大安隧道施工方案.doc

1 大安隧道施工方案 目目 录录 1 1 编制说明编制说明 3 3 1 1 编制依据 3 1 2 编制原则 3 2 2 工程概况工程概况 3 3 2 1 工程概况 3 2 2 主要工程数量 4 2 3 工程地质及水文地质 4 2 4 不良地质 5 3 3 工程特点 难点及施工措施工程特点 难点及施工措施 5 5 3 1 工程特点 5 3 2 工程难点 5 3 3 施工措施及解决办法 5 4 4 施工总体部署施工总体部署 5 5 4 1 施工总体目标 5 4 2 施工总体方案 6 4 3 施工组织机构 7 5 5 施工进度安排施工进度安排 7 7 5 1 总工期目标 7 5 2 施工进度安排 7 6 6 主要工程项目施工方法主要工程项目施工方法 7 7 6 1 隧道施工辅助设施布置 7 6 2 洞口土石方工程 8 6 3 洞门与明洞结构施工 10 6 4 隧道进洞方案及措施 11 6 5 隧道洞身开挖及出碴运输 20 6 6 隧道爆破方案 24 6 7 超前支护和初期支护施工方法与工艺 34 6 8 防排水施工 39 6 9 二次衬砌施工 43 6 10 隧道施工监控量测 49 6 11 瓦斯隧道管理制度与措施 53 6 12 通风设计方案及管理制度 56 6 14 沉降控制 59 7 7 资源配置计划及保证措施资源配置计划及保证措施 6161 7 1 机械设备配置及保证措施 61 2 7 2 人力资源配置及保证措施 62 7 3 主要材料供应计划 62 8 8 管理措施管理措施 6363 8 1 标准化管理措施 63 8 2 质量管理措施 63 8 3 安全管理措施 64 8 4 工期保证措施 65 8 5 环境管理措施 67 8 6 文明施工措施 67 9 9 隧道应急预案及演练隧道应急预案及演练 6868 9 1 陈家坡隧道风险源分析 68 9 2 应急救援组织机构及职责 69 9 3 灾害事故预警与预报 70 9 4 信息报告程序 70 9 5 灾害事故分级响应程序 70 9 6 应急预案及措施 71 9 7 应急预案演练 74 3 陈家坡隧道实施性施工组织设计陈家坡隧道实施性施工组织设计 1 1 编制说明编制说明 1 1 1 1 编制依据编制依据 1 新建铁路成都至重庆客运专线设计文件和图纸 2 铁路隧道工程施工技术指南 TZ204 2008 3 铁路混凝土工程施工技术指南 TZ210 2005 4 客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准 铁建设 2005 160 号 5 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准 6 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 铁建设 2005 157 号 7 铁路工程施工安全技术规程 8 铁路工程技术规范及国家行业标准 规则 规程 9 国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规 10 铁路瓦斯隧道技术规范 TB10120 2002 11 铁路隧道监控量测技术规程 TB10121 2007 1 2 1 2 编制原则编制原则 1 资源节约和环境保护原则 2 符合性原则 满足建设工期和工程质量标准 符合施工要求 3 标准化管理的原则 4 科学 经济 合理的原则 5 引进 创新 发展的原则 6 六位一体 管理的原则 7 指导性纲领与动态控制相结合的原则 2 2 工程概况工程概况 2 1 2 1 工程工程概况概况 DK267 777 5 陈家坡隧道位于璧山县青杠镇三星村境内 隧道起止里程为 4 DK267 460 DK268 095 全长为 635m 隧道按旅客列车设计行车速度 250km h 双线 隧道设计 隧道纵坡为 25 进口斜切段 15m 斜切延伸段 10m 出口斜切段 15m 斜切延伸段 25m 暗挖段 570m 围岩均为 V 级围岩 斜切及斜切延伸段采用明挖法施 工 暗挖段采用锚喷构筑法施工 光面爆破法开挖 全隧仰拱超前拱墙施作 拱墙一 次衬砌 洞身 V 级围岩地段设全环 I20b 工字钢钢架及拱部 42 超前小导管加强支护 进出口段设 108 大管棚支护 根据地质资料 本隧可能出现天然气随裂隙溢出现象 施工过程中采用加深炮 眼探测 加强瓦斯检测和施工通风 以保证施工安全 2 2 2 2 主要工程数量主要工程数量 本工程主要工程数量见下表 主要工程数量表 序号围岩级别工程项目项目规格单位总量 1 拱墙喷砼喷 C30纤维砼 m35221 2 仰拱喷砼喷 C25砼 m32012 3 钢筋网 6 kg38885 4 4 拱部锚杆 m35340 5 初期支护 边墙锚杆 m15960 6 拱墙C35砼 m38814 7 仰拱C35砼 m34835 8 仰拱填充C20砼 m34395 9HRB3351050186 10 二次衬砌 钢筋 HPB235kg130357 11 沟槽身C30砼 m31300 12 盖板C35砼 m3120 13 沟槽 HPB235kg12914 14 防水板 m217781 15 无纺布 m217781 16 中埋式止水带 m3829 17 防排水 外贴止水带 m3968 18 管棚 108 m2990 19 级 超前支护 42小导管 m15617 2 3 2 3 工程地质及水工程地质及水文地质文地质 2 3 1 2 3 1 地形地貌 地层岩性及地质构造地形地貌 地层岩性及地质构造 隧址区位于四川盆地内 地貌类型为丘陵 地处川东褶皱带 隧道洞身所处沙溪 庙组 J2s 主要为砂泥岩互层 属于弱风化带 地层泥岩中裂隙水含量甚微 砂岩 中相对较大 全隧道穿越地层围岩等级均为 V 级 5 2 3 2 2 3 2 水文地质及地震烈度水文地质及地震烈度 隧区无大的河流水系 风小 湿度大 日照少 云雾绵雨多的特点 历县年平均 气温 18 2 极地表水主要为沟水和坡面暂时性流水 地下水主要为第四系上层孔 隙水及基岩裂隙水 由于隧址区属于沙溪庙组地层 J2s 地下水对混凝土结构具硫 酸盐腐蚀 根据 中国地震动峰值加速度区划图 GB18306 2001 及 中国地震动参数区 划图 GB18306 2001 国家标准第 1 号修改单 图 A2 四川 甘肃 陕西部分地区 地震动峰值加速度区划图 1 100 万 以及 成渝铁路区域性地震区划报告 四 川赛思特科技有限责任公司 隧址区地震动参数为 地震动峰值加速度为 0 05g 地震动反应普特征周期为 0 35s 2 4 2 4 不良地质不良地质 隧道主要不良地质为泥岩风化剥落 进出口仰坡顺层以及瓦斯 特殊岩土为松软 土 泥岩的膨胀性 3 3 工程特点 难点及施工措施工程特点 难点及施工措施 3 1 3 1 工程特点工程特点 隧道全长 635m 级围岩 635m 围岩松软 岩体破碎 节理 裂隙发育 存在 瓦斯等有害气体 工期紧 地质复杂 3 2 3 2 工程难点工程难点 1 进出口边仰坡顺层 易产生边仰坡滑塌 危岩落石 2 有瓦斯等有害气体存在 施工过程存在瓦斯灾害等安全隐患 安全风险大 3 全隧埋深浅 基岩为泥岩夹砂岩 节理发育 易产生塌方 4 施工选择进口施工 隧道纵坡为 25 排水不便 3 3 3 3 施工措施及解决办法施工措施及解决办法 1 边仰坡防护及时 开挖在雨季前完成 及时施作洞顶截水沟 截排地表水 2 针对瓦斯等有害气体 按照规范要求进行瓦斯检测 随时把握洞内瓦斯状况 加强通风 有效降低瓦斯浓度 采用超前钻孔 提前预测瓦斯赋存情况 以及时采取 针对性防治措施 3 施工时严格按照 管超前 严注浆 短开挖 强支护 早封闭 勤量测 进 行施工 4 优化施工方案 台阶开挖时及时施作临时仰拱 以利排水 4 4 施工总体部署施工总体部署 6 4 1 4 1 施工总体目标施工总体目标 4 1 1 4 1 1 安全目标安全目标 无重大及以上施工安全事故 无因建设引起的重大及以上道路交通事故 无重大 及以上火灾事故 控制和减少一般责任事故 4 1 2 4 1 2 质量目标质量目标 坚持 百年大计 质量第一 的方针 认真贯彻执行国家和铁道部有关质量管理 法规 以先进技术和管理经验为支撑 对建设工程质量实施全过程监控 确保主体工 程质量 零缺陷 按照验收标准 各检验批 分项 分部工程施工质量检验合格率达到 100 单 位工程一次验收合格率达到 100 4 1 3 4 1 3 工期目标工期目标 根据施工合同 陈家坡隧道计划于 2010 年 11 月 30 日开工 2011 年 11 月 11 日 完工 隧道总工期安排为 346 天 4 1 4 4 1 4 环保目标环保目标 努力把工程施工对环境的不利影响减至最低限度 确保隧道沿线景观不受破坏 地表水和地下水水质不受污染 植被有效保护 噪声 振动和扬尘的环境影响得到有 效控制 文物得到有效保护 坚持做到 少破坏 多保护 少扰动 多防护 少污染 多防治 使环境保护监控项目与监控结果达到设计文件及有关规定 4 2 4 2 施工总体方案施工总体方案 陈家坡隧道施工严格按照新奥法原理 设计文件及瓦斯隧道施工规范要求进行组 织 施工前做好洞身超前地质预报 对洞身地质 水文及瓦斯有毒气体等进行预测 施工中坚持 管超前 严注浆 短开挖 强支护 勤量测 早封闭 的原则施工 同 时加强对有毒有害气体监测 建立以多功能开挖台架 全断面衬砌模板台车 挖掘机 装载机 汽车运输为主要特征的机械设备配套施工体系 实现钻爆 装运 喷锚 衬 砌等机械化作业线的有机配合 严格机械设备管 用 养 修制度 科学管理 达到 优质快速施工的目的 隧道施工采用进口单向施工 根据围岩情况确定开挖方法 隧道进口采用三台阶带临时仰拱法施工 出口段采 7 用上下台阶带临时仰拱法施工 出口段采用 CD 法施工 采用挖掘机翻碴 装载机装 碴 自卸车运碴 以保证出碴速度 瓦斯隧道 通风是保证安全的重要技术措施 因此 专门设置通风管理小组进行 通风管理 设备的保养及围护 确保施工期间通风不间断 为施工创造安全作业环境 通风采用压入式通风 为随时掌握隧道内瓦斯浓度 施工过程加强洞内瓦斯检测 瓦检员携带便携式瓦 检仪对开挖掌子面 捡底作业面 二衬作业面以及沟槽 低洼 易聚集有害气体的空 间及位置全方位不间断的检测 4 3 4 3 施工组织机构施工组织机构 根据标准化工地建设方案 结合承包合同 按照项目法组建中铁二局成渝客运专 线工程五标项目经理部 经理部下设项目分部 分部下设专业架子队 按照三级管理 模式进行施工 陈家坡隧道由三分部分部承建 5 5 施工进度安排施工进度安排 5 1 5 1 总工期目标总工期目标 陈家坡隧道计划于 2010 年 11 月 30 日开工 2011 年 11 月 11 日完工 隧道总工 期安排为 346 天 5 2 5 2 施工进度安排施工进度安排 详见陈家坡隧道施工进度计划横道图 6 6 主要工程项目施工方法主要工程项目施工方法 6 1 6 1 隧道施工辅助设施布置隧道施工辅助设施布置 施工供电与照明 本隧道进口段施工用电采用农电 自进口左侧约 100m 处修建 1 台 630KVA 变压器 供电 以供隧道施工使用 洞内各工作面的动力用电及照明用电由洞口变压器变压后 提供 照明用电采用 36V 分段低压电进洞 施工供水 本隧道拟采用在山顶修建修建 10 15 1 5m 蓄水池 200t 便于施工 施工供风 本工程在隧道进口设空压机房集中供风 配置 4 台 22m3固定式空压机提供施工 8 高压风 用 150 的钢管将高压风引进洞内 高压风管与水管同布置于隧道一侧 距 作业面 10m 15m 处 设置使用开关 接软管至工作面 供作业时灵活使用 施工排水及突涌水抽排 陈家坡隧道进口段开挖为下坡 排水系统以临时仰拱排水为主辅以抽水机排水 备用大型抽水机 以便遇突涌水抽排 施工便道 陈家坡隧道位于璧山县青杠镇三星村境内 进口需新建施工便道 出口附近有乡 村道路 6 拌和站 进口段工点设置一座喷射混凝土拌和站供应初期支护砼 拌和站位置设在进口 后方 50m 左右 6 2 6 2 洞口土石方工程洞口土石方工程 洞口工程主要施工项目为洞口及明洞段的土石方 洞门与明洞结构物 防排水 洞口边坡防护及绿化 洞口工程应先施工完成 并保证安全 为加速暗洞施工创造条 件 施工方法及注意事项如下 1 洞口施工 地表复测后 根据洞口里程和线路方向放出洞口边 仰坡刷坡线 洞口段土石方采用明挖大开挖法施工 开挖前先施工洞口边仰坡外的截水沟 开挖过程避开雨天进行 全强风化岩层采用挖掘机开挖 孤石和挖掘机挖不动的岩层 采用小型控制爆破 装载机或挖掘机装碴 自卸汽车运输 洞口段边仰坡开挖严格按设计控制坡度 并使洞门处边坡与明洞边坡顺接 松 软地层开挖时从上至下 随挖随支护 加强防护 随时监测 检查山坡稳定情况 边 坡 仰坡上浮石 危石要清除 坡面凹凸不平处予以修整平顺 开挖弃方运至弃土场 边坡仰坡上不能堆集弃土 石方 边坡不稳定时及时喷 锚 网防护 9 2 洞门施工 隧道洞门施工工艺流程框图 洞门刷坡及防护洞门刷坡及防护 护护 洞口测量放线洞口测量放线 大管棚施工大管棚施工 洞顶天沟施工洞顶天沟施工 正洞进洞施工正洞进洞施工 洞门施工洞门施工 洞门附属设施施工洞门附属设施施工 正洞施工正洞施工 洞门加固洞门加固 10 洞门刷坡采用 PC200 挖掘机配合人工进行 在部分硬岩可采用局部小爆破开挖 开挖必须一次到位 避免二次开挖时影响正洞施工及安全 洞门边坡采用喷锚挂网防护 6 3 6 3 洞门与明洞结构施工洞门与明洞结构施工 1 隧道洞门与明洞砼结构施工 洞口段土石方开挖至导坑台阶标高时 立即开挖导坑进入正洞施工 待正洞开挖 完成一定距离后 再进行洞口段结构物的施工 其施工主要内容为 明洞段仰拱 洞 门与明洞边墙基础 拱墙衬砌 防排水 拱背回填等 仰拱及墙脚砼采用组合钢模板人工立模浇注 边墙及拱部砼施工采用衬砌模板台 车作内模 外模采用组合钢模板 洞门与明洞砼一起整体灌注 首先施工明洞仰拱 拱墙脚部钢筋砼及洞门基础 待砼达到达到一定强度后 拆模并进行施工缝凿毛 然 后施工上部边墙及拱部钢筋砼 砼由两侧对称灌注 钢筋在洞外加工场下料成型 现 场绑扎 砼采用集中拌和砼 由砼运输车运输 泵送入模 插入式捣固器及附着式振 捣器振捣密实 拱墙砼一次整体浇筑成型 明洞砼强度需达到设计强度的 100 方能 拆模 2 明洞外防水层施工 靠山侧防排水系统 防水板 100 纵向盲沟 50 竖向盲沟 在拱墙浇筑前先 施作 防水板等按设计要求预留搭接长度 其余待拱圈浇筑完成 砼达到设计强度后 铺设防水层并回填 施工时 先将砼表面的外露钢筋头等杂物清理干净 然后将砼表 面上的凹凸不平处修凿平整 最后用水泥砂浆衬砌外表涂抹平顺 以免损坏防水层 为保证防水板接头质量 先在平地上将 EVA 防水板逐幅连接起来 检查接头质量合格 后再运到现场铺设 EVA 水板用热楔焊接法进行连接 两防水板之间搭接宽度 150mm 每条焊缝宽不小于 15mm 中间有一空腔用于充气检查焊缝的严密性 如有 缺陷就立即进行修补 直至达到质量要求为止 为防止明洞与隧道防水板的接头在填 土时被破坏 应用 3cm 厚的水泥砂浆将防水板接头保护起来 土工布在现场逐幅铺设 为防止土工布在回填土过程中移位或翻卷 在搭接处用 线缝合起来 搭接宽度不小于 50mm 防水板及土工布均沿隧道环向铺设 3 明洞拱背回填施工 11 明洞拱部先进行进行防水层施工 然后进行顶部夯填土石 夯填土石自下至上 对称分层进行回填 顶部填筑 50cm 厚粘土隔水层 回填碎石土及粘土隔水层时采用 人工分层夯实 其密实度 85 分层松铺层厚 30cm 用蛙式打夯机逐层夯实 施 工过程中应严格保护防水层不被破坏 当明洞回填完成后 要及时进行洞口及洞顶的绿化及防护工作 避免雨水冲刷 6 4 6 4 隧道进洞方案及措施隧道进洞方案及措施 6 4 1 6 4 1 隧道进洞方案隧道进洞方案 6 4 1 1 6 4 1 1 进口进洞方案进口进洞方案 洞门刷坡采用 PC200 挖掘机分级开挖配合人工进行 在部分硬岩可采用局部小爆 破开挖 开挖必须一次到位 避免二次开挖时影响正洞施工及安全 刷坡成型及时施 工永久性边仰坡支护 确保边坡稳定 然后施工导向墙及洞口段管棚 对洞口段软弱 围岩加固 然后采用三台阶法进洞施工 6 4 1 2 6 4 1 2 出口出洞方案出口出洞方案 洞口及明洞边仰坡采用分级开挖 及时施工永久性边仰坡支护 确保边坡稳定 然后施工导向墙及洞口段管棚 对洞口段软弱围岩加固 然后采用 CD 法施工 6 4 2 6 4 2 隧道进洞措施隧道进洞措施 6 4 2 1 6 4 2 1 大管棚施工大管棚施工 由于隧道洞口地质条件差 设计均采用长管棚进行超前支护 管棚采用 108mm 12 壁厚 6mm 热轧无缝钢花管 进口长度为 25m 出口长度为 35m 管节长度 4 6m 环 向间距 40cm 外插角 1 3 管棚设置于衬砌拱部 140 范围内 导管上设注浆 孔 按 15cm 间距梅花形交错设置 孔径 10mm 16mm 管尾段留 2 0m 不钻孔的止浆 段 施工工艺框图 长管棚施工应注意以下几方面 施工前 应根据设计洞门的里程和标高刷好洞门仰坡 如果仰边坡石质不良或 为土质时 应根据地质用水平锚杆 挂网 喷砼加固 保证其稳定 洞口段设置 1m 1m 的 C20 砼导向墙 导向墙内预埋壁厚 5mm 直径 146mm 的孔 口管 并在每侧导向墙底设置 4 根 42 锁脚锚管 每根长 4m 焊于两榀钢拱架上 按设计设置两榀 20 工字梁临时钢支撑拱架 焊好纵向连接 应注意预留保 护层 在两榀钢拱架上 按管棚设计位置 间距和水平标高 仰角 准确的焊上导向 钻机钻机就位就位 钻机固定钻机固定 测量布孔测量布孔 钻孔及接长钻孔及接长钻杆钻杆 钻机钻机退出退出 分节分节顶进顶进 焊接管棚钢管 焊接管棚钢管 管棚管棚钻机钻机撤出撤出 注注 浆浆浆液制备浆液制备 效果效果检查检查 结束结束 13 管 导管为 146 5mm 无缝钢管 外端焊一个法兰盘 用来平衡钻孔和压浆的后座 力 里面一端用胶纸封口 以防砂浆流入 导向管直接影响管棚的质量 必须严格按 设计安装 焊牢 导管全部焊好后即可灌注导向墙砼 边墙部份不影响管棚施工 可以在洞身开 挖后一并施作 搭设钻孔操作平台 应根据钻机钻最低眼标高和安钻杆长度的要求设置 宽度 为整个洞门 引入水电管线 水压力不小于 3 5Kg cm2 安装钻孔机接通水管即可开钻 必 须备有若干个异型接头 管前端安装环形钻头 一边钻孔一边高压水将钻碴冲出 随 着钻孔进尺应随时检查孔眼的方向与仰角 以免超过误差限度 钻眼达到设计长度后 检查管内钻碴是否冲洗干净 否则再用较小钻头加高压水在管内钻除余碴 压浆液 隧道采用单液注浆 灌注浆液为纯水泥浆液 注浆前应先进行注浆现 场试验 如果单液注浆能达到固结围岩的目的 则采用此方案 否则应进行水泥 水 玻璃双浆液试验 注浆参数应通过现场试验确定 以利施工 注浆参数 水泥浆水灰 比 1 1 浆压力 0 6 1 0MPa 压浆液仅在花管内进行 故应进行花管安装 压注浆液 然后清除管内浆液 最后一起逐根压水泥砂浆 压水泥浆可用浆筒随加随压直到注满为止 最后堵口 压 浆时应注意将压浆管伸入孔底 保证压浆饱满 待水泥浆达到 70 设计强度即可进行 洞身拱部开挖 6 4 2 2 6 4 2 2 其余准备措施其余准备措施 隧道进洞采用单向掘进 围岩级别为 V 级围岩 围岩为堆积体 自稳能力极差 因此做好进洞前的各项技术工作尤为重要 其具体措施如下 洞口段施工避开雨天进行 如确需在雨天施工采取以下措施 对工地进行防洪检查 完善排水设施 保持排水系统畅通 指定专人巡视 发现积水或水沟阻塞的地方 及时疏通放水 加强与气象部门联系 时刻注意气候变化 开挖土石方边坡自上而下按设计坡度分层开挖刷坡 并及时对边坡进行覆盖 避免边坡受雨水冲刷 损坏边坡 对进洞的各个桩点进行复核 准确无误 做好边仰坡外的截水沟 洞口排水沟 14 加固好边仰坡 确保其稳定 在洞口低洼处设积水井及抽水机 准备一些沙袋等 控制隧道下沉 在洞顶上方埋设地表观测桩 采用安全 有效能严格控制围岩变形的施工方法 台阶法 进口 CD 法 进洞 采用大管棚注浆来加固工作面前方的围岩 坚持先护顶后开挖的原则组织施工 制定实施细则并进行技术交底 人员 机具 设备 材料等均已到位方能施工 大管棚施工工艺框图大管棚施工工艺框图 6 4 3 6 4 3 超前地质预报超前地质预报 为系统把握掌子面前方不良地质分布以确保施工安全 构建一套适合相关地质状 况隧道的超前地质预报技术体系是必要的 并需将超前地质预报贯穿隧道工程施工的 前期准备 测量放线和场地平整 管棚施工作业平台或操作间 套 拱 下管 综合检查 注浆封口 大管棚加工 不合格 钻机就位 钻孔 补孔 下管 合格 注浆封口 砼生产 钢筋加工 15 整个过程 即以地质分析为基础 物探方法和超前钻孔为手段 多种方法相互印证和 补充 通过地质综合分析 数据分析处理 资料的解译及开挖对比等手段 系统把握 隧道掌子面前方地质状况 成渝客专 CYSG 5 标隧道超前地质预报体系和预报工作流 程如下图所示 1 宏观预报 通过查阅勘察资料 设计图纸 对工程区的地质情况进行全面 的了解 总体上把握不良地质构造的分布 配备地质工程师 对隧洞开挖洞段进行地 质编录和观察分析 及时收集第一手资料 根据所揭露的地质现象 结合前期勘察资 料 并通过已挖洞段预报结果与开挖实际情况对比分析 对掌子面前方预报资料进行 合理的解释 以保证预报成果的真实性和准确性 2 物探方法 主要采用 TSP 等物探预报方法相互验证 初步判断掌子面前方 0 150m 范围内可能存在的较大异常情况及岩体的完整状况 3 超前钻孔 在宏观预报和物探方法预测分析的基础上 当接近如煤层 断 层等不良地质体时通过超前钻孔准确查明不良地质体各项参数 宏观地质预报 物探方法 TSP 探测 100m 发现地质构造异常 超前钻孔 施做 1 3 个超前钻孔 确定地质构造性状 进行施工处理 正常掘进 无异常 成渝客成渝客专专 CYSG 5 标标隧道超前地隧道超前地质预报质预报体系体系 16 收集工程相关资料 了解施工进度及计划 制定预报实施方案 安全技术方案 及文明施工实施细则 现场巡视 跟踪施工进度 项目部要求 落实配合措施现场勘察 现场预报测试 文明施工环 境保护检查 安全质量检查 资料整理 分析 编写报告 提交预报快报 提交竣工成果报告 项目阶段 预报完成 预报工作 全部完成 否 提交阶段成果报告 是 清理退场 是否 预报人员进场 17 超前地超前地质预报质预报工作流程工作流程 18 6 4 3 1 6 4 3 1 地质条件宏观分析地质条件宏观分析 地质综合分析是依据地质理论对隧道工程的基本地质条件进行分析 采用合理的 途径和先进的探测技术手段综合确定不良地质体的性质 位置 并对危害性做出预测 评价 进行地质工作前 先对工程地质情况进行宏观分析 收集和分析研究工程地勘资 料 认真分析研究工程主要地质问题存在的可能性 从宏观上把握隧址区域地质构造 地层岩性 地形地貌以及不良地质结构分布 地质编录是在隧道 洞 开挖时 将揭露的地层 岩性 地质构造 地下水及其 它不良地质现象如实反映在洞身展示 平切 图上 并与隧道纵剖面图进行对照 图 中重点反映地层岩性 地质界线 断层 节理裂隙等结构面产状 煤层 地下水及物 探成果等 通过展示图的连续编制结合物探成果和洞线剖面等资料综合分析 即可掌 握不良地质体的变化趋势 预测掌子面前方可能出现何种地层岩性或不良地质情况 地质编录既反映开挖段的地质变化特征 又预示着未开挖段一定范围的地质问题 不论何种不良地质灾害的发生和发展 它总是有其特殊前兆特征 通过地质编录掌握 了这些变化规律和地质特征 可作为地质综合分析和对物探资料解释的珍贵依据 各项目分部宜配置地质专业工程师 进行宏观地质分析 并随洞段掘进进行相应 地质编录 6 4 3 2 6 4 3 2 物探手段物探手段 TSPTSP 法法 TSP Tunnel Seismic Prediction 法即隧道前方地震预报 属多波多分量高分 辨率地震反射波探测技术 其基本原理是应用了震动 波 的回声原理 1 1 探测方法 探测方法 由微爆破引发的地震信号分别沿不同的途径 以直达波和反射波的形式到达传感 器 与直达波相比 反射波需要的传播时间较长 TSP 系统由测得的从震源直接到达 传感器的纵波传播时间换算成地震波传播速度 1 1 1 T X Vp 式中 爆破孔到传感器的距离 直达波的传播时间 1 X 1 T 在已知地震波的传播速度下 就可以通过测得的反射波传播时间推导出反射界面 与接受传感器的距离 以及在隧道断面的距离 其理论公式为 19 2 PP V XX V XX T 1232 2 2 式中 反射波传播时间 爆破孔与反射界面的距离 传感器 2 T 2 X 3 X 与反射界面的距离 地震反射波的振幅与反射界面的反射系数有关 在简单的情况下 当平面简谐波 垂直入射到平面上时 其上的反射波振幅和透射波振幅分别为 3 R VV VV A A i r 1122 1122 4 R VV V A A i l 1 2 1122 11 式中 入射波振幅 反射波和透射波振幅 反射界面两 i A r A l A 1 V 2 V 侧介质的速度 反射界面两侧介质的密度 界面的反射系数 1 2 R 当入射波振幅一定时 反射波振幅与反射系数成正比 而反射系数与反 i A r AR 射界面两侧介质的波阻抗有关 其主要由界面两侧介质的波阻抗差决定 波阻抗差 1 的绝对值越大 则反射波振幅就越大 当介质 的波阻抗大于介质 的波阻抗 r A 即地震波从较为疏松的介质传播到较致密的介质时 反射系数 0 此时 反射振幅R 和入射振幅的符号相同 反射波和入射波具有相同的极性 反之 如果地震波从较为 致密的介质传播到较疏松的介质时 此时 反射系数 0 则反射振幅和入射振幅的R 符号相反 因此反射波和入射波的极性相反 从而可清楚的判断地质体的变化 2 2 观测系统 观测系统 TSP 超前预报观测系统是布置是在隧道掌子面临近洞段的左右边墙内 如图 TSPTSP 观测系统的布设观测系统的布设 其炮孔及接收孔的具体布置要求见表及图 20 炮孔及接收孔的具体布置炮孔及接收孔的具体布置 炮孔及接收孔的具体要求炮孔及接收孔的具体要求 接收器孔炮 孔 数 量2 个 位于隧道左右边墙 各 1 个 24 个 位于隧道右边墙 面对掌子面 直 径 45mm 钻头钻孔 38mm 钻头钻孔 深 度2m 切勿超过 2m 1 5m 定 向垂直隧道轴向 上倾 5 10 垂直隧道轴向 下倾 10 20 高 度离地面 隧底 高 1m离地面 隧底 高 1m 位 置距离掌子面约 55m第 1 个炮孔离同侧接收器孔 20m 炮孔距 1 5m 3 3 数据采集 数据采集 数据采集是为 TSP 的数据处理和资料解释提供第一手资料 要获得高质量的原始 数据 除了 TSP 仪器本身提供了高灵敏的数据激发接受系统外 还需要解决好观测系 统的设计 地震波的激发与接收以及环境对地震波的干扰等问题 4 4 TSPTSP 法项目部承担工作法项目部承担工作 TSP 法需专用的设备 该项工作可进行招标 中标单位施做时 需项目部现场土 建施工班组提供以下支持与配合 1 提供通风 照明及 TSP 激发孔 TSP 接收孔和孔内雷达超前探孔的钻孔 清 孔 孔口保护 封孔等配合 2 提供 TSP 地质超前预报所需的火工材料 每次预报提供 24 发瞬发电雷管和 500g 1000g 乳化炸药 3 提供必要的预报工作场地 时间 环境 现场测试时 约 60 分钟 保持周边 300m 范围内相对安静 无重型机械施工 6 4 3 3 6 4 3 3 超前钻孔超前钻孔 超前钻孔法是超前地质预报最直接的手段 它通过钻探取芯编录 对掌子面前方 左右两侧揭露出的地层岩性 构造 围岩级别 含水性 含煤构造等的位置 规模作 21 出较准确的判断 对于复杂地质隧道的地质预报而言 超前钻孔可实现地质构造分布 走向及形态探测及前方岩体地下水及瓦斯赋存情况探测 当采用物探手段综合分析确定掌子面前方有不良地质体存在时 必须对地质构造 形态及位置进行超前钻探 钻孔布置应根据预报不良地质体的产出规模 展布形式等确 定 一般应采用三角形布置 使钻探成果具有代表性 超前钻探宜各项目部根据需要 分别配置地质钻机 自行施做 每次钻孔后进行 详细分析 6 5 6 5 隧道洞身开挖及出碴运输隧道洞身开挖及出碴运输 6 5 1 6 5 1 隧道隧道 V V 级围岩开挖级围岩开挖 6 5 1 1 CD6 5 1 1 CD 法法 隧道出口段 级围岩采用 CD 法开挖 划大断面为小断面 步步封闭成环 以缩 小开挖跨度 减少扰动围岩 及时施作喷锚等初期支护 使断面及早闭合形成封闭结 构 保证隧道洞室稳定和施工安全 开挖断面划分见下图 A 利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁水平锚杆及导坑侧壁水平锚杆超 前支护 弱爆破开挖 部 施作 部导坑周边的初期支护和临时支护 即初喷 4cm 厚混凝土 架立临时钢架 并设锁脚锚杆 钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计 厚度 B 弱爆破开挖 部 导坑周边部分初喷 4cm 厚砼 接长临时钢架 并 设锁脚锚杆 钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度 22水平锚杆 L 3 5m I18临时钢架 隧 道 中 线 22砂浆锚杆 L 2 5m 格栅钢架 系统径向锚杆 25超前锚杆 L 3 5m 中壁 CD 法施工工序横断面 拱墙二次衬砌 隧底填充 初期支护之喷砼 边墙基座 临时支护喷砼 拱墙二次衬砌 边墙基座初期支护之喷砼 中壁 CD 法施工工序平面 约350 约600 CD 法施工工序平面图 CD 法施工工序横断面图 22 C 在滞后于 部一段距离后 弱爆破开挖 部 接长临时钢架 隧底 部分喷混凝土至设计厚度 D 开挖 部并施作导坑周边的初期支护 步骤及工序同 E 开挖 部并施作导坑周边的初期支护 步骤及工序同 F 在滞后于 部一段距离后 弱爆破开挖 部 隧底部分喷砼至设计厚 度 G 根据监控量测结果分析 待初期支护收敛后 拆除 18 临时钢架 灌 筑 部边墙基础与仰拱及隧底填充 仰拱与隧底填充分次施作 H 利用衬砌模板台车混凝土输送泵一次性灌筑 部衬砌 拱墙衬砌一次施作 施工注意事项 A 隧道施工要坚持 弱爆破 短进尺 强支护 早封闭 勤量测 的原则 统 筹安排组织施工 B 小炮开挖或人工开挖 严格控制装药量 C 工序变化处之钢架 或临时钢架 要设锁脚锚杆 以确保钢架基础稳定 D 导坑开挖孔径及台阶高度根据施工机具 人员等安排进行适当调整 E 钢架之间纵向连接按照设计图位置及时施作并根据施工规范要求连接牢固 F 复合式衬砌段在施工时 要按有关规范及标准图的要求 进行监控量测 根 据监控量测的结果进行分析 确定灌筑二次衬砌的时机及调整支护参数 6 5 1 2 6 5 1 2 台阶法 带临时仰拱 台阶法 带临时仰拱 隧道进口洞口段围岩较破碎 岩石主要成分为泥岩夹砂岩 围岩级别 V 级 为确 保进洞施工安全 防止暴露面积过大掌子面坍塌 进洞口采用三台阶带临时仰拱的台 阶法施工 全洞身采用上下台阶带临时仰拱 三台阶法上部开挖断面高度定为 4m 中部开挖定为 4m 下部开挖断面高度约为 3m 上下台阶法上台阶断面开挖高度为 6 5 米 下台阶开挖高度约 4 5m 台阶长度控制在 10 15m 围岩稳定性较差时 台阶 长度控制在 3 10m 可根据施工围岩条件和施工机械配备情况合理调整台阶长度和 台阶高度 以上下台阶法为例介绍带临时仰拱的台阶法施工工艺 23 施工工艺流程如下图 上台阶测量放线 施工准备 第一循环上台阶开挖 施工机械就位 下台阶测量放线 施工机械就位 临时仰拱拆出 上台阶初期支护 上台阶开挖 除渣下台阶开挖 除渣 仰拱封闭 仰拱浇筑 上台阶临时仰拱安装 下台阶初期支护 二次衬砌 临时仰拱台阶法施工工艺流程图 施工工序 第一步 a 利用上一循环架里的钢拱架施作隧道拱部超前支护 b 开挖 部 c 施作 部初期支护 既初喷 4cm 混凝土 铺设钢筋网 架立钢架 设置 I18 临时钢架 喷临时仰拱 第二步 a 滞后 部一段距离后 开挖 部 b 台阶周边部分初喷 4cm 厚混凝土 铺设钢筋网 c 接钢拱架 d 钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度 第三步 a 滞后 部一段距离后 弱爆破开挖 步 b 施作 步初期支护 既初 喷 4cm 厚混凝土 铺设钢筋网 架立钢架 复喷混凝土至设计厚度 c 施作隧底喷混 凝土 24 第四步 浇筑仰拱 待初期支护收敛后 拆出 I18 临时仰拱钢架 浇筑拱墙混凝 土 具体施工工序如下图所示 V 级围岩台阶法 带临时仰拱 工序横断面图 施工进度安排 超前地质预报 折合每循环 10 分钟 测量放线 40 分钟 超前支护 折合每循环 1 小时 30 分钟 开挖及出碴 4 小时 30 分钟 初喷 35 分钟 拱架安装 1 小时 15 分钟 锚杆及复喷 1 小时 30 分钟 25 每循环作业时间为 11 小时 10 分钟 每个月的进度为 2 28 0 6m 30 循环 41m 月 考虑工序衔接 地质条件 工法等其它等因素的影响 计划进度指标洞口段采用 35m 月 其余部位 级围岩采用 40m 月 6 6 6 6 隧道隧道爆破方案爆破方案 根据隧道设计地质情况 本标段隧道主要以泥岩 砂岩 泥岩夹砂岩 砂岩夹泥 岩为主 节理裂隙发育 质较软 级围岩采用台阶法 带临时仰拱 和 CD 法进行 施工 根据设计资料显示 陈家坡隧道为低瓦斯隧道 不排除节理裂隙密集带有瓦斯 突出部位存在 瓦斯隧洞具体施工按以下原则进行严格控制 瓦斯涌出量小于 0 5m3 min 为低瓦斯工区 加强通风 定时检测 按常规施 工 瓦斯涌出量大于等于 0 5m3 min 为高瓦斯工区 需加强通风 定时检测 按 瓦斯隧道专项方案施工 瓦斯隧道只要有一处有突出危险 该处所在工区均为瓦斯突出工区 必须按瓦 斯隧道专项方案施工 6 6 1 6 6 1 隧道爆破技术要求隧道爆破技术要求 根据围岩特点 合理选定周边眼的间距 E 最小抵抗线 W 和炮眼深度 L 辅助 炮眼交错均匀布置在内圈眼与掏槽眼之间 周边炮眼 内圈眼与辅助炮眼眼底在同一 垂直面上 掏槽炮眼加深 10cm 严格控制周边眼的装药量 尽可能将药量沿眼长均匀分布 同步起爆 周边眼使用小直径药卷 低猛度和低爆速的乳化炸药 为了满足瓦斯隧道安 全施工要求 有瓦斯突出地段安全等级不低于三级的煤矿许用的含水炸药 必须采用 煤矿许用电雷管连续正向装药 严禁反向装药 雷管以外不装药 严禁使用秒及毫秒 级电雷管 使用煤矿许用毫秒延期电雷管时 最后一段延期时间不得大于 130 毫秒 爆破参数计算公式 Q qV Q 一个爆破循环的总用药量 kg q 爆破每立方米岩石所需炸药的消耗量 主要取决于围岩级别 临空面数目 断面大小 级围岩开挖 q 0 6 26 V 一个循环进尺所爆落的岩石体积 紧方 m3 V S L L 设计进尺 炮眼深度 炮眼利用率 取 0 9 S 开挖断面面积 m2 采用毫秒差有序起爆 使光面爆破具有良好的临空面 爆破网络采用串联 接头拧紧 明线部分包裹绝缘层 常规采用串并联结合 复式网络 采用绝缘母线单回路爆破 母线与洞内电缆线 电线和信号线分别在隧道两 侧 在岩石中 炮眼深度不足 0 9 米时 装药长度不得大于炮眼深度的 1 2 炮 眼深度为 0 9 米以上 装药长度不得大于炮眼深度 2 3 煤层中 装药长度小于炮眼 深度 1 2 所有炮眼剩余部分用水泡泥和黏土泡泥 水泡泥外剩余泡眼部分应用黏土 泡泥封满填实 严禁使用煤粉 块状材料或其它可燃材料做炮泥 瓦斯隧道采用不低于三级煤矿许用炸药和电毫秒雷管 以下爆破设计均采用 2 岩石乳化炸药进行计算 6 6 2 6 6 2 级围岩台阶法 带临时仰拱 爆破设计级围岩台阶法 带临时仰拱 爆破设计 掏槽眼 采用斜眼楔形掏槽 眼深 1 4 1 9 米 倾斜角度 40 60 度 眼底间 距 b 取 20 厘米 眼孔间距详细见图 周边眼间距 E 一般情况下 E 12 15 d 其中炮眼直径 D 40 毫米 周边 眼间距 35 50 厘米 同时根据最小抵抗线 W 光面层厚度 取值在 13 22d 范围内 且遵循 W E 的原则 周边眼密集系数 K E W 0 7 1 0 一般取 W 值 40 60 厘米 本设计取 60 厘米 施工中可根据实际情况调整 以下为炸药理论计算数量 上台阶炸药总量计算过程如下 Q qV 1 1kg m3 1m 80 53m2 88 58kg 掏槽眼炸药量计算 Q qV 1 1kg m3 1m 4 4m2 4 84kg 单孔装药量 q 4 84 12 0 41kg 周边眼单孔装药量计算 Q qV 1kg m3 1m 0 3m2 0 3kg q 为单位炸药消耗量 规范一般在 0 6 1 2kg m3 27 V 为爆破岩石体积 装药结构 采用连续装药结构 药卷直径 32 毫米 不耦合系数为 1 25 采用 煤矿许用炸药 常规施工中 采用不连续反向间隔装药 不耦合系数为 1 25 周边 眼单孔装药结构 眼底 1 根药卷 孔口以里 20 厘米处 0 5 根 均为 32 毫米 200g 2 号岩石乳化炸药药卷 洞身开挖施工顺序 上台阶开挖 下台阶开挖 仰拱开挖 每排炮开挖长度为 1 米 级围岩上台阶开挖装药数量表 炮眼雷管 类型 炮眼深度 cm 炮眼数量 个 单孔装药量 kg 装药总量 kg 段别 备注 掏槽眼 150120 414 921 辅助眼 10040 72 83 辅助眼 10080 75 65 辅助眼 100140 669 247 辅助眼 100170 6611 229 辅助眼 100190 6612 5511 辅助眼 100230 716 113 周边眼 100530 315 915 底眼 100170 711 917 2 号乳化炸药 药卷直径 32 毫米 单根药 卷长度 20 厘 米 重 200 克 合计 16790 03 级围岩下台阶开挖装药数量表 炮眼雷管 类型 炮眼深度 cm 炮眼数量 个 单孔装药量 kg 装药总量 kg 段别 备注 掏槽眼 15060 4113 51 辅助眼 100170 711 93 辅助眼 100150 669 95 辅助眼 100100 666 67 辅助眼 100100 666 69 辅助眼 100100 666 611 2 号铵乳化 药 药卷直 径 32 毫米 单根药卷长 度 20 厘米 重 200 克 28 炮眼炮眼深度 cm 炮眼数量 个 单孔装药量 kg 装药总量 kg 雷管 备注 类型段别 辅助眼 10090 76 313 辅助眼 100110 77 715 周边眼 100320 39 617 底板眼 100300 72119 合计 15099 7 6 6 3 6 6 3 隧道爆破施工工艺流程隧道爆破施工工艺流程 施工工序 测量放样布点 钻眼 清孔 装药 连接起爆网络 引爆 出碴 29 找顶 下一开挖循环 隧道爆破施工工艺流程图 放样布点 在每茬炮钻眼前均应根据设计断面准确放出隧道中心线及轮廓线 均匀标出炮眼位置 钻眼 采用人工手持风钻钻眼 眼孔直径 40 毫米 钻眼时控制钻进方向及深 度 避免过大偏差 周边眼外插角 1 2 度 根据掌子面的凹凸程度调整钻进深度 尽量保证眼底在统一垂直面内 掏槽眼较其它眼深 10 15 厘米 清孔 装药前 必须用由钢筋弯制的炮钩和小直径高压风管输入高压风将炮眼 石屑括出和吹净 装药 装药前进行分工 做好各司其职 分片分组 自上而下进行 雷管要对 30 号入座 避免混淆 所有炮眼均以炮泥堵塞 堵塞长度 30 厘米 连接起爆网络 采用 一把抓 形式的集中连接方法 把若干根导爆管捆绑在 一个电雷管上 利用导爆管和非电毫秒雷管分流传爆的特性实现孔外延期 周边眼采用导爆索加毫秒雷管混合起爆 每 4 5 个周边眼采用导爆索并联后引 出端头后再与相应段别的毫秒雷管连接 之后再进行集束连接 起爆网路为复式网路 以保证起爆的可靠性和准确性 联结时要注意 导爆管不 能打结和拉细 各炮眼雷管连接次数相同 引爆雷管应用黑胶布包扎在离一簇导爆管 自由端 10 厘米以上处 网路联好后 要有专人负责检查 确定无误并可靠防护后引 爆 引爆 采用电雷管引爆 起爆前所有人员 机械等必须全部撤离至作业面安全 距离 200 米以外隐蔽处 进行避炮 6 6 4 6 6 4 爆破安全距离计算爆破安全距离计算 爆破物品的储存与使用 安全距离在满足 爆破安全规程 和 隧道施工安全规 范 有关要求的同时应进行检算 以防止冲击波和地震引起个别飞石危及人员 设备 和建筑 R K V l a Q1 3 R 爆破震动安全距离 m Q 炸药用药量 延时爆破为最大一段药量 V 炸药爆破速度 3 5cm s K a 与爆破地形 地质等条件有关的系数和衰减指数 按下表确定 序号岩性 Ka 1 坚硬岩石 50 1501 3 1 5 2 次坚岩石 150 2501 5 1 8 3 软岩 250 3501 8 2 0 爆破空气冲击波的影响安全距离 露天爆破时 一次爆破的药量不得大于 20kg 则空气冲击波对在岩体内避炮 作业人员的安全距离 R 按下式计算 R 25 Q1 3 31 R 空气冲击波对于人员的最小安全距离 m Q 一次爆破的装药量 毫秒延期爆破采用一次爆破总炸药量计算 药包爆破作用指数 n 3 时 空气冲击波的最小安全距离 对于人员 R 10 Q1 2 对于建筑物 R K Q1 2 R 空气冲击波的最小安全距离 m Q 一次爆破的装药量 kg K 系数 n 为 2 时 取 2 5 n 为 3 时 取 5 10 药包埋入地表附近取 10 40 n 为爆破半径与最小抵抗线的比值 个别飞石的安全距离 R 飞 20K n 2W R 飞 一个飞石的安全距离 m n 最大一个药包的爆破作用指数 w 最大一个药包的最小抵抗线 m k 安全系数 一般取 1 1 5 为防止飞石产生 在爆破施工中 根据爆破田间变化来合理确定爆破参数 保证 炮眼的堵塞质量 必要时做好安全覆盖防护 无论计算结果如何 安全距离必须满足 安全规程的安全距离要求 根据以上公式及要求 本标段隧道工程安全距离检算为 洞内光面爆破作业点最大装药量为 53 6kg 按单段起爆最大炸药量 则爆破震 动安全距离为 55m 飞石距离为 137 2m 冲击波影响距离为 89 4 m 小于警戒 线距离 200m 6 6 5 6 6 5 爆破器材爆破器材 1 炸药 一般地段使用乳化炸药 富水地段采用乳胶防水炸药 药卷直径采用 32mm 2 雷管 爆破网络采用微差 非电毫秒雷管起爆 非电毫秒雷管插入药卷内 除周边眼正向装以外其余反向装入眼孔内 导爆管引线连接采用一把抓型式 见下图 连接线雷管采用低毫秒段 同组连接线采用同种毫秒段导爆管进行连接 32 一把抓连接方式示意图 火雷管 电工胶布缠紧 6 10根导爆管 非电毫秒雷管 3 周边炮孔内连接 采用导爆索连接 6 6 6 6 6 6 装药结构装药结构 周边炮眼采用 32mm 的药卷 进行间隔装药 用导爆索间隔的把