隧道不良地质安全专项施工方案

1隧道不良地质段安全专项施工方案一、工程概况本隧道通过区表层新黄土具湿陷性，湿陷系数δs=0.016～0.033，为非自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅰ(轻微)。隧道进口处于第三系粉质黏土中，坚硬～硬塑，下伏侏罗系砂泥岩，土体稳定性差。隧道通过基岩为砂泥岩，产状平缓，层理及节理较发育，易产生冒顶塌落现象。本隧道已编制不良地质的应急预案，在施工砂泥岩水平成层地段时首先采取超前地质预报和地质验证工作，与设计不符时及时提交设计和监理单位，共同制定针对性的安全施工方法和措施。二、不良地质本隧道不良地质现象主要为洞口新（老）黄土地段、洞身砂岩夹泥岩互层地段。新黄土具有易坍、湿陷等特点，老黄土土质结构较紧密、壁立性好、有一定的自稳能力，局部易坍掉块等特性。红粘土土质结构紧密、壁立性好、有一定的自稳能力，但节理裂隙发育，具弱膨胀性，硬塑，属Ⅲ级硬土；红粘土层中普遍含有薄膜水，开挖后可转化为自由水，水量不大，但对围岩结构的破坏性很大；施工时要求施工工序紧凑，封闭要及时，否则将会出现喷层开裂，局部剥落掉块等特性。砂岩夹泥岩互层存在产状平缓，层理发育，所以隧道开挖成型控制难度大，尤其是拱部超欠挖的控制难度最大；围岩变形累计量大，变形持续时间长，容易引起隧道坍塌和衬砌混凝土开裂。三、劳动力组织单作业面施工作业人员配备下表，以下人员配置是施工现场工作面所需作业人员及必要的现场管理人员的配置。2单作业面施工作业人员配备表序号作业项目作业内容所需人数备注1开挖（33）风镐及风钻手24其中上台阶8人/班，中台阶4人/班，下台阶4人/班，各部位合计16人/班，按一个半班考虑，合计24人；工作内容：修整开挖面及欠挖部分，施作超前小导管、系统锚杆及锁脚锚。挖掘机司机2挖机开挖，并把上中台阶所开挖的土方转至下台阶，并协助装载机出碴；两人实行两班倒。装载机司机2装碴，吊移喷浆机等设备；两人实行两班倒。自卸汽车司机6根据运距所需车辆而定。2初期支护(42)钢材加工6网片、小导管、锚杆、钢架等加工制作。安装钢架18上、中台阶8人/班,下台阶4人/班，各部位合计12人/班，按一个半班考虑，合计18人；喷射手6上台阶2人/班,中台阶1人/班,下台阶1人/班，各部位合计4人/班，按一个半班考虑，合计6人；喷浆机上料18上台阶6人/班,中台阶3人/班,下台阶3人/班，各部位合计12人/班，按一个半班考虑，合计18人；送喷浆料司机2两人实行两班倒。搅拌站4只考虑一班人员。3技术及管理人员(9)现场管理人员3三班倒。技术员2实行报检制度，两班倒。试验员1实行叫班制。测量组5实行叫班制。合计99注：隧底开挖、初期支护利用上中下台阶施工间隙时间施作，人员不另外增加。四、材料与机具设备单作业面施工机具设备配备见下表。表6单作业面施工机具设备配备表序号作业项目设备名称设备型号单位数量用途1开挖及出碴空压机20m3/min台4高压供风风镐台12开挖修边风钻YT-28台15系统锚杆、超前支护挖掘机DH220台1开挖、出碴自卸车18t辆4出碴（根据距离确定数量）3装载机ZLC50C台1装碴污水泵4排水2初护期支砼搅拌站JS500座1拌喷浆料冷弯机台1加工钢架钢筋调直机台1加工钢筋钢筋切断机台1加工钢筋台钻钻床台1加工钢构件电焊机BX1-400台8加工钢架及其他构件，拱架安装砂浆搅拌机JC250台1拌制砂浆注浆机台2砂浆锚杆注浆混凝土喷射机PZ-台4喷射混凝土3量测仪器全站仪台1施工测量、监控量测精密水准仪台1施工测量、监控量测收敛仪台1监控量测挂尺把1监控量测4通风通风机SDF(8)-NO10台2施工通风五、隧道不良地质安全施工方法1大跨黄土隧道地段施工1）施工原则大跨黄土隧道地段施工采用三台阶预留核心土法，严格按“超前护、短进尺、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的原则组织施工。2）施工方法（1）开挖开挖前按设计施作超前支护，黄土隧道施工应采用挖掘机开挖，人工配合风镐修正，严禁放炮，隧道开挖应在保证土体相对稳定的前提下进行，一般应尽量减少工序，缩短工序时间，减少开挖面暴露时间和施工对土体的扰动。4（2）初期支护采用拱锚、网、喷支护紧跟、钢架支护。喷射砼厚度符合设计要求，加强监控量测工作，根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。钢架紧跟开挖施作，及时封闭成环，对三台阶临时仰拱法施工地段，临时仰拱支护在全断面封闭成环后逐段拆除。临时支护施工措施根据实际进行设计变更以及现场施工安全需要进行施作。（3）仰拱超前，衬砌适度紧跟仰拱超前施工，衬砌适度紧跟，形成封闭结构，提高衬砌结构的承载力；施工缝、沉降缝作特殊处理，一方面为了防水，另一方面可减弱地层活动性对衬砌结构的危害。3）施工技术措施a.采用人工风镐开挖，采用拦截、排除地下水和施工用水等措施，并防止地下水下渗。b.对位于隧道基底的黄土，按设计要求进行处理，确保隧道基底承载力满足要求。c.采用超前预支护措施，开挖采用短进尺，开挖后及时进行初期支护，保证支护质量，控制围岩长时间暴露在空气中的时间，避免过度松弛变形，危及结构安全。d.必要时增设临时仰拱，控制开挖后过度变形，增强初期支护，及时进行二次衬砌。e.根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。f.加强监控量测，加密量测断面和量测频率，及时反馈围岩和支护的变形信息，根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，指导施工，及时调整支护参数。52、隧道泥岩砂岩水平互层、破碎地段的施工1）施工原则该种地段施工时采用台阶法预留核心土开挖。根据地质预报，较破碎带拱部采用超前小导管进行加固，保证开挖的稳定性。施工遵循“早预报、管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、快封闭”的原则。2）超前地质预报采用开挖面地质素描、超前钻探等进行超前地质预报，对作业面前方的围岩等进行预测和验证。及时进行信息收集处理反馈，以便采取合适的施工方案和技术措施，保证施工质量和安全。3）施工方法（1）.根据地质预报在隧道泥砂岩互层软弱地段可采用超前注浆小导管进行超前加固。超前小导管采用热轧无缝钢管制作成钢花管，超前小导管施工参数严格按照设计要求进行，对地下水较大地段采取超前注浆堵水，以确保地下水系不被破坏。（2）.开挖Ⅳ级围岩采用台阶法开挖，Ⅴ级在超前小导管预注浆加固完成后，经过检验合格后采用三台阶预留核心土法，挖掘机开挖，人工配合风镐修正，必要时采用风钻钻孔弱爆破。（3）.初期支护隧道通过基岩为泥岩夹砂岩，产状平缓，层理、节理发育，易膨胀，开挖后及时初喷，出碴后及时进行锚、网、喷支护封闭岩面，作好防排水措施避免泥岩软化膨胀掉块，平层坍塌，同时保证支护质量达到设计要求标准。加强监控量测工作，根据位移量测结果，及时调整支护参数，确保施工安全。4）施工技术措施6（1）在开挖后迅速封闭掌子面和底部，避免围岩的干湿循环和风化。（2）严格控制施工用水，及时排除洞内积水，排水措施必须有效、畅通，将水的影响降低到最低限度。（3）隧道施工中，加强排水系统，保持基底无积水，决不允许造成水漫流。（4）本隧道为顺坡排水的隧道，本着结合隧道排水设计，尽早建成永久排水系统，将地下水或施工用水归槽排出洞外。（5）施工支护应严格按设计和施工规范施工，确保支护质量，提高开挖质量是保证支护质量的关键，凡爆破成形不良地段考虑超前支护。（6）辅助支护施工措施根据实际进行设计变更以及现场施工安全需要进行施做。（7）仰拱超前施工，衬砌适时紧跟，形成封闭结构，提高结构的承载力。（8）钢架背后不允许有空洞，如有超挖必须采用同级混凝土回填。钢架间距符合设计，安装位置正确，保证接头处的等强连接，钢架置于基岩上。（9）及时施作锚杆，控制拱部平层坍塌掉块，确保开挖成型，锚杆长度、孔间距符合设计要求，在锚孔内的砂浆、水泥浆饱满。（10）充分利用量测技术指导施工，施工中设专人量测，及时总结、反馈，发现异常，及时采取加固措施，防止变形进一步扩大，造成坍塌。六、不良地质段施工安全措施1、隧道开挖（1）拱部开挖按设计严格控制进尺，不得超挖，下部开挖要沿7两侧交错进行，悬空长度不得超过两榀拱架，不良地质每次一榀，开挖后及时接腿；仰拱开挖每次不得超过4榀，并及时进行封闭；（2）施作超前小导管时，保证钻孔深度（最好用3.5米的钎子），要以最靠近掌子面的拱架为基准打入3米，小导管不要有外露现象；二是要保证相邻两排小导管搭接长度，搭接不要小于1米，以防止因超前小导管打入长度不够而造成放炮后超前小导管悬空而失去作用；三是要保证超前小导管的间距，该加密的部位要加密。（3）拱脚、墙角应预留30cm人工开挖，严禁挖机代替人工开挖，严禁超挖；拱脚、墙角严禁被水浸泡，如使用风钻有水时，要及时引出，不得有积水；严禁拱脚部位超挖造成立拱后拱脚悬空，拱脚部位打炮眼时应尽量保持水平，如拱脚超挖后拱脚部位应用大石块填实，不得用虚碴回填；（4）如围岩较差地段需留核心土时，要保证核心土的大小和长度，支护面积不得小于掌子面的1/2，不能为了方便操作而挖掉太多（核心土起到对掌子面的支护作用，挖掉太多对掌子面的支护不足就容易造成坍方）；（5）打炮眼时，如一次开挖两榀，要选用2.5米的钎子，要以最靠近掌子面的拱架为基准打入2.2米，允许偏差为10公分，不要打超；防止一次开挖过长造成拱部失稳发生坍塌；（6）中道、下道开挖要沿两侧交错进行，错开距离3-5米，以防止同一榀拱架两个拱脚同时悬空；每侧一次开挖长度不得超过两榀拱架，要避免中道、下道立拱后还存在拱脚悬空的现象；（7）中道、下道严禁拉中槽开挖，开挖面要平顺，以防止开挖中槽造成上部拱脚暴露或支护不够而造成拱脚位移或拱部下沉；（8）严格锁脚锚管施作，保证打入长度4米，角度稍向下斜，锁脚锚管头不要有外露现象，锁脚锚管打入后要配合立拱班做好与拱8架的焊接；（9）严格控制超欠挖，要保证开挖轮廓的圆顺，以便于应力均匀分布，如有超挖要用喷射砼回填密实；（10）做好洞内排水，地层含水量大时，上台阶掌子面附近挖横向水沟，将水引至隧道中部纵向排水沟排出洞外，以免浸泡拱脚、墙角等部位，仰拱内的积水要及时组织抽排。（11）带班人员要随时观察掌子面围岩情况和初期支护情况，发现裂缝等异常情况时及时汇报，并按要求及时处理，出现重大险情时，及时组织作业人员撤离。2、初期支护（1）保证拱架间距，不得随意放大，连接筋要与拱架焊接牢固，保证间距；（2）立拱架时拱架对接要上好螺栓，并上紧，对接过程中注意手不要伸进接头处或螺孔内，防止被挤伤；立拱时，拱架不能扭曲，如果扭曲要及时校正，接拱要保证顺直；（3）拱脚下面不得有虚碴和活动石，清理时注意不得超挖，拱脚一定要支在基岩上；拱脚部位必须与锁脚锚管焊接牢固。（4）安装钢筋网片时，背后松散的石块（土块）要及时清理掉；接拱时，严格接拱部位的处理，喷浆回弹料一定要清理干净，接茬面要保证宽度并与初支面垂直；（5）接拱时，协助立拱的梯子要放稳，下部要固定在实碴上，上面作业人员必要时要系好安全带预防意外坠落，上下传递螺栓和工具禁止抛掷，防止砸伤下面作业人员；（6）接拱时，腿子和上面的拱架要对接好，螺栓要上紧，对于不能有效对接的，要积极采取措施（如加垫钢板焊接）进行处理；（7）中下台阶喷砼前必须对拱脚、墙角部位进行处理，清除拱9脚部位的喷浆回弹料和泥巴，再用高压风吹干净，以保证拱架连接处砼粘接牢固；（8）超挖和坍塌部分必须用砼喷满回填，拱架背后不得留有空洞或填塞其他物质，以免造成隐患；（9）拱架连接处砼必须喷饱满，不得留有凹槽或鼓包现象；（10）严格喷浆料配合比，保证水泥用量，按要求添加碳素纤维，保证喷射砼质量。3、步长控制（1）针对黄土大跨段，采用三台阶六步开挖法，预留核心土，上台阶长度控制在5米左右，中台阶长度控制在5～8米，初支仰拱距开挖面距离不大于40米，仰拱填充距开挖面的距离不大于60米，二次衬砌距开挖面距离不大于80米，另外中台阶和下台阶左右两个施工面一定要错开施工，错开距离控制在4～6米之间；（2）针对泥岩砂岩水平互层、破碎地段，根据围岩状况采用三台阶或预留核心土开挖