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岩爆地段专项施工方案一、编制依据准朔铁路六狼山设计图纸六狼山隧道施工组织设计《铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南》(TZ231-2007)《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10417-2003)二、工程概况六狼山隧道进口位于朔城区下团乡大白坡村东南侧，隧道出口位于平鲁区白堂乡卧场村东南侧，隧道进口里程为改DK20+575，出口里程为改DK35+750,全长15175m，最大埋深达443m。隧道区位于管涔山脉中南段低中山区，区内山峰林立，延绵起伏，改DK24+100-改DK32+600基岩初露。峡谷深切，多呈“V”字形，地形起伏较大，最大高差约500余米。由于隧道埋深达443m，隧道埋深较大，穿越II级坚硬的围岩地段较多、地应力较大，有可能围岩的应力超过围岩的强度而使围岩突然发生破坏，出现微弱岩爆或中等岩爆现象。发生岩爆，会给工程的施工带来极大的困难，并威胁着施工作业人员和设备的安全，施工中应采取防范措施。三、岩爆的特点岩爆是岩体具有高应力的一种典型的表现形式。岩体内由于开挖洞室改变了岩体的初始应力状态，引起洞室周围应力场的重新分布。在洞室附近由于应力集中，其应力值可能达到初始应力的几倍，从而导致岩爆的发生。但是实际观测得知，高地应力并不是岩体发生岩爆的唯一条件，这还与围岩储存弹性应变能的能力以及围岩的变形速度等因素也有关系。岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。产生岩爆的时间，一般在开挖后几个小时，但也有的是在较长时间后发生。隧道中常遇见的岩爆以顶部或拱腰部位为多。隧道内岩爆有如下特点：岩爆在未发生前并无明显的预兆，虽然经过仔细找项，并无空响声。一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。在没有支撑的情况下，对施工安全威胁甚大。它与隧道施工中的一般掉块落石，在现象上有明显的不同。岩爆时，石块由母岩弹出，常呈中间厚、周边薄、不规则的片状。岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远；岩爆发生的时间，多在爆破后2-3h。轻微岩爆段发生在距离掌子面0-20m范围内，放炮后发生；中等以上的岩爆一般发生在距离掌子面0-80m范围内，岩爆较为频繁剧烈。在溶孔较多的岩层里，则不发生岩爆。四、六狼山隧道可能发生岩爆的特点中国地震局地壳应力研究所通过现场原位地应力试验得出以下几点结论：测区现今应力场状态以NNE向挤压为主，最大水平主应力值方向一般为N17°-39°E，根据方向数据统计，压应力的统计方向为N28.25°E。浅部地应力方向受地形地貌影响严重，适当发生了一定程度的偏转。根据两个孔详实的测试分析结果表明，工程区的现今构造应力相对较弱，三向应力关系基本表现为：σHσhσv,最小水平主应力和垂直主应力十分接近。在洞身部位的最大水平主应力值范围为12.00Mpa-27.5Mpa，最小水平主应力值范围为6.00Mpa-14.7Mpa。根据测量结果分析，该隧道围岩的现今构造应力作用并不十分强烈，在隧道开挖过程中，发生严重的弹射性岩爆灾害的可能性不大，但在改DK24+440-改DK25+966及改DK30+258-改DK32+500处有发生弱岩爆的可能。五、施工对策及措施组织机构为加强对岩爆的监测，指挥部成立了以总工程师为组长，工程部长、安质部长为副组长，各分部技术人员为成员的岩爆监测小组。施工中坚持轮班制，进行24h全过程监控指导，确保各种措施的落实。各组密切配合、协作，及时反馈和分析，为信息化设计和施工提供有力支撑和保障。图1岩爆监控施工管理机构图2、施工组织措施岩爆是一种能量的释放，既有渐变过程，也有突变过程，岩爆的发生与开挖方式及支护措施直接相关，结合以往施工经验拟采取以下措施：改善光爆效果。在岩爆区加强光爆措施，多打眼、少装药，尽可能减少爆破对围岩的影响。中等以上岩爆区，周边眼间距控制在25cm以内，采用间隔装药，堵塞炮泥，以增加光爆效果，以达到开挖轮廓线圆顺，尽量避免凹凸不平造成应力集中，以达到减弱岩爆的发生。预先释放能量。采用预先释放部分能量的方法，如松动爆破法，超前钻孔预爆法。喷射高压水冲洗。对于微弱岩爆地段，直接在开挖面上洒水，以软化表面，促进应力释放和调整；对于中等岩爆地段，在隧道设计断面轮廓线以外，包括边墙及拱部，以间距40～60cm施打孔径φ=42～第一项目分部监测组第二项目分部监测组第三项目分部监测组第四项目分部监测组第五项目分部监测组第六项目分部监测组第七项目分部监测组总工程师工程技术部部长、安质部部长120mm，深L=3.5～5.0m的大孔，并向孔内喷灌高压水。加强支护。对中等程度的岩爆一般采用系统锚杆加固围岩，锚杆长度2.5-3.0m，间距0.8-1.2m，梅花型布置。锚杆垂直于岩面，利用系统锚杆的组合作用，可改善围岩的应力状态，避免产生较大的局部应力集中，从而达到降低诱发表面岩爆的可能性，同时挂网、喷混凝土。喷混凝土的厚度一次要达到5cm。岩爆较严重的地段的掌子面设超前锚杆，根据循环进尺确定锚杆长度为2.5-3.5m，间距0.5-0.8m。岩爆强烈地段，采用加长锚杆（一般长为3.5m以上）、挂网、网喷及钢支撑相结合的联合支护方法，以提高结构的整体支护能力，防止岩块突然弹射式或爆裂式的剥落。爆破后立即向拱部及侧壁进行喷射混凝土，再加设锚杆及钢筋网。衬砌工作要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少围岩暴露时间，减少岩爆发生和确保人身安全。小导洞超前。岩爆严重地段，将全断面开挖改为小导洞开挖，以使应力逐步释放，达到降低岩爆的危害程度的目的。缩短进尺。遵循短进尺、弱爆破的开挖方法，采用浅孔爆破，缩短循环进尺，每循环进尺控制在1.0～1.5m，最大不宜超过2.0m。减少一次用药量，拉大不同部位炮眼的雷管段位间隔，从而延长爆破时间，减少对围岩的爆破扰动，减少爆破动应力的叠加，控制爆发裂隙的生成，减小由于爆破诱发岩爆，从而降低岩爆频率和强度。并且这样有利于及时对开挖面进行支护，缩短开挖面的暴露时间，以减轻岩爆发生带来的危害。打应力释放孔。预先在工作面有可能发生岩爆的部位有规则的打一些孔眼，不设锚杆而注水，以便释放应力，阻止围岩达到极限应力而产生岩爆。增设临时防护设施，给主要的施工设备安装防护网和防护棚架：掌子面架设移动防护架，防止岩块飞出伤人，有效保护人员及设备安全。给施工人员配发钢盔、防弹背心等安全防护用品。掌子面加挂钢筋网。加强现场岩爆监测、警戒及巡回撬顶，必要时及时躲避。组织专门人员全天候巡视警戒及监测。（9）当隧道施工中可能发生岩爆时，遵循预防为主，防治结合的原则，对开挖面前方的围岩特性、地质状况是否存在岩爆的可能性进行预测、预报，发现有强烈的岩爆发生的可能性，及时研究施工对策措施，作好施工前的必要准备。岩爆预测、预报的方法有三种：以超前探孔为主，辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段；开挖面周围的观察预报，通过地质观察、素描，分析岩性的“动态特性”，主要包括岩体内部发出的各种声响和局部岩体表面的剥落等；采用工程类比法进行宏观预报。六、岩爆发生时的应急措施岩爆发生时，立即停止施工，直至岩爆平静下来为止，同时进行工作面观察记录，包括岩爆的位置、爆落的数量、弹射的速度及距离、岩爆前后的声响等，并尽快对岩爆的强度进行分级。在掌子面、拱部、两侧边墙，都要进行2～3次找顶，确保施工人员的安全。尽快施作摩擦型锚杆，使围岩的部分变形得以控制。及时喷射混凝土，挂设钢筋网或喷射钢纤维混凝土。七、岩爆监测保证措施隧道施工中的岩爆监测关系到工程的安全、质量和进度，应作为一项工序纳入施工过程中，施工中应建立严格的岗位责任制。各预报组技术负责人和技术人员即是该工点岩爆监测的直接责任人，对所施工的工点预报工作负全责。须详细熟悉施工图纸、预报标准和技术要求，对预报结果负责。严格岗位培训和持证上岗制度，严肃工作纪律，严格把关。及时整理预测资料，按规定时间将预测报告及时上报上级部门。定期分析预报的准确度，及时总结预报过程中不利因素，采取有力措施，消除影响，不断提高工作水平。八、安全保证措施与施工班组签订安全责任状，明确承担安全施工的责任。结合实施性施工组织设计编制制定安全管理，安全作业规程，报建设、监理批准后实施，并接受建设、监理单位的监督和审核。把安全工作纳入生产经营范围，实行安全生产岗位责任制，在内部逐级签订安全生产包保责任状，做到分工明确，责任到人，奖罚分明。加强安全施工教育，提高全员安全意识，开工前进行安全教育和安全培训，上岗前进行安全技术交底。建立安全检查制度，定期开展安全施工检查和施工例会，查找事故隐患，及时补充安全措施，消除和避免事故发生。根据监控到的情况，及时采取相应措施，确保人身财产安全。