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1、新天心山隧道出口F7斷層施工方案一、工程概況贛龍鐵路擴能改造工程新天心山隧道（DK253+840DK229+750）全長13780m，位于福建省連城上杭縣境內，出口位于上杭縣古田鎮洋綢村。新天心山隧道出口段（DK224+881DK229+750）全長4869米，隧址區發育有2條斷層、4條巖性接觸帶和1處節理密集帶。1、F7斷層設計地質概述F7斷層里程DK229+360DK229+240，發育于燕山早期花崗巖，與線路相交于DK229+296，斷層破碎帶寬度約80m，兩側影響帶各20m。根據物探資料揭示，DK229+280附近橫向電阻變化明顯，其中DK229+265DK229+320段電阻率較低，2、物探彈性波速2550m/s，產狀10382,與線路夾角64，向大里程傾斜，如圖1。圖1 F7斷層位置F7斷層帶內擠壓破碎，擠壓擦痕，破碎帶及其影響帶圍巖受構造影響，破碎松散，自穩能力差，對隧道洞身穩定性有較大影響。且此處埋深較淺，沿斷層影響帶地貌上形成深切的沖溝，地表匯水面積大，屬強富水區，預測最大涌水量為13895m3/d。隧道施工過程中易產生涌水、突水及掉塊、坍塌。2、設計支護方法F7斷層設計支護方法序號里程超前預注漿超前支護施工工法襯砌類型1DK229+360+340 （影響帶20m）5m超前周邊注漿型超前小導管三臺階臨時仰拱法b2DK229+340+260 （斷層破碎帶80m）5m超前3、帷幕注漿89洞身長管棚+套打50小導管b3DK229+260+240 （影響帶20m）5m超前周邊注漿型超前小導管b二、超前地質預報情況1、HSP聲波反射法探測根據中鐵西南科學院地質預報單位7月5日“新天心山隧道出口地質預報簡報第07期（DK229+380+310）”報告顯示，DK229+360DK229+310段巖體為中風化花崗巖，發育兩組節理，大角度相交，巖體破碎呈碎塊狀結構，巖體自穩性差，部分地段發育長大不利結構面和次級小斷層，節理裂隙切割使巖體破碎，受構造影響此段節理密集帶可能成為富水區。2、超前地質鉆探7月15日至16日在掌子面DK229+360施作三個超前地質鉆孔，長度分別為90米4、（1#孔線左側拱腰）、60米（2#孔拱部中間）、60米（3#孔線右側拱腰）。地質探測情況為DK229+360+300發育節理裂隙密集帶，巖體破碎，鉆孔過程中有線狀水出露，最大出水量8.5m3/h（2#孔）。3、地表調查地表植被發育，地形起伏較大，相對高差2050米，切割呈U形狀，山間沖溝發育，埋深淺。DK229+330處為鄉村水泥公路(寬約3.0米)，埋深約32米；DK229+315為常年流水的河溝 (寬約20米),溝底埋深約21米（溝底淤泥厚約23米），如圖2。圖2 F7斷層區域地表三、存在的風險及對應措施F7斷層存在的風險與對應措施序號存在的風險風險產生的原因對應措施備注1坍塌受斷層構造帶5、影響，節理裂隙發育，圍巖破碎松散，自穩能力差，隧道開挖后，極易產生上部及側面塌方。注漿預加固； 加強支護措施； 短臺階、短進尺、弱爆破。2涌水地貌形成深切的沖溝，地表匯水面積大，對地下水補給強。構造作用巖體裂隙發育，對水流有良好的滲透性。超前預注漿堵水； 做好洞內排水措施。3地表塌陷地表起伏大、埋深淺，巖體破碎。超前預注漿加固； 加強超前支護； 短臺階、短進尺； 減震控制爆破。4地表透水地表常年流水的河溝，埋深淺。河床采取圍堰方式； 河溝底鋪C15砼； 溝底地表注漿。四、總體施工方案按照“地質預報先導、注漿預加固先行”、“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測、速反饋”的方針組織施工。6、1、以地質為先導，系統做好超前地質預報工作，包括HSP聲波反射探測、超前水平探孔、地質素描等，以探明掌子面前方地質與水文情況，為施工決策提供依據，確保施工安全。2、按照設計要求施作超前周邊預注漿與超前帷幕預注漿，以達到注漿堵水、加固圍巖的目的。3、按照設計要求進行超前支護，斷層破碎帶段施作89洞身長管棚+套打50小導管超前支護。4、采用三臺階臨時仰拱法施工，嚴格按照設計要求規范施工。5、開挖采取減震控制爆破技術，嚴格控制炮眼深度與裝藥量，減少對圍巖的擾動。6、做好圍巖監控量測工作，加強監測頻率，及時反饋信息。7、仰拱與二襯要緊跟、及時施作，盡早封閉成環。8、做好洞內施工排水措施。9、做好施工預7、防與應急措施。五、施工方法1、超前地質鉆探F7斷層段超前地質鉆探采取長距離超前探孔與短距離加深炮孔相結合的方式。1）在DK229+360、DK229+310分兩次施作長距離超前探孔（鉆孔直徑125mm），每次探孔長度不少于60米，搭接長度為10米；探孔布置在拱頂、左右側拱腰處，孔口距開挖輪廓線23米，孔底距開挖線外約5米。超前探孔布置如圖3。圖3 超前探孔布置圖2）超前鉆孔應裝設孔口管（1085mm熱軋無縫鋼管），管長3m，前端焊接法蘭盤，為防止突發涌水孔口管安設與孔口管配套的高壓閘閥。3）加深炮孔鉆探是利用風鉆在隧道開挖工作面鉆小孔徑獲取地質信息的一種方法，孔徑與爆破孔相同。每開挖23米施作8、5米長加深炮孔鉆探。2、超前預注漿施作5m超前周邊預注漿（兩側影響帶各20米）與5m超前全斷面帷幕注漿（斷層破碎帶80米），以達到注漿堵水、加固圍巖目的。1）采用川桑豹履帶式大型鉆機鉆孔，開孔直徑125mm,終孔直徑90mm；裝設孔口管（1085mm熱軋無縫鋼管），管長3m，前端焊接法蘭盤，并安設與孔口管配套的高壓閘閥。孔口管應埋設牢固，孔口管止漿措施采用麻繩纏繞后再頂進孔內，并用錨固劑封閉孔口管與孔壁的縫隙；注漿時用帶法蘭盤的注漿管與孔口管連接，如圖4。圖4 注漿鉆孔結構與孔口管安裝圖2）每循環鉆孔注漿縱向長度30m，開挖25m,保留5m止漿巖盤，必要時設置混凝土止漿墻；分別在DK229+39、70、+345、+320、+295、+270開挖掌子面分五次進行鉆孔注漿。超前預注漿布置如圖5。圖5 超前預注漿布置圖3）注漿范圍為開挖斷面至開挖輪廓線外5m；鉆孔和注漿順序由外向內，同一圈孔間隔施工；超前預注漿采用后退式注漿工藝（若成孔困難、易塌孔時則采用前進式分段注漿）。4）注漿材料一般采用1:1普通水泥漿，特殊情況采用水泥+水玻璃雙液；漿液擴散半徑23米；注漿終壓為注漿處實測水壓+1.5MPa。5）注漿結束標準:注漿過程中，壓力逐漸上升、流量逐漸下降，當注漿壓力達到設計終壓并穩定10分鐘后，即可結束該孔注漿。6）注漿結束后進行注漿效果檢查，未達到設計要求的應進行補注漿；開挖后若仍出現大量10、水，應采取徑向注漿措施，以滿足設計防排水要求。3、超前支護1）型超前小導管DK229+360DK229+340、DK229+260DK229+240段施作型超前小導管注漿預支護。拱部120范圍內布設雙層小導管，采用505mm熱軋無縫鋼管制作成鋼花管，鋼管外插角分別采用40和510交錯布置；小導管每環48根，單根長5米，環向間距30cm。小導管配合鋼架使用，相鄰兩排小導管的水平搭接長度不小于1.5米。2）洞身長管棚DK229+340DK229+260段施作89洞身長管棚+套打50小導管超前支護。洞身長管棚布置在拱部120范圍內，80m一次打設。采用895mm熱軋無縫鋼管制作成鋼花管；每環37根，11、環向間距中至中40cm，外插角8。3）鋼花管注漿鋼花管注漿是對前面超前預注漿的有效補充手段，以提高注漿施工質量，確保施工安全。注漿材料為1:1水泥漿，注漿壓力0.51.0MPa。4、開挖與爆破方法1）開挖工法F7斷層段采用三臺階臨時仰拱法施工，嚴格控制臺階開挖長度58米，掌子面循環開挖進尺約0.6m（一榀鋼架間距），邊墻每循環開挖進尺約1.2m（兩榀鋼架間距）；中下臺階左右側錯開開挖（錯開約2米）。2）減震控制爆破開挖爆破采用減震控制爆破技術，嚴格控制炮眼深度與裝藥量，盡量減少對圍巖的擾動，有效控制淺埋、斷層破碎帶引起塌方的幾率，為隧道安全快速施工創造條件。減震控制光面爆破的要點是縮短循環進尺12、，合理選擇周邊眼布置、裝藥參數和裝藥結構，選取適宜的掏槽形式、鉆爆參數和起爆順序，減少爆破震動強度，保證爆破后開挖斷面的良好成型，盡量避免對圍巖的擾動。減震控制爆破采取的措施主要有：嚴格控制循環開挖進尺，宜在0.60.8m，周邊眼采用小直徑（25mm）乳化炸藥，裝藥結構為空氣間隔裝藥。選擇合理的掏槽形式和掏槽眼布置是減震控制爆破的關鍵措施，采用楔形掏槽形式，掏槽眼盡量靠下靠外布置，掏槽區增打減震孔以增加臨空面。選擇合理的非電毫秒雷管起爆間隔時差，為避免地震波疊加作用引起較大震動，非電雷管延遲間隔時差應控制在120ms以上。由于埋深淺，嚴格控制裝藥量，單段爆破用藥量不超過6kg。采取理論計算與現13、場試爆相結合的方式，科學做好減震爆破設計。選擇合理的炮眼數量、炮眼間距、單眼裝藥量、起爆順序等鉆爆參數，炮眼采用線形布孔、線性起爆，提高裝藥質量和炮口堵塞質量，達到減震目的。5、初期支護初期支護嚴格按照設計要求規范施工，使初期支護形成整體支護體系，控制圍巖變形。支護參數見下表：初期支護參數表襯砌類型噴混凝土6鋼筋網片錨桿參數鋼架施作部位厚度（cm）設置部位網格間距（cm）設置部位類型環距縱距d(m)長度（m）設置部位類型縱距（m）b拱墻23拱墻2020拱部25中空1.51.53.5全環18型鋼1仰拱23邊墻22砂漿1.51.2b拱墻25拱墻2020拱部25中空1.51.54.0 全環I20a型14、鋼0.6仰拱25邊墻22砂漿1.21.0初期支護應盡早封閉成環，隧道開挖后立即對開挖面進行初噴封閉，并及時施作。鋼架架立應考慮足夠的預留沉降量，鋼架之間連接筋按設計布置、焊接牢固，鋼架拱腳必須位于堅實基礎上不得懸空，鋼架連接板必須用高強螺栓螺母連接牢固，按設計要求施作50鎖腳注漿錨管。同時加強工序銜接，盡量減少圍巖長時間暴露時間。6、仰拱與二襯緊跟作業仰拱施工應緊跟掌子面，盡早封閉成環，二襯及時施作。仰拱開挖前必須完成邊墻鋼架的鎖腳錨管，每循環開挖進尺不大于3米。施工安全步距：仰拱初支距掌子面距離不大于35米，二襯距掌子面距離不大于70米。六、監控量測1）地表沉降觀測與洞外觀察F7斷層穿越鄉村15、公路與溪溝段，埋深淺（最淺約20米）。沿鄉村公路、溪溝邊埋設地表沉降觀測點，在隧道穿越區域橫向距離每35米布置一個，每天進行2次沉降觀測。每天觀察地表是否存在開裂、變形現象。2）洞內拱頂下沉、凈空收斂監測按設計規范要求做好洞內拱頂下沉、凈空收斂監測工作，監控量測點布設斷面間距不大于5米，每個斷面布設1個拱頂下沉點、3條凈空水平收斂測線（每個臺階布設一條），監測頻率每天2次。3）洞內觀察洞內觀察可分開挖工作面觀察和已施工地段觀察兩部分。開挖工作面觀察應在每次開挖后進行地質素描；已施工地段觀察初期支護表面的工作狀態。4）信息反饋每天及時分析監控量測數據，并及時將監控量測信息反饋施工現場，當發現異常16、時，立即報告相關單位，調整施工方法、加強支護措施，確保施工安全。七、洞內排水措施F7斷層為富水區，隧道防排水本著“堵排結合”的原則，通過超前預注漿與徑向注漿進行堵水，以控制發生大量涌水的可能性。隧道采取順坡排水，在已施作的仰拱前方設置臨時集水坑，利用隧道中心排水溝將水引至洞外。掌子面通過挖水溝將水引至集水坑，同時預備2臺11kw（抽水量100m3/h）潛水污水泵，當水量較大時將掌子面的水抽至集水坑。集水坑配置2臺18.5KW（抽水量250m3/h）潛水污水泵（同時預備1臺），將水抽至隧道中心排水溝，引至洞外。八、主要勞動力和設備配置合理配置勞動力和設備，合理安排工序銜接，縮短循環時間，保證斷層17、帶安全快速施工。主要勞動力配置表序號名稱人數備注1開挖支護班42其中開挖24人、立架支護18人2出碴班83噴漿班6采用阿立瓦濕噴機4二襯班（仰拱）30其中防排水、鋼筋16人，模板、混凝土14人5抽水4專職抽水6綜合班10配合鉆孔、注漿及其它主要設備配置表序號名稱數量（臺）備注1管棚鉆機1川桑豹履帶式大型鉆機2注漿機22TGZ60/210雙液調速高壓注漿泵3挖掘機14裝載機1側卸式5出碴汽車415T6濕噴機1阿立瓦大型濕噴機九、預防與應急措施F7斷層圍巖破碎、埋設淺，強富水區，存在隧道坍塌、涌水的風險，因此施工中應做好隧道防坍塌、防涌水的預防措施和應急措施。1、預防措施針對F7斷層編制專項施工方18、案，采取合理正確的施工措施。施工方案報建設單位組織評審，嚴格按照批準的施工方案進行施工。1）加強學習與培訓，提高意識與能力施工前對現場管理人員、班組長、作業人員進行詳細的技術交底，并進行施工方案、技術交底培訓。加強施工人員對F7斷層可能存在風險的認識，了解風險的成因、發生途徑和突發前兆，牢固樹立防范、預防和保護意識；組織學習與培訓，掌握各種預防技術和處理技術，提高對隧道緊急突發事件的預防能力、應急能力和處理能力。2）加強地質超前預報施工過程中要詳細了解工程地質資料，掌握地質成因、組成方式、斷層規模、以及地質變化趨勢等。堅持以地質為先導的原則，加強超前地質預報，做好HSP、超前水平鉆探、加深炮孔19、地質素描等工作，時刻掌握地質情況，異常地質及時上報相關單位。3）超前預加固開挖前嚴格按設計要做好超前預注漿，以達到注漿堵水、加固圍巖的目的。4）采取減震控制爆破開挖在進行開挖爆破時，必須采用減震控制爆破技術，嚴格控制爆破規模，遵循“短進尺、少裝藥、多段別、弱爆破”的原則，科學謹慎地進行爆破設計。5）加強監控量測加強洞內外觀察、地表沉降、拱頂下沉、凈空收斂等項目的監測，及時分析數據反饋施工現場。6）嚴格管理、科學施工嚴格按設計施工方法規范施工，加強標準化施工管理，嚴格遵守“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測、速反饋”的方針施工。2、成立應急搶險救援領導小組項目部成立以項目經理（劉冬20、雯）為組長，黨工委書記（蔣啟順）、副經理（張志堅、陳俊義、彭澤武）、總工（尹晨）為副組長，各部門負責人、機械服務站站長、現場領工員、安全員、班組長、醫護人員與小車司機為組員的應急搶險救援領導小組。應急搶險領導小組下設辦公室，辦公室設在安質部，安質部長（陳務實）任主任。應急搶險領導小組設四個專業工作小組：事故救援組、物資設備保障組、醫療救護組、后勤保障組。3、應急搶險救援措施編制隧道防坍塌、防涌水應急預案，施工前組織相關人員進行應急預案演練。1）應急準備報警系統及通訊設備：電話、手機、對講機、擴音喇叭;應急照明設施及機具：備用電線、電纜、電燈、手電筒、應急提燈、移動配電箱等;其它材料：氧氣、乙炔21、木材、型鋼拱架、鐵鍬、撬棍、麻繩、口哨、救生衣、排水管等;搶救機械：挖掘機、裝載機、汽車、指揮車、運輸車輛、混凝土噴射機、潛水泵、抽水機等;傷員急救設備：傷員擔架、急救箱、氧氣袋、藥品等。2）事故報告及應急響應事故發生后，現場施工員或作業人員應立即向應急救援領導小組組長（或副組長）報告，并在事故現場周圍設置警戒線，安裝安全警示牌，保護事故現場。應急救援領導小組組長接到報警后，應立即啟動應急預案，各專業工作小組立即按預案規定的職責開展應急救援工作；同時將現場情況向局指揮部、建設單位等單位報告。3）應急預案啟動人員到位：應急救援的四個專業工作小組人員，應以最快的速度趕撲事故地點，開展各自負責的救22、援工作。應急物資調配到位：事故發生后，應按預定的搶險機械、機具、防護備品、材料等搶險物資迅速組織調配到位，為救援行動做好準備工作。現場指揮到位：應急指揮人員應迅速到達事故地點，制定、研究救援方案，指導救援工作。4）救援行動人群緊急疏散應急小組組長接到警報后，立即安排保衛疏散組負責人及時組織事故現場人員按次序撤離到安全地帶。事故現場救援方案事件發生第一時間，救援搶險小組人員應緊急出動，組織人力、機械設備進行搶險，清點人數、搶救受傷人員或被困人員、清理坍方體、組織抽排水等各項工作。緊急醫療救護對搶救受傷人員先進行緊急醫療救護，然后立即就近送往當地醫院進行搶救。警戒與交通管制對事故現場進行保護，設置警戒范圍，預留車輛及救援人員、指揮人員、事故調查人員進出通道，保證道路交通暢通，杜絕無關人員進入施工現場。事態控制事故現場應盡量控制不擴大影響范圍，并對施工現場進行監控，防止事態進一步升級。技術支持 事故救援組成員應對事故提出救援處理方案，在救援過程中出現新情況時，作出切實可行的救援方案和技術方案，以保證救援工作順利進行，保證救援人員的安全。4）應急恢復應急搶險救援結束后，及時進行現場清理、解除警戒、善后處理。5）事故調查與總結評審配合相關單位做好事故調查工作，對應急搶險救援工作進行總結評審。