福仁山隧道大变形风险安全施工专项方案

1、新建西成客专西安至江油段（陕西境内）站前工程（XCZQ-5标段） 福仁山隧道大变形风险段落安全施工专项方案目 录1概况21.1工程简述21.2沿线气象条件21.3工程性质21.3.1地层岩性21.3.2地质构造31.3.3地下水特征41.3.4不良地质及特殊岩土51.3.5地震动参数52工程设计情况简介52.1洞口工程52.2洞身工程52.3隧道防排水63高风险隧道管理机构64隧道大变形风险潜在段落65大变形风险技术对策61概况1.1工程简述福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道范围平均海拔1200m，最高海拔1634.1m。洞身地表起伏较大，地表自然坡度30°40°，分布有

2、众多基岩“V”弄侵蚀谷，多为南北展布，隧道区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程为DK159+625.95DK172+725.5，进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深46m。洞身均位于直线上，隧道以3上坡进洞至DK162+900后以8下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上，无既有道路到达洞口处，但距村村通水泥路较近，交通便利，场地开阔，出口下临酉水河，无施工场地，无便道可利用。隧道中含有一座斜井，为本标段的重点控制隧道。本隧道建筑限界采用高速铁路设计规范（TB 10621-2009）中规定的限界尺寸，隧道内轮廓采用“通隧（2008）02

3、01”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92，隧道内线间距为4.6m,曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽。施工针对围岩情况采取短进尺分部开挖和初期支护，二次衬砌及时跟进，确保施工安全。1.2沿线气象条件为亚热带湿润季风气候，特点是温暖湿润，四季分明，降水量多集中在夏秋季节，常有暴雨灾害。年平均气温 15.2°C，极端最高气温38.4°C，极端最低气温-5.9°C，年平均降水量785.5mm，年平均蒸发量1160.5mm，最大风速19.6m/s，风向E，最大积雪厚度4cm。1.3工程性质1.3.1地层岩性1、隧道通过的地层主要有第四系全新统（Q4）、志留系下统（S1）、元古界中

4、上统（Pt2-3）太古界（A）、构造岩类。（1）第四系全新统（Q4）主要包括：膨胀土（Q4dl9），卵石土（Q4al7），碎石土（Q4dl7、pl7），块石土（Q4dl8），灰黄色，粒径2-60mm，粒径在20-60mm占10%，大于60-100mm占25%,大于200mm约占55%。（2）志留系下统（S1）主要包括：片岩夹大理岩（S1Sc+Mb），大理岩（S1Mb），片岩（S1Sc），灰黄，青灰色变晶，片状，块状构造。（3）元古界中上统（Pt2-3）主要包括：变粒岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），片麻岩夹云母石英片岩（Pt2-3Gr+Mb），片岩夹片麻岩（Pt2-3Gr+Mb），大理岩夹片

5、麻岩（Pt2-3Mb+Mb），片麻岩夹片岩（Pt2-3Sc+Mb），片麻岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），片岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），片麻岩夹片岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Sc+Mb），灰褐色，浅灰色，风化厚度1-10mm。（4）太古界（A）主要包括：片麻岩夹大理岩（Pt2-3Gr+Mb），灰褐色，浅灰色粒状变晶结构，块状结构，风化厚度2-8mm。（5）构造岩类主要包括：碎裂岩，青灰色，灰褐色，宽约20-65m，工程地质差。2、隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，是秦岭造山带的蜂腰部位，主体上位于佛坪窟窿的南半部。经多次构造活动的影响，其内部组成与构造变

6、形十分复杂。3、不良地质及特殊岩土：(1)隧道范围内不良地质主要为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶。岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约13m，可见延伸深度大于10m，不完全填充，充填物为角砾及杂砂土。(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。1.3.2地质构造本隧道主要断层：f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2。其中：f66：逆断层，断层产状N65°N80°W/65°75°N，断层破碎带宽1030m。断层带成份为碎裂岩，局部夹断层角砾组成，断带内岩体较为破

7、碎，隧道洞身通过地段为DK159+856DK159+878.4。f67：逆断层，断层产状N60°N80°W/50°65°N，断层破碎带宽3040m。断层带成份为断层角砾组成，隧道洞身通过地段为DK160+281DK160+318。f68：逆断层，断层产状N70°N75°W/50°60°N，断层破碎带宽3045m。断层带内物质主要为碎裂岩，隧道洞身通过地段为DK160+575DK160+610。f69：逆断层，断层产状N50°N85°W/50°80°N，断层破碎带宽3045m。

8、结构面粗糙，断层面上有挤压膜，局部已糜棱岩化，断层带内物质主要为断层角砾，岩体节理很发育，较为破碎，隧道洞身通过里程为DK161+297DK161+338。F70：逆断层，断层产状N65°N88°W/35°45°N，断层破碎带宽1025m。断层带内物质主要为断层泥，局部可见糜棱化现象，物探反应明显，隧道洞身通过里程为DK162+250-DK162+270。F70-1：逆断层，断层产状N65°N88°W/35°45°N，断层破碎带宽1025m。断层带内物质主要为断层泥，局部可见糜棱化现象，物探反应明显，隧道洞身通过里

9、程为DK167+943DK167+968。F71：正断层，断层产状N20°N45°W/40°60°N，断层破碎带宽1040m。断层带内物质主要为断层角砾，局部可见糜棱化现象，隧道洞身通过里程为DK168+500DK168+525。F71-1：正断层，断层产状N55° N75°W/55°75°N，断层破碎带宽5070m。断层带内物质主要为碎裂岩，局部可见糜棱化现象，隧道洞身通过里程为DK171+255DK171+322。F71-2：正断层，断层产状N45°N55°W/60°80°

10、;S，断层破碎带宽2540m。断层带内物质主要为碎裂岩，局部可见糜棱化现象，隧道洞身通过里程为DK171+977DK172+009。隧道段发育两处背斜及一处向斜，背斜核部洞身中心里程DK165+543、 DK169+062，岩体破碎，节理发育。向斜核部未穿过洞身，富水，岩体破碎。节理发育。由于隧道区各地质体的发育时代，构造运动强烈，区域性大断裂贯穿东西，发育数条低序次断裂，岩石节理裂隙较发育-发育，分布较多节理密节带，岩体较破碎-较完整，具体见隧洞设计图纸。1.3.3地下水特征1、地下水特征隧道区地下水的形成、分布受地形地貌、岩性、构造、植被、降水量等多种因素控制和影响。特别是在构造作用下，断

11、层碎裂带、岩性接触带、节理密集带以及岩溶发育地区，为地下水储存和运移创造了良好地地质条件，地下水赋存类型主要为基岩裂隙岩溶水。地表水地表水水化学类型主要为HCO3-Ca，矿化度小于0.3g/l，PH值一般为78.3，呈弱碱性，水质良好。地下水隧道区地下水属于典型的渗入-径流型循环系统，地下水的补给来源主要为大气降水及地表沟水，山脊、各支沟的分水岭地段为各流域地下水的补给区，各系统之间没有或仅有微弱的水力联系。斜坡地形使得地下水以片流、线状、泉点等形式向地表沟谷快速排泄。地下水水质类似于地表水，水化学类型主要为HCO3-Ca，矿化度小于0.3g/l，PH值一般为78.3，呈弱碱性，水质良好。2、

12、涌水量预测隧道正洞及辅助坑道的涌水量分布如下表所示：隧道分段涌水量预测表里程长度km富水性分区单位长度可能最大涌水量qo隧道可能最大涌水量Qo单位长度涌水量qs隧道正常用水量Qsm3/dm3/dm3/dm3/dDK159+625.95-DK161+6302.00405弱28765635575.21127DK161+630-DK171+5509.920中等145391442252907.8028845DK171+550-DK172+727.51.1775弱4267.55085853.51017合计13.1015515494530989辅助坑洞涌水量预测表辅助坑道长度km可能最大涌水量Qo（m3/

13、d）正常用水量Qs（m3/d）1号斜井1.826258805176平导5.4098309016618平导支洞0.45063971279.4横洞0.56716053211.3.4不良地质及特殊岩土隧道范围内不良地质主要为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶。岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约13m，可见延伸深度大于10m，不完全充填，充填物为角砾及杂砂土。隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。1.3.5地震动参数根据1：400万中国地震反应谱特征周期区划图（GB18306-2001）及GB18306-2001中国地震动参数区划图国家标准第1号修改单

14、，本工点地震动峰值加速度为0.05g（相当于地震基本烈度六度），地震动反应谱特征周期为0.45s。2工程设计情况简介2.1洞口工程进口采用斜切式洞门，并设置明洞段，出口采用倒斜切式，洞门边仰坡设置截水天沟，边坡采用锚网喷支护。具体支护设计及参数详见相关设计图纸。2.2洞身工程隧道内轮廊采用“通隧（2008）0201”中的衬砌轮廊，轨道面以上有效净空面积为92m2，隧道内线间距为：按防火要求设置两侧救援通道，救援通道宽度不小于1.5m，高2.2m，其外侧距线路中线不得小于2.3m。隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护，设置喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢架、二次衬砌等，各衬砌类型均预留变形量。特殊

15、地形地质地段，对支护措施采用管棚、小导管等等措施进行了加强，具体支护参数详见相关设计图纸。2.3隧道防排水福仁山隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合制理的原则，满足一级防水标准。具体防排水设计见相关设计图纸。3高风险隧道管理机构为有效防范和规避隧道建设风险，贯彻以“安全第一、预防为主、综合治理”为安全管理方针，规范福仁山隧道风险管理，保证隧道施工安全，项目部特成立了隧道风险管理领导小组： 组 长：张寿福成 员：黎文海 段汝健 杨道德 王如电 陈云辉 曹国义 高扬智 段景朝 林丛忠安全生产监控领导小组下设行政生产组、技术组、安全监察组、质量控制组四个小组,其中技术组又分为技术控制组

16、、监控量测组、超前预报组。4隧道大变形风险潜在段落序号里程范围长度（m）风险成因分析 风险施工技术措施1D159+716DK159+896180隧道断带物质主要为断层角砾、碎裂岩、断层泥，局部可见糜棱岩化现象，易失稳坍塌1、施工超前地质预测预报2、按设计参数、三台阶工法施工，控制仰拱。3、控制预留变形量。4、控制关键工序和半成品质量。5、做好防排水。6、做好应急预案和演练。7、设置救援钢管2DK160+276DK160+316403DK160+576DK160+621454DK161+291DK161+316255大变形风险技术对策7中国水利水电第十四工程局有限公司 采用“加固围岩、改善变形、

17、先柔后刚、先放后抗、变形留够、底部加强”的主动式控制原则。一是从提高围岩力学性能着手，主动加固围岩，使之承受一部分荷载；二是加长加密锚杆，使支护的荷载传入基岩深部；三是初期支护允许柔性变形消耗围岩中储存的能量；四是预留足够的变形量防止初支侵入二衬；五是遇大变形时要增加钢筋对二衬进行加强；六是加强隧道底部结构。A在掘进施工中很有可能出现变形，为保证施工安全和质量，首先按设计图纸要求施工，做到短进尺，弱爆破，勤支护。及时施作小导管超前支护，如实掌握隧道围岩情况，根据超前探孔地质资料，上报设计院，变更施工方案。每循环进尺控制在80cm之内。开挖后，对掌子面及拱顶初喷封闭，并及时施作钢架，锚喷支护。钢

18、架间距严格按设计要求施做，必要时缩小钢架间距，钢架连接板处设置锁脚钢管。系统锚杆交错布置于钢架两侧并与钢架焊接牢固，钢筋网片紧贴初喷面，纵环向搭接至少一个网格长度，加强支护，确保施工安全。仰拱紧跟掌子面，距离保持在40m以内，使初期支护尽早封闭成环。B隧道开挖后，现场技术员要立即对工程地质状况的观察，内容包括：工作面附近围岩岩性，断层破碎带，变质带及岩石种类的观察；节理发育程度，接触面充填物的性质，开挖面稳定状态的观察；开挖面有无松散坍塌剥落现象，有无地下水等观察。以上观察内容均需做好记录。初期支护完成后，对初期支护的状况进行观察，内容包括支护锚杆是否被拉曲，喷层是否产生裂缝，剥离和剪切破坏，钢支撑有无被压曲现象等。洞外观察包括对洞口地表情况，地表沉陷，边坡及仰坡的稳定以及地表水渗透等的观察。C加强监测，留足沉降量，保证施工安全和二衬的设计厚度。D加强超前地质预报，并结合监控量测分析，及时调整设计参数。E有仰拱地段，须考虑超前施作开挖掌子面与仰拱，严格控制仰拱、回填及二次衬砌各工序间的步距，严格按规范作业，尽早完成二次衬砌浇筑。F施工作业期间，值班技术24小时值守，随时记录工作掌子面的情况，遇到问题，及时汇报，防