隧道施工重大地质灾害专项安全施工方案

1隧道施工重大地质灾害专项安全施工方案一、编制依据1、国家高速公路网荣成至乌海高速公路灵丘至山阴高速公路段路基工程第七（B）合同段（K75+750～K78+620）的隧道施工图纸、工程地质勘察报告等。2、中华人民共和国交通部颁发的现行公路工程施工规范、规程、验收标准及相关文件。3、我单位技术人员经现场考察、走访调查所取得的各种资料。二、编制范围山西省灵丘至山阴高速公路路基第七(B)合同段（K75+750～K78+620）招标文件规定的抢风岭隧道爆破工程。三、工程概况（一）抢风岭隧道1、工程概况抢风岭隧道左线出口、右线进口段地处大同市浑源县境内，左线全长2785米（右线2785米），属特长隧道。采用双洞单向行车双车道（上下行分离）形式，由我单位施工抢风岭隧道出口段左洞ZK75+750~ZK78+535，长2785m，右洞K75+750~K78+535长2785m。隧道纵断面设计左线为1.914%的下坡，右线为0.424%的下坡。2、工程地质及水文条件我标段隧道区属于北岳恒山构造剥蚀中山区。地形起伏，冲沟发育，海拔高介于1470.0至1888.0m，最高点位于ZK77+430处，最低点位于随址右线出口处。根据地表形态特征，随址区地貌单元进一补划分为黄覆盖丘陵区和构造剥蚀基岩中山区。黄土覆盖丘陵区分布于K73+040(ZK73+055)至K74+100(ZK74+100)，以缓坡为主，上覆盖第四系Q3黄土，冲沟两侧出露有石炭系砂、泥岩及休罗系火植被除冲沟两侧为灌木草丛外，地表均为耕地;构造剥蚀中山区分布于K74+100(ZK74+100)至K78+535(ZK78+535),以中陡坡为主，除出口为Q3d1坡积碎2石外，其余均为出露较好的基岩，随址区植被发育，以油松﹑落叶松为主。随址区各类底层分布较为广泛，寒武系﹑奥陶系﹑石炭系﹑系罗系及第四系底层岩组均有出露。四、围岩划分抢风岭隧道围岩划分衬砌ⅢⅣⅤⅣⅢⅣⅤⅤ浅埋右长620501109008297014848右线桩号K75+750~K76+370K76+370~K76+420K76+420~K76+530K76+530~K77+430K77+430~K78+259K78+259~K78+329K78+329~K78+477K78+477~K78+525左长590501108608808910096左线桩号ZK75+750~ZK76+340ZK76+340~ZK76+390ZK76+390~ZK76+500ZK76+500~ZK77+360ZK77+360~ZK78+240ZK78+240~ZK78+329ZK78+329~ZK78+429ZK78+429~ZK78+525五、隧道重大地质灾害危险分析1、断层及破碎带2、隧道煤层、瓦斯地段3、大量渗水、涌水、涌泥4、隧道坍塌、冒顶六、主要施工方法1、施工方法（1）隧道通过断层，施工按照“早预报、管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量”的原则施工。提前作好超前地质探测工作，地质超前预报是确保断层施工安全、进度、质量的重要措施。根据地质超前预报所测得的综合信息，采用合理的施工方法和技术措施，是安全快速通过断层的关键。（2）施工大管棚在明暗洞交界点处的断层带，采用大管棚来保证隧道施工的安全，大管棚的具体施工方法如下：3长管棚采用顶进法施工，洞口开挖（上半断面）完成后，及时施作导向墙，及导向孔口钢管，确保长管棚钻眼精度，避免长管棚侵入隧道开挖线内或相邻管交于一处，做到长管棚管距、倾角及钢管施工误差达到设计要求。在管棚施作前，首先完成施工支架搭设，测量放样工作。大管棚作为超前支护，在暗洞开挖前施作完毕。管棚中心布置在开挖线外0.2m。施工时先施工隧道洞顶的管棚，然后分别向两侧以0.8m的环向间距施工间隔的管棚，最后再施工每两个间隔管棚间的管棚。钢管前端尖椎状，尾部焊接直径10mm的加劲箍，管壁四周钻两排孔眼直径为8mm，纵向间距75mm的注浆孔，尾部长度1.5m作为不钻注浆孔的预留止浆段。长管棚施工时，为保证施工精度，利用全站仪进行精确定位，严格控制好管棚的方向，并作好每个钻孔的地质记录；检查时若发现有个别长管棚侵入隧道开挖线内时或相邻长管棚孔相交于一处时，必须进行注浆处理后待注浆强度达到后再重新钻孔；坍孔后也按此方法进行压浆处理。顶入所有钢管后，用高压风进行管内泥砂清除，清除完毕后采用砂浆泵进行管棚注浆施工。管棚施作工艺主要分为：导向孔钻进→扩孔顶入钢管→管棚注浆，具体工艺流程如下：管棚管棚施作工艺流程浆液灌注根据现场地质情况及成孔效果，可采用多次注浆通过调整注浆压力对钢管内及钢管周围空隙进行填充。浆液搅拌采用专用搅拌桶进行搅拌，浆液配置严格按照试验配合比进行；浆液在搅拌桶内搅拌好后流放到容器内，并在容器内人工轻微搅拌防止浆液沉淀。钢管加工施工准备进入下一循环管棚注浆管棚钢管清洗扩孔顶入钢管导向钻孔钻机就位浆液配置砂浆泵就位41）钢管制作与加工将外径127mm，壁厚4mm热轧无缝钢管每节按2m制作。将外径108mm，壁厚6mm热轧无缝钢管每节按3m、6m制作按设计要求将钢管连接：为使钢管接头错开，无孔管第一节管采用3m钢管，有孔管第一节管采用6m钢管，以后每节均采用6m钢管，节间连接采用丝扣连接，丝扣长15cm。2）管棚施工钻孔：选择KR50412-3水平钻机作为管棚钻孔施工使用的机具。随着孔深的增大，需要对回转扭矩、冲击功率及推力进行控制和协调，尤其要严格控制推力，不能过大。顶管作业：将钢管安放在管棚钻机上后，对准已钻好的引导孔，低速推进钢管，其冲击力控制在1.8～2.0MPa，推进压力控制在4.0～6.0MPa。封闭钢管尾部：先用麻布条封堵管棚钻孔空隙，后用环形楔环顶紧，最后用电焊将楔形环焊接在管棚上。3）注浆作业施工前做注浆试验，以确定合理的注浆参数；对夹层处富水地段，管棚注浆采用水泥、水玻璃双液注浆，体积比1:0.5；对弱富水段，采用注单液水泥浆进行围岩加固，具体在施工中可根据实际地质情况、裂隙水发育情况决定注浆类型，注浆压力0.5～2Mpa。浆液在高速搅拌机内搅拌，严格按照实验取得的施工配合比进行投料，水灰比1:1，若采用双液浆，为调整浆液初凝时间，可掺缓凝剂，并根据地层裂隙情况、含水状态及要求的凝胶时间，选用合理惨量。搅拌机布置有两个制浆桶，而且配有自动加水计量仪，可以保证水泥浆液的施工供应和浆液拌制质量。管棚注浆顺序原则上遵循着“先两侧后中间”、“由稀到浓”的原则。5管棚注浆工艺流程图注浆采用从孔口一次注入，为使管内浆液饱满密实，注浆时等排气孔有浆液流出，进行终压注浆，直至达到设计注浆压力或设计注浆量时终止，然后闭其阀门。注浆结束标准：注浆压力达到设计终压力并终压不少于20分钟时，也可结束注浆，同时注浆扩散半径不小于0.4m。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30水泥砂浆紧密充填，以增强管棚的刚度和强度。4）管棚护拱施工施工管棚前必须先施工管棚护拱，钢管采用Φ127mm，外倾角为1°。孔口管Φ127的外倾角度与大管棚的Φ108mm钢管的外倾角度一致。冬季砼浇筑时必须采用保温措施，①、搭暖棚；②保温（可采用蒸气养护或火炉）。管喷棚套拱顶砼厚度为0.6m；注意大管棚套拱的钢筋间距必须与大管棚中φ108mm的间距保持一致；管喷棚套的长度为2.0m；管喷棚套必须与围岩面紧密结合在一起，以免注浆时跑浆；管喷棚套中φ127mm孔口管的外插角度必须与大管棚的外插角度一致；注浆参数：①、水泥浆和水玻璃体积比1：0.5；②、水灰比1：1；③注浆压力：初压0.5~1Mpa，终压2MPa。注浆结束后及时清除管内浆液，并用M30号砂浆密实充填，增加管棚的刚度和强度。钢管尾端外留1.0m，与洞口管棚封端构成一体。整修管路、重新注浆钻孔安装孔管连接管路压水试验结束注浆效果检查调整浆液6管喷棚套钢筋数量表编号直径（mm）单位重（Kg/m）根数每根长（m）每根重（Kg）总长度（m）总重（Kg）备注1Φ222.98929.7088.51267.31519.622Φ222.98926.9680.34242.63Φ60.3956840.700.28478.80652.544Φ60.3952521.130.45284.765Φ120.8882081.901.69395.20（3）隧道通过破碎带，施工按照“早预报、管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量”的原则施工。提前作好超前地质探测工作，地质超前预报是确保破碎带施工安全、进度、质量的重要措施。根据地质超前预报所测得的综合信息，采用合理的施工方法和技术措施，是安全快速通过断层破碎带的关键。根据超前地质探测情况明确施工方法，采用径向锚杆、钢拱架、钢筋网、喷砼等初期支护，并在拱部施作超前小导管（或超前锚杆）配合管内预注浆，对拱部岩体进行预加固和超前支护。在超前支护下，采用上、下台阶法开挖。在上台阶施作超前小导管，上部开挖后及时施作拱部初喷砼，径向锚杆，挂钢筋网，钢拱架。在作好拱部初期支护后方能开挖下台阶。超前小导管是沿开挖轮廓线，以10°的外差角，向开挖方向安装小导管，形成对断层破碎带的预制护。超前小导管规格：φ50mm超前注浆小导管，节长4.5m。管距：拱部环向间距30cm，纵向间距为3.0m。外插角：a=10°；方向：向开挖方向安装。重复长度为1.5m。注浆材料为水泥浆，注浆压力为0.5～1.0Mpa，必要时可在孔口设置止浆塞。小导管管壁四周原设计钻两排孔眼直径为Ф8mm，为加强注浆效果，每管管壁按1/4管径钻四排孔眼直径为Ф8mm，纵向间距为150mm的注浆孔，孔眼纵横交错布置。小导管施工钻孔：选择气腿式凿岩机作为小导管钻孔施工使用的机具。按照设计小导管长度按照外插角10度直接钻至设计位置。钻孔应做到孔壁圆、角度准、孔身直、7深度够、岩粉清洗干净，孔距误差不大于50mm。钻到设计位置后用风吹孔，避免堵塞注浆孔，顺锚杆孔用高压风清除孔内积水、岩粉、碎屑等杂物。小导管安装前，应检查小导管钻头的水孔是否畅通，若有异物堵塞，应及时清理。检查小导管的尺寸，小导管插入深度不小于设计要求的90%。将安装好管头的小导管使用凿岩机送入孔内，在推进管体过程中，要保持风枪—导管—钻孔的中心线在同一轴线上，推到末端时，应降低推进力，直至到达设计深度。小导管装入设计深度后，应用水和空气洗孔，直至孔口返水或返气。安装后小导管尾部可焊接在钢拱架上，以增强共同支护作用。（4）质量控制要点：1）超前小导管注浆钻孔位置、方向、外插角要正确。终孔后应将钻孔吹洗干净，小导管应对中插入，浆液配合比要经过试验确定，首先选择水泥砂浆，如压注有困难时，调整配合比，适量加入水玻璃，孔口要设止浆塞，压注时压力由小缓慢增大，一般为0.5～1.0MPa2）管棚套拱固定孔口管的钢拱的位置标高要准确,设立要牢固,每根孔口管的位置、方向、外插角精确、测放、并用Ω形钢筋焊在拱架上,保证孔口管的轴线与管棚钢管轴线一致。套拱的拱架，模型要安设牢固，保证套拱灌注时不走型跑位。钻进中要经常用测斜仪,测量钢管的倾斜度,发现偏差超过设计要求,要及时纠正。保证钢管终端偏差小于20cm。开挖后要及时施作径向锚杆、钢筋网、喷砼、钢拱架，并根据围岩的破碎情况及时调整围岩支护参数，径向锚杆、钢筋网、喷砼、钢拱架的具体施工方案详见《Ⅱ类浅段施工方案》。（4）安全、质量、环保措施：1）在接近断层破碎带时,认真作好超前地质探测工作。2）每次开挖后作好开挖工作后的地质素描记录,记录工作面的地质构造,岩石挤压破碎程度,裂隙充填物情况,地下水活动情况等。3）加强监控量测,根据水平收敛和拱顶下沉,以便及时采取措施,修改支护参数,加强支护等措施,确保质量和安全。84）在超前支护下先开挖上部,上部开挖后要立即施作拱部锚、网、喷和钢架，每掘进一次立即施作一环，该环初支护作好后再掘进，待拱部完全作好支护，并有一定的施工台阶长度后方能开挖下部，下部左右侧错开开挖，待左（右）侧支护作好后，再开挖另一侧。5）各种材料要分别存放，每一道工序完成后，该工序的机械设备应立即拆除工作面，以