隧道施工安全技术

隧道施工安全技术“十一五”期间中国铁建安全生产形势“十一五”期间生产安全事故类型情况20062007200820092010合计高处坠落7101291149机械伤害11967538物体打击912116442起重伤害9744327车辆伤害2322312淹溺11交通事故9811111251触电12317坍塌61015141762火灾213中毒与窒息22爆炸112其它伤害5273219年计6067715661315“十一五”期间生产安全事故类型对比图高处坠落15%机械伤害12%物体打击13%超重伤害9%车辆伤害4%淹溺0%铁路交通事故16%触电2%坍塌20%火灾1%中毒与窒息1%爆炸1%其它伤害6%“十一五”期间生产安全事故工点情况20062007200820092010合计隧道2530352724141桥梁131820121780既有线9811111251路基7632523其它6524320合计6067715661315“十一五”期间生产安全事故工点饼图隧道45%桥梁26%既有线16%路基7%其它6%“十一五”期间生产安全责任事故情况20062007200820092010合计事故起数（起）6067715661315重伤人数（人）11141991770死亡人数（人）2022282034124010203040506070802006年2007年2008年2009年2010年事故起数（起）重伤人数（人）死亡人数（人）安全宗旨：•安全第一以人为本•突出重点全面监控•预防为主综合治理•防微杜渐警钟长鸣•常抓不懈持之以恒五个消除：•人的不安全行为•物的不安全状态•机的不安全运行•事的不安全运作•环的不安全因素隧道与地下工程特性：•隐蔽性大；•作业的循环性强；•作业空间有限；•作业的综合性；•施工是动态的，施工过程的力学状态是变化的，围岩的物理力学性质也是变化的；•作业环境恶劣；•作业的风险性大。隧道施工的理念：•保护围岩•动态管理•改善环境•精心组织•精细施工•内实外美。目前隧道施工存在的主要问题：1）施工阶段地质判释技术不完善，缺乏有效的判释方法和手段，靠几百米钻一个孔，不过是一孔之见；2）隧道施工方法，特别是软弱破碎围岩的施工方法的规范化、机械化程度有待提高，TBM、盾构掘进还不普遍，大部分还是钻爆法、矿山法；3）在施工中没有牢固树立“保护围岩、加固围岩”的观点和理念，初期支护不到位，不能有效地保护围岩的自身承载能力，有效地控制围岩的变形、松动和坍塌；目前隧道施工存在的主要问题：•4）“重外表、轻内实”，结构存在隐患，如：衬砌背后充填不密实，甚至留有空洞；衬砌厚度不足，有的严重不足；基底处理不彻底，运营不久翻浆冒泥现象等•5）地下水处理始终是薄弱环节，堵水不彻底，排水不畅通，防水不坚强，渗水、漏水现象时有发生，比较普遍；•6）通风照明不好，洞内施工作业环境欠佳，劳动保护意识差，影响施工质量、安全和员工的健康；目前隧道施工存在的主要问题：•7）施工阶段工程质量的检测体制不完善，缺乏有效的检测方法和手段；•8）施工无抢险预案，应变能力不强，一旦出现施工灾害，就束手无策；•9）没有真正地实现动态管理、动态施工，没有石变我变，设计和措施跟着变。隧道施工安全预防重点•防爆破伤人•防坍塌•防瓦斯•防突泥突水•防机械伤人•防漏电触电解决好施工管理、技术、质量、安全问题，是减少事故的重要环节、手段和方向•管理：以风险观点实现精细的工程管理。•技术：以先进的施工技术和工艺，质量良好。•安全和质量：安全质量为主线，技术和管理为后盾，实现安全生产，保证工程质量隧道坍塌洞口塌方占20%，掌子面变形塌方占33%，掌子面后方30—50m施作施作仰拱时，塌方（即关门）占47%。隧道洞口段•（一）边仰坡•1、边仰坡截、排水沟应在边仰坡开挖前完成并与洞外路基排水系统良好连接。•2、边坡、仰坡以上施工期间和今后运营期可能坍塌的表土、危石全部清除。•3、自上而下逐级开挖、支护洞口边仰坡工程、按设计做好永支护。隧道洞口段•（二）洞口段施工•1、按设计施作超前支护后方准进洞，高度重视进口段初期支护及时施作并尽快封闭。•2、洞口段施工监控量测点必须及时设置并适当加量测频率。•3、洞口段位于浅埋、地表坡度平缓时采用地表锚杆加固后开挖进洞。•4、洞口位于浅埋、偏压段时，采用预加固措施进洞。隧道洞口段•（三）明洞•1、位于陡峭山坡或破碎松散地层的明洞施工。•2、明洞仰拱施工。•3、明洞排水系统施工。•4、明洞侧墙回填。隧道洞口段•（四）洞门•1、隧道洞门拱墙应和隧道洞内相邻衬砌同时施工，连成整体。•2、端墙式洞门施工。•3、斜切式洞门施工。隧道开挖•（一）牢记几条施工安全要点•1、隧道开挖隧道开挖•（1）软弱围岩及不良地段隧道开挖严格遵循施工原则•早预报、预加固、严排水、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测隧道开挖•（2）软弱围岩及不良地质隧道开挖后初期支护结构应及时施作并适时封闭成环•①IV、V、VI级围岩封闭位置距离开挖掌子面不得大于35m；•②二衬及时施作，二衬距开挖掌子面距离：•IV级围岩不大于90m•V、VI级围岩不大于70m隧道开挖•（3）软弱围岩及不良地质隧道台阶法开挖时，每循环开挖支护进尺•①上台阶每循环开挖支护进尺V、VI级围岩不大于1榀钢架间距，IV级围岩不大于2榀钢架间距•②下台阶每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距•③仰拱开挖每循环开挖进尺不大于3m隧道开挖•（4）岩石隧道钻爆开挖必须采用光面爆破技术与预裂爆破技术。硬岩围岩隧道控制每循环进尺最大不超过3.5m，仰拱一次开挖长度不大于一倍开挖洞径。隧道开挖•（5）采用中隔壁法（CD）、交叉中隔壁法（CRD）、双侧壁导坑法施工，临时支撑应在初期支护已封闭成环，并通过监控量测确认稳定后方可拆除，一次拆除长度一般不应超过15m隧道开挖•（一）牢记几条施工安全要点•1、隧道开挖•2、隧道施工监控量测隧道施工监控量测•（1）监控点应紧随开挖面，拱顶下沉和净空变化测点布置在同一断面上，最迟不超过12h内埋设并读取必测项目初始数据，且必须在下一循环前完成。隧道施工监控量测•（2）隧道监控量测必测项目监测断面间距V、VI级围岩5-10m；IV级围岩10-30m；III级围岩30-50m。隧道施工监控量测•（3）软弱围岩及不良地质隧道拱顶下沉和净空变化量测断面间距：•IV级围岩不大于10m•V级围岩不大于5m•当拱顶下沉、水平收敛速率达到5mm/d或累计达到允许位移量的三分之二时，立即停止开挖，要采取相应措施。隧道施工监控量测•（4）隧道IV、V、VI级围岩地段、隧道浅埋、下穿建（构）筑及邻近既有铁路地段等特殊地段爆破时，应检测振速，并对保护对象进行振速监测与沉降观测。隧道施工监控量测•（5）地勘和设计资料提供施工阶段有水患的隧道，应加强对隧道上方及周边村庄泉水、地下水和水塘的监测。隧道开挖•（二）全断面开挖•1、适用于I、II、III级围岩，方可采用全断面开挖法。•2、必须采用光面爆破与预裂爆破技术。隧道开挖•（三）台阶法开挖•1、适用于III级围岩。•2、台阶数和台阶长度应根据围岩地质条件选择适当。•单线隧道及地质较好的隧道利用二台阶法；•隧道断面较大，单层台阶开挖断面尺寸较大时采用三台阶；•地质条件较差，为增强掌子面自稳能力，可采用三阶台预留核心土法隧道开挖•３、台阶长度、高度合理。台阶长度由初期支护结构形式闭合断面时间要求确定：•①围岩稳定性较差，要求闭合时间越短；•②满足上半断面施工时开挖、支护、出碴机械所需要的空间要求。•4、台阶形成后，各台阶开挖、支护平行作业。下台阶开挖，左右侧宜交错进行。隧道开挖•（四）中隔壁法（CD）、交叉中隔壁法开挖（CRD）•1、适用于IV、V级围岩浅埋双线隧道。•2、同步左右侧开挖时，沿纵向错开10-15m，单侧开挖采用台阶、台阶长度3-5m。开挖循环进尺不大于初期支护钢架设计间距。•3、各分部采用小型机械开挖，人工配合周边轮廓修整圆顺，以避免应力集中。隧道开挖•（五）双侧壁导坑法•1、适用于IV、V级围岩双线隧道或三线隧道。•2、双侧壁导坑法施工，中部开挖宜采用短台阶、台阶长3-5m，必要时预留核心土。•3、双侧壁导坑开挖时导坑超前中部10-15m。隧道开挖•（六）隧道开挖重大安全风险及对策•1、富水软弱破碎围岩•（1）富水软弱破碎围岩开挖隧道开挖•（1）富水软弱破碎围岩开挖•①根据地勘资料提供的不同围岩、构造及分段涌水量，采用超前地质钻孔或其它探测手段，及时、准确了解开挖工作面前方地质、地下水赋藏情况、采取有效预防措施。隧道开挖•②隧道开挖时，一旦发现浑水、携带泥沙、顶钻、高压喷水、水量突然增大等异常情况，应立即停止施工，分析原因，采取措施进行处理。必时先撤回洞内作业人员。•③遇富水破碎带宜采用超前钻孔排水，超前钻孔应保持10-20m的超前距离；特大涌水时可采用辅助导坑排水，辅助坑道开挖应超前适当距离。隧道开挖•④无排水条件或排水困难，以及不允许排水时，经技术经济方案比选，可采用注浆堵水措施。•⑤单线隧道宜采用台阶法预留核心土环形开挖；双线和多线隧道宜采用中隔壁法、交叉中隔法或双侧壁导坑法，并尽早使初期支护封闭成环。隧道开挖•（六）隧道开挖重大安全风险及对策•1、富水软弱破碎围岩•（1）富水软弱破碎围岩开挖•（2）富水软弱破碎围岩支护隧道开挖•（2）富水软弱破碎围岩支护•①宜采用超前小导管注浆、管棚、钢架、钢筋网、喷射混凝土等多种加强支护手段，构成强支护体系。•②仰拱必须超前施作，尽快形成闭合结构。•③根据支护的监控量测数据，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。隧道开挖•（六）隧道开挖重大安全风险及对策•1、富水软弱破碎围岩•（1）富水软弱破碎围岩开挖•（2）富水软弱破碎围岩支护•（3）富水软弱破碎围岩防排水系统施工隧道开挖•（3）富水软弱破碎围岩防排水系统施工•①二次衬砌混凝土按防水混凝土要求施工，施工缝、变形缝的防水处理必须满足质量要求。•②防水层铺设前，应对喷射混凝土基面作平整和清除浮渣处理；防水层铺设必须平顺，并密贴喷射混凝土基面，接缝全部认真检查，确保严密可靠；二次衬砌两环间中埋式止水带应设定位卡，以保证质量。隧道开挖•③喷射混凝土基面渗水时，必须先注浆达到止水目的，方可铺设防水层。•④排水导管安装前应对岩面进行平整，纵横向排水管和水沟应在二次衬砌施工前完成，基底应清理干净，确保排水通畅。•⑤在承压地段，若允许限界排水，衬砌背后的排水管道必须顺畅地连接到隧道排水沟，防止一下水在衬砌背后聚集对衬砌形成压力，若不允许排水，应修筑坑水压衬砌。隧道开挖•（六）隧道开挖重大安全风险及对策•1、富水软弱破碎围岩•（1）富水软弱破碎围岩开挖•（2）富水软弱破碎围岩支护•（3）富水软弱破碎围岩防排水系统施工•（4）富水软弱破碎围岩隧道二次衬砌施工隧道开挖•（4）富水软弱破碎围岩隧道二次衬砌施工•①复合式衬砌应根据监控量测结果确定施作时间；•②仰拱必须及早施作，形成闭合结构。隧道开挖•（六）隧道开挖重大安全风险及对策•1、富水软弱破碎围岩•2、岩爆隧道开挖•（六）隧道开挖重大安全风险及对策•2、岩爆•（1）岩爆隧道施工应根据设计资料及超前地质预报制定针对不同强度岩爆专项设计方案，中等及强岩爆隧道专项方案应经专家评审。隧道开挖•（2）岩爆隧道施工中，采用以下方法进行地质预报：•①以超前探孔为主，辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段；•②开挖面及附近的观察预报，通过地质观察、素描，•③采用工程地质类比法进行宏观预报。隧道开挖•（3）不同强度等级的岩爆可采取以下技术措施：•①微弱岩爆地段。•②中等岩爆地段。•③强烈岩爆地段。隧道开挖•（4）岩爆隧道施工应符合以下要求：•①做好发生岩爆的时间、位置、强度、类型及数量等记录，迅速查清岩爆规律。•②采用光面爆破技术，使隧道周边圆顺，减少应力集中。•③遵守“短进尺、多循环”的原则。•④采用网喷钢纤维混凝土。•⑤在拱部及两侧侧壁布置预防岩爆的短锚杆。隧道开挖•（5）隧道施工中，一旦发生岩爆，应立即采取以下处理