出口段不良地质洞段施工方案

山西省中部引黄工程汾孝介支线21标段出口段不良地质洞段处理施工方案（桩号11+950～13+220）一、基本情况1、设计情况：洞身穿过石炭系中统本溪组页岩、页岩夹薄煤层、铝土岩、山西式铁矿；石炭系上统太原o组泥岩、页岩夹砂岩、煤层、石灰岩。该段穿过煤系地层，沿线分布有下堡镇下堡煤矿、下堡镇金元煤矿等多处采空区。地表要穿过村庄和340省道。洞底埋深19—145m，地下水位于洞顶以上。围岩中为软岩至极软岩，岩体结构松散、破碎，围岩稳定性差。2、开挖揭露情况：从洞室开挖揭示的围岩情况来看，岩体破碎、节理裂隙很发育，裂隙以砂质粘土填充。自稳性较差。洞周围有不同程度地下水渗出或流出。开挖后现场鉴定围岩类别为Ｖ类。3、塌方情况：2014年9月20日在桩号13+369.4处发生一次较大塌方，塌空区高度约为10m，沿洞轴线前方向的长度为4.4m，总塌方量约200m3，同时伴随突水的险情，最大涌水量约30-50m3/h，目前塌方段处理处理已经完成，安全度过塌方危险段，正在向塌方段前方进行开挖及支护。4、物探情况：根据设计院提供的物探资料，对隧洞开挖影响程度很大的区域有四段，集中在桩号11+950～13+070区间，总长度530m。均为疑似煤矿采空区，对隧洞施工影响很大，有突水、突气、突泥和有毒有害气体涌出等危险情况出现的可能，成洞条件差。5、TSP超前地质预报情况我单位于9月21日完成的掌子面前方150m范围内（K13+371～K13+221）的TSP超前地质预报报告显示：该段总体上节理裂隙发育，局部节理裂隙呈带状出现，风化程度较深，可能有较为发育的地下水出现。开挖后极易形成掉块或塌方，局部有地下水渗出或流出，甚至破碎严重的段落混合地下水形成水石突涌。依据上述五方面的信息及各方的意见，我们判断出口段已经进入不良地质洞段暨施工安全危险区域，需要进一步加强施工管理，采取必要的综合施工措施，确保安全生产。二、加强监测预报工作通过加强监测，基本准确判断掌子面前方的地质情况是保证隧洞掘进安全的重要措施，在不良地质洞段更应给予高度重视，为此要做好如下方面的工作。1、对掘进过程中出水情况的监测：前述基本情况显示，地下水水位高于洞顶以上，且可能有采空区积水，对此我们主要采取仪器提前监测和肉眼加强观测两种手段解决。监测仪器选用红外线探水仪；肉眼目测的要点是要密切监测掘进过程中围岩出水情况的变化，如水量、水的湿浊程度及气味等。如果突然有明显的变化特别是突水情况发生，要立即停止掘进，马上撤离施工人员，及时组织相关人员进行分析，根据分析判断的结果再做后序工作安排。切忌有情况不停工、不报告，凭经验蛮干冒进。2、TSP超前地质预报：该方法有效探测距离约150m，因此每隔150m探测一次，探测结果与已完成的物探报告异常区分布图进行对比，进一步分析确认掌子面前方150m可能存在的不良地质情况，用以指导开挖工作。3、20m潜孔钻探测：每隔20m左右，在掌子面向上、下、左、右四个方向各用潜孔钻钻孔20m左右，根据钻孔过程中的监测迹象更进一步判断前方的情况。4、超前探孔的探测每个循环在掌子面上钻一到二个超长（约5m）探孔，根据超前探孔情况确认最近位置的地质情况。5、有毒有害气体监测采用瓦斯监测仪和多种气体监测仪不定时对有毒有害气体进行监测，并提醒作业人员随时注意洞内气味的变化，有异常立即报告，并尽快撤离，这作为一项管理制度严格执行。上述五项监测措施对隧洞的安全掘进是必要的，基本可以探明前方的不良地质情况，需要不折不扣的执行下去，当然这也不是绝对的，仍然需要安全员等加强日常巡检，发现异常情况立即报告并组织有序撤离。洞内变形监测工作也要加强，并对结果及时分析，采取果断有效应对措施。三、不良地质洞段的应对措施通过有效的监测手段，有些情况是可以明确的，这样我们就可以未雨绸缪，提前采取预防措施；但有些情况有可能只有在掘进过程中才能发现或者可能是突发的，对于这类提前探明情况有困难的，我们待实际情况暴露后，采取对应措施解决。主要措施如下：1、紧急撤离当遇到突水、突泥、冒顶、片帮、有毒有害气体超标、已成型洞体变形严重等情况，立即撤离洞内人员，有条件时再撤离设备。确保人员安全是第一位的。在确保人员安全的前提下再采取进一步的应对措施。2、对探明的破碎带、松散体等，采取帷幕灌浆、超前注浆、超前小导管、管棚等措施，将松散破碎体通过注浆使其固结，固结完成后再按正常程序进行开挖掘进，掘进过程要采取短进尺弱爆破强支护的应对方案。3、采空区发现疑似采空区要立即停止掘进，采取钻探等措施进一步探明情况。具体的采空区处理措施要根据具体情况研究制定专门的处理方案。4、穿越340省道：穿越340省道对隧洞掘进的影响主要是车辆震动的影响，增加了掘进过程中掉块、塌方的可能性，对此在距离省道前后50m范围内，采取缩短钢拱架间距，增加超前小导管加强支护等措施，确保掘进安全。四、通风竖井出口段现已开挖进尺1610m（其中明挖段91.5m），根据出口施工及通风情况来看，采用32kw风机两台强档送风，风机压入和抽出方式结合，由于洞室断面小，距离长，多处为采空区、煤层、炭质页岩，煤层、炭质页岩厚度为30cm左右，靠风机送风根本不能满足隧洞内有新鲜风流要求，危害洞内施工作业人员的身体健康。为了确保工程进度，施工安全及施工作业人员身体健康，营造良好的施工环境，我部技术人员组织测量人员，根据设计图纸、平面布置图、山体埋深及地貌情况进行了测量，选定两个通风井口位置，采用人工挖孔，孔径直径为120-150cm，为了确保工程质量，施工安全，并编制了通风竖井专项施工方案。通风竖井孔口位置的选定1号通风竖井选在下堡镇后山南沟（桩号为13+406.50处），其坐标为X=4113005.225，Y=550417.567，Z=1014.810。桩号13+406.50处洞顶高程为940.601，该通风竖井钻孔深度为74.209m，孔径为150cm,出口现掌子面的桩号为13+325.40，已超越1号通风竖井井口位置81.10m，我部已于2014年8月28日报送出口通风竖井施工方案，可至今未得到批复意见，我部也不能对通风竖井强制施工，这样来，严重影响洞内通风排烟，危害施工作业人员的身体健康，直接影响施工进度及施工安全。2号通风竖井选定在下堡镇元金村元金河旁一个台阶上，桩号为12+757.00处，洞顶高程为940.816，其坐标为X=4113379.343，Y=549889.356，Z=966.876，该通风竖井钻孔深度为26.06m，孔径为120cm。