红岩湾隧道低瓦斯工区专项施工方案培训资料.doc

红岩湾隧道低瓦斯工区专项施工方案培训 资料 作者 日期 目目 录录 第一章第一章 编制说明编制说明 1 第一节第一节 编制依据编制依据 1 第二节第二节 编制原则编制原则 1 第二章第二章 工程概况工程概况 2 第一节第一节 红岩湾隧道瓦斯采空区工程概况红岩湾隧道瓦斯采空区工程概况 2 第二节第二节 地层岩性和地质状况地层岩性和地质状况 3 第三节第三节 瓦斯采空区概况瓦斯采空区概况 4 第三章第三章 超前探测超前探测 6 第三章第三章 超前探测超前探测 7 第四章第四章 施工方案施工方案 9 第一节第一节 开挖爆破开挖爆破 9 第二节第二节 施工支护施工支护 9 第三节第三节 其他施工措施其他施工措施 15 第五章第五章 施工通风施工通风 15 第一节第一节 施工通风设计依据施工通风设计依据 15 第二节第二节 施工通风设计标准施工通风设计标准 15 第三节第三节 施工通风设计原则施工通风设计原则 16 第四节第四节 施工通风方式选择施工通风方式选择 16 第五节第五节 风量 风压计算和通风设备的选择风量 风压计算和通风设备的选择 16 第六章第六章 监控量测监控量测 20 第一节第一节 监控量测的目的监控量测的目的 20 第二节第二节 监控量测的管理监控量测的管理 20 第三节第三节 监控量测方案监控量测方案 21 第四节第四节 监测的动态管理监测的动态管理 23 第五节第五节 监控量测的数据处理监控量测的数据处理 24 第六节第六节 初期支护监测结果异常的处理初期支护监测结果异常的处理 26 第七节第七节 量测结束标准量测结束标准 26 第七章第七章 瓦斯检测瓦斯检测 26 第一节第一节 瓦斯检测的目的及意义瓦斯检测的目的及意义 26 第二节第二节 瓦斯检测方案瓦斯检测方案 27 第八章第八章 安全目标 安全保证体系及措施安全目标 安全保证体系及措施 31 第一节第一节 安全目标和安全保证体系安全目标和安全保证体系 31 第二节第二节 安全生产方案安全生产方案 31 第三节第三节 综合保证措施综合保证措施 60 第四节第四节 施工机械的安全保证措施施工机械的安全保证措施 61 第九章第九章 红岩湾瓦斯隧道安全应急预案红岩湾瓦斯隧道安全应急预案 62 第一节第一节 建立应急处理机制建立应急处理机制 62 第二节第二节 应急处理程序应急处理程序 63 第三节第三节 人员培训 应急材料和设备的储备人员培训 应急材料和设备的储备 64 第四节第四节 应急处理方案应急处理方案 64 红岩湾隧道瓦斯采空区专项施工组织设计 第一章第一章 编制说明编制说明 第一节第一节 编制依据编制依据 1 万源 陕川界 至达州 徐家坝 高速公路土建路基工程项目D4 合同段土建路基工程投标文件 2 万源 陕川界 至达州 徐家坝 高速公路土建路基工程D4合同 段施工合同文件 3 万源 陕川界 至达州 徐家坝 高速公路土建路基工程D4合同 段红岩湾隧道设计文件 施工图及通用图 4 国家和交通部的适用于本合同段红岩湾隧道的设计和施工规范 规程 规则 规定 质量检验与验收标准 铁路瓦斯隧道技术规范 TB10120 2002 J160 2002 公路隧道施工技术规范 JTJ 042 94 公路工程质量检验评定标准 第一册土建工程 JTG F80 2 2004 公路工程施工安全技术规程 JTJ 076 95 防治煤与瓦斯突出细则 煤矿安全规程 其它能收集到的 相关规范 规定及设计图 5 对红岩湾隧道的现场踏勘 现有的施工技术水平 施工管理水平 和机械设备配备能力及对红岩湾隧道土建工程的理解 第二节第二节 编制原则编制原则 1 严格执行 公路隧道施工规范 铁路瓦斯隧道技术规范 防治煤与瓦斯突出细则 及施工过程中涉及的其它相关技术标准 规 范和规程 对煤系地段的处理 以 煤矿安全规程 的技术要求为强制 性标准 根据瓦斯隧道的施工特点 合理配置生产要素 包括开挖 运 输 支护 衬砌 通风等防爆设备的选型购置等 2 根据瓦斯 天然气 的物理化学特性 科学设置瓦斯监控系统 包括瓦斯自动监测报警系统 便携式瓦斯检测报警仪等选型 检测手段 设备安设位置 3 根据隧道设计图纸及地质条件 进行设计和施工方法优化 包括 在瓦斯条件下合理划分开挖分部 科学组织工序 4 根据瓦斯隧道特点 考虑瓦斯溢出的不确定因素对隧道工期的影 响 在确保瓦斯隧道施工安全的前提下 合理安排施工工期 遵循合同 条款 确保实现业主要求的安全 质量 工期 环保等各方面的工程目标 5 坚持按项目法管理的原则 通过与建设单位 监理单位和设计单 位协作 综合运用人员 机械 物资 资金和信息 实现质量和造价在 保证安全和工期前提下的最佳组合 6 重视隧道的工程地质 水文地质调查及超前地质预报工作 建立 以地质工作内容为先导 以量测为依据的隧道信息化施工管理体系 7 坚持用工制度的动态管理 根据工作的需要 合理配置劳动力资 源 8 按照ISO9001 2000版 的要求编制质量管理体系程序文件 按照投 标文件对安全 质量 工期以及环保目标的承诺进行严格的管理和有效 的实施 第二章第二章 工程概况工程概况 第一节第一节 红岩湾隧道瓦斯采空区工程概况红岩湾隧道瓦斯采空区工程概况 红岩湾隧道位于万源市梨树乡大巴山山脉腹部地区 为分离式隧道 地面标高1164 12 758 18m 相对高差405 94m 地面平均自然坡角40 60 属构造剥蚀中低山地貌 山脉延伸一般与构造走向一致 呈北 西向 沟谷呈树枝状分布 沟谷深切 岸坡陡峭或呈悬崖绝壁 沿线地 形地势特点为西北高 东南低 中间高 两端低了正题地势群峰屹立 峰峦高耸 山势雄伟 峡谷纵横 多悬崖峭壁 地形起伏大 地表植被 发育 隧道洞身基岩出露较少 进口端位于既有S302省道附近 新建施 工便道通至洞口 出口端位于S302省道上方 紧邻省道 新建施工便道 连接省道及洞口 交通较方便 洞身无村落 隧道左线长3252 433m 右 线长3311 343m 沿线有多处小煤矿 村舍稀少 第二节第二节 地层岩性和地质状况地层岩性和地质状况 1 1 地层岩性地层岩性 红岩湾隧道上出露地层较少 除第四系外 仅有三叠系 二叠系地 层出露 第四系全新统冲 洪积卵石 主要由块石 卵石等组成 第四 系全新统残 坡积含碎石亚粘土 主要由灰岩 砂岩等组成 三叠系下 统嘉陵江组第一 四段 大冶组一 三段 薄 中厚层状灰岩 盐溶角砾岩白云岩 二叠系为一套碳酸盐类岩石 岩相 厚度变化不大 隧道仅于偏岩子背斜核部通过该地层 2 2 地质状况地质状况 隧道区受燕山运动的影响 侏罗系以前地层均发生强烈褶皱 褶皱 排列紧密 并有较大断裂产生 主要构造有 杏树坪背斜 红岩湾向斜 偏岩子背斜 鱼家山正断层 两河口正断层 2 1 杏树坪背斜 轴线呈NW SE向展布 约为335 背斜轴面略向NE方向倾斜 北东翼产状75 60 南西翼产状225 65 核部出露地层为三叠系下统大冶组第二段 T1d2 薄 中厚层状泥质 白云质灰岩 与隧道相交于K8 280附近 交角约76 2 2 红岩湾向斜 轴线呈NW SE向展布 约为322 向斜轴面略向NE方向倾斜 北东翼产状225 6 0 南西翼产状55 70 核部出露地层为三叠系下统嘉陵江组第一 段 T1j1 泥质灰岩 与隧道相交于K8 760附近 交角约69 2 3 偏岩子背斜 轴线呈NW SE向展布 约为330 背斜轴面产状240 60 北东翼产状55 6 8 南西翼产状230 38 核部出露地层为二叠系上统 P2w c 局部夹页岩 吴家坪组下部夹厚约0 5m煤层 与隧道相交于K9 540附近 交角约76 核部为强岩溶含水层 地下水较发育 2 4 鱼家山正断层 F9 线路附近断层走向约为325 三叠系大冶组二段 泥质灰岩与三叠系大冶组一段泥岩断层接触 断层面产状约为55 70 断裂破碎带宽约2 3m 该断层地表于线路K9 940附近相交 2 5 两河口正断层 F10 线路附近断层走向约为330 两盘产状倾向相 反 断层面产状约为230 75 断层发育于T1j2地层之中 断裂破碎 带宽约20m 原岩为灰岩 受构造影响 岩体破碎 局部夹构造角砾岩 断层泥 断层夹片 该断层地表于线路K10 800附近相交 对隧道出口稳 定影响较大 第三节第三节 瓦斯采空区概况瓦斯采空区概况 1 红岩湾隧道洞身接煤段的瓦斯含量2 19m3 吨 背斜NE翼煤层瓦 斯涌出量0 286m3 min 背斜SW煤层瓦斯涌出量0 237 m3 min 红岩湾隧道偏岩子背斜处瓦斯等级为二级瓦斯地段低瓦斯工区 2 红岩湾隧道偏岩子背斜吴家坪组 P2w 煤层历史悠久 仅后河 右岸背斜两翼便有小窑14个 两翼各7个 设计资料显示 其中14个煤 洞均因煤层薄 厚度不稳定 分布不均匀 掘进困难 现已为废弃老洞 3 洞身多次穿越偏岩子背斜吴家坪组 P2w 煤层采空区 隧道两 翼各7个共14个小煤窑 施工图设计均为废弃老洞 详见设计图纸第四册 S6 1 1第8页 4 设计文件将红岩湾隧道左线LK9 350 LK9 400 50m LK9 710 LK9 760 50m K9 354 K9 404 50m K9 689 K9 749 60m 段共210米设计为采空区 设计图纸第四册S6 4 3 4 8 9 第25 26 30 31页 隧道多次上跨 横穿 下穿这些 采空区 设计图纸第四册S6 12 17 22 第222 227页 采空区断面均较小 一般为1 4m 1 7m 5 根据煤矿企业提供的相关资料 以及我项目部会同驻地办监理测 量工程师对隧道下方小煤窑进行勘测 初步探测煤窑巷道与红岩湾隧道 的相对位置 后附煤窑巷道与红岩湾隧道主洞相对位置示意图 6 目前 红岩湾隧道出口段开挖掌子面桩号分别为 LK9 803 K9 923 距设计采空区位置距离分别为43m 174m 7 设计文件显示 PD1 PD6段采空区采用隧底注浆 PD3 PD4段采 空区对隧道基本无影响 施工时应加强观测 PD2段采空区衬砌两端采用 浆砌片石回填 回填范围为隧道两侧各5m 要求回填密室 衬砌与采空 区相接处采用注浆封堵 PD5段采空区底部与隧道顶相距约10m 施工时 应按照 管超前 严注浆 短开挖 强支护 勤量测 早封闭 的原则 确保施工安全 具体分布情况见下图 第三章第三章 超前探测超前探测 按照设计文件要求 瓦斯地段施工时 要施工超前钻孔 超前钻孔在上台阶布设3个 钻孔直径65mm 每个钻孔深度80m 其 中孔1为水平钻孔 孔2 孔3钻孔为倾斜钻孔 孔2 孔3钻孔终孔点超出 隧道开挖轮廓线10m 前后两循环钻孔搭接长度为5m 每循环超前钻孔施工完成后对前方的瓦斯压力 钻孔瓦斯涌出量 钻孔瓦斯涌出衰减系数进行测定 并计算在隧道开挖过程中瓦斯涌出量 根据瓦斯涌出量核定施工工区的瓦斯等级 同时预测施工前方可能出 现异常瓦斯涌出情况或判定是否存在煤与瓦斯突出的可能性 超前瓦斯探孔开孔横断面图超前瓦斯探孔开孔横断面图 10m 5m 80m 80m 80m 150150 超前瓦斯探孔平面布置图超前瓦斯探孔平面布置图 钻孔瓦斯侧式工艺 流量剂惰性气 测试管 注浆管 堵塞材料 木材加工 膨胀水泥浆 倾斜钻孔 测试管 注浆管 堵塞材料 木材加工 膨胀水泥浆 高强橡胶挡板 水平钻孔 钻孔封孔工艺 第四章第四章 施工方案施工方案 第一节第一节 开挖爆破开挖爆破 4 1 1 4 1 1 开挖方式及进尺开挖方式及进尺 瓦斯采空区段遵循 短进尺 弱爆破 的施工原则 采用风动凿岩 风机人工钻孔方式钻眼 光面爆破方式爆破 按照上 下断面法进行施工 上断面一次开挖长度不大于0 9m 下 断面一次开挖长度不大于1 8m 仰拱一次开挖长度不大于5m 上 下断 面之间的距离为6 10m 下断面与仰拱或填充之间距离0 10m 掌子面与二衬之间距离不大于50m 4 1 2 4 1 2 爆破施工方案爆破施工方案 按照光面爆破设计钻爆参数 具体见下表 光面爆破钻孔示意图 4 1 3 4 1 3 爆破施工方案爆破施工方案 钻孔瓦斯侧式工艺钻孔瓦斯侧式工艺 第二节第二节 施工支护施工支护 4 2 1 4 2 1 施工参数施工参数 红岩湾隧道采空区施工参数为 超前支护采用 42mm超前小导管 L 4 3m 环向间距40cm 10 每环32根 洞身锚杆采用 22mm中空 注浆锚杆 L 4 0m 间距100 75 cm 纵向75cm 每环23根 10 8钢筋网 20 20cm I18工 字钢 纵向间距75cm 喷C25早强混凝土24cm 掺用气密剂 C25钢筋 混凝土二次衬砌厚度50cm 掺用气密剂 4 2 2 4 2 2 超前锚杆超前锚杆 红岩湾隧道采空区段设置 42mm超前注浆小导管 超前小导管的制作 采用 42mm壁厚4mm钢管制作 前端10cm做成尖 锥形 管壁上间距15cm交错布置 8mm注浆孔 每根长4 3米 环向间距0 4m 每环共计33根 两环之间搭接长度不小于1 0米 外插角 10 20 详见下图 开挖前沿拱部开挖轮廓线外10cm施作 采用YT24风枪钻孔 用高压 风清孔 小导管安装 采用ZM 12T型煤电钻钻设锚杆孔后 将小导管按设计要求插入孔中 或凿岩机直 接将小导管从型钢钢架上部中部打入 外露端支撑于开挖面后方的钢架 上 与钢架共同组成预支护体系 超前小钢管纵向两排的水平投影应有 不小于100cm的搭接长度 801515151510 450 8注浆孔 孔眼交错布置 注浆小导管大样图 430 浆液采用水泥净浆 水泥浆水灰比1 1 注浆压力为0 5MPa 1 0MPa 注浆采用UBJ高压注浆泵 浆液由水泥砂浆拌合机和ZJ 400高速制浆机拌制 注浆采用隔孔注浆 必要时在孔口处设置止浆塞 止浆塞应能承受最大注浆压力 注浆前应先进行现场试验 以确定最终 的注浆参数 达到最大注浆压力时持续15分钟即可终止注浆 4 2 3 4 2 3 初期支护初期支护 1 中空注浆锚杆 25mm中空注浆锚杆采用梅花形布置 长度为400cm 间距为100 7 5 cm 纵向75cm 每环23根 杆体为厂家定型产品 配带锚头 垫板 紧固螺母和止浆塞等附件 按照设计文件要求的施工间距 采用风动凿岩机钻孔 钻孔后用高 压风清孔 将安装好锚头的锚杆插入锚孔 安装止浆塞 垫板 螺母 在锚杆尾端安装止浆塞 垫板和螺母 连接注浆机 通过接头将锚杆端 和所选注浆机联接成功 注浆设备采用XLE 130A型专用锚杆注浆泵或2TGZ 60 120注浆泵注浆施工 按配合比设计的注浆灌入注浆机并开机注浆 浆液采用水泥净浆 水泥浆水灰比为1 1 注浆压力0 5 1 0Mpa 当注浆压力达到最大值15 分钟时 可以停止注浆 2 钢筋网 全断面布设钢筋网片 按设计要求采用 级 8钢筋在洞外分片加工 网格间距为20cm 20cm 钢筋网使用前清除锈蚀 其钢筋直径和网格 间距符合图纸规定 按图纸标定的位置挂钢筋网 钢筋网绑扎固定于钢 架之间和系统锚杆之上 与锚杆交接处必须进行焊接 以保证喷射混凝 土时钢筋不晃动 3 钢拱架 红岩湾隧道采空区段 设计采用I18型钢拱架 纵向间距75cm 每榀 拱架890 64kg 每榀拱架由7个单元拼装而成 两榀钢拱架之间用 25钢 筋连接 1 钢架加工制作 先将加工场地用砼硬化 精确抹平 按设计放出加工大样 型钢钢 架弯制采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制 格栅钢架先按 照单元所需材料备料 然后按照大样分节焊接成单元 钢架单元制作完 成后 先在加工大样上进行试拼 拼装允许误差为 沿隧道周边轮廓线 的误差不得大于 3cm 平面应小于 2cm 连接底板螺栓孔眼中间误差 不超过 0 5cm 接头连接要求每榀之间可以互换 各节钢架成型后 要 求尺寸准确 弧形圆顺 结构完全可靠 钢架的截面尺寸 应满足强度 刚度稳定性的要求 2 钢架架设施工方法 为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上 安装前应清除 各节钢架底脚下的虚碴及杂物 并在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载 力 同时每侧打设2根 每根长3 5米的 22mm锁脚锚杆将其锁定 底部 开挖完成后 底部初期支护及时跟进 将钢架全环封闭 钢架平面应垂直于隧道中线 其倾斜度不大于2 钢架的任何部位 偏离铅垂面不大于 5cm 各部开挖后 先喷射混凝土2cm 然后再架立 钢架 为保证钢架位置安设准确 隧道开挖时在钢架的各连接处预留连 接板凹槽 初喷砼时 在凹槽处打入木楔 为架设钢架留出连接板 和 槽钢 位置 钢架按设计位置安设 在安设过程中当钢架和初喷层之间 有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧 钢架背后用喷砼填充密实 为增强钢架的整体稳定性 将钢架与锚杆焊接在一起 沿钢架设直 径 25mm的纵向连接钢筋 间距按1m设置 架设钢架时尽量利用径向锚 杆定位固定 钢架的安设应在开挖后2h内完成 架立钢架后应尽快进行 挂网和喷砼作业 并将钢架全部覆盖 确保喷射砼覆盖钢架厚度在5cm以 上 以使钢架与喷砼共同受力 喷射砼分层进行 每层厚度5 6cm左右 先从拱脚和墙角处向上喷射以防止上层喷射料虚掩拱脚 墙角 不密 实 造成强度不够 拱脚 墙角 失稳 3 喷射混凝土 红岩湾隧道采空区段为全断面喷射C25早强混凝土 掺用气密剂 确保透气系数不大于10 10cm s 钢拱架与开挖轮廓间所有间隙喷射C25早强混凝土充填密实 顺 序为 先喷拱架与轮廓之间间隙 喷射头与围岩呈10 15度夹角 再喷拱架周围 然后再喷拱架之间 喷射混凝土厚24cm 必 须将拱架完全覆盖 4 锁脚锚杆 设计文件要求 上台阶钢拱架施工完成后 施作 22mm砂浆锚杆作 为锁脚锚杆 每榀拱架为4根 L 3 5m 锚杆施作范围为拱脚上方30 50cm 施工工艺同洞身砂浆锚杆 4 2 4 4 2 4 二次衬砌二次衬砌 1 防水板材安装 1 防水板全断面敷设形成瓦斯隔离层的作用 2 对初期支护钢筋网凸处部分进行处理 先切断后用锤铆平抹 砂浆素灰 3 如有凸出的管道时 切断 铆平后用砂浆抹平 4 如锚杆有凸出时 螺头顶预留 切掉距螺头顶5mm以外的螺 栓 预留螺栓头罩上塑料帽后用砂浆做保护处理 5 对初喷砼不平整的地方进行补喷 使其表面平整圆顺 凹凸 量均不能超过 5cm 6 在砼表面先把土工布用衬垫贴上 有排水板时同时贴 然后 用射钉枪钉上水泥钉锚固 水泥钉长度不得小于50mm 拱顶平均点3 4个 m2 边墙点平均2 3个 m2 7 铺设防水板时 采用手动专用熔接器热熔在衬垫上 两者粘 结剥离强度不得小于母体拉伸强度的80 8 防水板之间采用专用熔接器热熔粘结 结合部位不得小于10 0mm 且粘结强度不得小于母体拉伸强度的80 9 防水板之间粘结结合部位采用真空加压检测 在0 25Mpa压 力作用下5分钟不得小于0 16Mpa 2 钢筋制作安装 砼衬砌钢筋在洞外现场加工 钢筋绑扎在防水板敷设完毕后进行 衬砌工作面设自制多功能台架 衬砌钢筋的绑扎 焊接在台车上进行 钢筋在焊接前 必须按实际施工条件焊接试样进行试验 合格后才 能进行焊接施工 衬砌钢筋受力钢筋采用焊接接头时 焊接接头相互错 开 钢筋焊接时采取防护措施 避免损伤防水板 钢筋交叉点用铁丝全 部绑扎牢固 3 砼配料及拌合 运输 在隧道出口设自动计量砼拌合站 搅拌好的砼由砼运输车运输至洞 内衬砌位置 采用两台砼输送泵泵送入模对称浇筑 砼拌制严格按照施工配合比施工 拌制砼所用各项材料按照重量投 料 砼施工过程中要进行粗 细骨料含水率 砼坍落度等项目的测定 根据实测结果 对砼施工配合比进行适当调整 4 衬砌立模及浇筑 隧道仰拱部分二衬C25钢筋混凝土厚度为50cm 拱墙及其他部位C25 钢筋混凝土厚度为50 80cm 台车两端头挡头模板采用木模 洞口段木模上钻孔穿设衬砌纵向连 接钢筋 便于明洞施工时与洞身衬砌相连 隧道衬砌施工前先复核隧道断面尺寸 保证衬砌厚度 同时检验防 水板敷设是否符合要求 有无破损 衬砌钢筋保护层厚度能否满足要求 如有上述任何一项问题 必须经处理满足规范要求后方可进行施工 砼浇筑前 将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净 然后将衬 砌台车推至指定未至 并采用加固措施 确保台车整体的稳定牢固 保 证混凝土浇筑过程中台车不变形 不挪位 台车定位后 安装挡头模板 挡头模板采用木模 挡头板缝隙及孔洞要填塞密实 不漏浆 砼采用砼输送泵泵送入模 两侧对称 防止偏压造成台车倾斜变形 砼要连续进行 防止出现水平和倾斜接缝 如砼因故中断 则在继续 施工前 先凿除已硬化的表面松软层及水泥砂浆薄膜 并将表面凿毛 高压水冲洗干净 施工过程中 要适当振捣 避免振捣不足 混凝土不 密室 形成空洞 蜂窝麻面 避免振捣过度 造成混凝土离析 影响混 凝土质量及外观 确实做到内实外美 砼施工前 根据设计要求布置预埋件 预留孔洞或洞室 并复核其 位置 在施工过程中监测其位置及形状有无变化 必要时采取加固措施 处理 第三节第三节 其他施工措施其他施工措施 在整个穿越煤层采空区的过程中 所有隧底都要进行注浆加固 具 体措施如下 108mm注浆管 间距1 5m 1 5m 注浆深度为30m 孔口设置 127 mm钢管 注浆材料采用水泥浆 水灰比为1 1 注浆施工完7天后布设检 查孔 检查孔数量不少于注浆孔总数的5 同时应进行钻孔取芯 取芯 的28天单轴抗压强度应不小于2 5MPa 为防止采空区突水突泥灾害性事故的发生 施工前应制定应急预 案 以确保安全 第五章第五章 施工通风施工通风 第一节第一节 施工通风设计依据施工通风设计依据 红岩湾隧道总体设计图 公路隧道施工规范 铁路瓦斯 隧道技术规范 相关内容和红岩湾隧道附近煤矿相关资料 第二节第二节 施工通风设计标准施工通风设计标准 1 隧道中氧气含量按体积百分含量计不得小于20 2 粉尘最高容许浓度 每立方米空气中含有10 以上游离二氧化硅的 粉尘为2mg 3 有害气体最高允许浓度 1 一氧化碳最高容许浓度为30mg m3 在特殊情况下 施工人员 必须进入工作面时 浓度可为100mg m3 但工作时间不得超过30min 2 二氧化碳 按体积百分含量计不得大于0 5 3 氮氧化物 换算成NO2 为5mg m3以下 4 隧道内瓦斯浓度低于0 5 4 隧道内气温不得大于28 隧道内要求的瓦斯报警标准为1 按瓦斯计算通风量时 依据 铁 路瓦斯隧道技术规范 要求 将洞内各点瓦斯浓度稀释到0 5 以下 通 风量计算时采用这一标准 铁路隧道施工规范 要求隧道内最低风速为0 25m s 以此风速校 验通风量大小是否满足要求 第三节第三节 施工通风设计原则施工通风设计原则 1 红岩湾隧道为低瓦斯工区 施工通风方式采用压入式 2 各开挖工作面采用独立通风 两个工作面之间不串联通风 3 采用抗静电 阻燃的风管 备用一套同等性能的通风机 4 在隧道断面净空允许的情况下 尽可能采用大直径风管配大风量 通风机 以减少能耗损失 5 风量计算时考虑瓦斯涌出不均衡系数 第四节第四节 施工通风方式选择施工通风方式选择 依据 铁路瓦斯隧道技术规范 的要求 红岩湾隧道采用压入式通 风施工通风方式 第五节第五节 风量 风压计算和通风设备的选择风量 风压计算和通风设备的选择 施工通风开挖作业面所需风量按同时工作的最多人数计算 一次性 爆破所需要排除的炮烟量 瓦斯涌出量分别计算 并按允许最小风速进 行检验 取其中最大值作为控制风量 5 5 1 5 5 1 通风量计算通风量计算 1 按洞内作业人数计算需风量 qNQ 式中 Q 同时作业人员所需风量 m3 min N 同时作业人数 50人 q 每人供应新风量 4m3 min 经计算需风量为200 m3 min 2 按开挖面爆破排烟计算需风量 3 2 18 7 LFA t Q 式中 Q 爆破排烟所需风量 m3 min 通风时间 30min tA 一次爆破炸药消耗量 350kg 开挖断面积 正洞取130m2 FL 通风换气长度 100m 经计算正洞需风量为933m3 min 3 瓦斯涌出量计算需风量 100 M V kQ 式中 Q 防瓦斯所需的通风量 m3 min V 瓦斯涌出量 取8 3m3 min 瓦斯浓度法定值 取0 5 k M 瓦斯涌出不均衡系数 1 6 瓦斯涌出量计算需风量为2656m3 min 4 允许风速检验通风量 svQ 60 式中 Q 风速检验需风量 m3 min V 最小允许风速 正洞取0 25m s S 隧道断面积 正洞取130m2 经计算 正洞需风量为1950 m3 min 5 通风量的确定 根据以上计算结果 在采空区之前 正洞也以允许风速为控制风量 所需风量为1950 m3 min 在进入采空区地段时 以瓦斯涌出计算风量为控制风量 需风 量取2656m3 min 6 风阻计算 通风阻力计算取决于通风管的管径和送风距离的长短 正洞选择直径1500mm的通风管 最长通风距离取1500m 经理论计算 正洞管路通风阻力表达式如下 H 1 9338Qf2 式中 H 通风阻力 pa Qf2 为风机出口风量 m3 s 5 5 2 5 5 2 通风机选择通风机选择 通过风阻特性曲线和不同通风机的性能曲线联合做图 可以选择合 适的通风机 确定通风机的工况点 得到通风机的供风量和风压 图9 1 风机性能曲线与管网特性曲线联合图 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 15002000250030003500 风量m3 min 风压pa 通风机性能曲线 管路阻力曲线 5 5 3 5 5 3 通风设备配置表通风设备配置表 通风设备配置表 技术参数设备 名称 型号 风压 Pa风量m3 min 功率 KW 数量备注 轴流风机 SDF C No12 5 355 5355840 2912 220 2台备用1台 轴流风机 SDF C No11235 4200590 1950 110 2台备用1台 软风管 PVC 1500 百米漏风率0 02 摩阻系数0 02 4000m 抗静电阻燃型 5 5 4 5 5 4 施工通风布置施工通风布置 施工通风采用压入式 单独向各自掌子面供风 新风由洞外经通风 管压入 污风由洞内排出 5 5 5 5 5 5 施工通风管理施工通风管理 1 由专业队伍进行现场施工通风管理和实施 风管安装必须平 直 顺 通风管路转弯处安设刚性弯头 并且弯度平缓 避免转锐角弯 以减小管路沿程阻力和局部阻力 并且要加强日常维修和管理工作 2 必须配有专业技术人员对现场通风效果和瓦斯涌出状况进行检测 根据 检测结果及时调整通风机的运行状态 3 必要时可以根据检测结果及时对通风系统作局部调整 必须保证洞内瓦 斯浓度不超过1 气温不得高于28 一氧化碳 CO 和二氧化氮 NO2 浓度在通风30min后分别降到62 5mg m3和5mg m3以下 以满足施工需 要 4 风机必须配有专业风机司机负责操作 并作好风机运转记录 上 岗前必须进行专业培训 培训合格后方可上岗 5 对施工的要求 1 为了保证通风机能够正常启动和运转 必须为通风机提供合 适的供电设备 按规定要配备双回路电源 2 加强日常通风检测 保证足够的风量和风压 并且要爱护通 风管路 避免对通风管路的破坏 降低漏风率 3 洞口风机需要安设在距离洞口10m以外的上风向 避免发生污风循环 风 管出风口距开挖工作面的距离不超过5m 4 因为所选择的风管直径较大 必须保证隧道断面有足够的净空 避免过 往车辆和机械刮破风管而影响施工 5 5 6 5 5 6 防止瓦斯措施防止瓦斯措施 1 防止瓦斯聚积 由于工区的瓦斯涌出量的不确定性 瓦斯涌出量要经超前探测才能 确定 因而在施工过程中要通过加强通风和瓦斯检测来防止瓦斯积聚 施工通风要做好以下工作 1 通风管出口距开挖面较远供风不足造成瓦斯积聚时 应及时接长通风管 以消除瓦斯积聚 2 通风管漏风严重供风不足造成瓦斯积聚时 应及时修补或更 换破损的通风管 减少漏风增加出口风量以消除瓦斯积聚 3 通风量设计不足造成瓦斯积聚时 修改通风设计 增加一路风管 改善 通风效果以消除瓦斯积聚 2 瓦斯积聚处理措施 在施工过程中 当检测到瓦斯超限或放炮后瓦斯浓度超过安全范围 根据检测数据 采取以下措施进行处理 1 人员严禁进入超限区 采用变风量送风的方法控制进风量 逐步排出超限瓦斯 变风量送风的方法可以把风管接头的拉链拉开 通 过改变接合缝隙的大小调节送风量 还可以在风管上捆上绳子 通过收 紧或放松绳子调节送风量 2 排放瓦斯时 瓦检员在回风风流中经常检查瓦斯浓度 当瓦斯浓度达到1 时 减少送风量 确保洞内内排出的瓦斯不超标 3 排放瓦斯时 要检测风机处的瓦斯浓度 防止产生污风循环 4 瓦斯浓度降到1 以下 30min内没有变化后 才能恢复通风机 正常通风 5 恢复正常通风后 对断电区内的机电设备进行检查 证实完好后 方可 恢复送电正常施工 第六章第六章 监控量测监控量测 第一节第一节 监控量测监控量测的目的的目的 1 掌握围岩和支护的动态信息 并及时反馈 指导施工作业 2 通过对围岩和支护的变形 应力量测 对设计的支护系符合性验 证 3 通过对围岩 支护的观察和动态量测 达到合理安排施工程序 确保施工安全 4 进行日常施工管理和资料累积 第二节第二节 监控量测的管理监控量测的管理 成立隧道现场监控量测组 负责测点埋设 日常量测 数据处理 仪器保管维修工作 并及时将量测信息反馈于施工和设计 量测组织机构图量测组织机构图 第三节第三节 监控量测方案监控量测方案 7 3 1 7 3 1 施工监控量测计划施工监控量测计划 根据设计要求及相关技术规范 结合红岩湾隧道的实际情况 本隧 道进行周边位移 锚杆抗拔力 拱顶下沉等项目监测 监测项目 监测 仪器设备及量测频率见下表 量量 测测 频频 率率 项 目量测仪器设备量测时间间隔 项目总工 于浩利 量测组长 李铭博 量 测 组 员 范 志 光 量 测 组 员 崔 永 续 量 测 组 员 张 洪 光 地质及支护状 态观察 目测 地质罗盘等 掌子面每次开挖后进行 已施工初期支护地段喷砼 锚杆 钢架1次 天 1 15天16 30天1 3月3月以上 拱顶下沉精密水准仪 钢尺 1 2次 天1次 2天1 2次 周1 3次 月 周边位移收敛仪同上 锚杆抗拔力锚杆拉拔仪每300根检查一组 每组至少做3根锚杆拉拔试验 注 B为隧道宽度 7 3 2 7 3 2 监控量测方法监控量测方法 1 测点布置 地表下沉量测点布设于洞口段 因该地形坡陡 高差大且地表无 建筑物 故洞口地表下沉量测点布设一个断面 测点布设见下图 地表下沉量测范围及测点布置图地表下沉量测范围及测点布置图 4 H m 4 H m 5 4 3 2 1 8 0m8 0m3m3m 拱顶下沉及周边位移量测每10 50m一个断面 每断面周边位移2 3对测点 拱顶下沉测点原则上设置在拱顶中心线上 拱顶下沉及周边位 移的测点间距 类围岩30m一个断面 每断面测点布设见下图 拱顶下沉及周边位移量测布置图 1 5m 隧 C A 线 道 中 E D B 1 5m 注 图中E点为拱顶下沉量测点 其余为周边位移量测点 2 主要监控量测项目监测方法 地质及支护状态外观察 地质和支护状态观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察 每一循环进尺 进行一次工作面观察 并作好记录和地质素描 对已成 洞地段主要是支护效果的观察 频率同工作面观察 周边位移量测 周边位移采用收敛仪进行量测 按测点布置示意图所示测点位置在 开挖成型的断面上定出标记 并钻孔埋设测点 须保证测点的稳固 采 用周边收敛仪按量测频率进行量测 根据收敛位移量 收敛速度 断面 的变形形态 判断围岩的稳定性 支护的设计 施工 和衬砌的浇注时间 是否妥当 拱顶下沉量测 在拱顶中心线上埋设测点后 可用精密水准仪 水准尺进行测量 在全断面开挖地段 水准尺长度不够时 可在测点上设置挂勾 采用精 密铟钢尺悬挂代替水准尺进行读数 监视隧道拱顶的绝对下沉量 掌握 断面的变形动态 判断支护结构的稳定性 锚杆拉拔试验 锚杆拉拔试验主要以锚杆的抗拉拔力检查锚固力 施作锚杆地段每1 0m或300根检查一组 每组至少做3根锚杆拉拔试验 作为检测的锚杆 可采用预留长度或现场焊接搭长 其预留长度以能满足该类型拉拔仪检 测为宜 瓦斯的检测 通过超前地质预报推测出瓦斯气体 在施工中及时采用瓦斯检测仪 的手段 对隧道内瓦斯浓度进行监测 根据获取的信息及时调整隧道的 通风量以满足隧道通风需求 第四节第四节 监测的动态管理监测的动态管理 7 4 1 为更好地做好监控量测工作 我们将在施工中认真处理好管 理地段 管理基准和管理水平三个方面的问题 施工管理各种允许参考 值见下表 初期支护结构允许相对位移 埋深 围岩类别 50m50 300m 300m 拱脚水平相对净空变化值 0 1 0 300 20 0 800 70 1 20 0 2 0 500 4 2 01 8 3 0 拱顶相对下沉 0 06 0 100 08 0 400 3 0 8 0 08 0 160 14 1 100 8 1 40 注 相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比 脆性围岩取表中较小值 塑性围岩取表中较大值 位移管理等级表 管理等级管理位移施工状态 Uo Un 3可正常施工 Un 3 Uo 2Un 3 应加强支护 Uo 2Un 3应采取特殊措施 注 Uo 实测位移值 Un 允许位移值 各类围岩位移允许值 m 埋深 围岩类别 50m50 300m 300m IV0 0520 1040 128 V0 080 160 24 位移速率控制基准表 序号监测项目位移速率 mm d 施工情况 3 可正常施工 5 施工中应注意 1 地表下沉 8 加强支护或采取特殊措施 5 可正常施工 8 施工中应注意 2 拱顶下沉 周边收敛 10 加强支护或采取特殊措施 7 4 2 建立监测管理等级基准 建立监测变形管理等级标准 管理等级分三等 其等级划分及相应 基准值见位移管理等级表 通过对监测结果的比较和分析来判定支护结 构的稳定性和安全性 并指导施工 7 4 3 建立快速信息反馈渠道 为确保监测结果的质量 加快信息反馈速度 建立快速信息反馈平 台 监控量测设置洞内和地表两个监测小组 每个小组的监测数据均由 计算机管理 如有变形超过管理标准 要及时上报项目总工 并根据相 关要求制定对策 同时通知监理及设计单位 周报 月报以书面形式由 项目部按期向施工监理 设计单位和业主单位提交监测报告 并附上相 对应的测点位移或应力时态曲线图 和对施工情况进行评价并提出施工 建议 第五节第五节 监控量测的数据处理监控量测的数据处理 7 5 1 量测成果整理 每次量测后 将原始记录及时整理成正式记录 对每一个量测断面 内每一种量测项目 均应进行以下资料整理 1 原始记录表及实际测点布置图 2 位移 应力 值随时间及随开挖面距离的变化图 3 位移速度 位移 应力 加速度随时间以及随开挖面变化图 7 5 2 数据处理 每次量测后均应对量测面内的每个量测点 线 分别回归分析 求 出各自精度最高的回归方程 并进行相关分析和预测 推算出最终位移 应力 和掌握位移 应力 变化规律 并由此判断隧道及基坑的稳定性 总变形量应在规范允许值内 且不大于预留变形量 否则采取必要 措施减小变形量 防止围岩过度松弛 从速度 加速度方面来看当出现加速和异常加速时 则表明围岩可 能出现失稳或支护出现裂缝 此时应密切监视围岩状态 并加强支护必 要时应停止开挖 采取应急措施 数据整理 把原始数据通过一定的方法 如大小顺序 用频率分布 的形式把一组数据分布情况显示出来 进行数据的数字特征计算以及离 群数据的取舍 回归分析和曲线拟合 绘制量测数据的时态变化曲线图 即时态散点图 和距开挖面关系图 在取得足够的数据后 还应根据散点图的数据分布状况 选择合适 的函数 对监测结果进行回归分析 以预测该测点可能出现的最大位移 值或应力值 预测结构和建筑物的安全状况 防患于未然 还可通过插 值法 在实测数据的基础上 采用函数近似的方法 求得符合测量规律 而又未实测到的数据 常用的回归函数有 对数函数 U Alg 1 t B 0 ln tB TB AU 指数函数 U Ae B t U A e Bt e Bt0 双曲函数 BtA t U 2 2 0 1 1 1 1 BTBt AU 式中 U 变形值 或应力值 A B 回归系数 t t0 测点的观测时间 day T 量测时距开挖时的时间 day 7 5 3 反分析计算 利用已经得到的量测信息 采用位移反分析法和荷载反分析法 利 用3D 程序进行计算和模拟进行反分析计算 提供开挖工作面附近已经开挖 地段和尚未开挖地段的地应力大小 方向和围岩的物性指标 预测开挖 工作面前某范围内的未来动态 以便提前采取工程措施 验证设计参数 和施工方法 7 5 4 快速信息反馈 为确保监测结果的质量 加快信息反馈速度 建立快速信息反馈平 施工设计 监控量测 现场施工 监测设计资料调研 量测结果的计算机信息分析处理 A项量测的回归分析 监测结果的综合评 价 量测结果的形象化 具体化 报送设计和施工单位 结构安全性 经济性判断 经济类比 理论分析 甲方 规范要求 围岩 结构 体系动态及现状分析说明 提交修正设计意见 建议 反馈设计施工 是否改变设计 施工方法 新设计方案 调整设计参数 改变施工方法或 辅助施工措施 B项量测的应力 应变 动态分析 量测结果的综合处理及 反馈分析 台 监控量测组根据现场量测数据分析整理后 及时绘制拱顶下沉 水 平位移等随时间及工作面距离的时态曲线以便发现了解其变化趋势 并 根据开挖面的状况 拱顶下沉 水平位于移量大小变化速率 综合判断 围岩和初期支护结构和稳定性 如有变形超过管理标准 要及时上报项 目总工 并根据相关要求制定对策 同时通知监理及设计单位 并附上 相对应的测点位移或应力时态曲线图 和对施工情况进行评价并提出施 工建议 反馈程序见下图 监控量测与信息反馈程序图 监控量测与信息反馈程序图 第六节第六节 初期支护监测结果异常的处理初期支护监测结果异常的处理 隧道监控量测结果出现异常时 按以下方法处理 1 如果是由于基底下沉引起的 尽快仰拱封闭 如仍然下沉 在墙角 处加设锚杆 复喷混凝土并在基底钻孔注浆加固 2 如果是由于偏压引起的 复喷混凝土 加设锚杆和临时仰拱封闭 3 如果是由于围岩压力引起的 可多次复喷并用锚杆加固围岩 补强 初期支护 在下一循环施工时 修改支护参数 增强初期支护 同时增大 观测频率 再及时施作二次衬砌 必要时采用加强衬砌 第七节第七节 量测结束标准量测结束标准 根据收敛速度判别 一般地段 收敛速度 5mm d时 围岩处于急剧变化状态 加强初期 支护 收敛速度 0 2mm d时 围岩基本达到稳定 特殊地质地段 加强初期支护强度和刚度 严格控制过大变形 各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束 软弱围岩大变形地段位 移长时间不能稳定时 延长量测时间并采取加强措施 第七章第七章 瓦斯检测瓦斯检测 第一节第一节 瓦斯检测的目的及意义瓦斯检测的目的及意义 1 1 瓦斯监测目的与意义瓦斯监测目的与意义 红岩湾隧道为低瓦斯工区 为了保证隧道施工安全 特对该工区施工 区域进行瓦斯检测工作 瓦斯事故防治是瓦斯隧道施工中的一个及其重要的安全问题 一般采 用加强通风 加强瓦斯监测 采用防爆机电设备 严格管理火源等措施来 防止瓦斯爆炸 瓦斯监测是贯彻 安全第一 预防为主 安全生产措施的 重要体现 在瓦斯隧道施工中 瓦斯监测是施工安全的基本保障 2 2 编制依据编制依据 红岩湾隧道瓦斯监测主要以 煤矿安全规程 防治煤矿瓦斯突出 细则 铁路瓦斯隧道技术规范 的要求和各隧道相关设计文件等为主 要依据 第二节第二节 瓦斯检测方案瓦斯检测方案 7 2 1 7 2 1 瓦斯监测方案瓦斯监测方案 成立瓦斯通风监控 检测的组织系统 对洞内的瓦斯浓度实时监测 由于本隧道为低瓦斯工区 选用人工检测和安全监测系统两种形式 7 2 2 7 2 2 监测仪器的选定监测仪器的选定 1 人工检测 全天24小时配备经培训考核合格的专职的瓦斯检测员定期检查各隧道 瓦斯情况 瓦检员配备的检测仪器为便携式甲烷检测报警器和光干涉甲烷 测定器 仪器性能见表 人工瓦斯检测仪器性能表 仪器名称型号检测项目测量范围误差 甲烷检测报警器 AJB 2BCH2 0 4 00 4 10 00 0 10 光干涉型甲烷测定器 AQG 1CH4CO2 0 4 00 0 10 CO便携式报警仪 MODLELCO 0 2000ppm 2 自动检测 选用KJ70煤矿综合监测监控系统 该系统由四部分组成 监控计算机 计算机网络及监控软件 传输接口及传输通道 供电电源及分站 瓦斯 传感器及执行器 设备配置如表7 2所示 3 检测地点 KJ70煤矿综合监测监控系统设备配置表 序号产品型号产品名称数量单位备注 1 工控主机 1 台 2 打印机CANON打印机 1 台 3KJ70N 系统软件 1 套 4XD510 图形管理软件 1 套 5UPS1KW 山特UPS 6小时 1 台 6KJ70N J 传输接口 1 台 7KLF 2 避雷器 1 只 8KHJ6 1 井下分站 8点 1 台 9KGJ15 煤矿用甲烷传感器 8 只 10KDG1A 断电器 3 只 11KDW 隔爆本安电源 1 只 12KHH60 接线盒 5 个 13MHYVR 矿用四芯信号电缆 7KM 14QBC 120 矿用隔爆开关 4 台 图1 五点法测瓦斯断面图 1点 4点 2点 5点 3点 20cm 4 人工检测 1 隧道内各工作面 掌子面开挖 掌子面初期支护 仰拱开挖 仰拱砼施工 防水板挂设 二次衬砌立模 二次衬砌砼灌注 隧道散水治理 人工 检测时 每个隧道断面均采用五点法检测瓦斯 取最大值作为该断面瓦斯 浓度 此外还应对各个工作面的 4点和5点进行一氧化碳检测工作 同样取最大值作为该工作面的一氧化碳 浓度 五点法瓦斯检测断面图五点法瓦斯检测断面图 2 瓦斯可能产生积聚的地点 二衬台车部位 隧道内避车洞室和综 合洞室的上部 隧道内具有明显凹陷的地点 3 隧道内可能产生火源的地点 电机附近 变压器 电气开关附近 电缆接头的地点 4 瓦斯可能渗出的地点 地质破碎地带 地质变化地带 煤线地带 裂隙发育的砂岩 泥岩及页岩地带 5 在隧道进行水平钻孔时 必须在水平钻孔附近进行瓦斯检测 6 被特批允许的洞内电气焊接作业地点 内燃机具 电气开关 电 机附近20m范围内必须进行瓦斯检测 2 自动检测 瓦斯探头分别安设左 右线的开挖工作面 瓦斯探头安装时应注意以 下几点 1 瓦斯探头垂直悬挂于顶板下300 处 掌子面探头具掌子面距离 不小于5m 2 瓦斯探头要防止机械损伤 3 开挖工作面探头放炮时 应移到安全防护地点 放炮后移回 4 瓦斯探头与系统电缆相互连接 须按出厂说明书执行 机房安设在洞口办公室 计算机进行数据采集处理 对各种数据参数 进行集中显示 打印各种表格 超限报警 7 2 3 7 2 3 检测频率检测频率 人工检测施行三班制瓦斯巡回检查制度 每班应检查2 3次 正常施 工中执行 一炮三检 瓦斯检测结果及时上报并在检测地点的瓦斯警示 牌上公布 当瓦斯浓度出现异常时 应随时检查 检查作业不得离开该工 作面 安全监测系统对开挖工作面连续监控 及