突水突泥.ppt

突水突泥 突水突泥工程地质特征 突水突泥处的地质具有多期性 次级构造发育 岩性成分复杂 胶结松散 岩体破碎等特性 饱和水常使岩土性态恶化 构造裂隙发育 透水性较强 中间核心地带以类似于含碎石粉质粘土或碎石状的松软物质为主 透水导水能力较弱 工程性质表现为围岩强度低 稳定性差 在隧道的施工开挖中会面临大型塌方和泥石流等灾害 岩体大部分处于褶皱 断层等构造带附近 岩体中存在着一定数量和规模不等的结构面 使得岩体的完整性受到极大破坏 施工难点 释能降压法施工的难点在于寻找溶腔的位置以及溶腔岩盘的爆破 溶腔的查找采用多种方法综合运用 包括地质素描 TSP203 地质雷达 红外线探水 超前深孔钻探和风钻加深5m共五种方法 在爆破过程中 岩盘只能一次爆破成型 否则在高水压力薄岩盘下进行处理危险很大 要求爆破进水口成形良好 围岩稳定 达到流水顺畅 因此 水下岩盘爆破工程主要技术问题是 正确选定岩盘口的位置 形式和参数 优选岩盘爆破设计方案 正确选定岩盘爆破施工安全技术以及考虑爆破对周围环境的不利影响等 施工方法 释能降压法 释能降压法是指在隧道施工中遇到高压富水充填溶腔时 选择适当时机采取有计划 有目的的精确爆破 把溶腔爆开 释放溶腔中储存的高压水 削减势能 降低泥水压力 从而消除隧道施工中的高风险 然后进行安全清淤 加强支护 快速通过 及时施作底部结构和二次衬砌等配套处治措施来完成溶腔段施工的一种新的施工方法 释能降压法施工方针为 探介质 锁边界 选时机 精爆破 严监控 畅排放 细处理 勤检查 释能降压法施工步骤 1 查找溶腔 查找溶腔阶段主要包括超前地质预测预报和岩溶特征分析两个方面的内容 超前地质预测预报是指经过采取物探和钻探方法 查找隧道前方是否发育溶腔 岩溶特征分析是指通过超前地质预测预报查找到隧道前方发育溶腔后 应进一步逼近详探 以确定溶腔处理必须的工程地质及水文地质参数 查找溶腔 地质钻探 释能降压法施工步骤 2 判断溶腔 分析岩溶地质特征 水文特征 规模特征 环境特征 确定溶腔处理方案 如果溶腔规模不大 注浆法可以通过 如果溶腔规模大 注浆法 冻结法处理风险高 可以采用释能降压法 3 锁定溶腔 锁定溶腔阶段是高压富水充填溶腔处理的关键阶段 它是释能降压专项爆破设计的主要依据 溶腔边界初步确定 根据掌子面的超前钻探资料 对溶腔进行初步确定 溶腔边界准确锁定 准确锁定隧道前方溶腔的临近界面是保证施工安全和进行专项爆破设计的关键 隧道接近溶腔时 主要通过长度为5m的超长炮孔钻探来锁定溶腔界面 钻探时根据钻进速度 排渣情况 水量大小 从而准确地锁定溶腔的临近界面 隧道钻孔爆破 释能降压法施工步骤 4 打开溶腔 打开溶腔阶段是指采取专项精确爆破设计爆通安全岩盘 从而对溶腔内所聚积的水和填充物进行释放 消除能量 岩盘爆破必须做到 爆通 成型 安全 安全岩盘是指高压富水溶腔与泄水洞掌子面之间预留的一段完整岩体 安全岩盘厚度分析 在释能降压施工技术中开挖至充填溶腔前的最后一个循环时 要保留一个安全的岩盘 防止溶腔内高压水压溃岩盘 突入隧道 泄水洞 造成工程事故 岩盘厚度过大 虽然能杜绝突水突泥事故的发生 保证施工人员及工程机械的安全 但过大的岩盘厚度不利于岩盘的爆破贯通 给后续的处理带来更大的风险 过小的岩盘厚度 虽然有利于爆破贯通 但在地压 水压和钻机时产生的冲击震动下可能使溶腔内高压水 泥沙 压溃岩盘 发生突水突泥事故 对施工人员的安全不利 因此 正确的设置岩盘厚度是释能降压施工技术能否成功的关键环节之一 溶腔内泥水的释放 释能降压法施工步骤 5 处治溶腔 对高压富水充填溶腔采取释能降压后 溶腔水压力基本为0Mpa 降雨补给条件也是安全的 溶腔处理包括施工处治和结构施工两个方面的内容 溶腔释能降压法 由于受溶腔内充填介质特征 水压力高低 水量大小 释放季节等综合影响 因此 可能出现三种不同情况 应根据释能降压后所处的状态确定施工处治方案 处治方案选择流程如图所示 释能降压法施工步骤 溶腔处治方案选择流程图 释能降压 溶腔内水和充填介质完全释放 溶腔内水释放而充填介质未释放 溶腔内水释放且充填介质部分释放 介质稳定性评判 回填护拱法 台阶开挖法 注浆管蓬法 清方置换法 安装隧道泄水管道 隧道泄水管泄水 施工安全设计 为保证释能降压法的安全顺利应用 在释能降压全过程中 应进行八项专项安全设计的实施 1 水文监测专项设计 降雨量观测 降雨量观测宜采用自动雨量记录仪进行降雨量自动记录 记录内容包括天气状况 气温 降雨量 遇大雨 暴雨 暴雪等天气时 需人工记录其发生时间 持续时间 降雨量 降雪量等 施工安全设计 涌水量观测 涌水量观测包括超前钻孔 重要出水点 重要井泉等水量 进行水量监测的同时 注意观察水的混浊情况 必要时需进行含泥量的测试 监测过程中应及时收集隧道工程附近水文站资料 水压力观测 每实施1次超前钻孔均需进行水压力监测 每个溶腔至少需布置1孔进行水压监测 水压力监测孔 需布设孔口管 安装法兰盘 Q型管 空气室及压力表 孔内需设置软式透水管等 施工安全设计 深孔水位观测 采用LevelTROLL300或LevelTROLL700深孔液压测量仪对未施工地段的重要深孔孔内水位进行自动长期连续观测 仪器会自动记录水位的升降变化 事后下载数据 并定期将仪器从深孔内取出 深孔水位测量仪设置后 应由专人看管 及时采集和整理观测数据 定期检查设备工作状况 施工安全设计 2 洞外排水系统专项设计 对高压富水充填溶腔实施释能降压前 必须对洞外排水环境及能力进行调查 明确排水路线 设置排水沟渠能力要满足溶腔水快速排放 且保证排水通畅 当洞口及排水下游生活 生产设施存在安全隐患时 必须予以拆除 洞外排水系统应进行专项设计 3 洞内警戒系统专项设计 实施释能降压前 对洞外警戒系统进行专项设计 设计内容包括警戒区域 警戒时段 警戒标志等 涌水对施工设备的危害 突泥堵塞隧道 施工安全设计 4 洞内排水线路专项设计 实施释能降压前 应根据释能降压点所处的位置以及工程进展情况作出合理的洞内排水线路专项设计 主要保证排水通畅 避免对相邻通道的影响和施工干扰 5 洞内相邻洞室分隔专项设计 为减少释能降压时水及充填物进入相邻洞室 对相邻洞室产生影响 同时保证溶腔处理期间相邻洞室的正常安全施工 应对相邻洞室横通道之间进行封堵分隔 横通道封堵位置宜选择靠近排水线路侧 封堵材料根据工程要求及现场供应条件确定 若为临时封堵 可采用碎石沙袋 若为永久性封堵 应采用混凝土材料 封堵时 应在封堵位置按1m 1m间距钻深2m的钻孔 埋设3m长砂浆锚杆 外露1m 并与封堵墙连接成整体结构 施工安全设计 横通道的封堵高度 根据释能特征分析 越靠近释能降压掌子面处 因为排泄物中含有大量固体介质 能量也越大 所以高度也越高 原则上 应在释能降压掌子面后退1000m范围内采取全断面封堵 1000m以外采取半截面封堵 6 洞内外预警监控系统专项设计 为保证释能降压的安全进行 在洞口调度室设置监控中心 分别在洞内释能降压位置 释能降压点后退一个横通道道口位置 隧道洞口 以及洞外排水线路位置安设监控点 同时 预警监控系统也为进洞观察提供安全保障 这些预警系统分为声光报警系统 应急通信系统 视频监控系统 应急照明系统 应急供电系统 施工安全设计 7 进洞条件专项设计 根据水文监测数据分析 研究地表降雨与洞内排水关系 制定出相应的隧道安全进洞条件 8 进洞观察安全撤离线路专项设计 一般在24h后确定无异常时方可进洞观察 为避免进洞观察时出现掌子面不可预见突发性突水时 应选择设计好的合理撤离线路进行逃生 顺坡施工 顺坡施工隧