢架腹部穿过, 导管就位后应焊接在刚加上, 搭接长度不小于 1m ; 注浆采用 1:1 纯水泥浆,水泥强度等级为42.5,注浆压力 0.5 1.0Mpa。 表 1 超前小导管每延米工程数量表 超前支护类型衬砌类型单位数量超前支护类型 环向 间距 备
11、注 B Z5j 、Z5q m 90 42注浆小导管40cm 双层每环 70 根 C Z5 m 43.71 42注浆小导管40cm 每环 34 根 Z4j m42.43 42注浆小导管40cm 每环 33 根 T4 m72 42注浆小导管40cm 每环 56 根 D Z4 m32.14 22 药卷锚杆40cm 每环 25 根 施工顺序:测量放样钻孔清孔钢管插入封口注浆与钢架焊 接。 采用风钻钻眼,并将钢管顶入孔内,钢管尾端与钢架或系统锚杆焊接在 一起,必要时加环向钢筋。注浆根据压力状况和跑浆情况确定终止时间,确 保注浆效果。 超前锚杆施工方法和系统锚杆一样,施工时根据岩体节理产状确定锚杆 的最佳
12、方向,并保持不小于1m的搭接长度,尾部焊接在钢架。 3、隧道开挖 根据隧道围岩情况采用不同的开挖方法: 表 1 隧道开挖方法选择 围岩级别开挖方法爆破及监控量测 V 预留核心土法严格爆破控制,严格监控量测 . . IV 台阶法严格爆破控制,严格监控量测 全断面法 3.1 施工要求 (1)施工原则:施工时先超前支护、后开挖,开挖后及时初期支护。 (2)隧道左右线同时开挖时,掌子面之间距离不小于50m 。 (3)隧道爆破开挖前,必须根据开挖段围岩的地质条件、开挖断面、开 挖方法、掘进循环进尺、爆破材料等因素编制详细的爆破设计。钻爆设计的 主要内容包括炮眼的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、
13、起爆方 法和爆破顺序等。爆破人员应按爆破设计图表及说明严格施工,并根据爆破 效果及时修正有关参数,以达到理想的爆破效果。 (4)爆破应采用光面爆破或预裂爆破,分布开挖时可采用预留光面层光 面爆破。光面爆破的参数应根据工程类比法或现场试爆确定,在软弱围岩中 开挖时,一次进尺应根据开挖宽度和围岩自稳时间严格控制;在坚硬完整的 围岩中开挖爆破时,应考虑有利于控制超欠挖因素综合确定进尺。另外,软 岩爆破时周边眼间距应控制在40cm以内, 中硬岩爆破时周边眼间距不宜大于 50cm 。 3.2 监控量测 (1)洞内施工监控量测项目 监测项目分必测项目( A类)和选测项目( B类) 。必测项目是用以判断 围
14、岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。选测项目是用以判断隧 道围岩松动状态、喷锚支护效果和积累资料为目的的量测。各类围岩量测项 目见表 3。 表 3 围岩量测项目表 . . 项目 围岩条件 洞内 外观 察 (A) 周边 位移 (A) 拱顶 下沉 (A) 地表 下沉 (B) 围岩体 内位移 (B) 锚杆 轴力 (B) 衬砌 内应 力 (B) 围岩 压力 (B) 钢 架 内 力 及 外 力 (B) ( 级 ) 注:必测项目;选测项目 (2) 测点布置 量测断面测点布置见下图。 图 3 监控量测点布设断面图 (3) 量测注意事项 量测项目的初次读数必须在安装后12 小时内完成,并在下一次开挖前
15、 完成。 量测断面间距净空变形,拱顶下沉量测间距S应符合下表要求: 级围岩不大于25m ;级围岩应小于 20m 。围岩变化处应适当加密, 在 各类围岩的起始地段增设拱顶下沉测点12 个,水平收敛 12 对。当发生 较大涌水时,、级围岩量测断面的间距应缩小至510m 。 地表下沉量测的隧道纵向间距S为: H15m 时, S=5m ; 15mH30 时, S=10m 。 地表下沉量测与周边位移和拱顶下沉量测位置在同一断面。 1 . 5 m SL. CL. B D A C E . . 周边位移和拱顶下沉为:1-15d,2t/d ;16d-1m,1t/2d ;1-3m,1t/7d , 以后每月一次。
16、地表下沉为:掌子面距量测断面前后30m时,2t/1d ;60m时,1t/2d ; 80m时,1t/7d 。 当量测断面离掌子面约1020 米时,内空变位应开始收敛, 如不收敛 则加锚杆和喷混凝土厚度,再行量测视察是否收敛。 二次衬砌施做时间在围岩和初期支护变形基本稳定并具备下列条件后 施做:隧道周边位移速率有明显减小趋势;水平收敛(拱脚边墙中部) 0.2mm/d;施做二次衬砌前的位移值已达总位移值的80% 以上。 4、隧道围岩变化时动态调整措施 根据“动态施工调整”原理,当隧道围岩出现变化时,采取措施调整支 护方式。 (1)当围岩出现局部小掉块、松散时, 如出现小断层、局部夹层等情形 时,可以
17、采用如下的处理措施: 采用等效替代的原则,现场采用工字钢钢架代替格栅钢架施工。 在钢支撑总数量不变的情况下, 局部调整钢拱架的间距, 围岩破碎时, 按照较设计值小的间距布置, 围岩较完整时, 按照较设计值稍大的间距布置。 调整超前支护的数量, 围岩破碎时,增加超前支护的数量, 调整间距。 若有必要,采取双层钢筋网片代替单层钢筋网片。 当前方围岩极其破碎, 施做超前支护时会造成围岩掉块时,调整施工 工艺:首先施做初支拱架并喷射砼,然后再施做超前支护。 (2)当围岩出现较大变化时,如出现大断层、较大涌水、裂隙发育等情 . . 形时,可以采用变更的方式保障施工安全: 围岩实际揭露面与设计中围岩情况不
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