隧道工程安全专项施工方案

青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部11第一章工程概况1.1工程概况本标段隧道共13座，其中于家夼隧道全长2497米，围岩差，工期长，为全线的控制工程；隧道全长3655米，为青荣正线最长隧道。韩家隧道全长2445米，架梁需通过此隧道，需要提前开工，为本标段工期控制工程。针对本标段隧道工程比重较大，隧道数量多、地质复杂，隧道进、出口多位于浅埋、偏压、风化破碎带地段，且连续段落长，进洞与出洞施工难度大、工期长；隧道一级防水质量标准高。隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩长度累计7842m，占隧道总长的51％，开挖后围岩自稳能力差，容易产生失稳和变形，特别是遇到地下水发育时更容易发生坍塌。因此，软弱破碎围岩条件下隧道开挖是本标段隧道施工的重难点，也是易于造成安全事故和环境灾难的重要因素。1.2地震、气象与水文根据《中国地震动参数区划分图》（GB18306-2001）附录《中国地震动峰值加速度划分图》，地震动峰值加速度为0.10g（地震基本烈度为Ⅶ度）。最冷月平均气温：-0.9ºC。隧道区土壤最大冻结深度0.51m。隧道区地下水为基岩裂隙水，主要赋存于岩石节理裂隙及风化裂隙中，无稳定的水面，在裂缝带发育时可能富水。隧道区位于低山区，该区大多地段岩石裸露，地表岩体节理裂隙发育，为大气降水渗入创造了良好条件。隧道区地下水排泄方式主要有以下几种：蒸发排泄和地下径流排泄。1.3地层岩性沿线出露地层有新生界第四系全新统人工堆积填筑土、杂填土及素填土；冲洪积黏性土、粉土、砂类土及碎石类土,局部夹淤泥质土；坡洪积层粉土、粉质黏土,局部夹砂类土及碎石类土；风积粉、细砂、中砂；海积粉、细砂；第四系上更新统冲洪积黏性土、砂类土。中生界白垩系上统王氏群砂岩、砂砾岩、泥岩、玄武岩；下统青山群火山角砾岩、凝灰岩、凝灰质角砾岩、泥青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部22质粉砂岩、流纹岩、玄武岩、潜英安玢岩、潜石英闪长玢岩；下统莱阳群砾岩、砂岩、页岩、砂砾岩、泥灰岩。下元古界粉子山群变粒岩、大理岩、黑云母片岩、长石石英岩；元古界荆山群及粉子山群变粒岩、黑云片岩、片岩、大理岩、斜长角闪岩。并发育有中生代晋宁期侵入岩细粒二长花岗岩、片麻状细粒二长花岗岩、片麻状细粒黑云二长花岗岩、片麻状含斑中粒二长花岗岩、条带状片麻状细粒黑云二长花岗岩、片麻状细粒含磁铁矿二长花岗岩、片麻状中粒角闪花岗闪长岩及印支期中粗粒二长花岗岩。1.4不良地质隧道主要的工程地质问题为围岩失稳、塌方。隧道开挖后，由于围岩应力出现重分布现象，会在洞室周边局部形成应力集中，如果围岩岩体承受不了应力重分布的应力作用，就可能发生塑性变形或破坏。隧道局部岩体呈破碎状态，开挖后受应力重分配及水的作用的影响，极易出现塌方掉块的想象。第二章周边环境线路位于胶东半岛,地貌主要为冲洪积平原、剥蚀平原、滨海平原、丘陵低山区等。威海至荣成为丘陵低山区,地形起伏较大,河流、沟谷发育,大部分地段基岩裸露,间有丘间宽谷、河谷阶地及小型滨海平原。第三章风险事件专项安全实施方案3.1岩爆地段安全专项施工方案隧道穿越了坚硬的灰岩、石英砂岩等地层时，隧道在开挖过程中有可能产生岩爆现象，施工中加强预测预报，对岩体的岩性特征，岩石的物理力学性质，地应力特征等进行综合分析，预测可能出现岩爆的具体地段及岩爆等级。对于岩爆地段主要采取以下措施：3.2.1、超前预报采用以超前钻孔为主，结合开挖面及其附近的观察，通过地质的观察、素描，分析岩石的“动态特征”，主要包括岩体内部发生的各种声响和局部岩体表面的剥落情况等，作出预报。青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部333.2.2、施工措施对于岩爆地段主要采取以下措施：⑴针对岩爆发生的特点和规律，采取超前钻应力释放孔加速原岩应力释放，降低开挖后岩爆烈度。在开挖前，钻超前锚杆，释放部分原岩应力，通过超前锚杆与围岩的共同作用，提高其开挖后的整体性，缓解应力集中，避免出现大块岩石爆落。⑵优化开挖措施，采用浅孔爆破，降低一次爆破用药量，尽可能减少爆破对围岩的影响，采用短进尺、多循环的作业方式；严格采用光面爆破技术，使开挖断面轮廓园顺，尽量避免局部出现大的超欠挖，造成应力集中而引发岩爆。⑶采用分步开挖，使应力逐步释放，以便降低开挖后的围岩应力。⑷开挖后，在发生强烈岩爆的部位喷射高压水，降低岩石表面脆性，钻集中应力释放孔。⑸加强初期支护，二次衬砌紧跟。采用喷混凝土、挂网、径向锚杆防护，严重地段架设格栅拱架。3.2.3、安全措施隧道施工中一旦发生岩爆，应立即采取以下措施：⑴彻底停机待避，同时进行工作面的观察记录，如岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等。⑵岩爆后加强找顶工作，在工作面、边墙及拱部，每一循环内进行2-3次找顶，清除危石，确保施工安全；。⑶采用能及时受力的摩擦型锚杆。⑷加强初期支护，二次衬砌紧跟。⑸延长通风时间。⑹对管理人员和施工人员加强岩爆知识教育，严格执行隧道施工的安全规定，强化个人防护意识。⑺加强人员和机械的保护。⑻已完成开挖的岩爆地段设立明显的警示标志，并由安全员加强对该施青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部44工段的巡视工作，确保通行人员、车辆的安全。3.2隧道坍塌安全专项施工方案隧道隧址区内地质复杂程度为中等复杂和简单，岩性为片麻状黑云二长花岗岩，破碎岩体可能引起坍塌或掉块，隧道洞室穿过破碎带时容易引起坍塌、冒落，施工时应引起重视。⑴施工原则岩体破碎段严格按“早预报、先治水、前支护、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的原则组织施工。⑵超前地质预报采用开挖面地质素描、TGP12地震反射法和超前钻探进行超前地质预报。对围岩的破碎和富水程度进行预测和验证。及时进行信息收集、处理、反馈，以调整施工方案和施工方法。⑶施工方法根据超前地质预报所揭示地质断层及地下水的水量情况按设计采取超前预注浆、局部注浆、开挖后径向注浆和超前小导管注浆等注浆方式，确定注浆的范围。注浆结束后，对注浆效果进行检查，是否进行补注浆，是否可以开挖。①开挖根据现有资料针对不同断层采取不同的开挖方法，在开挖过程中根据实际情况适时进行调整。断层及破碎带施工主要采用弧形开挖预留核心土法、台阶法开挖施工。②初期支护采用喷、锚、网、喷支护紧跟、钢架支护。喷射砼厚度符合设计要求，加强监控量测工作，根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。钢架紧跟开挖施作，及时封闭成环，对双侧壁导坑法、七步台阶法施工地段，辅助钢架支护在衬砌前逐段拆除。青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部55辅助支护施工措施根据实际进行设计变更以及现场施工安全需要进行施作。③仰拱超前，衬砌适度紧跟仰拱超前施工，衬砌适度紧跟，形成封闭结构，提高衬砌结构的承载力；施工缝、沉降缝作特殊处理，一方面为了防水，另一方面可减弱地层活动性对衬砌结构的危害。3.3隧道洞口失稳安全专项施工方案隧道进口、出口洞口位于浅埋段，洞口施工将会对土体扰动导致洞口山体失稳，为保证施工安全，应加强施工过程中的监控和管理。洞口开挖安全注意事项：（1）洞口边仰坡开挖前，先在明洞边仰坡开挖线外布置观测点，严密观测洞顶围岩变化。观测点应布置在仰坡顶5~10m范围，间距每5m一个。还应根据岩层走向、厚度、顶部位置具体设置，应保证能观测到顺层岩体的位置变化。根据观测数据，分析洞顶围岩变化，当洞顶沉降出现突变，产生较大的横向、竖向位移时，应实地观察洞顶地表有无出现裂缝，并加强观测。如果观测数据有继续加大，裂缝宽度变大或者数量增多，则洞口可能出现失稳，需要停止进洞进行处理。（2）洞口段正洞施工：a、进洞开挖，开挖方式应采用三台阶七步开挖法或者三台阶临时仰拱法。遵循“短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的施工原则，每循环进尺以一榀拱架间距为宜，尽量采用预裂爆破。b、观察记录工作面的工程地质与水文地质情况，作地质素描。观察开挖面附近初期支护状况，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性。由地质组进行，其他技术人员协助。c、地表量测：在Ⅴ级围岩且埋深小于40m的地段沿隧道轴向每隔5～10m布设。同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部66d、洞内量测：按照设计及规范要求，对隧道进行拱顶下沉及围岩收敛量测，发现围岩变化异常立即采取加固措施，确保施工安全。3.4地表失水专项施工方案对隧道上方及周边影响范围的水源及泉点进行建点观测，并对隧道内出水量进行对比分析，一旦发现洞内渗水过大或地表水源干涸，必须立即变更隧道施工方案，对隧道渗水进行注浆封堵，减小隧道洞内出水，对隧道上方因隧道施工而造成生产、生活用水影响的进行调查、走访，并进行适当补偿。3.5过岩溶地段突水涌泥专项施工方案隧道穿越可溶岩地段，位于垂直循环带，存在岩溶、突泥、突水的可能；隧道通过断层，岩体破碎，易发生暗河及岩溶突水，危急施工安全，同时也可能造成地表失水，影响居民生产生活用水，拟采取如下措施：⑴前地质预测预报岩溶地段要根据设计要求进行超前地质预测、预报，采用地质素描、地质调查、地质雷达、TGP长距离超前地质预报、长距离超前钻孔、炮眼超前钻孔和地质素描等综合方法进行预报，准确判定前方岩溶形态、地下水分布情况和储量，为制定施工方案提供依据。⑵超前预注浆堵水对可能发生大规模的突水、突泥的岩溶段施工，需要维系岩溶水通畅时，上报监理和设计单位进行变更，采取预注浆加固措施，预注浆加固前先采取引排措施，然后进行注浆。⑶开挖、支护、二衬帷幕注浆结束后先施工超前管棚然后开挖，根据围岩级别分别采取CD法、双侧壁导坑法或CRD法开挖，开挖后及时进行初期支护并封闭成环，仰拱和二衬及时紧跟，以“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”和“分步开挖”的原则组织施工。⑷开挖后隧道周边岩溶发育情况探测开挖完成后及时采用TGP12对隧道的拱顶、边墙及隧底岩溶发育情况进青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部77行探测，当发现异常时采用5m钻孔进行钻探验证，如发现隧道周边5m以内有溶腔必须进行填充和加固。⑸隧道周边径向注浆开挖后及时对隧道周边进行径向注浆，封堵地下水，控制地下水排量，如果隧道洞顶有住户，要严格控制地下水流失，采取“以堵为主，限量排放”的原则。⑹溶洞处理①溶洞处置的主要原则隧道遭遇到发展和衰亡阶段的岩溶中的大型溶洞、暗河时，通用原则为确保隧道的衬砌结构有足够的安全保证、在可预见期内洞穴的稳定性有保证、原有水流通道不会被阻断、方案比较经济适用。②溶洞处理主要方式隧道过溶洞处置方式有内增设边墙梁及行车梁、托梁、支墩、悬壁梁承托纵梁、拱桥、加大隧道净空宽度跨度跨越岩溶或对隧道周边岩体进行封闭、注浆加固、支顶加固、加强衬砌等。A、溶洞跨越处理当溶洞规模较大、溶洞内充填物松软，基础处理工程修建困难、耗资巨大，或者溶洞虽小但水流较大时，可根据具体条件采用相应的梁跨、板跨等形式跨越岩溶地段。此方式一般采用钢筋混凝土梁跨越，梁体采用抗侵蚀混凝土。当隧道衬砌断面需要开挖围岩才能满足净空要求时，应先开挖围岩，再施工跨越结构，以确保安全，同时应注意不同受力结构间的断缝设置及连接措施设置。B、封闭处理已停止发育的干溶洞，在考虑有效的过水通道后，可采用混凝土、浆砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。C、锚杆、钢管加固处理为防止洞穴岩壁或顶板坍塌，在清除松动岩石困难的情况下，可采用锚杆或大钢管、钢轨加固岩体。此时隧道衬砌应考虑抗冲击措施，一般是采用青荣城际铁路QRZH-Ⅵ标段隧道工程安全技术专项施工方案中铁十七局青荣城际铁路工程施工指挥部88明洞衬砌，衬砌顶部设置回填体，其表面设置护面结构，回填体以上空间的