铁路隧道复工安全风险评估报告[全面]

1、中国中铁隧道集团有限公司西平线XPS-2指挥部 太峪隧道复工安全风险评估报告目 录一、编制说明1二、编制依据1三、工程概况21、隧道简况22、水文地质条件3、地层岩性3、地质构造3、水文地质3、特殊岩土、不良地质43、施工方案 概述4四、风险评估内容41、风险评估对象及目标42、安全风险评估因素53、安全风险评估内容6五、风险对策措施71、风险对策措施72、超前地质预报方案 103、监控量测方案 114、洞内注浆方案 11六、特殊地段处理措施141、隧道进、出口142、洞口浅埋黄土地段153、煤系地层164、拱部通过圆砾土地段185、富水破碎地段186、通过土石分界及不整合接触带段,近水平岩层

2、段、膨胀岩(土)段197、斜井与正洞交叉处19七、建议19八、风险评估结论20附表1 太峪隧道初始风险等级表21附表2 太峪隧道残留风险等级表23西平铁路太峪隧道复工安全风险评估报告一、编制说明铁道部积极要求开展铁路隧道的 风险评估与管理,是铁路建设“科学发展观”、“安全发展观”的 体现,它有利于促进基本建设决策科学化,有利于促进参建各方风险意识和管理能力的 全面提高,有利于达到控制风险、减少损失和建设和谐社会的 目的 .太峪隧道属全线难点工程,工期紧、水文地质条件复杂、施工难度 大 、技术含量高,洞身穿越黄土、圆砾土、土石界面、煤系等地层,穿越2条沟谷,1条沟谷内常年有流水.认真学习了 设计

3、单位提供的 重点隧道风险评估报告,结合现场踏勘及对隧道地质资料的 深入了 解,在此基础上编制西平铁路太峪隧道施工阶段安全风险评估报告.自2011年9月份停工至今,已有5个月有余,为保证接下来的 施工人员安全.二、编制依据1、业主制定的 风险管理方针及策略.参考西平铁路工程指挥部管理文件之二西平铁路建设防范高风险专项机制.西安铁路局西平铁路工程指挥部关于提供先期开工四座隧道施工图设计风险评估报告的 通知(2008.12.9).2、设计单位提供资料中铁第一勘察设计院集团有限公司编制的 新建铁路西安至平凉线施工图重点隧道风险评估报告.3、相关的 国家和行业标准、规范及规定铁路隧道风险评估与管理暂行规

4、定(铁建设2007200号).关于印发加强铁路隧道工程安全工作的 若干意见的 通知(铁建设【2007】102号).铁道部关于进一步加强铁路隧道安全工作的 通知(铁建设【2007】1007号).铁路隧道施工规范 (TB10204-2002)铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南 (TZ231-2007)铁路隧道防排水技术规范(TB10119-2000)铁路工程建设项目水土保持方案 技术标准(TB10503-2005)其他国家、铁道部规定的 安全规程,如中华人民共和国安全生产法、国家突发事件总体应急预案和国务院关于进一步加强安全生产工作的 决定、铁路工程施工安全技术规程(TB 10401)、隧道施工安全

5、作业手册、铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南、铁路建设工程安全生产管理办法、铁路营业线施工及安全管理办法(铁办2007186号)铁路瓦斯隧道技术规范、铁路隧道监控量测技术规程等有关规定.4、基础资料太峪隧道施工图第一、第二册.西平铁路XPS-2标施工相关合同文件.中铁第一勘察设计院集团有限公司在施工前期对永寿梁隧道隧址的 水文地质勘察报告.太峪隧道实施性组织设计.三、工程概况1、隧道简况太峪隧道是全线的 难点工程,主要有滑坡、错落、瓦斯等不良地质,在隧道底部存在煤层,隧道洞身穿越土石界面,出口方向紧临306省道(高差17米),施工条件差.隧道全长5594米,洞口42米单洞双线大 跨段、39米双连

6、拱段、129米小 间距段,其余预留线.线路纵坡(单向下坡)10.5、11.0、7.0,进口端采用单压式明洞门,出口端采用翼墙式洞门.辅助坑道有1座斜井和1座横洞.全隧围岩为级、级;隧道穿越土石界面层,易造成地下水汇聚、单侧坍塌等灾害;隧道底部有煤层,斜井工区施工段设计为低瓦斯隧道,做好瓦斯监测、加强通风管理十分重要.隧道深切沟谷及邻近陡坡处地下水发育,且具有承压性,隧道涌水量相对较大 ,正常涌水量20514.8米3/d左右,可能最大 涌水量41029.6米3/d 左右.隧道衬砌支护参数如下表：表1 一般断面衬砌支护参数表围岩级别预留变形量厘米初期支护二次衬砌C30喷C25混凝土系统锚杆(环纵)

7、钢筋网钢架厚度 (厘米)位置位置长度 (米)间距(米)位置间距(厘米)位置间距(榀/米)拱墙(厘米)仰拱(厘米)黄土大 跨段202528拱墙仰拱拱墙3.50.80.8拱墙20拱墙仰拱1榀/0.6米50*55*黄土连拱段152023拱墙边墙3.01.00.8拱墙20拱墙1榀/0.8米45*45*4820拱墙拱墙3.01.21.0拱墙25拱墙1榀/1.0米354081023拱墙拱墙3.51.21.0拱墙20拱墙1榀/0.8米40*40*表2 非绝缘锚段断面衬砌支护参数表围岩级别预留变形量厘米初期支护二次衬砌C30喷C25混凝土系统锚杆(环纵)钢筋网钢架厚度 (厘米)位置位置长度 (米)间距(米)位

8、置间距(厘米)位置间距(榀/米)拱墙(厘米)仰拱(厘米)6820拱墙拱墙3.01.21.0拱墙25拱墙1榀/1.0米35406823拱墙拱墙3.51.21.0拱墙20拱墙1榀/米40*40*表3 悬挂风机断面衬砌支护参数表围岩级别预留变形量厘米初期支护二次衬砌C30喷C25混凝土系统锚杆(环纵)钢筋网钢架厚度 (厘米)位置位置长度 (米)间距(米)位置间距(厘米)位置间距(榀/米)拱墙(厘米)仰拱(厘米)1022拱墙拱墙3.01.21.0拱墙20拱墙1榀/米4545注：1、表中带*号者为钢筋混凝土.2、水文地质条件、地层岩性隧道工程涉及的 地层主要有第四系、侏罗系、三叠系等.第四系上更新统风积

9、黏质黄土,广泛分布于黄土塬的 顶部,中间厚,边缘薄.中更新统风积黏质黄土,广泛分布于黄土塬的 中部.下更新统冲积粉质黏土、细、中砂及圆砾土.侏罗系中统为砂岩、页岩互层与煤层,岩层产状：N2055E/28S,与下伏三叠系砂岩夹页岩呈不整合接触.三叠系中统砂岩夹页岩,在隧道出口段出露最多.、地质构造太峪隧道位于彬县凹陷太峪背斜北翼阎家堡向斜之中,轴向NWW,核部由白垩系,侏罗系组成,两翼由三叠系组成,侏罗系在向斜中沉积较厚较细,含煤沉积好,背斜轴部较薄较粗,两翼产状平缓,为一平缓槽状大 向斜.、水文地质太峪隧道区地下水以松散层孔隙水和基岩裂隙水为主,松散层孔隙水主要赋存于下更新统粗圆砾土层中;基岩

10、裂隙水赋存于侏罗系全风化、强风化砂岩夹页岩层中.隧道洞身在进口、出口附近穿越于含水层之上,不受地下水影响;其余部分均穿行于含水层之中,受地下水影响较为严重.含水层在隧道区连续分布,除隧道进、出口外,地下水对隧道围岩及施工影响较大 ,特别是隧道穿行于松散层孔隙水强富水区时,涌水量较大 ,且地下水具承压性,预计洞身可能发生突水、涌水、围岩失稳坍塌等危害.、特殊岩土、不良地质特殊岩土：A.湿陷性黄土：本区地表地区覆盖有第四系厚层黏质黄土,黄土具自重湿陷性,湿陷等级为级很严重,湿陷厚度 一般1025米.B.膨胀土：第四系中更新统黏质黄土中古土壤夹层,厚度 0.210米不等,具有弱膨胀性.不良地质：A.

11、滑坡、错落：黄土塬上部黄土冲沟深切,冲沟两岸滑坡、错落发育,工程以隧道在其下部深埋通过,对工程无影响;出口附近左右两侧滑坡、错落均有分布,洞门施工中两侧及上部不能大 量开挖取土防止滑坡错落复活.B.瓦斯：太峪隧道侏罗系砂岩夹页岩地层含有煤层,钻探显示最大 厚度 达12米,未发现甲烷、重烴成分,CO2 含量不高,瓦斯放散初速度 P 为0.8713.54(平均8.99),为低瓦斯隧道,但可能出现局部瓦斯富集区.3、施工方案 概述采用钻爆法施工,全隧无轨装碴、无轨运输,形成机械化配套作业线.斜井及横洞进入正洞后,横洞向出口方向施工,施工终止里程为DK117+800;斜井双向施工,出口方向为主攻口,进

12、口方向为副攻口, DK117+800DK120+000段设计为低瓦斯隧道,DK117+800 DK120+644段定为低瓦斯工区,按照低瓦斯要求进行作业,其他为非瓦斯工区;进口段在施工至双连拱终点里程DK115+131后,先进行右线开挖支护作业,施工至DyK115+141(太峪隧道右线终点里程)后停止右线施工,开始进行左线开挖支护作业,严格按控制爆破进行施工,施工至DK115+270里程后,开始隧道的 二次衬砌作业,避免小 间距隧道左右线爆破作业对衬砌结构的 影响. 大 直径软式通风管配合大 功率通风机压入式通风,斜井位置增加射流风机加强通风,满足瓦斯段隧道的 风速要求,保证洞内瓦斯含量低于规

13、范标准.瓦斯工区采取超前探孔探测、结构特殊处理、施工阶段瓦斯测试技术等措施保证施工安全,若在施工过程中检测瓦斯含量达到高瓦斯隧道标准,则对洞内施工方案 按高瓦斯隧道进行调整.隧道采用三台阶法(黄土大 跨段)、中洞法(双联拱段)、台阶法或全断面法(单线隧道)等工法施工.四、风险评估内容1、风险评估对象及目标评估对象：太峪隧道在施工过程中可能造成的 人员伤亡、工程经济损失、工期延误、环境破坏等风险事件. 评估目标：通过对风险评估,识别所有潜在的 风险因素,确定风险等级,提出风险处理措施,将各类风险降到可接受水平,从而达到保障安全、保护环境、保证建设工期、控制投资提高效益的 目的 ,后果或损失与评估

14、目标关系见下表.表4 后果或损失与评估目标关系表评估目标后果或损失安全风险人员伤亡、经济损失、第三方人员伤亡、第三方经济损失、工期延误工期风险工期延误、经济损失投资风险经济损失、第三方经济损失环境风险环境破坏、经济损失、第三方经济损失2、安全风险评估因素按隧道地形、地质、设计情况,太峪隧道进行风险因素识别,隧道风险因素核对表如下： 表5 太峪隧道施工风险因素核对表 典型风险事件风险因素 塌方涌水大 变形瓦斯洞口段失稳其他地形进口偏压、高陡浅埋黄土冲沟出口桥隧相连,紧邻S306省道地质岩性第四系粉质黏土第四系黏质黄土圆砾土土与砂、页岩接触带砂岩夹页岩煤层近水平岩层地下水(局部承压)不良地质滑坡、

15、错落特殊岩土湿陷性黄土细砂黏质黄土中古土壤(膨胀土)设计情况常规设计特殊设计监控量测计隧道断面长度 埋深辅助坑道类型长度 位置坡度 断面大 小 根据以上分析,本隧道施工中存在的 主要风险为：突然涌水风险、塌方风险、瓦斯风险、变形风险;因此对隧道主要存在的 突水突泥、塌方、瓦斯,识别结果见表6.表6 隧道风险清单表序号风险事件风险产生的 原因险源类别后果备注1塌方1、洞口、洞身浅埋段2、地层不整合接触带3、围岩破碎地段4、岩层产状;5、隧道埋深.地质、地形因素人员伤亡工期延误投资增加2突然涌水1、地层不整合接触带;2、向斜储水构造3土石界面含水层;4、反坡施工或斜井施工地质、地形因素人员伤亡工期

16、延误投资增加3瓦斯1、侏罗系砂岩夹页岩地带2、煤层地带地质、地形因素可能引发瓦斯爆炸安全事故4变形1、洞口土质地层2、断层破碎带3、夹古土壤4、泥岩地质、地形因素投资增加3、安全风险评估内容、安全风险情况分析塌方太峪隧道洞身穿越土石界面,进口为黄土地层,出口拱部为圆砾土、底部为水平岩层;在土石接触带范围内,围岩具节理发育,软硬相间,岩体破碎,裂隙水发育、完整性较差的 特点.在土石分界,两种不同岩层接触带范围,由于围岩软弱破碎,易产生坍塌.塌方是太峪隧道施工的 高度 风险因素.突然涌水隧道洞身穿越土石界面,易遇地下水汇聚,形成突然涌水.穿越斜井所处沟谷,常年有流水,浅埋破碎段易造成突然涌水.隧道

17、富水性分区有贫水、弱富水、中等富水、强富水区,强富水影响1.67千米,中等富水影响1千米,横洞及斜井均处于强富水区.且地下水具有承压性,有可能发生集中涌水、渗漏水或流砂现象.突然涌水是太峪隧道施工的 高度 风险因素.变形隧道进出口第四系黏质黄土中古土壤夹层,厚度 0.210米不等,具有弱膨胀性;泥岩具弱膨胀性.遇膨胀岩(土)地段施工,易引起围岩变形.围岩大 变形是隧道施工的 高度 风险因素.瓦斯太峪隧道侏罗系砂岩夹页岩地层含有煤层,钻探显示最大 厚度 达12米,其中灰分含量9%-88%,挥发分含量为31%-72%,自然瓦斯成分中甲烷含量01.26%,未发现重烃成分,CO2含量亦不高,主要为N2

18、,瓦斯放散初速度 P=0.8713.54(平均8.99),为低瓦斯隧道,但可能出现局部瓦斯富集区.瓦斯地段在斜井工区,施工过程加强通风管理及瓦斯监测.、安全风险评估记录附表1初始风险等级表附表2残留风险等级表五、风险对策措施1、风险对策措施塌方A、黄土段施工双线大 跨段采用三台阶法施工,必要时增设临时仰拱;双连拱地段采用中洞法施工;单线隧道采用预留核心土环形开挖法施工.施工时应及时发现一些隐患,如地表对隧道有影响的 陷穴、陷坑应及时回填.加强施工用水管理,保持洞内排水畅通.洞口施工前,应先做好截排水系统,施工水池应远离线路,以防成为坍塌的 诱因,洞内用水管理有序,排水应畅通,严防软化地基出现坍

19、塌.及时施做仰拱和封闭,特别是隧底部分,防止钢架内移失稳造成塌方.在施做支护时,钢架地基应平整压实,设混凝土垫块,必要时加设临时横撑.锚喷施工支护的 施工工序,应按开挖、初喷、布设锚杆、挂网或架立钢架、复喷的 步骤进行.在第一次开挖完成后,隧道断面位移速度 最大 ,应及时施做初期支护,约束围岩早期变形,防止隧道产生坍塌.在上半断面施工支护完成并进行下部开挖时,拱脚位置应预先采取加固措施,必须打锁脚锚杆,防止由于下部开挖拱脚失稳拱架下沉引起坍塌.施工必须注意仰拱超前,施工全过程进行监控量测,并对量测数据及时整理分析并反馈到施工中,以确保施工安全.仰拱及时跟进,初期支护尽早封闭成环,衬砌应紧跟,仰

20、拱距掌子面距离控制在60米左右,衬砌与上台阶掌子面距离控制在90米左右.埋深较大 及含水量较大 的 黄土隧道,不能脱模过早,并要定期检查衬砌拱架和模板台车的 刚度 ,以防止因其变形造成衬砌开裂.B、拱部通过圆砾土段施工拱部采用超前小 导管注浆措施.采取短台阶预留核心土开挖,仰拱及时跟进,初期支护尽早封闭成环,仰拱距掌子面5060米,二衬距掌子面70100米.对位于上土下岩段落地质情况的 隧道下部岩石开挖应采用人工挖掘,如必须爆破时应优先采用松动爆破等弱爆破方式.加强监控量测,并依据量测数据分析判定支护稳定情况,以便调整支护参数.C、通过土石分界及不整合接触带加强土石分界及岩层不整合接触带范围的

21、 初期支护措施,配合钢架,采用超前小 导管超前支护.不整合接触带施工中,应预防突水的 可能,提前打设探孔查明.按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的 原则施工.土石界面时,必须做好锁脚锚杆,尽量采用人工开挖,需放炮时,采用小 炮,以防坍塌.采取短台阶预留核心土开挖,仰拱及时跟进,初期支护尽早封闭成环,仰拱距掌子面60米左右,二次衬砌距掌子面90米左右.加强监控量测,并依据量测数据分析判定支护稳定情况,以便调整支护参数.D、近水平岩层地段施工采用弱爆破技术,对隧道顶部采用光面爆破,严格按照“短开挖、弱爆破、快支护、勤量测、紧衬砌、早成环”的 原则施工.加强拱部系

22、统锚杆,使锚杆与水平岩层形成组合梁,以防止拱顶两侧水平岩层坍塌、掉块.边墙可不设锚杆,边墙锚杆等量调整到拱部系统锚杆加密,或做超前锚杆使用,以防止拱顶围岩坍塌.针对水平岩层开挖后拱部岩层自稳能力较差、易形成弯折破坏造成坍塌的 特点,初期支护应及时施做,并严格控制开挖进尺.施工中应调整超前锚杆打设角度 ,避免小 角度 施工,引起塌落.加强监控量测工作,根据量测数据指导施工,修改设计参数.突然涌水严格坚持“预探支、短进尺、弱爆破、强(紧)支护、快闭合、勤量测、及时反馈”的 施工原则;采取TSP203、红外探测仪、超前地质钻孔进行中长距离预报;采用地质素描法和钻爆施工时用长炮眼孔进行短距离预报;为防

23、止大 规模涌水,对隧道通过褶皱构造地段、沟谷浅埋地段等可能发生突涌水的 地段采用超前地质预测预报,必要时可采用超前钻孔探水,据预报结果采取措施.对水文地质及地表水文环境进行监测,依据监测情况,确定处理措施.地下水流失对地表水文环境有较大 影响时,对开挖后洞壁存在大 面积或局部股状涌水,采取洞壁径向注浆或局部注浆封堵措施.对反坡地段应加强抽排水能力,按可能的 最大 突水量配备抽排水设备.必要时超前施作全断面超前帷幕预注浆,对前方地层进行超前加固,对前方水系进行封堵.变形采取TSP203和超前地质钻孔进行中长距离预报;严格坚持“预探支、短进尺、弱爆破、强(紧)支护、快闭合、勤量测、及时反馈”的 施

24、工原则;根据设计要求,做好超前管棚施工;及早施作初期支护,尽早进行初喷,防止围岩吸水膨胀.加强围岩量测监控反馈;根据监控量测结果,必要时增大 隧道预留变形量,动态、合理地确定预留变形量;对初期支护采取补强措施.钻爆法施工时采取浅眼多循环光面爆破.短进尺,弱爆破,尽量减少爆破对围岩的 扰动.控制好施工用水,减少水的 漫流和积水浸泡地基,对围岩渗水和施工用水集中归槽抽排.加强通风,防止潮湿空气对围岩表层的 侵蚀.工序安排紧凑,开挖后,围岩暴露时间尽量缩短,减少风化、水化作用.一旦出现软岩变形,采取加预应力长锚杆、锚索,喷钢纤维等综合措施进行处理.加强对初期支护变形情况的 监控量测,二次衬砌应在围岩

25、变形稳定后施做.控制瓦斯爆破加强超前预报：隧道通过煤系地层时根据设计资料,结合现场实际情况,对煤层长度 、厚度 进行测量,瓦斯含量、压力、涌出速度 等指标进行检测和分析及早查明煤层的 位置和突出性,利用弹性波判断前方煤层的 具体位置,采用洞内钻孔检测瓦斯的 含量及压力.加强通风：通过煤系地层施工,通风的 重要性尤为突出,要加强通风管理,保证有足够的 风量及风速,以便稀释及加速瓦斯的 排出,使洞内瓦斯含量不高于规定值.建立完善的 瓦斯监测检查制度 ：采用瓦斯自动报警仪与人工检查相结合,配专职的 瓦检员,对隧道进行24小 时巡回检测,对有可能瓦斯聚集处进行检测.对爆破作业,实行“一炮三检制”,即装

26、药前、放炮前和放炮后对爆破工作面检测.检测时发现瓦斯在开挖面回风流瓦斯浓度 超过0.5%,应暂停施工,并加强施工过程中的 通风.检测时发现瓦斯在开挖面回风流瓦斯浓度 超过1.5%,停止工作切断电源加强通风.发现瓦斯时及时报告,及时通知建设、监理与设计进行现场会商和设计变更,按“专项施工方案 ”做好各项安全管理工作：严格控制火源,加强通风,加强瓦检.每班配技术人员、施工负责人值班.2、超前地质预报方案 超前地质预报采用超长炮孔钻探、超前水平钻探、地震波探测法等综合方法预报.超长炮孔钻探法：在掘进过程中,每次打眼都用5米钻杆在隧道拱部和底部各钻两个探测孔,放炮则控制在3米以内,使工作面始终保持距不

27、良地质2米以上的 安全距离.当钻孔出现不良地质征兆时,可以及时采取应对措施.超前水平钻探法：采用隧道专用钻机进行超前水平钻探,来探明开挖前方的 地质情况.主要用于探测煤层、瓦斯、断层、溶腔、突水、涌泥等不良地质.探明的 不良地质距工作面较远,便于提前调整施工方案 和技术措施.TSP-203：可以得到前方地层的 地质力学参数,如杨氏模量和横向变形系数等,从而预报隧道前方及周围临近区域的 地质状况,判断开挖面前方100米200米范围内的 地质情况.该系统的 使用,可极大 提高对地质情况的 判识能力,为施工生产提供安全保证.地质雷达探测：地质雷达或ZGS型智能工程探测仪,是通过发射天线T将高频电磁波

28、以脉冲形式发射至地层中,再由天线R接收反射回的 信息,最后通过分析,达到对短距离进行超前预报的 目地.地质雷达或ZGS型智能工程探测仪探测范围为前方30米内,可作为TSP地质预报系统的 主要辅助手段.红外线探测法：主要探测含水破碎带等.3、监控量测方案 、量测项目本隧道以洞内外观察、水平收敛量测、拱顶下沉量测为必测项目,其他特殊地段可根据实际情况进行.洞外应在浅埋段布置测点,进行地表下沉量测.各级围岩量测项目见表7.表7 各级围岩监控量测项目表 项目类别 围岩条件AB洞内观察净空变位拱顶下沉地表下沉围岩位移衬砌应力围岩条件洞内弹性波软岩()软岩()土 注：必须进行项目;应进行项目;必要时进行项

29、目.、量测断面间距级围岩地段1520米,级围岩地段3040米.、量测信息的 分析与反馈为了 检验量测结果的 可靠性,了 解围岩应力状态、变形规律和稳定性程度 ,对量测数据进行回归分析.监控量测管理基准值根据有关规范、规程、计算资料及类似工程经验制定.监控量测必须建立及时的 信息管理系统,监测数据必须及时反映给相关单位,及时分析,采取针对措施,确保施工安全.4、洞内注浆方案 根据地质状况、富水情况、涌水量大 小 确定洞内注浆方案 ,如下表：表8 注浆方案 及注浆开始标准注浆方案 加固范围适应水文地质条件方案 一全断面超前预注浆：注浆有效加固范围为：正洞为开挖轮廓线外8米,同时包括开挖工作面.辅助

30、坑道为开挖轮廓线外5米.土石分界地段、富水;浅埋沟谷地表常年有流水地段;探水孔流水量20米3/h;探水孔水压P1.0米Pa;探水孔泥砂量s10%.方案 二全断面超前预注浆：注浆有效加固范围为：正洞为开挖轮廓线外5米,包括开挖工作面部分.辅助坑道为开挖轮廓线外3米.岩层接触带,物探电阻异常带;地质预报判断可能发生比较严重突水、突泥等地段;探水孔流水量为10 米3/h20米3/h;探水孔水压 0.5米PaP1.0米Pa;探水孔泥砂含量5%s10%.方案 三开挖后全断面径向注浆：正洞注浆加固范围为隧道开挖轮廓线5米.辅助坑道为开挖轮廓线外3米.中等富水取或节理、裂隙发育地段地段;岩体完整,探水孔流水

31、量2米3/hQ10米3/h,开挖后大 面积渗漏水;探水孔水压0.2米PaP0.5米Pa;探水孔泥砂含量2%s5%.方案 四局部注浆和补充注浆：局部注浆根据情况确定,可以进行超前预注浆,也可进行径向注浆,补充注浆加固范围一般为初期支护背后4060厘米,主要回填初期支护背后的 空洞及加固围岩的 松弛岩体.开挖过程中的 局部出水地段;岩体完整,探水孔流水量Q2米3/h且水压力 P0.2米Pa,探水孔泥沙含量s2%;开挖后,岩体完整,局部出水;开挖后局部有较大 渗漏水;不能满足结构防排水的 等级需要或隧道限量排放标准;初期支护表面渗漏水.、全断面超前预注浆(B=5米)正洞全断面超前预注浆(B=5米)注

32、浆设计如图1所示.a注浆孔横断面布设图 b 注浆孔终孔交圈图c 注浆孔纵剖面布设图图1 正洞全断面超前预注浆(B=5米)注浆设计图正洞全断面超前预注浆(B=5米)采用米KD-5S钻机钻孔,孔径130米米,开孔深度 2米,开孔完成后安设108米米孔口管,之后,采用90米米钻头进行钻孔,注浆段长度 30米.注浆施工采用水囊式止浆塞进行后退式分段注浆,若地层围岩较差,出现返浆现象严重时,可采取前退式分段注浆工艺进行注浆施工.注浆完成后开挖25米,余留5米作为下一循环注浆施工的 止浆岩墙.在该注浆设计中,针对注浆盲区,应在开挖过程中,应每开挖2米,采取超前小 导管进行补充注浆,以提高注浆施工质量,确保

33、开挖施工安全.、全断面超前预注浆(B=8米)正洞全断面超前预注浆(B=8米)注浆设计如图2所示.采用米KD-5S钻机成孔,开孔直径130米米,开孔深度 2米,开孔完成后安设108米米孔口管,之后,采用90米米钻头进行钻孔,若地层破碎,可采取前进式分段注浆工艺进行注浆施工,否则,可采取后退式分段注浆工艺进行注浆施工.注浆段长度 30米,注浆完成后开挖25米,余留5米作为下一循环注浆施工的 止浆岩墙.针对注浆盲区,应在长管注浆完成后,每开挖2米,采取超前小 导管进行补充注浆,以提高注浆施工质量,确保开挖施工安全.a注浆孔横断面布设图 b注浆孔终孔交圈图c 注浆孔纵剖面布设图图2 正洞全断面超前预注

34、浆(B=8米)注浆设计图(3)、正洞径向注浆(B=5米)径向注浆采用注浆花管(必要时采用TSS管)进行全孔一次性或分段后退式注浆.注浆管采用42米米、=3米米焊接钢管加工制作.正洞径向注浆是在正洞开挖完成后,沿开挖轮廓线径向环向布设42米米注浆孔.注浆钻孔呈梅花型布置,开孔间距0.8米,排距1.2米.正洞径向注浆(B=5米)注浆设计如图3所示.图3 正洞径向注浆(B=5米)横截面布置图(4)、局部和补充注浆方案 局部注浆和补充注浆方案 ,主要为对探水孔及附近围岩采取的 一种堵水和加固措施,局部注浆还包括隧道开挖完成后局部流水、股水、滴漏水、渗水部位的 堵水和加固,注浆加固范围根据实际情况进行动

35、态调整.局部注浆一般采用普通水泥浆和普通水泥-水玻璃双液浆,注浆采取定压注浆,注浆终压=水压+12米Pa.注浆材料：普通水泥单液浆、超细水泥单液浆、超细型HSC浆和TGR米浆、普通水泥-水玻璃双液浆、超细水泥-水玻璃双液浆.注浆工艺：孔口止浆前进式注浆、管内止浆后退式注浆、孔壁止浆后退式注浆、全孔一次注浆三种方式.分段注浆的 注浆段长应根据地质条件确定,在节理、裂隙发育地层,可取35米.六、特殊地段处理措施1、隧道进、出口隧道进口黄土边仰坡易产生滑坍失稳,出口边坡距离两侧错落、滑坡不良地质近,下临G306国道,对洞内或洞口施工安全、公路交通造成重大 威胁.平凉端洞口,采用人工开挖,施工前应先清

36、理公路侧边坡危石,公路上方至洞口坡面边坡,结合桥台施工,采用锚喷网,防护.施工时,应派专人对公路上方边坡进行观测、监测,以便及时采取措施,确保洞口及交通安全.施工时应会同相关部门做好警示,交通疏解工作,必要时进行交通管制.洞口工程应与洞口相邻工程统筹安排、及早完成,施工宜避开雨季及严寒季节.洞口施工前,应先检查边、仰坡以上的 山坡稳定情况,并应进行不间断监测.结合现场地形,洞口边、仰坡应及早做好坡面防护,确保洞口稳定.洞顶边、仰坡周围的 排水系统宜在雨季前及边、仰坡开挖前完成.隧道开挖应力求早进洞,避免出现深路堑或高边坡,尽量减少对山体的 破坏,防止水土流失.洞口边仰坡施工应自上而下分层开挖、

37、分层防护,洞口位于黄土中,隧道洞口范围内永久边仰坡,采用米10浆砌片石或拱形骨架护坡,临时边坡采用锚、网、喷防护.除洞口做好隔排水系统之外,洞口范围内路基面采用米10水泥砂浆砌片石铺砌厚30厘米,洞顶设截水沟,防止地表水下渗.2、洞口浅埋黄土地段容易产生坍塌冒顶、引起地表沉陷或边坡滑坍,危及施工人员及设备安全.隧道进口段位于新、老黄土地层中,为喇叭口大 跨、连拱断面,黄土具有大 孔隙(新黄土)、垂直节理发育以及强度 低、湿陷性,垂直节理发育,易坍塌掉块,黄土隧道的 塌方预兆不明显,具有突然性,含水量对黄土的 工程性质影响很大 ,对老黄土隧道而言,当含水量超过20%时,易发生塑性变形,施工中易产

38、生拱顶下沉量较大 ,地表开裂等现象.大 跨断面采用三台阶法施工,必要时增设临时仰拱,双连拱段采用中洞法施工.开挖前进行超前管棚注浆,开挖后架设钢支撑进行初期支护或灌注钢筋混凝土,进一步提高洞身的 整体性和抗拉、抗剪、抗压强度 .采用“超前支护,屏蔽环境,及时封闭”的 做法.即严格的 超前支护,特殊的 防、排水措施,以及短进尺、早封闭、强支护的 综合处理措施.并加强围岩量测,根据量测反馈指导施工.隧道进出口为黄土地层、浅埋,II线隧道偏压,为安全进洞,进出口进洞前,沿隧道拱部开挖轮廓线外,设一环长30米的 108米米长管棚超前支护,拱部设超前小 导管,拱墙设工16型钢钢架支护.单线隧道采用短台阶

39、弧形导坑法开挖,随挖随支,衬砌紧跟,设超前支护.施工时应及时发现一些隐患,如地表对线路有影响的 陷穴、陷坑应及时回填.加强施工用水管理,保持洞内排水畅通.洞口施工前,应先做好截排水系统,施工水池应远离线路,以防成为坍塌的 诱因,洞内用水管理有序,排水应畅通,严防软化地基出现坍塌.及时施做仰拱和封闭,特别是隧底部分,防止钢架内移失稳造成塌方.在施做支护时,钢架地基应平整压实,必要时加设临时横撑.锚喷施工支护的 施工工序,应按开挖、初喷、布设锚杆、挂网或架立钢架、复喷的 步骤进行.在第一次开挖完成后,隧道断面位移速度 最大 ,应及时施做初期支护,约束围岩早期变形,防止隧道产生坍塌.在上半断面施工支

40、护完成并进行下部开挖时,拱脚位置应预先采取加固措施,必须打锁脚锚杆,防止由于下部开挖拱脚失稳拱架下沉引起坍塌.必须注意仰拱超前,施工全过程进行监控量测,并对量测数据及时整理分析并反馈到施工中,以确保施工安全.仰拱及时跟进,初期支护尽早封闭成环,衬砌应紧跟,仰拱距掌子面距离控制在50米左右,衬砌与上台阶掌子面距离控制在90米左右.埋深较大 及含水量较大 的 黄土隧道,不能脱模过早,并要定期检查衬砌拱架和模板台车的 刚度 ,以防止因其变形造成衬砌开裂.3、煤系地层隧道穿越侏罗系地层,该层为含煤地层,洞身通过段落内底部有层煤层,为低瓦斯隧道,危急施工、人身安全,形成高风险事件.出口、斜井工区,按低瓦

41、斯隧道工区设计,横洞、进口工区施工时,加强施工通风,对瓦斯进行测试和监测,根据监测结果相应调整施工方案 .超前地质探测.对前方工作面瓦斯危险情况进行预测及判定,预测指标限值参照铁路瓦斯隧道技术规范进行判定.进入瓦斯探测地段,沿隧道边墙以5米点距用粉笔或油漆标好探测顺序号直至掘进工作面.在掘进工作面,先对前方探测.在返回的 路径上,每遇到一个顺序号,就站在隧道中央,分别用仪器的 激光器打出光斑,使光斑落在左侧边墙中心位置、拱部中线位置、右侧边墙中心位置、隧底中线位置,并扣动扳机分别读取探测值,做好记录.然后转入下一序号点,直至全部探完.也可以在掘进断面自上而下测五排数据,每排五个点,做好记录,进

42、行对比.隧道穿越侏罗系地层,从区域地质上查得该层为含煤地层,洞身通过段落内有存在薄层煤及煤线的 可能,可能存在瓦斯等有害气体,隧道通过对侏罗系时,坚持“短进尺,弱爆破、强支护,勤监测,加强通风,快喷锚”的 施工原则.短进尺：隧道通过煤层地区,因煤层有沼气溢出,围岩软弱,应力较大 .每次开挖进尺控制在2米以内,采用上导坑开挖方案 ,台阶长度 控制在5米以内.保持每次开挖面积小 ,瓦斯溢量不大 ,开挖轮廓能够迅速得到支护.强支护：采用长锚杆支护,使25中空锚杆,长度 为46米,超前支护.开挖后采用型钢加式成U型钢架,两次喷射砼,先喷20厘米,待变形后再喷15厘米,总厚达35厘米.提高模注砼衬砌刚度

43、 .既加大 厚度 ;又提高衬砌材料强度 .勤监测：人工现场监测警器,如有超标立即报警并通过断电器关闭洞内电器电源.各工作面和瓦斯情况可及时地被监控人员掌握,提高对事故的 应变能力,特别是揭煤放炮期间,监测人员能立即观察到炮后瓦斯浓度 变化曲线和涌出量,节省施工间隙.设置自动监测系统的 探头须离开挖面有一定的 距离,还要人工配合检查,实行装药前,放炮前,爆破后人工进行瓦斯检查(即一炮三检查).牢记两个数值：当瓦斯浓度 达到1%时,禁止打眼、装药、放炮;瓦斯浓度 达到1.5%时,撤人、停电、通风.弱爆破：采用低爆力部份露煤震动放炮方案 .即采用低爆力的 矿用安全炸药与安全雷管(煤矿许用毫秒电雷管最

44、后一段延期小 于130米s),装药系数与普通掘进爆破相同,只在岩石段装药,煤段不装药,在揭开煤层前的 安全岩柱开始,进入煤巷及半煤半岩巷,直到进入全岩巷2米时的 全过程,均须采取以下安全措施.放炮时洞内停电,洞外起爆,所有人员撤至洞外,洞口50米以内杜绝一切火源.远距离放炮后及时对揭煤工作面喷混凝土或衬以气密性混凝土,以利于岩体的 稳定,并可封闭岩面,堵塞瓦斯排放通道.预探(通过煤层之前先通过打探孔探测煤层位置);预测(施钻预测孔,取样试验确定是否有突出危险);预排(对有突出危险的 煤层预先排放瓦斯);检验(打孔取样检验预排效果);震动放炮揭石门(用震动放炮把煤层之前的 岩柱揭开);超前支护下

45、掘进煤巷及半煤巷;设置加强的 初期支护.加强通风：斜井施工瓦斯隧道工区采用两台110KW通风机压入式通风,通风必须遵循按照铁路瓦斯隧道技术规范及有关国家规程.瓦斯隧道施工期间设置合理的 机械通风系统,其需要的 风量应根据下列要求分别计算,并取其最大 值作为设计风量.瓦斯隧道在施工期间,设专门的 通风管理机构,负责通风系统各种设备的 管理和检修,定期测试洞内风速、风量、气温、气压、瓦斯浓度 等并作出详细记录,计算有效风量.施工期间,保证连续通风,在特殊情况下停风时,应同时停止工作,撤出人员,切断一切电源,恢复通风前首先检查瓦斯深度 .快锚喷：由于煤层软弱松散,爆破后往往不等支护产生坍塌冒顶,因此

46、必须设置超前支护.采用自进式注浆锚杆作为超前支护,利用中空立杆身注浆(带止浆塞)注浆压力须达到2.0米Pa,水泥浆固结半径达到1520厘米,锚杆间距为0.2530厘米,胶结煤粉,使得环型相对稳定,不发生煤粉散落.二次衬砌采用气密性混凝土,气密剂采用FS-KQ型气密剂;DK117+800DK120+000段采用全包防水,喷混凝土与二次衬砌间全断面铺设全封闭防水板,采用全断面全包防水;根据施工中对瓦斯的 监测情况,确定透水管与泄水孔的 设置,严防瓦斯溢出影响运营安全.设计预留通风条件,隧道衬砌完成后,根据对瓦斯的 实测情况,再行研究是否设置运营通风设施.4、拱部通过圆砾土地段隧道大 部分地段整体或

47、拱部,位于圆砾土、局部上覆(细)中砂层,地层受施工及地下水影响,易出现坍塌,存在高度 风险.由于勘察中无法准确确定隧道围岩分级,在施工时,必须实施超前地质预报,通过超前地质预报工作,对前方的 地质条件进行判断分析,以确定围岩和支护措施.必要时采用注浆措施进行预支护、预加固.5、富水破碎地段易造成突然涌水,严重影响施工安全、进度 ,可能影响地表水文地质环境,存在高度 风险.强富水地段,采用超前注浆堵水措施.为防止大 规模涌水,对隧道通过可能发生突涌水的 地段采用超前地质预测预报,必要时可采用超前钻孔探水,据预报结果,必要时,采取帷幕注浆堵水措施.对水文地质及地表水文环境进行监测,依据监测情况,确

48、定处理措施.地下水流失对地表水文环境有较大 影响时,对开挖后洞壁存在大 面积或局部股状涌水,采取洞壁径向注浆或局部注浆封堵措施.对反坡地段加强抽排水能力,按可能的 最大 突水量配备抽排水设备.进口工区或横洞反坡施工工区：正洞掌子面积水采用移动潜水泵抽至设在洞内一侧的 泵站,由工作泵将水仓积水经管路抽排至下一级泵站,如此接力抽排至洞外,沉淀过滤后排放.斜井工区：在自掘的 过程中可不设水仓,工作面的 积水由移动潜水泵抽排至临时水仓内,由临时水仓抽排至洞外;斜井施工正洞时,斜井井底、井身设水仓及泵站,正洞渗水和斜井自身渗水以及施工用水均由斜井排出洞外.斜井担负正洞反坡施工段,采用移动潜水泵将水抽至洞

49、内一侧的 泵站,由工作泵将水仓积水经管路抽排至下一级泵站,如此接力抽排至斜井底泵站,再通过斜井泵站抽至洞外,水量较大 时,在正洞中设置水仓.6、通过土石分界及不整合接触带段,近水平岩层段、膨胀岩(土)段根据监控量测结果,必要时增大 隧道预留变形量,对初期支护采取补强措施.必要时打超前钻孔,改变前方岩体力学性质,使抑制岩体的 应力得以释放,保证开挖顺利进行.及早施作初期支护,尽早进行初喷,防止围岩吸水膨胀,设置钢支撑、喷射钢纤维混凝土与系统锚杆,组成联合支护系统,适当加强初期支护,保证围岩变形过程中不发生失稳、坍塌,发挥围岩自承能力,然后及时施作仰拱,使支护封闭成环,整体受力.控制好施工用水,减

50、少水的 漫流和积水浸泡地基,对围岩渗水和施工用水集中归槽抽排.加强通风,防止潮湿空气对围岩表层的 侵蚀.钻爆法施工时采取浅眼多循环光面爆破.短进尺,弱爆破,尽量减少爆破对围岩的 扰动.工序安排紧凑,开挖后,围岩暴露时间尽量缩短,减少风化、水化作用.仰拱开挖后立即设钢拱架,与边墙钢拱架形成环状封闭,喷射混凝土进行封闭,再打设锚杆、绑扎仰拱钢筋、施作仰拱及充填混凝土. 加强对初期支护变形情况进行监控量测,二次衬砌在围岩变形稳定施做.7、斜井与正洞交叉处结构受力复杂,跨度 大 ,有坍塌风险.进入交叉口前,做好详细施工方案 ,报相关部门会审后,再施工,该段正洞、井底衬砌支护加强,及时施做衬砌.七、建议太峪隧道属全线难点工程,水文地质条件极复杂,洞身长距离穿越土石界面及煤系地层.根据施工信息,及时做好动态设