福仁山隧道岩爆风险段落安全施工专项方案

新建西成客专西安至江油段（陕西境内）站前工程（XCZQ-5标段）福仁山隧道岩爆风险段落安全施工专项方案中国水利水电第十四工程局有限公司1目录1概况.....................................................................21.1工程简述...........................................................21.2沿线气象条件.......................................................21.3工程性质...........................................................21.3.1地层岩性.....................................................21.3.2地质构造.....................................................31.3.3不良地质及特殊岩土...........................................41.3.4地震动参数...................................................42工程设计情况简介.........................................................42.1洞口工程...........................................................42.2洞身工程...........................................................43高风险隧道管理组织机构...................................................54岩爆风险技术对策.........................................................55岩爆段落的安全施工措施...................................................66福仁山隧道岩爆风险应急预案...............................................6新建西成客专西安至江油段（陕西境内）站前工程（XCZQ-5标段）福仁山隧道岩爆风险段落安全施工专项方案中国水利水电第十四工程局有限公司21概况1.1工程简述福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道范围平均海拔1200m，最高海拔1634.1m。洞身地表起伏较大，地表自然坡度30°~40°，分布有众多基岩“V”弄侵蚀谷，多为南北展布，隧道区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程为DK159+625.95~DK172+725.5，进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深46m。洞身均位于直线上，隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上，无既有道路到达洞口处，但距村村通水泥路较近，交通便利，场地开阔，出口下临酉水河，无施工场地，无便道可利用。隧道中含有一座斜井，为本标段的重点控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》（TB10621-2009）中规定的限界尺寸，隧道内轮廓采用“通隧（2008）0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92㎡，隧道内线间距为4.6m,曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽。施工针对围岩情况采取短进尺分部开挖和初期支护，二次衬砌及时跟进，确保施工安全。1.2沿线气象条件为亚热带湿润季风气候，特点是温暖湿润，四季分明，降水量多集中在夏秋季节，常有暴雨灾害。年平均气温15.2C，极端最高气温38.4C，极端最低气温-5.9C，年平均降水量785.5mm，年平均蒸发量1160.5mm，最大风速19.6m/s，风向E，最大积雪厚度4cm。1.3工程性质1.3.1地层岩性1、隧道通过的地层主要有第四系全新统（Q4）、志留系下统（S1）、元古界中上统（Pt2-3）太古界（AΥ）、构造岩类。（1）第四系全新统（Q4）主要包括：膨胀土（Q4dl9），卵石土（Q4al7），碎石土（Q4dl7、pl7），块石土（Q4dl8），灰黄色，粒径2-60mm，粒径在20-60mm占10%，大于60-100mm占25%,大于200mm约占55%。（2）志留系下统（S1）主要包括：片岩夹大理岩（S1Sc+Mb），大理岩（S1Mb），片岩（S1Sc），灰黄，青灰色变晶，片状，块状构造。（3）元古界中上统（Pt2-3）主要包括：变粒岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），片麻岩夹云母石英片岩（Pt2-3Gr+Mb），片岩夹片麻岩（Pt2-3Gr+Mb），大理岩夹片麻岩（Pt2-3Mb+Mb），片麻岩夹片岩（Pt2-3Sc+Mb），片麻岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），片岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），片麻岩夹片岩新建西成客专西安至江油段（陕西境内）站前工程（XCZQ-5标段）福仁山隧道岩爆风险段落安全施工专项方案中国水利水电第十四工程局有限公司3夹大理岩（Pt2-3Gr++Sc+Mb），灰褐色，浅灰色，风化厚度1-10mm。（4）太古界（AΥ）主要包括：片麻岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），灰褐色，浅灰色粒状变晶结构，块状结构，风化厚度2-8mm。（5）构造岩类主要包括：碎裂岩，青灰色，灰褐色，宽约20-65m，工程地质差。2、隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，是秦岭造山带的蜂腰部位，主体上位于佛坪窟窿的南半部。经多次构造活动的影响，其内部组成与构造变形十分复杂。3、不良地质及特殊岩土：(1)隧道范围内不良地质主要为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶。岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约1~3m，可见延伸深度大于10m，不完全填充，充填物为角砾及杂砂土。(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。1.3.2地质构造本隧道主要断层：f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2。其中：f66：逆断层，断层产状N65°~N80°W/65°~75°N，断层破碎带宽10~30m。断层带成份为碎裂岩，局部夹断层角砾组成，断带内岩体较为破碎，隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+878.4。f67：逆断层，断层产状N60°~N80°W/50°~65°N，断层破碎带宽30~40m。断层带成份为断层角砾组成，隧道洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。f68：逆断层，断层产状N70°~N75°W/50°~60°N，断层破碎带宽30~45m。断层带内物质主要为碎裂岩，隧道洞身通过地段为DK160+575~DK160+610。f69：逆断层，断层产状N50°~N85°W/50°~80°N，断层破碎带宽30~45m。结构面粗糙，断层面上有挤压膜，局部已糜棱岩化，断层带内物质主要为断层角砾，岩体节理很发育，较为破碎，隧道洞身通过里程为DK161+297~DK161+338。F70：逆断层，断层产状N65°~N88°W/35°~45°N，断层破碎带宽10~25m。断层带内物质主要为断层泥，局部可见糜棱化现象，物探反应明显，隧道洞身通过里程为DK162+250-DK162+270。F70-1：逆断层，断层产状N65°~N88°W/35°~45°N，断层破碎带宽10~25m。断层带内物质主要为断层泥，局部可见糜棱化现象，物探反应明显，隧道洞身通过里程为DK167+943~DK167+968。新建西成客专西安至江油段（陕西境内）站前工程（XCZQ-5标段）福仁山隧道岩爆风险段落安全施工专项方案中国水利水电第十四工程局有限公司4F71：正断层，断层产状N20°~N45°W/40°~60°N，断层破碎带宽10~40m。断层带内物质主要为断层角砾，局部可见糜棱化现象，隧道洞身通过里程为DK168+500~DK168+525。F71-1：正断层，断层产状N55°~N75°W/55°~75°N，断层破碎带宽50~70m。断层带内物质主要为碎裂岩，局部可见糜棱化现象，隧道洞身通过里程为DK171+255~DK171+322。F71-2：正断层，断层产状N45°~N55°W/60°~80°S，断层破碎带宽25~40m。断层带内物质主要为碎裂岩，局部可见糜棱化现象，隧道洞身通过里程为DK171+977~DK172+009。隧道段发育两处背斜及一处向斜，背斜核部洞身中心里程DK165+543、DK169+062，岩体破碎，节理发育。向斜核部未穿过洞身，富水，岩体破碎。节理发育。由于隧道区各地质体的发育时代，构造运动强烈，区域性大断裂贯穿东西，发育数条低序次断裂，岩石节理裂隙较发育-发育，分布较多节理密节带，岩体较破碎-较完整，具体见隧洞设计图纸。1.3.3不良地质及特殊岩土隧道范围内不良地质主要为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶。岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约1~3m，可见延伸深度大于10m，不完全充填，充填物为角砾及杂砂土。隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。1.3.4地震动参数根据1：400万《中国地震反应谱特征周期区划图》（GB18306-2001）及GB18306-2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单，本工点地震动峰值加速度为0.05g（相当于地震基本烈度六度），地震动反应谱特征周期为0.45s。2工程设计情况简介2.1洞口工程进口采用斜切式洞门，并设置明洞段，出口采用倒斜切式，洞门边仰坡设置截水天沟，边坡采用锚网喷支护。具体支护设计及参数详见相关设计图纸。2.2洞身工程隧道内轮廊采用“通隧（2008）0201”中的衬砌轮廊，轨道面以上有效净空面积为92m2，隧道内线间距为：按防火要求设置两侧救援通道，救援通道宽度不小于1.5m，高新建西成客专西安至江油段（陕西境内）站前工程（XCZQ-5标段）福仁山隧道岩爆风险段落安全施工专项方案中国水利水电第十四工程局有限公司52.2m，其外侧距线路中线不得小于2.3m。隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护，设置喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢架、二次衬砌等，各衬砌类型均预留变形量。特殊地形地质地段，对支护措施采用管棚、小导管等等措施进行了加强，具体支护参数详见相关设计图纸。3高风险隧道管理组织机构为有效防范和规避隧道建设风险，贯彻以“安全第一、预防为主、综合治理”为安全管理方针，规范福仁山隧道风险管理，保证隧道施工安全，项目部特成立了隧道风险管理领导小组：组长：张寿福成员：黎文海段汝健杨道德王如电陈云辉曹国义高扬智段景朝林丛忠安全生产监控领导小组下设行政生产组、技术组、安全监察组、质量控制组四个小组,其中技术组又分为技术控制组、监控量测组、超前预报组。4岩爆风险技术对策1、安全风险技术对策岩爆的发生主要由地应力和岩性两个因素决定，岩性条件要求岩石具有良好储能性能的弹脆性岩体，隧道初始应力条件要求达到高应力水平，福仁山隧道埋深大于400m区段主要为微风化花岗混合片麻岩、变粒岩层，混合片麻岩属极硬岩，其弹性能量指数（Wet）和脆性指数（Kr）都很高，岩体完整性好，受构造影响轻微，围岩的初始地应力及隧道开挖后形成的最大切向应力都较高，初步判断属于高地应力水平，在Ⅱ～Ⅲ级深埋围岩段，基本具备岩爆的条件，施工中应引起重视。根据专家调查意见，岩爆风险主要受以下几种风险因素的影响：（1）工程地质（2）监控量测（包括超前地质预报）（3）辅助施工措施（4）施工工法（5）工程管理（6）隧道支护方案。2、为确保施工安全，采取以下施工措施：对岩爆风险的控制措施应根据专家调查意见对各风险因素的排序