1、隧道安全風險評估 承赤高速14合同項目經理部安全風險評估目 錄第一篇 隧道建設工程概況1一 地形地貌1二 工程地質1三 水文地質特征2四 地震烈度2五 氣候2第二篇 承赤高速公路設計主要技術標準3第三篇 工程情況設計簡介4一 隧道工程簡述4二 基本設計情況5三 施工要求6第四篇 施工階段安全風險評估7一 安全風險評估依據7二 安全風險評估原則7三 安全風險評估的必要性7四 風險評估流程8五 施工階段安全風險指標體系8六 隧道安全風險分級和接收準則11七 施工階段風險評估13第五篇 隧道安全風險技術對策24一 隧道塌方風險事件的技術對策24二 隧道大變形施工對策及安全技術措施27三 第三方損失處
2、理技術對策31四 涌水突泥風險技術對策31五 巖爆施工對策與安全技術措施32施工階段隧道安全風險評估第一篇 隧道建設工程概況大廟隧道位于隆化縣茅荊壩自然保護區內,呈西北-東南走向展布,設計兩條分離式單行曲線隧道,隧道左線起訖里程樁號ZK4+565-ZK10+200,長5635m,其中本合同段內隧道左線起訖里程樁號ZK7+250-ZK10+200,長2950m,隧道右線起訖里程樁號K4+555-K10+200,長5645m,其中本合同段內隧道右線起訖里程樁號K7+250-K10+200,長2950m,屬特長隧道,本合同段左線洞門采用偏壓式,右線洞門采用端墻式,燈光照明,機械通風。一、地形地貌隧道
3、區屬中山區,地形較簡單,兩側洞口處為坡積地貌,溝壑發育,兩側洞口坡度較緩,為5。-15。山體總體呈西北-東南走向。最高海拔1141.6m,最低海拔797.4m,相對高差344.2m。二、工程地質1 地層巖性隧道區底層巖性主要為第四系全新(Q4pl+dl)碎石、角礫土,白堊紀大北溝組(K1d)凝灰巖、火山角礫巖。2 區域地質構造設計帶位于一級構造單元中朝準地臺,二級單元燕山臺,三級單元圍場拱段束,四級單元張三營中斷凹處。受構造影響,區內斷裂較為發育,以北西向斷裂為主。主要為康保-圍場深斷裂、小石門-圍場正斷層、海代溝-小俠汰溝斷層、大地-八傾斷層、雞冠山-永合義斷層等,據區域斷裂位置可知,設計帶
4、中區域斷裂位置可知,設計帶中區域斷裂未從隧道通過。3 不良地質及特殊巖土經地表調繪、鉆探、物探工作,隧道區ZK4+995-ZK5035、K4+975-K5+015段節理發育帶,異常寬度為35-45米。節理發育帶內巖體節理裂隙較發育,巖石破碎,隧道開挖后應力釋放,極易發生掉塊,甚至小范圍塌落,隧道開挖時應加強支護。三、水文地質條件經地表調繪,隧道區K5+300左600米處溝內發現一下降泉水,流量很小,為15-20L/min。隧道洞口處鉆孔內未見地下水。地下水徑流、排泄主要受地形控制,表現為大氣降水從山頂處向兩側山凹處流,地下水貯存主要分布在巖性接觸帶、地勢低凹處,具體分布在洞口,節理發育帶、巖性
5、接觸帶,以及洞身溝谷處,水位及流量隨大氣降水量及節理發育情況變化而變化,圍巖富水部位不均衡,富水性不均一,透水性弱。地下水類型主要為第四系孔隙水及基巖風化、構造裂隙水。總體看,隧道區水文地質條件簡單。四、地震烈度地震動峰值加速度為0.05g(度)。五、氣候隧區北靠內蒙古高原,受高壓控制影響較大,屬大陸季風氣候,總的特點是春秋干旱多風,冬季寒冷漫長,夏季短促,雨量充沛,晝夜溫差懸殊。氣溫:該區年均氣溫9,北部較南部略低。一月最冷,月均氣溫-8.7,七月最熱,月均氣溫24.5;極端最低氣溫-31.4,極端最高氣溫39.4;降雨量500-650mm左右,降雨集中在6-8月,約占年降水量70%,主要變
6、現為暴雨形式;蒸發量:該區蒸發量1838.7mm;年均日照2800-2900小時;無霜期150天左右,區域最大凍土深度1.5米。第二篇 承赤高速公路大廟隧道設計主要技術標準主要技術標準表序號項 目技術標準1公路等級雙向四車道高速公路2設計速度80Km3設計荷載公路-級4隧道防水等級一級,二襯砼抗滲等級不低于P85隧道建筑界限1) 隧道主洞建筑界限:凈寬10.25m,主洞凈高5.0米,檢修道凈高2.5m2) 緊急停車帶建筑界限:凈寬13.00米,凈高5m3) 車行橫通道建筑界限:凈寬4.5米,凈高5m4) 人行橫道建筑界限:凈寬2m,凈高2.5米第三篇 工程設計情況簡介一、隧道工程簡述大廟隧道位
7、于隆化縣茅荊壩自然保護區內,呈西北-東南走向展布,設計兩條分離式單行曲線隧道,隧道左線起訖里程樁號ZK4+565-ZK10+200,長5635m,其中本合同段內隧道左線起訖里程樁號ZK7+250-ZK10+200,長2950m,隧道右線起訖里程樁號K4+555-K10+200,長5645m,其中本合同段內隧道右線起訖里程樁號K7+250-K10+200,長2950m,屬特長隧道,本合同段左線洞門采用偏壓式,右線洞門采用端墻式,燈光照明,機械通風。二、基本設計情況1 設計時速及結構類型承赤高速公路大廟隧道最高行車速度80km/h,雙向四車道設計。主洞襯砌輪廓為三心圓邊墻結構,緊急停車帶襯砌內輪廓
8、結合停車帶加寬寬度、主洞襯砌內輪廓形式確定,設計為五心圓曲邊墻結構。車行橫通道、人行橫通道襯砌內輪廓均為拱部單心圓的直邊墻結構。2 洞口及明洞開挖方法洞口段土方及表層風化石方采用機械自上而下分層開挖,爆破石方采用短開挖、弱爆破自上而下開挖,人工修整坡面。在進行暗洞施工前對洞口襯砌外13m范圍內的邊仰坡進行錨噴(網)加固,然后開挖進洞。明洞施工前先施工好兩側刷坡線外5m的截水天溝,圍巖為土方及風化石方采用機械自上而下分層開挖,爆破石方采用短開挖、弱爆破自上而下開挖,然后逐段開挖、襯砌、回填,再開挖。3 支護與襯砌采用復合式襯砌,初期支護設計主要為錨、網、型鋼支撐與濕噴混凝土結構形式,二次襯砌為耐
9、久性混凝土設計。初支錨桿拱部為組合注漿中空錨桿,墻部為全長粘結型砂漿錨桿。4 防排水設計二次襯砌拱部、墻部及仰拱采用防水混凝土,抗滲等級不低于P8;初支與二襯間設計分離式防水層(防水板+土工布),防水板施工縫(焊縫)須與襯砌施工接縫(及變形縫)錯開。縱環向盲溝、橫向排水管與兩側水溝組織排水通道,再通過橫向導水管匯至中心圓管排水溝排出洞外。5 輔助措施主要有洞口(洞身)管棚、超前小導管注漿、超前錨桿等。6 開挖設計建議的施工方法圍巖級別施工方法全斷面法臺階法臺階法三臺階臨時仰拱法三臺階七步法三臺階臨時仰拱法雙側壁導坑法三臺階七步法或按明洞設計三、施工要求1、采用光面爆破,控制線性超挖;2、濕噴混
10、凝土初期支護,保證初支混凝土施工質量;3、加強監控量測與超前地質預報工作,做好數據分析與信息反饋,及時調整施工參數,保證施工安全;4、加強施工監管,確保措施到位;加強工序管理,確保工序緊跟,尤其是開挖與初支、初支與襯砌以及仰拱超前施做與拱墻二次襯砌工序間的合理步距控制。第四篇 施工階段安全風險評估一、安全風險評估依據公路工程技術標準公路隧道施工技術規范公路水泥砼路面設計規范公路隧道設計規范錨桿噴射混凝土支護技術規范公路施工安全技術規程關于開展公路橋梁與隧道工程施工安全風險評估試行工作的通知項目風險管理方針及策略項目設計和施工方面的文件設計階段風險評估成果我項目部現有技術裝備、施工能力、管理水平
11、,以及多年從事復雜地形地質條件公路路基、高墩、技術復雜型特大橋梁的豐富經驗。二、安全風險評估原則實事求是原則、風險管理的主動性、及時性和動態性原則,以保證風險評估全面、可靠,風險處理合理、有效,風險監測準確,反饋及時;公路隧道安全風險評估主要對造成人員傷亡、財產損失、工程經濟損失等風險事件進行評估。三、安全風險評估的必要性當前,我國正處于構建社會主義和諧社會的重要時期,也是公路建設的黃金機遇期。截止至2006年底,我國已成功修建了7500多座、總延長米4300多公里的公路隧道,隧道數量和總長度均居世界前列。“十一五”期間,我國將新建公路17000多公里,其中客運專線7000公里。在建和擬建客運
12、專線項目中,設計隧道總長度1000多公里,今后幾年還將修建超過3000公里的公路隧道。近年來,國內在煤礦、地鐵項目以及交通隧道建設方面接連發生了多起諸如坍塌、瓦斯爆炸、突泥突水等的重特大安全事故。2007年以來,重特大事故不斷,2007年8月5日、6日間,宜萬公路野山關隧道、石太客運專線南山隧道接連發生兩起安全事故造成多名施工人員死亡和失蹤。這些重特大事故引起黨中央、國務院領導高度關切和社會各界新聞媒體的廣泛關注。以隧道安全為代表的工程建設安全關系到人民的生命財產安全和社會的和諧穩定,關系到黨和國家的形象。 隧道事故高發的根本原因除主觀上的思想麻痹和安全管理松懈外,另外一個原因就是對地質情況不
13、清,對地質災害的認識不足,從而導致對隧道安全風險認識不到位。四、風險評估流程1 隧道安全風險評估和管理基本流程見“隧道安全風險評估和管理基本流程圖”。2 施工階段風險評估流程 見“施工階段風險評估流程圖”。五、施工階段安全風險指標體系見“公路隧道施工階段安全風險評估指標體系表”。隧道安全風險評估和管理基本流程圖公路隧道施工階段安全風險評估指標體系表項目階段施工方法目標風險風險因素或風險事件施工階段礦山法安全塌方突水(泥、石)瓦斯大變形巖爆其他明挖法山體開裂變形坍塌其他施工階段風險評估流程圖施工階段開始檢查施工圖階段所做的全部風險評估結果和相關數據資料,以及招投標和合同中反饋的信息結合自身施工水
14、平和現場情況對風險進行識別和管理對風險進行評估在施工組織計劃中制定風險管理計劃,包括預設的應對措施和殘留風險的處理措施全過程對殘余風險進行風險監控建立專門機構定期檢查施工中實際地層條件和各種風險檢查結果是否滿足要求滿足不滿足改變預設的風險應對措施、施工方法和步驟,選擇更優化的施工方案和管理措施直至整個隧道完工實施變更后的施工方案和管理措施六、隧道安全風險分級和接受準則1 公路隧道風險分級公路隧道風險分級包括事故發生概率的等級標準、事故發生后果的等級標準和風險的等級標準。2 事故發生概率的等級事故發生概率的等級分成五級,見下表:概率等級標準概率范圍中心值概率等級描述概率等級0.31很可能50.0
15、30.30.1可能40.0030.030.01偶然30.00030.0030.001不可能2100030010001003003010092101F2或1SI10SI=1或1MI10MI=1注: F=死亡人數 SI=重傷 MI=輕傷(3)環境影響是指隧道施工對周圍建(構)筑物破壞或損害、環境污染等,根據其影響程度進行分級,如下表所示:環境影響等級標準后果定性描述災難性的很嚴重的嚴重的較大的輕微的后果等級54321環境影響描述永久的且嚴重的永久的但輕微的長期的臨時的但嚴重的臨時的且輕微的注:“臨時的”含義為在施工工期以內可以消除;“長期的”含義為在施工工期以內不能消除,但不會是永久的;“永久的”
16、含義為不可逆轉或不可恢復的。 4 風險的等級標準根據事故發生的概率和后果等級,將風險等級分為四級:極高、高度、中度和低度。風險等級標準 后果等級概率等級輕微的較大的嚴重的很嚴重的災難性的12345很可能5高度高度極高極高極高可能4中度高度高度極高極高偶然3中度中度高度高度極高不可能2低度中度中度高度高度很不可能1低度低度中度中度高度5 公路隧道風險接受準則與采取的風險處理措施風險接受準則與采取的風險處理措施表風險等級接受準則處理措施低度可忽略此類風險較小,不需采取風險處理措施和監測。中度可接受此類風險次之,不需采取風險處理措施,但需予以監測。高度不期望此類風險較大,必須采取風險處理措施降低風險
17、并加強監測,且滿足降低風險的成本不高于風險發生后的損失。極高不可接受此類風險最大,必須高度重視并規避,否則要不惜代價將風險至少降低到不期望的程度。七、施工階段風險評估1 礦山法施工隧道典型風險因素識別按照公路隧道風險評估與管理暫行規定(鐵建設2007200號)要求,施工階段應在施工圖階段的風險評估結果基礎上,結合實施性施工組織設計,對本標段所有隧道進行評估。礦山法施工的隧道側重于安全,對塌方、瓦斯、突水(泥、石)、巖爆、大變形等典型風險進行評估。在評估時,施工單位較多地結合了以往的施工經驗。礦山法施工隧道典型風險因素識別參照下表:礦山法施工風險因素核對表 風險事件風險因素塌方大變形其他施工準備
18、情況見表1施工地質勘察見表2開挖情況開挖方式循環進尺爆破器材檢查和落實預留變形量地下水處理爆破方法隧道超挖情況進洞落底挑頂斷面變化處或工法轉化處支護及襯砌情況支護剛度超前支護地層與加固與改良支護時機支護方法支護質量閉合成環周期監控量測掌子面穩定情況量測器材及布置量測頻率規范要求監測項目監控量測制度信息反饋及處理施工管理見表3隧道特征見表42 洞口段隧道施工典型風險因素識別洞口段隧道施工典型風險因素識別參照下表:洞口段隧道施工風險因素核對表 風險事件風險因素山體開裂變形坍塌其他施工準備情況見施工準備情況風險因素核對表施工地質勘察見施工地質勘察風險因素核對表開挖情況開挖速度地下水處理爆破方法爆破器
19、材檢查和落實棄碴堆放施工期防排水排水措施降水措施支護情況支護強度支護形式監控量測量測器材及布置量測頻率規范要求監測項目監控量測制度信息反饋及處理施工管理見施工管理風險因素核對表隧道特征開挖跨度開挖深度3 施工準備情況、施工地質勘察、施工管理、隧道特征風險因素礦山法施工及洞口段施工風險因素核對表中的施工準備情況、施工地質勘察、施工管理、隧道特征風險因素見下表: 施工準備情況風險因素核對表 表1 施工準備情況氣象調查與施工有關法令調查設計文件的核對情況實施性施工組織設計其他 施工地質勘察風險因素核對表 表2施工地質勘察資料收集情況常規地質法情況(地質素描)超前地質預報情況其他 施工管理風險因素核對
20、表 表3施工管理培訓情況檢測情況應急預案情況人員管理情況施工隊伍狀況機械裝備程度施工質量施工經驗輔助工法的掌握與應用監理情況其他 隧道特征風險因素核對表 表4隧道特征埋深斷面大小長度坡度輔助坑道其他4 管段內隧道安全風險因素(1)隧道安全風險因素核對 風險事件風險因素大廟隧道塌方大變形第三方損失涌水突泥施工準備情況氣象調查與施工有關法令調查設計文件的核對情況實施性施工組織設計施工地質勘察資料收集情況常規地質法情況(地質素描)超前地質預報情況地基承載力不足侵入巖與沉積巖接觸帶斷層、斷層破碎帶節理化巖體膨脹性巖土開挖情況開挖方式循環進尺爆破器材檢查預留變形量地下水處理爆破方法隧道超挖情況進洞落底挑
21、頂斷面變化處或工法轉化處支護及襯砌情況支護剛度超前支護地層與加固與改良支護時機支護方法支護質量閉合成環周期監控量測掌子面穩定情況量測器材及布置量測頻率規范要求監測項目監控量測制度信息反饋及處理施工管理培訓情況檢測情況應急預案情況人員管理情況施工隊伍狀況機械裝備程度施工質量施工經驗輔助工法的掌握與應用隧道特征埋深斷面大小坡度 風險事件風險因素大廟隧道塌方大變形第三方損失涌水突泥施工準備情況氣象調查與施工有關法令調查設計文件的核對情況實施性施工組織設計施工地質勘察資料收集情況常規地質法情況(地質素描)超前地質預報情況地基承載力不足侵入巖與沉積巖接觸帶斷層、斷層破碎帶節理化巖體膨脹性巖土開挖情況開挖
22、方式循環進尺爆破器材檢查預留變形量地下水處理爆破方法隧道超挖情況進洞落底挑頂斷面變化處或工法轉化處支護及襯砌情況支護剛度超前支護地層與加固與改良支護時機支護方法支護質量閉合成環周期監控量測掌子面穩定情況量測器材及布置量測頻率規范要求監測項目監控量測制度信息反饋及處理施工管理培訓情況檢測情況應急預案情況人員管理情況施工隊伍狀況機械裝備程度施工質量施工經驗輔助工法的掌握與應用隧道特征埋深斷面大小坡度風險事件風險因素大廟明洞塌方大變形第三方損失涌水突泥施工準備情況氣象調查與施工有關法令調查設計文件的核對情況實施性施工組織設計施工地質勘察資料收集情況常規地質法情況(地質素描)超前地質預報情況地基承載力
23、不足侵入巖與沉積巖接觸帶斷層、斷層破碎帶節理化巖體膨脹性巖土開挖情況開挖方式循環進尺爆破器材檢查預留變形量地下水處理爆破方法隧道超挖情況進洞落底挑頂斷面變化處或工法轉化處支護及襯砌情況支護剛度超前支護地層與加固與改良支護時機支護方法支護質量閉合成環周期監控量測掌子面穩定情況量測器材及布置量測頻率規范要求監測項目監控量測制度信息反饋及處理施工管理培訓情況檢測情況應急預案情況人員管理情況施工隊伍狀況機械裝備程度施工質量施工經驗輔助工法的掌握與應用隧道特征埋深斷面大小坡度5 管段內隧道安全風險等級劃分見各隧道安全風險等級表。31大廟隧道安全風險等級表序號風險因素風險事件塌方大變形涌水突泥第三方損失概
24、率等級后果等級風險等級概率等級后果等級風險等級概率等級后果等級風險等級概率等級后果等級風險等級1塌方54極高2大變形43高度3涌水54極高4第三方損失32中度第五篇 隧道安全風險技術對策一、隧道塌方風險事件的技術對策1 塌方風險等級歸類根據“隧道安全風險等級劃分”的成果知:我標段大廟隧道為無“高度”風險等級的隧道;2 風險處理對策(1)根據公路隧道風險接受準則與采取的風險處理措施之規定,中度風險是可接受的,相應的處理措施為“不需采取風險處理措施,但需予以監測”;極高風險“必須高度重視并規避,否則要不惜代價將風險至少降低到不期望的程度”。為此,項目部確定如下風險技術對策:極高風險隧道(段落):在
25、加強施工監測的同時,加強超前地質預報工作,做好設計復核,尤其是現場地質核對和完整的地質分析工作。超前地質預報的主要方法確定為:地質分析法超前預測、超前水平鉆孔探測、TSP203檢測和必要的地質雷達檢測。制訂專項安全技術措施和應急預案,并加強現場演練。加強施工工藝管理與工序銜接控制,確保工程質量和工序緊跟;積極與石武客專河南公司以及監理單位、設計單位,變更設計方案,規避風險;加強監控量測,必要時,與專業設計人員密切配合,采用力學反演技術及時修參。編制隧道監控量測方案,認真實施監控量測,通過記錄、分析,反饋,判識圍巖穩定狀態;必要時與設計單位配合,利用實測數據,借助大型土木軟件,通過建模、網化、加
26、載、求解與分析等計算步驟,預測圍巖變形或進行力學反分析,及時修改設計參數,確保施工安全。依據公路隧道監控量測技術規程(TB10121-2007)第4.5.10款的規定,在監控量測與數據處理、分析的基礎上,確定二次襯砌施做時間,確保及時施做二襯。(2)加強施工監管,確保措施到位;加強工序管理,確保工序緊跟,尤其是開挖與初支、初支與襯砌以及仰拱超前施做與拱墻二次襯砌工序間的合理步距控制。3洞口及明洞工程段防護技術措施隧道洞口段工程包括洞口土石方開挖、邊仰坡防護及洞口段襯砌、洞門施工等。結合隧道洞口地形、地貌、工程地質和水文地質條件,并考慮到施工開挖邊坡的穩定性,本著“早進晚出”、“減少開挖”的原則
27、,洞口采用明挖法或拱部明挖邊墻暗挖法施工。及時進行邊仰坡防護施作并加強對山坡穩定情況的監測、檢查,確保施工安全。具體施工工藝分述如下:(1)洞口排水首先施工隧道洞頂截水溝,截水溝距坡頂開挖線不小于5m,其坡度根據地形設置,但不應小于3,以免淤積。(2)洞口邊仰坡開挖與防護根據設計圖紙和施工現場布置,在洞口范圍內測量放樣邊坡控制樁,按照設計坡比分層開挖,分層開挖高度2.0m,采用隨開挖隨防護。開挖洞口時以盡量減少破壞原有植被和巖體為原則,按設計坡度一次性整修到位,圍巖破碎的部位用網噴錨桿加固。洞口場地用裝載機輔以推土機整平壓實;遇堅硬石質地層人工鉆眼小炮爆破。洞口段開挖將充分考慮洞內施工需要,合
28、理布置供風、供水、供電設施、材料存放及加工場地、機械停放場地。4 軟弱圍巖及淺埋段預防坍塌、冒頂的其它技術措施(1)施工中遵循“短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、早襯砌”的施工原則;調整開挖方法,優化爆破設計,強調光面爆破或預留光爆層爆破,嚴格控制單響藥量,減小爆破震動,爆破排煙后,視圍巖穩定情況,決定噴砼封閉與出碴的先后順序,原則上先初噴封閉,再行出碴,爾后復噴直到達到設計厚度。對IV、級圍巖淺埋段,在掘進施工中很有可能出現塌方,為保證施工安全和質量,首先按設計圖紙要求施工,做到短進尺,弱爆破,勤支護。及時施作小導管超前支護,如果小導管注漿壓力和注漿量與設計要求相差太多,應停止施工,超前探孔,
29、如實掌握隧道圍巖情況,根據超前探孔地質資料,上報設計院,變更施工方案。每循環進尺控制在60至100cm之內。開挖后,對掌子面及拱頂初噴封閉,并及時施作鋼架,錨噴支護。鋼架間距嚴格按設計要求施做,必要時縮小鋼架間距,鋼架連接板處設置鎖腳鋼管。系統錨桿交錯布置于鋼架兩側并與鋼架焊接牢固,鋼筋網片緊貼初噴面,縱環向搭接至少一個網格長度,加強支護,確保施工安全。仰拱緊跟掌子面,距離保持在40m以內,使初期支護盡早封閉成環。(2)加強監測,留足沉降量,保證施工安全和二次襯砌的設計厚度。(3)加強超前地質預報,并結合監控量測分析,及時調整設計參數。(4)有仰拱地段,須考慮超前施作開挖掌子面與仰拱,嚴格控制
30、仰拱、回填及二次襯砌各工序間的步距,嚴格按規范作業,盡早完成二次襯砌澆筑。(5)施工作業期間,值班技術24小時值守,隨時記錄工作掌子面的情況,遇到問題,及時匯報,防止錯過最佳處理時間。(6)進洞前,應對洞口段以及淺埋段的縱橫斷面進行測量,并繪制縱橫斷面圖,確認淺埋情況,做到隨時掌握洞頂覆巖土層的厚度,并據此調整支護參數和作業工序部署。(7)做好進出洞人員登記,嚴格進洞資格控制管理,減少不必要的損害發生。(8)做好應急預案,配備必備的搶險物資。二、隧道大變形施工對策及安全技術措施1 大變形風險等級歸類根據“TJII標隧道安全風險等級劃分”的成果知:我標段大廟隧道為“中度”風險等級的隧道。 2隧道
31、大變形技術對策(1)隧道開挖后出現大變形的病害特點隧道開挖后容易出現大變形的病害特點:A隧道支護變形量較大,沿隧道右側拱部范圍內出現縱向開裂;B施工面不封閉時,幾小時后圍巖會沿微節理面及層理面產生松弛破裂,在拱頂、洞壁及掌子面會出現響聲,且有圍巖剝落掉塊,開挖輪廓逐漸呈不規則狀等現象,之后暴露面呈顯出破碎/較破碎狀態;C圍巖應力釋放緩慢,時間長,且具有突然大量釋放的特點。使得錨噴支護變形開始不明顯,繼而突然開裂,變形發展較快;D隧道進口段與出口段的出現偏壓不對稱性、非均勻性,隧道開挖后出現變形。(2)控制變形的主要技術措施控制原則采用“加固圍巖、改善變形、先柔后剛、先放后抗、變形留夠、底部加強
32、”的主動式控制原則。一是從提高圍巖力學性能著手,主動加固圍巖,使之承受一部分荷載;二是加長加密錨桿,使支護的荷載傳入基巖深部;三是初期支護允許柔性變形消耗圍巖中儲存的能量;四是預留足夠的變形量防止初支侵入二襯;五是遇大變形時要增加鋼筋對二襯進行加強;六是加強隧道底部結構。技術對策A在掘進施工中很有可能出現變形,為保證施工安全和質量,首先按設計圖紙要求施工,做到短進尺,弱爆破,勤支護。及時施作小導管超前支護,如實掌握隧道圍巖情況,根據超前探孔地質資料,上報設計院,變更施工方案。每循環進尺控制在60至100cm之內。開挖后,對掌子面及拱頂初噴封閉,并及時施作鋼架,錨噴支護。鋼架間距嚴格按設計要求施
33、做,必要時縮小鋼架間距,鋼架連接板處設置鎖腳鋼管。系統錨桿交錯布置于鋼架兩側并與鋼架焊接牢固,鋼筋網片緊貼初噴面,縱環向搭接至少一個網格長度,加強支護,確保施工安全。仰拱緊跟掌子面,距離保持在40m以內,使初期支護盡早封閉成環。B隧道開挖后,現場技術員要立即對工程地質狀況的觀察,內容包括:工作面附近圍巖巖性,斷層破碎帶,變質帶及巖石種類的觀察;節理發育程度,接觸面充填物的性質,開挖面穩定狀態的觀察;開挖面有無松散坍塌剝落現象,有無地下水等觀察。以上觀察內容均需做好記錄。初期支護完成后,對初期支護的狀況進行觀察,內容包括支護錨桿是否被拉曲,噴層是否產生裂縫,剝離和剪切破壞,鋼支撐有無被壓曲現象等
34、。洞外觀察包括對洞口地表情況,地表沉陷,邊坡及仰坡的穩定以及地表水滲透等的觀察。C加強監測,留足沉降量,保證施工安全和二襯的設計厚度。D加強超前地質預報,并結合監控量測分析,及時調整設計參數。E有仰拱地段,須考慮超前施作開挖掌子面與仰拱,嚴格控制仰拱、回填及二次襯砌各工序間的步距,嚴格按規范作業,盡早完成二次襯砌澆筑。F施工作業期間,值班技術24小時值守,隨時記錄工作掌子面的情況,遇到問題,及時匯報,防止錯過最佳處理時間。G進洞前,應對洞口段以及淺埋段的縱橫斷面進行測量,并繪制縱橫斷面圖,確認淺埋情況,做到隨時掌握洞頂覆巖土層的厚度,并據此調整支護參數和作業工序部署。H做好進出洞人員登記,嚴格
35、進洞資格控制管理,減少不必要的損害發生。I做好應急預案,配備必備的搶險物資。3 大廟隧道特殊和不良地質段施工的技術措施(1)斷層破碎帶及其影響帶斷層破碎帶及其影響帶施工主要應減少對圍巖的擾動。施工中采用手段:超前支護,分部開挖,隨挖隨護,密閉支撐,勤快量測。(1)采取的措施按超前地質探測和預報方法,提前預測松散、破碎帶及其影響帶情況,對斷層做出預測。選擇合理施工方法與工藝進行斷層破碎帶及其影響帶施工。斷層破碎帶及其影響帶施工時按照“超前支護、分步開挖、隨挖隨護、密閉支撐、勤快量測”的原則。(2)施工要求通過斷層破碎帶及其影響帶時,及早施作初期支護并封閉成環,減少巖層的暴露、松動,各施工工序的距
36、離盡量縮短。必須采用爆破法掘進時,嚴格掌握炮眼數量、深度及裝藥量,以減少爆破震動對圍巖的影響。采用分部開挖時,其下部開挖分左右兩側相距交替作業。斷層破碎地帶及其影響帶的支護寧強勿弱,并經常檢查,加強圍巖監控量測。(3)安全措施在隧道大變形巖層中施工,要特別注意排水工作,避免水漫流;拱腳及墻腳應采取措施,不積水,凡水流通過的土、石暴露地段應設置管道、木槽或漿砌片石水溝。砼全部灌抵巖壁,對拱頂部位應特別注意搗固密實。要加強通風,以降低洞內濕度和溫度。在長錨桿施工中,每臺鉆機必須間隔一定的距離,防止施工向巖體內大量注水,引起邊墻及拱腳塌方。施工現場安全員須跟蹤作業,并配備相應的預警機制,隨時跟洞外取
37、得聯系。三、第三方損失處理技術對策1 第三方損失風險等級歸類根據“隧道安全風險等級劃分”的成果知:我標段第三方損失中度風險的隧道為大廟隧道。2 第三方損失風險技術對策(1)對于隧道洞頂的危石,采取在施工前對危石進行爆破分解措施,采用防飛石措施,爆破區內,在起爆前,鋪設防飛網或防護被或防護砂袋,控制飛石;加強爆區警戒,加大危險區的警戒范圍。(2)對于隧道進口偏壓及既有村莊、道路安全風險對策:開挖后及時封閉支護與加固;在開工前,事先做好既有民房的安全狀態的現場記錄,并拍照為證;三是埋設計監測樁點,測量測控邊坡的沉降位移、水平位移與地表開裂情況,保存好記錄,必要時,請公證單位對這些監測數據與記錄、照
38、片予以公證。四、涌水突泥風險技術對策本管段大廟隧道為低度風險等級隧道,擬采取的對策是:加強超前地質預報和雨季預報,采取超前小導管注漿結合超前帷幕注漿或徑向注漿預支護;加強施工過程中的施工排水,加強圍巖監控量測,重點注意巖體坍塌失穩。五、巖爆施工對策與安全技術措施根據設計文件知,本管段隧道發生巖爆的可能性很小,但考慮到巖爆發生的機理目前尚未完全清楚,加之,工程實踐證明,在小埋深的個別情況下,巖爆也有發生的可能,為預防萬一,特補充巖爆技術對策如下:1 防巖爆的方法目前預防巖爆的方法是應力解除法、巖體深部注水軟化法和巖面噴水軟化吸收應力法、錨-網-噴砼聯合封閉支護。簡要介紹如下:(1)應力解除。主要
39、方法有:在強烈巖爆區,鉆鑿應力釋放孔、減輕巖爆烈度;必要時采取周邊超前深孔爆破,形成爆破松動圈(厚度23m),從而減少洞周切向應力,釋放彈性能,達到應力解除的目的,松動圈自身同時擔當保護層的作用;或者在掌子面范圍內,施作長鉆孔,采取過量裝藥爆破技術,實施爆破強震,以期提前釋放應力,減小或解除地應力,減輕巖爆。(2)巖面噴水或巖體深部注水軟化,吸收彈性能。爆破后通風排煙,立即向工作面及附近洞壁巖體巖面噴灑高壓水,以降低巖體強度,減弱巖體的脆性,增強塑性,降低巖爆的劇烈程度;也可以利用炮孔和錨桿孔向巖體深處高壓注水,以取得更佳效果。(3)掌子面施作斜錨桿,既起到超前支護作用,又起到徑向錨桿的作用,
40、同時,亦可由此提前釋放圍巖應力;開挖后立即施作錨網噴聯合支護,必要時,采用雙層網片或環向加強鋼筋網片。(4)處理巖爆的技術方案、措施:A、防護方案及措施輕微巖爆:噴鋼纖維混凝土;中等巖爆:及時施作錨桿加固巖體,改變洞壁巖體的應力狀態,改變巖爆的觸發條件;中等和強烈巖爆:深孔爆破應力解除法,采用錨網噴聯合支護,也可用鋼噴砼代替掛網噴護。B、改進光面爆破,調整鉆爆工藝,改深孔爆破為淺孔爆破,減少一次裝藥量,拉大段別,延長爆破時間,減輕爆破對圍巖的影響,減小爆破應力場的疊加,降低巖爆頻率和強度。2 人員、設備安全防護預計有彈射可能巖爆發生時,施工人員須配發鋼盔(含面部護罩)、防彈背心等,掌子面加掛鋼
41、絲網。增設臨時防護設施,為主要設備安裝防護網和防護棚架;巖爆劇烈時,應采取躲避措施,直到巖爆平靜;嚴格巡回撬頂,及時清除爆裂的危石,確保施工人員安全。3 技術工作其它要求(1)巖爆危害性較大,技術人員及現場各級管理人員和作業人員須認真對待巖爆現象,對巖爆的危害性有一個初步認識。收集各種巖爆跡象,為正確、及時判定與處置巖爆提供詳實的一手資料。(2)利用公式法,結合超前預報獲得的一手資料,預測巖爆發生的可能性,以便在施工中做好防范。目前,巖爆判別方法(公式)較多,如Russenes巖爆判別法、Turchaninov巖爆判別法、Hoek巖爆判別法等。本項目考慮采用國內侯發亮教授提出的判斷公式,針對在深埋隧道的地應力是以自重應力為主,在不考慮構造應力的情況下的判斷巖爆臨界埋深判據為:Hcr0.318(1-)c/(3-4)Hcr:巖爆臨界埋深;:巖石的泊松比;:巖體容重;c:巖石單軸抗壓強度。(3)一旦判斷有可能出現巖爆,則必須逐級上報,并提報巖爆條件下的施工技術方案與安全技術措施,并交底至作業層每一個作業人員,取消其恐懼心理,并使其對巖爆有一個常識性的認識。