天然气地段隧道施PPT课件.ppt

天然气地段隧道施工方案 第三组崔文克 徐钊 卓浩 李瑞 王新尚 高速工程105班 1 一 天然气的地质描述 天然气地段隧道开挖的地质特征天然气地质对隧道施工的影响 2 3 天然气概念 天然气 是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料 它主要存在于油田和天然气田 也有少量出于煤层 天然气燃烧后无废渣 废水产生 相较煤炭 石油等能源有使用安全 热值高 洁净等优势 4 天然气的形成原因 天然气与石油生成过程既有联系又有区别 石油主要形成于深成作用阶段 由催化裂解作用引起 而天然气的形成则贯穿于成岩 深成 后成直至变质作用的始终 与石油的生成相比 无论是原始物质还是生成环境 天然气的生成都更广泛 更迅速 更容易 各种类型的有机质都可形成天然气 腐泥型有机质则既生油又生气 腐植形有机质主要生成气态烃 因此天然气的成因是多种多样的 归纳起来 天然气的成因可分为生物成因气 油型气和煤型气 近年来无机成因气尤其是非烃气受到高度重视 这里一并简要介绍 最后还了解各种成因气的判别方法 5 天然气地段隧道开挖的地质特征 开挖油气田区的高瓦斯隧道 有着极高的危害性 由于隧道底部围岩为油气层 成为隧道施工瓦斯的补给源 而且 不同于煤层瓦斯的是 油气田区瓦斯无处不在 只要有断层 节理带存在 通常会有瓦斯溢出 所以 在油气田区 必须密切关注节理 断层的位置 查明其位置 性质 产状 规模 判断其是否成为导气构造 以便及时采取措施 保证施工安全 6 天然气地段隧道开挖的地质特征 1 对于油气田区隧道 只有在区域地质分析的基础上 充分认识瓦斯赋存的特点 才能认清瓦斯溢出 突出 的本质 掌握灾害发生的机理 从而制定出具有针对性的预报方案 2 精确的地质分析可为TSP隧道物理探测奠定坚实的基础 有效地消除解译结果的多解性 3 严格现场操作 规范探测与钻探施工是实现准确预报的必要条件 4 地质与物探相结合 宏观与微观相佐证 步步为营 是成功探测的基础 7 8 天然气地质对隧道施工的影响 在达成铁路炮台山隧道施工中 洞内遇上无法预料的天然气 造成伤害事故 教训深刻 其原因是对天然气的气源 聚集 封闭藏匿于地层等特性缺乏认识 地质勘测尚未掌握预测天然气存在的基本方法所以 如何评价隧道穿越地区有无埋藏天然气的条件和可能 是今后隧道工程地质勘测工作必须重视的问题结合炮台山隧道天然气地质条件及石油部门勘探天然气的经验 提出地面地质调查 勘探 试验等工作方法 9 天然气地质对隧道施工的影响 施工是应该采用超前钻探来排放天然气 必要时还要加密钻探 还要确定天然气的密度大小 对工作面所产生的影响 10 二 天然气地段隧道施工要点 1 施工原则2 施工方法3 主要施工材料4 注意事项 11 1 施工原则 1 少扰动 开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数 扰动强度 扰动范围和扰动持续时间 2 早支护 开挖后及时施作初期锚喷支护 使围岩的变形进入受控制状态 3 勤量测 指以直观 可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩 或围岩加支护 的稳定状态 或判断其动态发展趋势 以便及时调整支护形式 开挖方法4 紧封闭 一方面指采取喷射混凝土等防护措施 避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减 另一方面指要适时对围岩施作封闭形支护 12 4 由于隧道是双口掘进 根据存在天然气管道的非凡情况 进口 出口各设置两台110KW 2的通风机 为了减少风阻 在保证有效净空的情况下 选用大直径 1 5m 的风管 严格控制通风时间 确保置换掌子面四周足够的施工距离 5 因DK111 410里程处的天然气管道在隧道顶部14m处 为防止天然气管道因施工发生开裂 导致天然气渗漏进隧道 在隧道内设置气体浓度检测仪 随时随地对隧道内的空气浓度进行检测 空气浓度一旦出现异常 立即停止施工 所有人员撤离现场 关闭电源 火源 在施工现场内停止使用手机 防止发生爆炸事故 13 2 施工方法采用新奥法 新奥法指的是在软弱岩层中修建隧道时 开挖后立即喷射水泥混凝土作为临时支撑 必要时加锚杆 以稳定围岩 然后再进行衬砌的施工方法 新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用 采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段 对围岩进行加固 约束围岩的松弛和变形 并通过对围岩和支护的量测 监控 指导地下工程的设计施工 新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下 采用毫秒爆破和光面爆破技术 进行全断面开挖施工 并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身 即以喷混凝土 锚杆 钢筋网 钢支撑等为外层支护形式 称为初次柔性支护 系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作 14 新奥法的主要支护手段与施工顺序 新奥法是以喷射混凝土 锚杆支护为主要支护手段 因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层 与围岩紧密粘结的可缩性支护结构 允许围岩有一定的协调变形 而不使支护结构承受过大的压力 施工顺序可以简单概括为 开挖 一次支护 二次支护 15 1 开挖开挖作业的内容依次包括 钻孔 装药 爆破 通风 出渣等 开挖作业与一次支护作业同时交叉进行 为保护围岩的自身支撑能力 第一次支护工作应尽快进行 16 2 第一次支护作业包括 一次喷射混凝土 打锚杆 联网 立钢拱架 复喷混凝土在巷道开挖后 应尽快地喷一层薄层混凝土 3 5mm 为争取时间在较松散的围岩掘进中 第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的 待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣 17 18 图2地质雷达现场探测图 19 20 预报要点 1 研究区域地质 工程地质资料 必要时进行地表补充测绘和勘探 对整个地区地质情况做到比较全面深刻的认识 分析主要工程地质问题 主要地质灾害隐患及其分布范围 在隧道内揭示的大致里程 制定预报方案 2 根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度和工程设计资料 对不同地段地质预报分级 不同类型和级别的地段采取不同的预报手段 3 隧道施工前制定好不良地段应急预案 采用浅孔钻探发现地质突变或含水时 立即采取处理措施 4 及时配备先进仪器 结合有丰富经验的地质 施工人员进行综合分析论证 防止地表下沉的技术办法隧道开挖后为了防止拱顶下沉而导致地表下沉 一方面我们在天然气管道下方前后10m范围将钢拱架的间距调整到0 5m 另一方面采取在初期支护内圈增设 20的工字钢做护拱 护拱的间距等同初期支护的工字钢架的间距 以增加拱圈的刚性 避免拱顶围岩柔性变形产生拱顶下沉导致地表下沉 由于隧道埋深只有14m 在隧道施工过程中地表可能产生沉降 由此 可能导致天然气管道产生较大的变形 甚至开裂 因此 在隧道中线左右各17 5m 铁四院提供的参数 范围外的不动点 21 图40喷射混凝土支护 22 3 主要施工材料 新奥法的发展是和喷锚支护的材料 方法和机具等的发展密切相关的 要进一步研制初期和长期强度都高 回弹少 粉尘低 生产率高的喷射混凝土系统 并和高效能的集尘器 自动喷射装置 周期短的材料供应系统配套 研究能缩短喷敷时间 又无公害的新喷敷方法 研究不需用临时堆放场地 易于运输的喷射材料和新的施工工艺 如钢纤维加强喷射混凝土 SEC喷射混凝土 光面爆破和深孔爆破技术 液压凿岩台车 兼作安装锚杆用 喷射车组 包括机械手 各种混凝土喷射机 液体速凝剂 粉尘防止剂 树脂锚杆等 施工中作业人员还要带防毒面具 23 液压凿岩台车 24 混凝土喷射机 25 树脂锚杆 26 4 事项注意 1 检查验收施工单位施工方法是否与施工组织方案一致 2 检查验收洞口浅埋段 坡面防护及地表排水系统的完善情况 检查验收洞顶黄土陷穴的回填处理情况 3 检查明洞的施工是否及时 规范 洞口安全施工支护措施是否合理有效 4 进一步核实检查浅埋段和洞口加强段开挖施工方法 支护方式以及地质条件 地表沉陷等变化情况 核实施工安全保障措施是否有效可靠 5 检查施工防排水系统是否通畅 顺适 完善 6 检查隧道开挖循环进尺 核心土大小 侧壁导坑的长度 马口开挖长度是否合理 符合规范要求 7 检查拱架 超前支护 衬砌砼厚度是否满足设计及规范要求 8 检查对洞顶地表沉降 裂缝 洞内拱顶下沉 收敛是否按规范规定进行了监控 并详细了解监控量测情况 9 抽查锚杆长度 角度 间距及钢拱架间距是否满足设计要求 10 检查仰拱封闭 二次衬砌离掌子面之间的距离是否满足设计及稳定要求 并根据围岩状况及量测数据及时进行调整 27 11 检查结构防排水系统的设置是否符合设计要求 12 检查隧道施工现场布置 用电 通风 供水 照明 排水等设施安放情况是否安全可靠 规范 洞内亮度及通风效果是否满足规范要求 13 检查辅助坑道的排水 支护等设施是否规范合理 安全可靠 14 检查施工单位的现场填报资料是否及时 准确 包括施工日志 检验申请批复单 试验资料 地质编录等是否齐全 是否经监理检查签认 15 检查监理单位的抽检资料与监理日志是否齐全 16 检查施工单位对监理工作指令的执行情况 问题是否已得到解决且指令是否已经闭合 17 检查施工单位对设计文件及施工规范要求的超前地质预报工作是否予以落实 有无针对不良地质情况所采取的相应对策及准备情况 18 随时抽查检查监理 设计 施工单位安全设施 人员到位情况 人员资质是否满足要求 安全组织 制度体系是否建立健全 19 检查监理 设计 施工 试验单位合同执行情况 20 及时调查并协调处理施工中出现的地质病害 工程质量事故等 并对其他隧道存在的相应问题 组织相关部门提出预防及处理措施 28 三 外岙一号隧道 29 外岙一号隧道位于浙江省慈溪市茶亭南外岙自然村 隧道起讫里程 DK111 345 DK111 494 全长149m 经过现场勘查 在外岙1 隧道山顶有一直径 30cm的慈溪天然气管道 该段天然气管道设计压力为4Mpa 管道在隧道线路里程DK111 410 方向大致与杭甬客专线路方向垂直 管道在山顶埋深约1 2m 距离DK111 410隧道断面洞顶垂直距离约14m 附断面图 进出口距离管道的距离分别为65m和84m 30 31 外岙1 隧道在施工中 大于50m范围以外采用控制爆破 孔深控制在0 75 1m 周边眼单孔装药量控制在0 1kg m 断面开挖取0 15kg m 严格控制装药量 控制隧道安全震动速度小于1cm s 距管道距离小于50m范围不采取任何爆破作业 采用钻孔灌膨胀剂再用凿岩机进行开挖和破碎岩石的施工方法 进入天然气管道下部施