隧道工程不良地质施工组织方案[2015年.10.6]

.WORD完美.格式编辑.隧道不良地质施工方案一、编制依据1）广通至大理铁路扩能改造工程指导性施工组织设计、隧道设计图纸。2）国家、铁道部、地方政府有关安全、环境保护、水土保持的法律、法规、规则及条例。3）《铁路工程测量规范》（TB10101-2009）4）《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）5）《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105号）6）《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）二、工程概况2.1.隧区工程地质广大铁路站前二标的隧到区域主要是上覆第四系全新统坡残积（Q4dl+el）粉质粘土、粗角砾土，下伏基岩为白垩纪下统普昌河组（K1p）砂岩夹泥岩。根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001）及中国地震局地壳应力研究所《改建广通至大理铁路工程场区地震动参数区划报告》（2009年3月），隧区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s。2.2.隧区存在的主要不良地质1.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.、泥岩的膨胀性：泥岩为泥质结构，泥质胶结，含有较多亲水矿物，中厚层状，岩质较软，易风化剥落，具遇水软化崩解、失水收缩开裂等特性，含水率变化时发生较大体积变化，具有一定膨胀性。2、断层发育、岩体破碎：不良地质段一经开挖,潜在应力释放快,围岩失稳变形,对工程施工产生严重的影响。3、涌水涌泥：在隧道工程施工中,地下水的作用非常活跃。本身可造成隧道涌水,可软化泥化岩石,增大围岩的变形;降低结构面的内聚力,造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方。三、不良地质对隧道施工的影响3.1.膨胀性地质对隧道施工影响　　膨胀围岩的特殊地质性质及其围岩压力特性,使膨胀的洞室围岩具有普遍开裂、内挤、坍塌和膨胀等变形现象。膨胀洞室围岩变形常具有速度快、破坏性大、延续时间长和整治较困难等特点。施工中常见的几种情况有:围岩裂缝、隧道下沉、围岩膨胀突出和坍塌、底鼓、衬砌变形和破坏。3.2.破碎断层对隧道施工影响　　破碎断层是隧道施工中最常见的不良地质,是造成隧道塌方的最主要原因,也是突泥突水、甚至岩爆等诸多隧道施工地质灾害总祸根之一,所以破碎断层带的调查在地质调查中占有突出重要的地位。　　3.3.涌水对隧道施工影响.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.　　在隧道工程施工中,地下水的作用非常活跃。本身可造成隧道涌水,可软化泥化岩石,增大围岩的变形;降低结构面的内聚力,造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方;加剧构造岩、风化岩、破碎岩、粘土砂及泥夹块石类岩溶填充物活动性,引发隧道内坍方、泥石流、岩溶涌突水泥灾害。　　四、不良地质情况下隧道施工方案4.1.隧道超前地质预报为保证隧道施工安全，优化设计、实现信息化施工，施工期间实施全隧超前地质预测预报，将其纳入正常施工工序进行管理。通过超前地质预测预报工作，核实和预测掌子面前方的地质条件，以便及时调整工程措施，确保施工及结构安全。全隧以地质调查法为基础，超前钻孔为主进行综合超前地质预报。地质调查法包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质素描。1、地表调查：地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是标志层的熟悉和确认。2、洞内地质素描：包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。主要内容为：地层岩性、地质构造、地下水等。3、超前地质钻孔：采用单孔水平取岩芯钻探法，超前探测20～30m，验证中近距离物探超前探测的异常地段。每25m一循环，每孔长30m，钻孔是否取芯根据不同地质条件确定。4、加深炮眼：即加深炮眼超前探测，利用在隧道开挖工作面上的炮眼钻孔来探测前方围岩的地质情况，在每一循环钻设炮眼时布设3～5钻孔加深3m以上作为探测孔。5、超前地质预报资源配置：.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.成立超前地质预报小组，组长由项目部总工程师担任，隧道队技术负责人负责超前地质预报的日常管理；隧道地表补充地质调查、隧道内地质素描、超前地质钻探、加深炮眼探测安排专人负责管理实施。施工中认真分析、研究超前地质预报成果，及时将超前地质预报成果报监理、勘察设计、建设单位，并对超前地质预报成果及数据的真实性负责。设备配置序号设备名称规格单位数量1地质水平钻机MGY-150台22凿岩风钻YT-28台83地质罗盘个24陀螺测斜仪JXS-2台24.2.监控量测1、量测项目隧道施工期间应开展监控量测，将监控量测作为关键工序列入现场组织，并对支护体系的稳定性进行判别，监控量测必测项目包括以下内容：浅埋段开展地表开裂、沉降观测，布点观测断面不小于3个；对隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩段开展洞内外观察及拱顶下沉、净空变化监控量测。2、量测方法洞内外观察：开挖面地质描述，包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水等；初期支护状态包括喷层是否产生裂隙、剥离和剪切破坏、钢支撑是否压屈进行观察分析。浅埋段的地表沉降观测：量测断面布置与洞内拱顶下沉量测断面在同一断面内，每个量测断面上测点间距为2～5m，每个断面设7-11个测点。.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.拱顶下沉、净空变化监控量测：将拱顶下沉及净空变化监控量测布置在同一个断面，Ⅳ级为10m，Ⅴ级为5m。拱顶下沉测点布置在拱顶。净空变化量测测线数：台阶法为每台阶一条水平测线，两条斜测线。3、量测频率、距离及变形管理等级隧道拱顶下沉及净空变化量测频率、地表下沉量测断面间距、变形管理等级见下表：拱顶下沉及周边收敛量测频率表位移速度（mm/d）距开挖面距离（m）量测频率≥5（0～1）B2次/d1～5（1～2）B1次/d0.5～1（2～5）B1次/2～3d0.2～0.5/1次/3d＜0.2>5B1次/7d注：B—隧道开挖宽度地表下沉量测断面间距表埋置深度H量测断面间距（m）2B＜H＜2.5B20～50B＜H＜2B10～20H＜B5～10注：地表无建筑物时取表中上限值；B表示隧道开挖宽度变形管理等级表管理等级管理位移施工状态ⅢV02Vn/3采取特殊措施注：V0—实测位移值；Vn—最大位移值4、主要设备主要测量设备配置表编号名称测试精度主要特点1全站仪1秒可靠、方便、稳定2反射靶标与全站仪配套可靠、方便、稳定.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.4.3.不良地质情况下隧道施工方案开挖过程中，遵循“短进尺，弱爆破，强支护，勤量测，早封闭”的原则，尽量减少对围岩的扰动，开挖完毕及时施做初期支护，加强监控量测频率，及时封闭成环，确保围岩稳定。施工过程中，加强隧道施工组织管理，确保工序衔接，以监控量测、超前地质预报信息为依据，科学组织，合理安排，确保施工安全。1、膨胀岩隧道施工隧道通过的地层以泥岩为主，泥岩为泥质结构，泥质胶结，含有较多亲水矿物，岩质较软，易风化剥落，具遇水易软化崩解、失水收缩开裂等特性，含水率变化时发生较大体积变化，具一定膨胀性。对工程有一定影响。膨胀岩指那些与水有关的随时间而发生体积增大的围岩。它对环境温度、湿度、压力、地下水等因素变化极为敏感。软弱围岩是指单轴抗压强度在30MPa以下的围岩，而膨胀岩则是一种吸水膨胀失水收缩和往复膨胀变形的围岩，其力学性能除一般围岩所具有的物理、化学性质外，最重要的是具有兼水性、多裂隙性、强膨胀性与收缩性，强度衰减性、以及快速崩解性和抗风化弱的性质等。膨胀岩若其含水量〈15%，视为有危险性的膨胀岩，高于30%则视为膨胀已完成进一步膨胀不可能。.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.膨胀岩之矿物成分几乎都含有蒙脱石，其蒙脱石含量在12%以上的围岩就具有强膨胀性。沉积岩中居多，这些岩层中含有蒙脱石（含有Mgo、Cao）、伊利石如板岩、页岩、砂页岩、石膏、炭质页岩、泥岩等。偶而也是遇到变质岩如千枚岩、凝灰岩、片岩等。当自由膨胀率≥30%，缩性指数Ⅰs＞20%、干饱和吸水率＞25%，体积膨胀性＞2%，就视为膨胀岩。在此类围岩中修建隧道，引起坍塌、坑道挤压、支撑与衬砌开裂、变形、整体道床开裂与破坏的事例不少，因此必须认真对待。其主要措施为：1）隧道通过膨胀性岩层时，应对照设计文件和流变情况进行调查和量测，据以确定施工对策。对工程地质和水文地质应心中有数，并作好人、机、物、财计划、科技手段与工程措施准备。2）认真做好防排水工作，首先要防止出现因工程用水漏水与排放污水不畅，及时进行仰拱及基底封闭，防止泥水及满洞泥泞，墙脚浸泡造成滑坍。认真做好隧道及地表范围内积水引排。严禁施工高压水池设在洞顶上方，防止漏水渗入洞内。3）开挖尽量采取措施，使其一次成型，以便初期支护及早封闭成环，可采用全断面或台阶法施工，以免分部过多，由于爆破造成对围岩多次扰动。爆破中要多打眼、少装药、强支护、速封闭、紧衬砌,合理控制膨胀岩流、塑变形。4）施工支护宜用锚喷支护，并紧跟开挖面进行，当压力很大时，可用喷锚及钢架联合支护。并须加强施工量测，以便及时改变施工顺序、钻爆参数和支护衬砌刚度，控制围岩变形。5）.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.仰拱超前，拱墙同时施工，使形成封闭环。衬砌断面宜采用曲墙式，先墙后拱一次成型，应使用钢模板台车衬砌，以保质量。漏水地段应在衬砌前作止漏处理。2、破碎断层隧道的施工不宜采用传统分部开挖法施工，以免多次扰动围岩及暴露时间长，变形过大，造成松动掉块和坍方。在破碎断层带处围岩破碎、自稳能力差,且一般富含地下水,若隧道穿越断层破碎带,将严重影响隧道围岩的稳定性。同断层有关的工程地质问题主要有:抗滑稳定性问题、沉陷(降)及不均匀沉陷(降)和变形问题、渗透变形问题、渗透稳定性问题、渗水作用下的演化问题等,其中对隧道衬砌受力影响最大的是地层滑移、沉陷及不均匀沉陷的变形问题。隧道穿过断层地段,为了尽量减少施工地质灾害并进行必要的修改设计,掘进前必须进行地质超前预报,对断层及其破碎带的规模、位置、力学性质、新构造活动性、产状、断层岩类别、胶结程度和水文地质条件进行预报。隧道穿过断层地段的掘进技术取决于断层的性质、断层破碎带的宽度、填充物、含水性和断层活动性以及隧道轴线和断层构造线方向的组合关系。隧道衬砌的受力除了与上述因素有关外,还与施工过程中对围岩的破坏程度、工序衔接的快慢、施工支护技术措施是否得当等均有很大关系。对于自稳时间短，喷锚初期支护强度不足以稳定洞体的破碎断层地层隧道施工，可采用辅助措施和锚喷支护相结合的加固办法进行施工。施工中为确保开挖面的稳定，可采用环形开挖留核心土，喷射砼封闭掌子面，设临时仰拱使及时封闭成环，必要时辅以其他加固措施。.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.3、涌水突泥隧道的施工隧道开挖,破坏和改变了隧道所在地区水文地质条件,隧道成为新的地下水排泄的通道。隧道施工揭穿含水构造,直接导致了隧道内涌水灾害的发生(揭穿型隧道涌水);而隧道周边与含水构造(体)间隔岩体厚度的过薄或含水构造(体)水压上升,导致了隧道施工期间的突破型涌水;由于涌水速度的降低,涌水中携带的泥砂沉积堵塞涌水通道,当通道地下水位上升水压力达到一定值时,水突破堵塞造成重新涌水,即形成隧道施工期间隧道内的间歇型涌水。对于富水隧道施工其主要施工措施：1）加强隧道超前地质预报，将隧道超前地质预报纳入关键工序，认真做好隧道内开挖工作面地质素描，对地下水的分布、出路形态及围岩的透水性、水量、水压、水温、颜色、泥沙含量等进行测定，认真记录地下水活动对围岩稳定的影响，必要时长期观测，进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，减少地下水变化对泥岩的影响。科学化、信息化指导隧道施工。2）施工中加强对地下水、施工用水的管理，及时将地下水归槽引排或抽排，避免浸泡拱脚和隧道基底长时间浸泡，确保隧道施工安全。3）在施工隧道富水地段时，认真进行超前地质预报和超前探水，搞好动态施工，特别在断层带附近及向斜核部附近加强预测预报工作，通过试验选择最佳注浆参数，严格按注浆工艺施工，认真对注浆效果进行评定，杜绝涌水、突水。.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.4）对注浆施工人员进行专门培训，实行岗位责任制，严格按配合比计量，确保注浆质量。5）富水段采用超前钻孔探测，随时测量涌水量及水压，化验水质，核实地质情况，如与设计不符时，及时提出，并配合设计作好水压实验。6）施工中逐段核实围岩级别，若与设计不符，及时提出变更；做好软岩构造层理的产状与分布状况的调查，对不稳定部位加强支护，防止坍塌；遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工；初期支护紧跟开挖施做；建立完善的洞内施工的收敛变形量测体系，加强监控量测，根据量测结果决定支护强度和二次衬砌时间；在初期支护基本稳定后，施作二次衬砌；衬砌背后要回填密实，特别是拱顶回填；密切注意洞内地下水的发育情况，做好地下水和施工用水的引排，严禁拱脚和隧底受水浸泡，保证施工及结构安全；做好不良地段地表的防排水系统，防止地表水浸湿土体，造成塌方，对洞口地基承载力较差地段，及时与设计部门沟通，采取其他办法进行处理，确保施工安全。五、不良地质地段隧道施工安全技术措施本标段不良地质隧道施工应注意以下安全措施：1）施工中加强地质预报工作。认真进行超前地质预报和超前探水，杜绝突水。2）隧道开挖过程中，成立专职地质组，配备专职地质工程师，做好地质描述和超前地质预报，提出对策和措施。隧道.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.工程师指导和督促各种措施、技术交底的落实，保证标准化作业。开挖过程中，地质工程师轮流值班，及时发现地质变化情况，制订特殊地段的施工方法和可靠的措施并严格实施，监控指导现场施工，科学组织、合理安排，严格管理，确保安全。3）隧道开挖采用控制爆破方法，按《爆破安全规程》施工。加强监测，根据监测和地质情况及时调整爆破参数，保证爆破安全。4）通过超前地质预报、施工中地质素描、炮眼钻进速度变化、炮孔出水异常现象等对前方地质情况作出判断，制定相应的施工方法和合理的支护参数，围岩变形增大时加强支护。地质不良地段按照“早预报、深钻探、先治水、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则施工。5）加强施工监控量测信息反馈，为施工提供及时、准确的信息，及时对指导施工的技术方案进行调整，保证施工安全进行。6）隧道开挖中通过探测证明要穿过涌水地层时，采用超前钻孔探水，查清含水层厚度、岩性、水量、水压等，为防治涌水提供依据。如发现工作面有大量涌水时，即令工人停止工作，撤至安全地点。7）逃生通道所用管材可采用φ900mm的承插钢管（或φ800mm耐压波纹塑料管），管节长度为5～6m，壁厚不小于10mm，管节间可采用直径大于逃生管道10cm的套管连接，每端连接1m,采用橡胶圈或木楔临时固定。为保证管道承受坍塌体的压力，对采用的材质管材，必须确保其承压能力和连接头的牢固，并经试验室具体试验后，方可用于隧道中。.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.8）应急照明灯距掌子面距离不得大于5m，非衬砌地段间隔距离控制在20m以内，衬砌地段控制在100～200m之内，且在掌子面应急灯附近配备醒目的应急食物箱和救护箱,应急食物箱内须存放10人左右一天所需的方便面、饼干、矿泉水等食物；救护箱内备包扎纱布、消毒药水、常见外伤用药及对讲机等。9）中导、下导开挖要沿两侧交错进行，错开距离3-5米，以防止同一榀拱架两个拱脚同时悬空；每侧一次开挖长度不得超过两榀拱架，要避免中导、下导立拱后还存在拱脚悬空的现象；10）中导、下导严禁拉中槽开挖，开挖面要平顺，以防止开挖中槽造成上部拱脚暴露或支护不够而造成拱脚位移或拱部下沉；11）严格锁脚锚管施作，保证打入长度4米，角度按照设计角度打设，锁脚锚管头不要有外露现象，锁脚锚管打入后要配合立拱班做好与拱架的焊接；12）针对不良地质隧道施工，严格按照步距控制，仰拱初支距开挖面距离不大于35米，仰拱距开挖面的距离不大于40米以内，二次衬砌距开挖面距离不大于70米。六、应急预案6.1.应急原则①突发事件应急工作，遵循“安全第一，预防为主，综合治理”的安全生产方针，贯彻统一领导、分级管理、反应及时、措施果断、依靠科学、加强合作的原则。②.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.项目部定期、经常对可能发生的突发灾情的事故源进行检查、处理，尽可能降低其发生的可能性，并召集相关人员进行讨论、研究预案，将相关应急物资、设备、设施准备就绪。6.2.应急机构项目部成立应急组织机构，配备充足的应急外资，成立应急救援小组。应急小组人员名单、联络电话如下：姓名职务手机/电话职责赵爱军项目经理18636165966总指挥党军常务副经理18335443018常务副总指挥石文科项目总工18677172640内部组织负责人侯大鹏作业队长15596867600副总指挥李锋作业副队长18734755800现场指挥蒋文龙安全员13704512671现场救护负责人姬凤双领工员15234484821联络负责人6.3.险情报告制度在施工过程中一旦遇到险情由应急领导小组成员调度及时准确的向上级领导及相关部门汇报。.技术资料.专业整理. .WORD完美.格式编辑.目录一、编制依据-1-二、工程概况-1-2.1.隧区工程地质-1-2.2.隧区存在的主要不良地质-1-三、不良地质对隧道施工的影响-2-3.1.膨胀性地质对隧道施工影响-2-3.3.涌水对隧道施工影响-2-四、不良地质情况下隧道施工方案-3-4.1.隧道超前地质预报-3-4.2.监控量测-4-4.3.不良地质情况下隧道施工方案-6-五、不良地质地段隧道施工安全技术措施-10-六、应急预案-12-6.1.应急原则-12-6.2.应急机构-13-6.3.险情报告制度-13-.技术资料.专业整理.