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中铁十二局集团雅康高速公路二郎山隧道土建C2标段项目部雅康高速公路二郎山隧道岩爆专项方案评审汇报人：张晓天中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部1、工程概况•雅安至康定高速公路C2标段主线长9.39km（右线K72+310～K81+700），泸定互通式立交一座，泸定连接线长4.497km，主体控制性工程为二郎山特长公路隧道，全长13425米，C2标负责施工左线长度6747m，右线长度为6700m，工期66个月。•二郎山特长隧道具有以下特点：•（1）隧道长：单口掘进6747m。•（2）地质条件复杂：隧道穿越Ⅱ～Ⅴ级围岩，主要为闪长岩、安山岩、花岗岩及泥岩、页岩、粉砂岩等，Ⅱ、Ⅲ级围岩高埋深地段存在不同等级的岩爆现象，其岩性主要为花岗岩及安山岩。•（3）工期紧：隧道单口掘进6747m，不可预见性因素多，造成施工工期紧张。中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案•2.1、二郎山隧道岩爆地段统计•根据《两阶段施工图设计》C2标段第三册第一分册地质纵断面设计图关于可能发生岩爆段落统计如下：二郎山隧道右线岩爆地段统计序号里程综合岩爆预测1K76+310～K76+660岩性为微风化花岗岩，埋身在652m～537m之间，有轻微岩爆。2K75+360～K76+150岩性为微风化花岗岩及安山岩，埋身在937m～633m之间，有轻微岩爆。3K75+080～K75+360岩性为微风化安山岩，埋身在959m～937m之间，有中等岩爆。4K74+250～K74+560岩性为微风化安山岩，埋身在1204m～1107m之间，有中等岩爆。5K74+560～K74+880岩性为微风化安山岩，埋身在1107m～982m之间，有强岩爆。中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•二郎山隧道左线岩爆地段统计2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案序号里程综合岩爆预测1ZK76+333～ZK76+660岩性为微风化花岗岩，埋身在656m～546m之间，有轻微岩爆。2ZK75+360～ZK76+173岩性为微风化安山岩，埋身在957m～666m之间，有轻微岩爆。3ZK75+118～ZK75+360岩性为微风化安山岩，埋身在980m～957m之间，有中等岩爆。4ZK74+242～ZK74+560岩性为微风化安山岩，埋身在1231m～1109m之间，有中等岩爆。5ZK74+560～ZK74+918岩性为微风化安山岩，埋身在1109m～997m之间，有强岩爆。中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•2.2、设计文件中岩爆处理方案•⑴结构支护防治•①初期支护采用喷锚网柔性支护，使初期支护随围岩应力释放发生微小位移而变形。•②设置短而密的锚杆，可有效降低围岩应力水平，同时锚固岩爆体脱落。•③对于中等及强烈岩爆适当加强初期支护强度，设置格栅钢架，防止大块岩爆体脱落，危及施工安全。•④对于强烈岩爆，应加大初期支护强度及延展性，喷砼采用CF25钢纤维砼。2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•⑵施工防治措施•①改善围岩受力状态•短进尺、弱爆破，每循环进尺控制在2m左右，减少药量和减少爆破频率，采用光面爆破，并控制爆破效果，对于强烈岩爆地段应采用预裂爆破，尽量减少开挖爆破作业对围岩的扰动。采用全断面开挖，以减少围岩表层出现应力集中。•②改善围岩物理力学性质•向掌子面及附近洞壁喷洒高压水或利用炮眼及锚杆孔向岩体深部注水，目的是降低围岩强度，增强其塑性，减弱其脆性，最终降低岩爆的剧烈程度。2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•③总结岩爆发生规律，加强个体防护，岩爆活跃期进行待避。•总结岩爆发生规律，如岩爆发生时间、岩爆活跃期、距离掌子面的距离、发生岩爆的部位、岩爆的破坏方式及声响特征等，根据国内外众多岩爆工程实例，岩爆活跃期通常是开挖后几小时内，距离掌子面通常是1～2倍洞径。根据岩爆发育规律，有针对性采取防护措施。•加强个体防护，在掌子面及附近周边，采用移动式被动网防护棚架，对于中等～强烈岩爆，掌子面作业台车周边设置钢筋网。对于岩爆集中发生的活跃期，采取待避措施。2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•3.1、现场岩爆情况描述•二郎山隧道最早出现岩爆是在2013年7月20日，左洞ZK77+773～ZK77+770段发生轻微岩爆，偶尔有响声，犹如鞭炮声，拱顶岩体有剥落，无弹射。岩爆特征：爆破过后30min进洞查看时已经开始发生，在拱部左侧，没有弹射只有剥离掉落，2小时后基本稳定。设计图纸中发生岩爆段落隧道埋深在550m以上，实际施工中在2013年11月3日左洞ZK77+207～ZK77+204段在隧道埋深350m时就发生轻微岩爆，岩爆特征和第一次发生岩爆基本相同，现场支护参数按照设计意图局部加密打设系统锚杆，挂网喷砼。3、现场存在岩爆现象描述及当前已经采取的方案中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部弱岩爆音频中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•截至目前左右洞发生中等岩爆段落已有120m长，在2014年1月17日左洞ZK76+869～ZK76+866段爆破过后，岩爆发生时，岩体内发出清脆爆裂声，犹如枪声，拱部岩石劈裂成棱块状、倒三角形，伴随弹射岩体，尤其拱部左侧半边岩体剥离弹射，最终形成环向4.5m左右，纵向3m，深度达1.7m的岩爆坑，并把上循环的拱架带落，有相当数量的岩石松动脱落，待这循环安设拱架时仍偶有小岩片弹裂。岩爆特征：爆破过后30min进洞查看时已经开始发生，在拱顶及左侧区域，大面积岩体弹射，左侧岩体运行轨迹类似抛物线，伴有清脆爆裂声，集中岩爆持续时间2个半小时左右，后期仍有岩片掉落。3、现场存在岩爆现象描述及当前已经采取的方案中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部岩体弹落瞬间照片•左洞ZK76+869～ZK76+866段岩爆发生时大片岩体弹落中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•二郎山隧道左洞ZK76+869～ZK76+866段岩爆后照片岩爆过后形成塌腔及拱架破坏中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部中等岩爆视频中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部岩爆破坏拱架视频中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部2月20日右洞岩爆情况描述•2014年2月19日二郎山隧道右线K76+829～+822两个循环爆破过后，业主、监理及施工方人员均到掌子面现场查看，两循环均未发现岩爆现象发生，现场决定不立架，按照三级围岩施工。但是在2月20日下午11点右线K76+822～+819段爆破后发生岩爆，岩爆发生段落K76+829～+819，时间持续到15点才基本稳定。本循环及之前施工完毕初支的两个循环均有大量岩体掉落，前两循环初支网片、锚杆及喷砼受损严重。岩爆部位在拱顶右侧至拱腰位置，环向长度3.5m，纵向长度10m，深度最深有1.5m，掉落的岩体有12m3之多。中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•岩爆后岩体掉落范围照片•岩爆后系统锚杆严重变形2月20日岩爆后照片中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部3、当前岩爆段已采取的施工措施•轻微岩爆段施工措施汇总表工序名称施工措施防护措施爆破后排烟通风排烟、水幕降尘、掌子面及开挖轮廓喷洒高压水40分钟工人佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩机械排险通风排烟、水幕降尘、挖掘机排险收渣挖掘机驾驶楼顶加焊8mm厚钢板出渣通风排烟、水幕降尘挖掘机、装载机驾驶楼顶加焊8mm厚钢板找顶通风排烟、水幕降尘施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩初期支护通风排烟、水幕降尘、挂网、打锚杆、喷砼施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩测量放样通风排烟、水幕降尘施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩打钻、装药、联线通风排烟、水幕降尘、风动湿式凿岩机钻孔、全断面光面爆破施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•中等岩爆段施工措施汇总表3、当前岩爆段已采取的施工措施工序名称施工措施防护措施爆破后排烟通风排烟、水幕降尘、掌子面及其后15m范围内喷洒高压水40分钟，每个作业循环内保持岩壁湿润工人佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩机械排险通风排烟、水幕降尘、挖掘机排险收渣挖掘机驾驶楼顶加焊8mm厚钢板出渣通风排烟、水幕降尘挖掘机、装载机驾驶楼顶加焊8mm厚钢板找顶通风排烟、水幕降尘、人工充分找顶施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩初期支护通风排烟、水幕降尘、安装拱架，间距1m，挂设钢筋网片，施工系统锚杆，喷射C20砼，对于较深岩爆坑，坑内加密锚杆，安放多层钢筋网片，分多次喷射砼回填。施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩测量放样通风排烟、水幕降尘施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩打钻、装药、联线通风排烟、水幕降尘、风动湿式凿岩机钻孔、全断面光面爆破施工人员佩戴钢盔、防弹背心及防尘口罩中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•工人在安全防护下对掌子面及开挖周边轮廓喷洒高压水3、当前岩爆段已采取的施工措施中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•装载机驾驶楼顶部加设8mm厚钢板挖掘机驾驶楼顶部加设8mm厚钢板3、当前岩爆段已采取的施工措施中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•⑶现场观察总结岩爆规律•为总结岩爆发生规律，降低岩爆段施工风险，指导后续岩爆段施工，编制了岩爆统计观察记录表，通过现场观察总结规律。•记录表内容包括：岩爆发生时间、里程、地质状况、断面部位、岩爆前的声响、岩爆数量等信息。记录表格式见纸质材料。3、当前岩爆段已采取的施工措施中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施•4.1、加强岩爆的预报•在岩爆段加强观测，并根据观测结果采取喷、锚、网的加强措施。另外，对掌子面前方可能发生岩爆的程度进行预报。预报主要采用以下方法综合预报：•、试验分析法预报•在进入设计岩爆范围时，对不同岩石取样试验及现场实测地应力σmax和Rc、RC／σmax指标（需要业主协调外部单位测试）；根据其大小判别可能发生岩爆的程度，再结合TSP203超前地质预报或超前探孔，用对比的办法对前方可能发生岩爆的具体地段进行预报。中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•②、经验预报•A．根据地质素描和数码相机拍照，结合施工经验进行预报。•B．岩体完整，极少或看不出明显裂隙的围岩容易发生岩爆；相反岩体节理松散破碎，一般岩爆不会发生。•C．岩石表面干燥，具有似烘干样的光泽容易发生岩爆。•D．水平、薄层、结构面较多的岩石容易发生岩爆。•E．岩爆发生前的声响特征进行预报，当听到围岩内部有闷雷似的响声时，尽快撤离人员及设备。4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•③、用工程类比法进行预报•在施工过程中根据隧道已发生经历的岩爆情况进行分析，找出除一般岩爆规律外的特殊规律，用工程类比的方法，对以后地段的岩爆进行预报。•4.2、采取临时及永久防护措施•1、通用措施：•⑴、岩爆段在掌子面钻孔台架顶部增加可移动的防护棚架，保证作业人员及设备安全，防护棚架设计图如下。4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•防护棚架构造：图中“1”标识为I10工字钢顶棚骨架，共计10根，骨架之间挂设防护网；图中“2”标识为I10工字钢走行轨道，共计2根；图中“3”标识为液压顶升油缸，共计4个；图中“4”标识为骨架走行装置，共计20套，每个顶棚骨架通过走行装置与两侧走行轨道连接。4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施•钻孔台架防护棚架侧面图中铁十二局集团雅康高速公路C2项目经理部•钻孔台架防护棚架正面图•棚架防护原理：工人在掌子面钻孔作业时，顶棚骨架展开，液压油缸升起棚架，和防护网共同覆盖整个钻孔台架，保证工人在安全防护下作业。初期支护需要安装拱架时，可以将顶棚骨架沿走行轨道向掌子面方向收缩，便于拱架安装作业。4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施中铁十二局集团雅康高速公