突水突泥施工方案.doc

中铁十二局成兰铁路CLZQ-8标段茂县隧道涌水突泥施工方案编制： 复核： 审核： 中铁十二局成兰铁路工程指挥部第一项目部茂县隧道涌水突泥施工方案1 编制依据（1）铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010；（2）新建时速200km客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准铁建设200408号；（3）铁路混凝土结构耐久性设规范TB1005-2010（4）地下工程防水技术规范GB50108（5）铁路隧道施工技术指南TZ204-2008（6）高速铁路隧道工程施工质量验收标准TB10753-20102编制范围本施工方案编制范围为新建铁路成都至兰州线CLZQ-8标段D8K131+360D8K135+163范围内站前工程。3工程概况3.1 设计概况茂县隧道全长9913m，本项目部承担隧道出口段3803m，起讫里程D8K131+360D8K135+163（YD8K131+508YD8K1135+135）。隧道出口段为左、右分离式隧道，出口段位于半径为7000的右偏曲线上，线路设计为单面上坡。初期支护以喷、锚、网、格栅钢架等组成联合支护体系，二次衬砌采用模注防水砼结构，初期支护与二次衬砌结构之间设防排水夹层。茂县隧道位于茂县隧道与龙塘车站之间,隧道最大埋深约1646m，属构造剥蚀深切割高中山地貌，沟谷纵横，地形起伏较大，地表高程15753278m,相对高差1703m，自然横坡1565，局部陡峭。隧道位于四川省阿坝州茂县渭门乡核桃沟村，与地方乡村道路相连，交通便利。不良地质有活动断裂、高地应力、高地温、岩溶、有害气体、放射性、危岩落石、泥石流、顺层等，局部可能存在断层破碎带、突泥涌水等，地质灾害风险较大。3.2 工程地质及水文3.2.1 地质特征全线占线路长度约70%的段落岩体为极为软弱破碎的板岩、炭质板岩、千枚岩，受构造影响，多表现出强烈的揉皱变形和挤压破碎，软岩和破碎岩体岩性条件极差。茂县隧道（D8K131+360D8K135+163）段内可溶岩为灰岩，为奥陶系地层，主要分布于地表里程D8K134+290D8K134+480段，根据地表产状推测洞身对应里程位于D8K131+430D8K131+620、D8K134+490D8K134+570段。受构造影响，区内节理裂隙发育，可溶性岩段易沿裂隙发育形成岩溶化裂隙、小型岩溶洞穴等。段内岩溶弱-中等发育。段内茂县群各组地层及寒武系地层均夹有灰岩、泥岩，因千枚岩透水性差，一般岩溶弱发育。岩溶水主要接受大气降水及河水补给，D8K131+360D8K135+163段内主要的河流为核桃沟、岷江，其标高为15801690m，该段岩溶区隧道轨底标高为16201698m，本段主要向岷江排泄，由于本段为可溶岩与非可溶岩地层交替出现，在溶岩与非可溶岩接触带，节理裂隙发育，构造影响带等部位需加强超前预报，做好防堵及排水设施，防止突水对工程造成危害。地质构造：线路内最大断层为九顶山断层，断层为茂汶断裂的最大分支断裂，由茂汶石板沟尾经九顶山南坡至汶川县磨刀溪与茂汶断裂合并。断层走向N40500E,倾向NW,倾角65700，与线路交于D8K133+150D8K133+250，成450相交。断层弯曲延伸，被石板沟断层，陡槽断层及索桥断层错成四段。断层产状变化大，倾向北西，北东段倾角较陡，60700。断层面平直，下盘灰岩比较破碎，上盘千枚岩中拖拉小褶皱发育。断层破碎带宽度50100m,局部达200m。地震动参数：隧道区地震平均场地峰值加速度为0.20g，地震动反应波普特征周期为0.35s。3.2.2 水文特征 地表水地表水主要为岷江汇水、沟水，属岷江水系，茂县隧道出口地表水汇入核桃沟后，同其它各沟水最终汇入岷江，区域内斜坡陡峻，大气降水以地表径流排泄为主，小部分沿基岩节理裂隙下渗成为地下水。 地下水地下水以土层孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水、岩溶水为主。区内裂隙发育，基岩裂隙水较丰富。地下水主要接受大气降水及河水补给，同时也向河流排泄。 孔隙水主要分布于坡洪积堆层内，水量不大，主要由大气降水补给，出口覆盖层有沟水补给，排向沟内。 基岩裂隙水受构造影响，岩体节理发育，基岩裂隙水发育，主要赋存于志留系茂县群、泥盆系及寒武系等地层千枚岩、砂岩、灰岩裂隙中，构造裂隙水较发育。主要受大气降水补给，向区内的低洼沟谷排泄或以季节性下降泉排泄，或形成局部径流小系统，最终排向岷江。 构造裂隙水主要发育于断层及褶皱的核部部位，主要由基岩裂隙水及大气降水补给，富水性强，存在涌水突泥风险。岩溶水隧道穿越奥陶系灰岩、大理岩地层及志留系茂县群、泥盆纪含灰岩地层，可溶岩地层呈透镜状分布，厚度一般不大。岩溶弱中等发育，局部岩溶弱发育，岩溶水由大气降水及裂隙水补给，汇入岷江。 隧道涌水量预测：茂县隧道预计正常涌水量为2.8104m3/d,雨季最大涌水量4.2104m3/d隧道段以滴水、渗流为主，遇裂隙密集带可能发生淋水及小股状涌水。4 施工组织方案4.1 总体原则坚持“早预报、先治水、强支护、快封闭，早衬砌”的施工原则组织施工。施工前严格执行超前地质预报工作，通过超前地质预报资料进行分析，确定岩溶或断层破碎带延伸、规模、方向与类型。对可能存在突泥涌水地段采取全断面超前预注浆结合局部注浆方法，经注浆止水效果达到要求后，方可组织开挖施工。注浆结束后，进行注浆效果检查。当地层含水量不大时，浆液填充率须达到70%以上，地层含水丰富时，浆液填充率须达到80%以上。按总注浆孔的510%设置检查孔，检查孔的布设应在均布的原则下，结合注浆资料的分析做重点检查。检查孔应无涌泥、涌砂，不塌孔，渗水量应小于0.2L/minm。不取芯钻孔时，应记录钻进速度、钻进压力、排渣成份等，进行认真分析。注浆效果达到要求后，方可组织开挖施工。为防止突泥涌水对人员及设备造成危害，隧道施工时，通过综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件，以便采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。遇溶隙、裂隙水可以以堵为主；遇到暗河或管道流，必须以疏、排为主。4.2 工艺流程 超前地质预报超前支护短开挖强支护仰拱砼拱墙二衬4.3 突泥涌水探测施工时加强超前地质预报，把超前地质预报纳入施工工序管理，建立完善的超前地质预报系统，采用先进可靠的预报方法（TSP203地震波法、红外线探水仪、水平声波反射法、地质雷达和超前钻孔等），采取长短结合、相互验证的综合预报手段，根据预报成果采取相应的处理措施，制订施工方案。（1）TSP203全程施作TSP203，软弱、破碎低层或岩溶发育区，每次预报距离采用120m,搭接20m；岩层较好的硬质岩每次预报距离采用150m,搭接20m。（2）超前地质水平钻在可能发生涌水段落采用超前地质水平钻施作3个探孔，钻孔直径采用89，活动断裂带超前探测长度80100m,搭接长度不小于10m,其余地段超前探测长度不小于30m，搭接长度不小于5m。根据超前地质水平钻情况，若揭示出地下水，在拱顶施作3个108泄水孔，提前将水引排出来。若通过超前钻孔还不能进行释能降压，采用设置迂回导坑引排水，确保掌子面的正常施工。（3）加深炮孔在每个掌子面采用风钻在拱顶、拱腰两侧、中部处施作加深炮孔，炮孔深度为57米，根据钻孔的速度和出水情况，判定前方围岩情况。（4）掌子面素描在开挖过程中，对每个掌子面进行地质素描，根据掌子面围岩的节理、产状、出水点位置和围岩走向，判定前方围岩情况。综合对比分析各种超前地质预报的结果，以确定前方隧道是否存在涌水突泥的段落并制定相应的施工预案。4.4 施工措施隧道在可能发生突水突泥地段施工时,应根据综合超前地质预报及现场实际情况,判识前方围岩软塑状断层破碎带及溶洞的分布范围、类型情况（大小、有无水、溶洞是否发育中、以及充填物大小）、岩层稳定程度和地下水情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增减），并采取相应的施工措施。4.4.1突泥治理方案 岩溶洞穴有填充物，其一般下沉量大、强度低、稳定性差，大多由泥砂及其混合物组成。当隧道必须穿越时，隧道基底可采取换填、注浆加固、钢管桩、旋喷桩等方法来处理。对于充填淤泥的溶洞：在隧道施工中，采取综合超前地质超前预报判明前方存在充填淤泥质溶洞时，应停止施工。然后采用超前预注浆加固淤泥质地层，并采取超前大管棚支护，台阶法开挖。开挖后及时进行径向补充注浆，及时施作加强型二次衬砌结构。对于充填粉质粘性土型的：在隧道施工中，采取综合超前地质超前预报表明前方存在充填粉质粘土层时，鉴于粉质粘性土层有一定的自稳能力，对于拱部及边墙的溶洞可采用超前小导管支护，必要时在隧道拱部设大管棚超前支护，分部开挖，钢架支撑的处治方案，开挖后及时进行径向加固注浆。基底的溶洞可采取钢管群桩或高压旋喷桩进行加固处治。加固后及时施作二次衬砌结构，根据水压力测试结果确定是否采取抗水压二次衬砌结构形式。当溶洞较大较深,填充物较多时，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基岩上,必要时用圬工加固。当遇到一时难以处理全填充型溶洞时,可采用迂回导坑绕过溶洞区,继续进行隧道施工,再行处理溶洞。4.4.2.2涌水治理方案隧道在施工时,应根据超前地质预报及现场实际,探明前方围岩软塑状断层破碎带及溶洞的分布范围、类型情况（涌水大小、溶洞是否发育中）、岩层稳定程度和地下水情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增减），并采取相应的施工措施。（1）当涌水量不大，涌水类型为基岩裂隙水时，在长段落范围内进行注浆是不经济的，也会对隧道的建设工期产生严重影响。因此，在这种条件下按照“适量排放”的原则，做好隧道施工排水和运营排水。（2）当涌水量较大、涌水集中在一定的范围内，严重影响隧道掘进进度时，采用超前注浆和帷幕注浆技术、径向注浆的方式进行堵水，来加快隧道施工进度。（3）施工中出现大集中涌水时，采取局部注浆的方式进行封堵，对剩余的小股涌水进行集中引排。同时加大施工中抽水泵站抽水能力的配备和储备，按设计中预测的最大涌水量配备各级泵站，具体排水系统布设方案见茂县隧道2#斜井及出口段排水施工专项方案。为了防止突然涌水，发生涌水风险事件，在施工中严格控制台阶长度，并随时进行补注浆，保证隧道施工安全。（4）当有暗河和大量涌水时,宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，采取暗管、涵洞、小桥等设施以渲泄水流，最后利用隧道内排水系统将水排出洞外。(5)局部注浆技术措施如岩层的溶隙、软弱夹层的局部有股状涌水现象，出水比较清澈，受大气降雨影响不大，其处理方法有直接封堵法和间接封堵法。直接封堵法：对于涌水压力P0.5MPa的股状出水点，如来水方向可以确定，可采用直接封堵法进行处理。沿着出水部位和出水方向直接钻孔，孔间距应控制在0.51.0m，钻孔深度应为开挖轮廓线外(0.51.0)D，如孔内的出水部位距离孔口较远，可安设和钻孔长度一样的注浆花管；如孔内的出水部位距离孔口较近，可安设2.0m左右的孔口管，每根注浆管前端应开花孔，保证水从管中排出。管口均应安装球阀，管外壁和孔壁之间的空隙用锚固剂填充，注浆管安设完毕后，应进行挂网，网格外侧应用20的钢筋将注浆管焊成整体，然后喷混凝土20cm作为止浆墙。注浆材料应选用普通水泥浆、TGRM浆，如局部出现漏浆可采用水泥水玻璃浆液进行封堵。注浆前应作压水试验，以确定注浆压力，注浆压力应大于2倍 3倍涌水压力。由于注浆压力较高，注浆管和注浆泵之间应采用丝扣连接。注浆泵应选用中、低压力的注浆泵（压力大于2.0MPa）。注浆顺序应从上到下，当发生未注浆的管子串浆时，应及时关闭球阀，直到将最后一根流水的注浆管堵住为止。间接封堵法：对于涌水压力0.5MPa3.0m），可选用高压泵（压力10.0MPa），利用水压或气囊式止浆塞深入孔内进行注浆。但注浆过程中一定应加强对围岩和支护结构变形的监测，防止局部突然破坏，影响施工安全。上述情况也可采用以下2种方法进行处理：第一种方法是采用C20混凝土将出水部位及附近的隧道空间完全填充，进行超前注浆处理；第二种方法是预留排水管，待抗水压衬砌完成后进行处理。后一种处理方法带有相当大的风险，一旦封堵后，水压过高，可能导致二次衬砌破坏。(6)当隧道已发生涌水时，立即启动应急预案，组织电工和抽水工24小时不间断抽水，防止浸泡发生其他事故，同时安排挖掘机挖集水井并安排装载机配合运送抽水泵及排水管，增大隧道排水系统排水能力。4.4.1.5突水突泥地段隧道施工注意事项(1)施工前应对地表进行详细勘查,注意研究岩溶状态,估计可能遇到溶洞的地段。(2)了解地表水、出水地点的情况,并对地表进行必要的处理,以防止地表水下渗。(3)施工达到溶洞边缘,各工序应紧密衔接。同时设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况,据以制定施工处理方案及安全措施。(4)当在下坡地段遇到溶洞时,应准备足够数量的排水设备。(5)施工中注意检查溶洞顶板,及时处理危石。当溶洞较大较高时,应设置施工防护架或钢筋防护网。(6)在溶蚀地段的爆破作业,应尽量做到多打眼、打浅眼,并控制药量。(7)在溶洞充填体中掘进,如充填物松软,可用超前支护法施工。如充填物为极松散的砾、块石堆积或有水,可于开挖前采取预注浆加固。(8)溶洞未做出处理方案前,不要将弃碴随意填洞中。(9)处理情况复杂的溶洞,要根据现场具体情况制定安全措施,以确保施工安全。5 应急救援预案为保证可能在茂县隧道施工中发生突泥涌水事故后，急救工作程序化、科学化、机动化，把人员伤亡和经济损失降低到最小程度，并明确在急救预案中的机构设置和相关部门、人员在应急中的职责，根据项目确认的高中度风险，特制定本预案。5.1可能发生的场所及部位5.1.1在茂县隧道(D8K131+360D8K135+163, 正常涌水2.8104m3/d；雨洪期最大涌水4.2104m3/d)施工中可能发生涌水突泥的段落(拱部、边墙、仰拱等部位)。 5.1.2可能发生的以下几种事故：（1）开挖爆破作业后引起的隧道突泥涌水事故；（2）初期支护受压变形引起的隧道突泥涌水事故。5.2应急资源5.2.1人员成兰铁路工程指挥部第一项目部成立以项目经理为组长，书记、副经理、总工程师为副组长、各部门负责人、施工现场负责人、调度员、值班电工、抢险人员为组员的应急救援工作小组。5.2.2物资、机具、设备（1）报警系统及通讯设备：对讲机、电话、手机等通讯设备。（2）应急设施及机具：防爆电线、电缆、电灯、手电筒、应急灯、移动配电箱等照明所需物料；装载机、挖掘机、自卸汽车、抽水机等抢险设备。（3）其它材料工具：钢筋爬梯、救生绳、救生圈、木材、型钢、铁锹、撬棍、钢丝绳，枕木等。（4）伤员急救设备：伤员担架、消毒剂、急救箱。（5）救护车辆及交通工具：指挥车、微型车、材料运输车等。5.2.3洞内紧急逃生设施的设置：隧道两侧安装钢筋爬梯并挂逃生绳和足够数量的救生圈。隧道内作业人员密集地段在拱部设置逃生平台并设急救箱。5.3应急组织机构5.3.1项目经理部成立应急领导小组 组 长：付国宏副组长：汤世平、张振国、王志存组 员：高福军、王晋宁、闫俊清、李 涛、常 青、王 超、段福清、庞业荣、夏永保、崔久峰、许佳佳 施工现场负责人：池昌琼、李允汝、周宗权抢险人员：茂县隧道作业队全体施工人员5.3.2责权（1）组长付国宏全面负责组织应急救援预案的编制、交底、培训和演练，负责启动、实施以及调动所需人员、物料等资源的供给。（2）副组长汤世平、张振国、王志存具体负责发生隧道突泥涌水事故后，应急预案的启动和应急预案的全面实施。 （3）调度：负责信息收集以及内外部（外部：当地政府、医疗救护部门的紧急联系电话）、上下级的联络汇报工作，并按规定向上级等相关部门报告；同时按照领导的决策和安排进行上传下达；做好急救工作中车辆、物料、人员等的调遣工作。（4）工程部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制和演练培训；负责应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。（5）安质部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制审核，不断完善应急救援预案。参与应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。（6）物资部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援预案所需机电设备、物资、材料的配备。（7）现场安全员：负责隧道突泥涌水事故应急救援期间人员的疏散，现场的保护和秩序的维持等工作，并协助有关部门、人员进行事故调查和处理。（8）财务部门：负责隧道突泥涌水事故应急救援期间所需资金的筹备、使用和管理工施工现场负责人：做好相关人员对隧道突泥涌水事故故应急救援预案的培训和演练工作，并协助应急小组成员进行急救。（10）抢险人员：在接到隧道突泥涌水事故消息后,立即组织人员在第一时间赶到事故现场进行事故的抢险（救）工作并协助保护好事故现场。5.4工作程序5.4.1报告、联络（1）发生隧道突泥涌水事故后，施工现场负责人应尽可能的组织疏散和抢险，并立即向项目部领导报告，在通讯工具无法接通时，可采用传递方式，争取第一时间，进行救援。（2）调度立即报告指挥部。（3）项目经理应立即报告指挥部并召集应急领导小组成员，应急领导小组成员按照应急预案中规定的责权开展工作。5.4.2应急报告隧道突泥涌水事故发生后，项目负责人在1小时内将事故发生的时间、地点、伤亡人数及事故的简要经过用传真或电话报告当地人民政府安全生产监督管理部门和上级主管部门。5.4.3现场处理隧道突泥涌水事故有人员伤亡时一般需要进行紧急救护，为了挽救遇难者的生命，在事故现场须毫不迟豫地采取以下急救措施：（1）组织疏散围观人员、立即抢救被困受伤人员，搀扶受伤人员离开现场救治，对重伤人员立即送往茂县人民医院进行抢救。（2）立即进行现场封锁，无关人员禁止进入现场，并检查隧道突泥涌水事故后周边的围岩、初期支护状态，对有可能发生的状况进行处理，防止事态的进一步扩大。（3）对于现场的一些被污染的火工材料、油料等应进行临时隔离保护措施，防止引起爆炸和火灾。（4）安质、工程部门派专人及时对事故现场进行照相、录像，对现场进行认真、全面地勘验，发现和收集确定事故原因的各种痕迹、物证等。5.5后续处理5.5.1现场急救工作完成后，对现场进行隔离，在进行清理工作的同时，加强对现场的保护，现场要有人值班看守，防止闲杂人员入内。5.5.2项目经理按生产安全事故报告和调查处理条例（国务院令第493号）调查程序安排相关部门配合、协助调查；在征得事故调查小组的同意后，召集各部门研究、讨论制定恢复生产方案。5.5.3安排对受伤人员进行治疗，把人员伤亡减少到最低程度。5.5.4工程管理部门研究制定防止事故再次发生的可行性具体措施，并对措施的可靠性进行评估。6安全、环保措施6.1安全措施6.1.1进行全面的、针对性的安全技术交底。6.1.2严格安全监督，建立和完善定期安全检查制度，各级安全领导小组定期组织安全检查，各级安全监督人员要经常检查，真正把事故消灭在萌芽状态。6.1.3加强火工品的管理，爆破器材存储于干燥的仓库内，温度保持在1830，库内设消防设施，不同性质的炸药分开，雷管和炸药分库存储，运至工地的炸药当天未使用完，必须如数退回，不得在工地留存过夜。领用运输过程中必须有押运员负责。6.1.4施工人员到达工作地点后，施工员首先组织人员分头检查工作面、机具设施是否处于安全状态，详细检查围岩及初期支护是否有变化，拱顶和拱墙是否稳定，如有松动和裂纹，要及时进行加固处理。6.1.5施工期间，现场施工人员要会同有关人员对各部位、各部分进行定期检查，在不良地质地段，每班组指派专人检查，当发现喷锚支护变形或损坏时，应立即增设锚杆并复喷混凝土或增设钢支撑，必要时立即进行衬砌。6.1.6当发现监控量测数据有突变或变异时，及时通知现场负责人，并采取应急措施，保证施工安全。6.1.