集宁隧道风险评估及对策.doc

中铁六局桥隧分公司集宁隧道项目部隧道风险评估及对策措施 文件编号：JNSD-04 编制： 复核：审批：铁六局桥隧分公司集宁隧道项目经理部1工程概况集宁隧道位于既有古营盘车站和葫芦车站之间，设计为两座单线隧道，集宁左线隧道长5875m（DK494+684DK500+559）。正线隧道除进口961.31m位于半径为1600m的曲线上，洞身1549.33m位于半径为1604.2m的曲线上及出口720.87m位于半径为1600m的曲线上之外，其余地段均位于直线上，隧道纵坡为人字坡，进口516m、4400m分别位于5.2、3单面上坡，出口959m位于3.0的单面下坡。右线隧道长6070m（DyK494+690DyK500+760）。右线隧道除进口990.36m位于半径为1600m的曲线上，洞身1806.28m位于半径为1600m的曲线上及出口1055.28m位于半径为1600m的曲线上之外，其余地段均位于直线上，隧道纵坡为人字坡，进口610m、5240m位于5.0、3单面上坡，出口220m位于3的单面下坡上。集宁隧道在榆树湾村以北约400m斜坡进洞，由南向北，穿过翟家沟、玻璃图村，在高家村以南约400m处出洞。左线和右线隧道在进口端至DyK498+000段基本并行，线间距较小，DyK498+000之后两隧道逐渐分开，至出口端时相距320m左右。左线隧道最大埋深约83m，最浅埋深24m。右线隧道最大埋深约70m，最浅埋深约21m。隧道进口位于集宁市榆树湾村北，出口位于既有葫芦车站以东，高家村以南约400m处。隧道地表分布既有道路和208高速公路，交通较为便利。2围岩的支护措施2.1围岩超前支护设计 序号围岩级别长度预支护措施施工方法备注1V3026108管棚预支护台阶法42 L-4管棚注浆小导管台阶法2IV348242 L-4管棚注浆小导管台阶法3III5410全断面法2.2初期支护参数表初期支护参数表序号围岩级别锚杆类型锚杆长度(m)锚杆间距(纵*环m)锚杆数量(根/m)支护类型备注1V25中空注浆锚杆31.2*1.07.5/22.5I16钢架，1.0m/榀拱、墙、22砂浆锚杆10/302V加强25中空注浆锚杆31.2*1.07/21工18型钢钢架0.8m/榀拱、墙、22砂浆锚杆11/333V泥岩25中空注浆锚杆31.2*1.08.5/25.5工18型钢钢架0.8m/榀拱、墙、仰拱22砂浆锚杆12/364IV25中空注浆锚杆31.2*1.215/522砂浆锚杆30/105IV加强25中空注浆锚杆31.2*1.215/5I16钢架，1.2m/榀拱、墙22砂浆锚杆30/106IV泥岩25中空注浆锚杆31.2*1.27/21I16钢架，1.2m/榀拱、墙、22砂浆锚杆11/337III25中空注浆锚杆22砂浆锚杆2.51.2*1.510/420/83.隧道风险评估3.1风险评估流程图见图一3.2风险评估表序号风险因素风险事件初始风险等级1进出口及大部分洞身段浅埋塌方风险等级：-极高 -高度 -中度 -低度4风险对策及措施4.1进出口及大部分洞身段浅埋4.1.1施工采取的对策采用108长管棚预支护，采用偏压衬砌，工18钢架，对边坡采用喷锚支护，加强超前地质预报和监控量测。仰拱紧跟，及时衬砌。4.1.2施工过程工艺控制措施长管棚施工钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。钻孔外插角13以为宜，工点应根据实际情况作调整。钻孔仰角的确定应视钻孔深度及钻杆强度而定，一般控制在13。施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。严格控制钻孔的长度，在钻孔过程中认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。钻孔结束后用地质岩芯钻杆配合钻头进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。长管棚安装过程，棚管顶进采用装载机和管棚机钻进相结合的工艺，然后用装载机在人工配合下顶进钢管。接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。严格控制注浆工艺，采用“双控”指标（压力指标及注浆量），初压0.51.0MPa，终压2MPa，持压15min后停止注浆；注浆量水泥控制在2t左右；初期支护施工a.钢拱架制安钢架应按设计位置安设,钢架之间必须用钢筋纵向连接，并要保证焊接质量。拱架安设过程中当钢架与围岩之间有较大的空隙时，沿钢架外缘每隔2m应用混凝土预制块楔紧。钢拱架的拱脚采用纵向托梁和锁脚锚管等措施加强支承。钢架应尽可能多地与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应。喷射混凝土时，要将钢架与岩面之间的间隙喷射饱和达到密实。喷射混凝土应分层次分段喷射完成，初喷混凝土应尽早进行“早喷锚”，复喷混凝土应在量测指导下进行，即“勤量测”的基本原则，以保证喷射混凝土的复喷适时有效。型钢钢架应采用冷弯成型，钢架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。每榀钢架加工完成后应放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为3cm，平面翘曲应小于2cm。钢架应在初喷混凝土后及时架设, 各节钢架间以螺栓连接，连接板必须密贴。钢架安装严格控制安装间距，误差不超过5cm。钢架安装前应清除底脚下的虚碴及杂物,钢架底脚应置于牢固的基础上。b.钢筋网安装钢筋网在初喷混凝土4cm以后铺挂，且保护层厚度不得小于4cm。砂层地段应先加铺钢筋网，沿环向压紧后再喷射混凝土。钢筋网应随初喷面的起伏铺设，与受喷面的间隙一般不大于3cm，与锚杆（锚杆安装3d后）或其它固定装置连接牢固。开始喷射时，应减小喷头至受喷面的距离，并调整喷射角度。喷射中如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除后再喷射混凝土。c.锚杆施工锚杆安装的数量应符合设计要求，锚杆的类型、规格、性能等应符合设计要求和国家现行有关技术标准的规定。锚杆的钻孔深度要不小于锚杆长度, 锚杆孔距允许偏差为15cm， 锚杆插入长度不得小于设计长度的95%。对锚杆支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，应采取补救措施。当险情危急时，应将人员撤出危险区。若已锚地段有较大变形或锚杆失效，立即在该地段增设加强锚杆，长度不小于原锚杆长度的1.5倍。d.喷射砼施工请湿喷机厂家进行现场培训、指导，按照湿喷机操作方法进行严格执行。对于原材料进货，由试验部门进行进场前试验，不合格材料一律不得进场。制定质量保证体系，抓好每一环节、每一步骤的监控，并责任到人，狠抓落实。每次喷射作业前，做好人员、机具、物资、技术、测量、试验、运输等准备工作。施工技术人员对喷射作业环节进行认真检查（内容包括：喷层厚度、喷层与受喷面粘结情况、喷射作业中各种参数），严格把关。e.边仰坡喷锚支护边仰坡开挖前，首先施工洞顶天沟，防止雨水的冲刷对边仰坡的影向；边仰开挖严格控制开挖坡度，喷锚支护与开挖同步进行，每开挖3m，必须施做锚杆、钢筋网及喷射砼作业；严格控制喷射混凝土的厚度及钢筋网片的搭接，钢筋网片搭接不少于2个孔眼，喷射混凝土喷射前设定厚度标尺。监控量测量测频率 a.土质隧道第一次拱顶下沉、水平变形量测时间应在开挖完成后36小时内完成；石质隧道第一次拱顶下沉、水平变形量测时间应在开挖完成后12小时内完成； b.洞内量测频率按日变形量和距开挖面距离双因素指标控制： U5mm/d 或 （01）B： 每日2次 5mmU0.2mm/d或 （12）B： 每日1次 0.2mmU或距开挖面距离2B： 每3日1次，5日后变为7日1次。 （注：U：日变形量 B：隧道开挖宽度）c. 地表下沉观测频率：第一次观测必须在隧道开挖前5日内完成初始观测值，以后按洞内同频率进行地表观测。d. 地表布置的位移测点在开挖面前方不小于一倍洞径处取得初测值，地表进行的量测项目应测至二次衬砌施作后不小于一个月时间。洞内必测项目应测至二次衬砌施作时。e. 洞内、外观察每日一次定时检查并记录。监控量测质量保证措施a. 将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。各施工单位应由工程技术管理中心组成专门监测小组，具体负责各项监测工作。b. 制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。c. 施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。d. 积极配合监理、设计单位做好对监测工作的检查、监督和指导，及时向监理、设计单位报告情况和问题，并提供有关切实可靠的数据记录，工程完成后，根据监测资料整理出标段的监测分析总报告纳入竣工资料中。e. 量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器专人使用、专业机构保养、专业机构检校。量测设备、元器件等在使用前均经过检校，合格后方可使用。f. 测试完毕后检查仪器、仪表，做好养护、保管工作，及时进行资料整理及信息反馈。4.1.3塌方的预防监控措施。 加强地质的超前预报工作，发现开挖面前方有异常情况出现时，应及时研究并采取相应对策措施，软弱围岩、特殊岩土和不良地质地段，应采取正确的开挖方法及有效的支护手段。 初期支护，必须及时施作并保证质量，在发现初期支护来裂隙时，采用工18型钢进行加强支护，间距0.8m，查明原因后进行设计变更处理。 二次衬砌不得严重滞后初期支护，在软弱围岩地段宜紧跟开挖。二次衬砌距掌子面距离：级围岩不超过120m,、及以上围岩不超过90m。 隧道开挖过程中发生塌方后，应及时迅速处理，不得随意拖延时间。处理前，必须仔细观测塌方的范围、形状、数量大小及坍体的地质状况。地下水的分布、活动情况等，分析塌方发生的原因，研究制定处理方案。 隧道塌方应根据发生的部位、规模及地质条件，采取“治塌先治水，治塌先加强”的原则，采取喷锚支护、注浆、管栅、加强二次衬砌、设置护拱等技术措施，不失时机，不留隐患地进行处理。4.1.4坍塌事故应急措施有下述现象发生时，由现场安全员组织指挥，撤出工作面的施工人员和机械设备。监控量测人员进行监控：a 围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快；b 围岩面不断掉块剥落；c 支护喷混凝土表面龟裂、裂缝或脱皮掉块，钢架严重变形；d 掌子面节理裂隙中渗水量或涌水量明显加大。对发生坍塌事件后，由隧道及地质工程师对塌方处进行观察、记录，以提供对该事件分析的原始资料，在确保安全的前提下，在后方起拱线、边墙设置横向支撑，必要时在拱部设伞形支撑以防