岩爆防治方案

新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ5标段岩爆防治方案编制：复核：审核：中铁二十一局集团公司拉日铁路指挥部二零一一年十月新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-1-拉日铁路TJ5标隧道岩爆防治方案1工程概况拉日铁路TJ5标起点里程DK134+760，终点里程DK181+200，全长46.44km。其中隧道有6座，为：盆因拉隧道、双曲村隧道、明炯隧道、托布村一号隧道、托布村二号隧道、卓玛隧道，共计21413m。其中盆因拉隧道全长10410m，为拉日线最长隧道，为全线重点控制性工程。我标段隧道设计均无高地应力及极高地应力现象，但盆因拉隧道最大埋深达1080m，岩层为闪长岩，围岩以Ⅱ级、Ⅲ级较多，根据以往施工经验，可能存在地应力，为确保施工安全，应专门制定应对地应力的防治措施。其它隧道在施工过程中也应提高安全防范意识，确保万无一失。2岩爆的特点及辨识施工前除采取仪器测定外，应对岩爆有个基本的辨识，在施工过程中及时发现、及时采取应对措施，确保施工安全。2.1岩爆的基本特征岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-2-成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。轻微的岩爆仅剥落岩片，无弹射现象。严重的可测到4.6级的震级，一般持续几天或几个月。2.2岩爆产生的条件（1）近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；（2）围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小；（3）埋深较大(一般埋藏深度多大于200m)且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；（4）地下水较少，岩体干燥；（5）开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。（6）地质构造岩爆大都发生在褶皱构造的坚硬岩石中。岩爆与断层、节理构造密切相关。当掌子面与断裂或节理走向平行时，极容易触发岩爆。岩体中节理密度和张开度对岩爆有明显的影响。掌子面岩体中有大量岩脉穿插时，也可能发生岩爆。2.3判断岩爆发生的应力条件用天然应力中的最大主应力σ1与岩块单轴抗压强度Rc之比进新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-3-行判断。经验公式：σ1/Rc0.165～0.35(或Rc/σ16.06～2.86)的脆性岩体最易发生岩爆。（Rc/σ1=4~7为高地应力,Rc/σ14为极高地应力）。3岩爆的防治措施3.1岩爆的预防施工中应对地应力较高、可能出现岩爆地段遵循短进尺、弱爆破、勤量测、强支护、早衬砌的原则，采取积极主动的预防措施和强有力的施工支护，确保岩爆地段的施工安全，将岩爆发生的可能性及岩爆的危害降到最低。加强监测，采取向掌子面喷水、钻地应力释放孔、增设锚杆、挂网等措施，同时加强观测，以确保人身、机具安全和施工的顺利进行。具体措施如下：（1）超前地质预报①超前探孔。在隧道掌子面开挖地面以上1.5m位置,左右两侧各钻一孔,孔深5~6m,每2个循环交替钻进,通过钻探探明前方围岩地质表现,可以帮助推断高顶应力的情况。②地质素描。在开挖后对掌子面、左右边墙揭示的围岩产状、岩性等进行描述绘制上图,分析判断前方10~20m范围的围岩情况,每一个开挖循环都作地质素描,确保分析判断的连续性。（2）在施工过程中，加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。采用上述超前钻探、声反射、地温探测方法，同时利用隧道内地质编录观察岩石特性，将几种方法综合运用判断可能发生岩爆高地应力的范围。新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-4-（3）应力解除法：打设超前钻孔转移隧道掌子面的高地应力或注水降低围岩表面张力超前钻孔可以利用钻探孔，在掌子面上利用地质钻机或液压钻孔台车打设超前钻孔，钻孔直径为45mm，每循环可布置4～8个孔，深度5～10m，必要时也可以打设部分径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，间距数十厘米，深度1～3m不等。必要时，若预测到的地应力较高，可在超前探孔中进行松动爆破或将完整岩体用小炮震裂，或向孔内压水，以避免应力集中现象的出现。（4）适当改善施工方法，控制循环进尺，在岩爆地段的开挖进尺严格控制在2.5m以内；采取台阶法开挖，使应力逐步释放，以减轻岩爆危害的严重性；（5）采用光面爆破或预裂爆破技术，使隧道周边圆顺，降低岩爆发生的强度；严格控制装药量，根据围岩情况和爆破效果及时调整爆破参数,减小炮眼间距和装药量,平均装药量单耗控制在0.55~0.65kg/m3,确保爆破效果，减少对围岩的扰动。（6）在施工中应加强监测工作，通过对围岩和支护结构的现场观察、通过对辅助洞拱顶下沉、两维收敛以及锚杆测力计、多点位移计读数的变化，可以定量化地预测滞后发生的深部冲击型岩爆，用于指导开挖和支护的施工，以确保安全。3.2岩爆发生时的处理措施（1）设临时防护网：主要是防止飞石伤人和砸坏机具。（2）待避及清除浮石：在岩爆比较猛烈的时候，应在安全处躲避一段时间，待避到平静时为止；洞顶的岩爆松石要清除掉。新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-5-（3）喷雾射水：岩爆后立即向工作面及工作面以后一定距离的隧道周边进行喷雾和高压冲洗，以适当改变岩石力学性质，降低岩石的脆性，将需释放的能量转变为热能。（4）加强施工支护工作在爆破后立即向拱部及侧壁喷射钢纤维混凝土，再加设锚杆及钢筋网。必要时还要架设钢拱架和打设超前锚杆进行支护。衬砌工作要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少岩层暴露的时间，减少岩爆的发生和确保人身安全，必要时可采取跳段衬砌。强烈岩爆地段采用部分摩擦型锚杆（楔管式、缝管式、水涨式等），可及时受力挂网，防止岩爆落石。同时应准备好临时钢木排架等，在听到爆裂响声后，立即进行支护，以防发生事故。（5）对发生岩爆的地段，可采取在岩壁切槽的方法来释放应力。以降低岩爆的强度。（6）在岩爆地段施工对人员和设备进行必要的防护，以保证施工安全。（7）施工中加强高地应力地段围岩量测工作,每5m设置一个量测断面,每个断面在轨面以上1.5m、5m位置各设一条水平测线、拱顶设一个测点,开挖时及时将量测桩埋好,做好拱顶下沉和水平收敛量测,尽早取得初始量测资料,真正起到指导施工的作用。如实记录开挖面和初期支护量测数据,根据围岩量测结果不断调整、优化施工方案,确保顺利通过高地应力地段。4洞内作业安全技术措施新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-6-4.1钻爆作业安全措施钻眼前，检查工作环境的安全状态，待开挖面清除浮石以及瞎炮处理完毕后方可进行钻眼作业；凿岩机的支架，在碴堆上钻眼时，应保持碴堆的稳定；用电钻钻眼时，不得用手导引回转的杆子、用电钻处理被夹住的杆子；不得在残眼中钻眼。爆破作业必须按现行国家标准《爆破安全规程》（GB6722）要求实施。洞内爆破作业由工班长统一指挥，爆破时，所有人员撤至不受有害气体、振动及飞石伤害的安全地点。装碴作业符合安全规定。装碴前掌子面危石清除干净，台车退到200m开外，安排专人负责指挥，装碴时，自卸车两侧严禁站人。装载料具时，不得超出线界。明确规定洞内各种运输设备速度：人力推车不得超过5km/h，动力车在成洞地段不得超过10km/h，在施工地段不得超过5km/h。行驶中严禁超车，会车时两车厢安全距离至少50cm，同向行驶时两车相距至少20m。行人必须在人行道上行走，不准与车辆机械抢道，不准扒车、追车和强行搭车。根据围岩稳定情况采取有效支护。施工期间，现场施工负责人会同有关人员对支护的工作状态进行定期和不定期的检查，在不良地质地段，安排专人每班检查，当发现支护变形或损坏时，立即修整加固。不得将支撑立柱放在虚碴或活动的石头上，软弱围岩的立柱底面应加设垫板或垫梁。施工中需短期停工时，将支护直抵开挖面。喷锚支护时在碴堆上作业应避免踩到活动的岩块；在梯、架上作业时，安置应稳妥，并设专人监护；清除开挖面上的松动岩体、开裂的喷混凝新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-7-土时，人员不得处于被清除物的下方；作业中如发生风、水、输料管路堵塞或爆裂时，必须依次停止风、水、料的输送。钢架及钢筋网的安装，作业人员之间应协调动作，在本排钢架或本片钢筋网未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑；对锚喷支护体系的监控量测中发现支护体系变形、开裂等险情时，立即采取补救措施。当险情危急时，人员要撤出危险区。超前锚杆或超前小导管支护时，必须有防护措施。安全员要经常进行观测与检查，并作为施工危险信号引起警惕。4.2人员及机械防护措施作业人员防护：在预计有岩爆发生的地段施工时，加强作业人员防护:危险期作业人员穿防砸背心,穿防砸鞋可有效预防岩爆产生的飞石击伤。作业时派有经验的人员进行监护,发生异常时及时撤离作业人员。机械防护：施工机械，如挖机、装载机、出砟车易破损部位设置钢筋防护网罩。岩爆严重时及时撤离机械，待稳定时再进行支护等措施。4.3洞内作业救援逃生措施在隧道开挖工作面发生岩爆等险情时，为保证顺利的对被困人员实施救援，从工作面开始沿隧道一侧设立救援通道。救援通道由两部分组成：逃生通道和食物通道。逃生通道由厚度2cm的Ф100cm钢管，隧道单侧布置，布置距离从开挖工作面开始至仰拱工作面，在隧道出现危急事故时，可以利用该通道进行逃生。食物通道由厚度1cm的Ф新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-8-500mm钢管，隧道单侧布置，布置距离从开挖工作面开始至仰拱工作面，在隧道出现危急事故时，可以利用该通道对洞内被困人员进行食物、空气的补充以及通讯联络。4.4防火措施雷管、炸药库、油库和各洞口的施工区均配有效灭火器4台，防火砂5m3，灭火铲3把，水桶4个，放在明显易取的位置上，设立醒目的标志。防火砂周围用砖砌30cm高的围栏，以防砂摊铺。洞内机电洞室、料库等处均设置有效的灭火器5个，施工管理人员熟悉消防器材的位置和使用方法。各种器材定期检查补充和更换，不得挪做它用。雷管、炸药库和油库周围2m外设铁丝网围栏，具体施工同变压器围栏施工，在围栏边设“严禁烟火”的标牌，标牌用80×50cm的木牌做成，钉在2m高的木桩上，木桩打入地下至少30cm。在雷管、炸药库和油库附近设水池，容积8m3，水池用砖砌筑，内用沙浆抹面，加盖板，外接水管，以备急用。5应急预案根据工程的特点及施工工艺的实际情况，应对可能出现的岩爆现象组织开展应急知识教育和应急演练，提高应急救护人员的应急能力，减少突发事件造成的损失，特制定本工程应急预案。5.1应急预案准备措施作业队队部设医疗点，按照指挥部要求配备医疗人员，及时处理简单伤情。应急领导小组应配备下列救援器材。医疗器材：担架、氧气袋、塑料袋、小药箱；新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案-9-抢救工具：一般工地常备工具即基本满足使用；照明器材：手电筒、应急灯36V以下安全线路、灯具；通讯器材：电话、手机、对讲机、报警器；交通工具：工地常备一辆值班车，该车轮值班时不允许跑长途。5.2抢险领导组织机构为了保证施工安全，对施工过程中可能遇到的突发事故，设置严密有效的监测系统，做好预防工作，一旦出现苗头，能够及时、迅速、有效抢险，将险情控制在最小范围，将损失减少到最低程度，防止事故的发展扩大。特成立应急抢险领导小组，组织机构如下：抢险领导组织机构组长：指挥长副组长：副指挥长副组长：项目总工技术保障组抢险救援组医疗抢救组现场警戒组物资保障组后勤供应组救援设备组各作业队新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ-5标岩爆处理方案目录1工程概况..................................................................................................