隧道工程不良地质及特殊重难点施工方案及措施

隧道工程不良地质及特殊重难点施工方案及措施

1.高地温地段

隧道存在地温危害区域,施工过程中应进行超前地质预测预报,测试地温,在施工中采取加强通风、洒水等降温措施;缩短二次衬砌浇筑长度,必要时在防水板和初期支护间设置隔热材料,降低高地温对混凝土浇筑的影响,防止混凝土因温差过大而开裂,同时做好场内人员防护措施。

2.岩爆地段

隧道开挖过程中可能发生岩爆。施工中应进行超前探孔为主,辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段进行分析预报,结合开挖面附近岩体的观察及地质素描,分析岩石的动态特性。针对施工中发生岩爆主要采取“以防为主、防治结合”的原则。主要根据岩爆等级采取开挖超前导坑、超前钻孔爆破、超前钻孔注水、开挖面喷雾射水、径向钻孔注水、分部开挖、短进尺、光面爆破、钢架/网喷混凝土、超前锚杆及加长系统锚杆等措施,达到软化围岩、释放应力、保护人员及设备、保证结构安全等目的,并结合调整隧道施工工艺,尽量减小岩爆的危害。

经验证有大变形可能时应采取如下施工措施: (a)短开挖、密支撑,环环封闭;

(b)加强初期支护措施,采用网喷(或钢纤维混凝土)、加长锚杆、压浆、钢拱架相结合,加固围岩;

(c)加大预留变形量,允许初期支护后有较大变形; (d)在喷混凝土层设纵向槽缝并采用可缩式钢架等。 (e)掌子面设置玻璃纤维锚杆加固措施。

另外应预先准备防护网及机具外包防护钢板,以备岩爆发生时保护人员及设备的安全。 3.放射性地段

隧道洞身围岩为黑云母花岗岩,该种岩石可能存在放射性,施工过程中对人体产生危害。隧道施工中应加强放射性测试工作。对放射行偏高与异常段的现场施工管理工作,要按照《放射性防护和环境保护规程》做好相关的防护工作。施工过程中可采用以下辅助措施:

(1)在围岩放射性气体等异常的岩体破碎地段,如断层带、节理裂隙密集带等,可用防放射性物质的覆盖层或水泥砂浆喷涂堵死其溢出通道;而在放射性较强等局部地段,可采用混凝土屏蔽层隔离。

(2)加强机械通风。

(3)添置个人防护设备:为减少放射性物质引起的外照射,隧道内工作人员应穿戴工作帽及过滤式口罩。严禁工作人员在隧道内进行餐饮,以减少放射物质进入消化系统引起的内照射。

(4)对于含有放射性物质超标的弃碴,应采用混凝土屏蔽层隔离。减少放射性物质引起的外照射。

4.富水地段

隧道穿越断层所在区核心部位的地段,断层带影响范围内围岩较破碎,为强富水区,可能出现坍方和季节性涌水等安全隐患,可采用全断面地质素描、地震波反射法地质探测仪(探测距离约100~200m)、地质雷达(探测距离约30m)、超前水平钻孔等综合物探和地表重要井、泉点的观测和深孔水位监测等手段,对掌子面前方的地质情况进行综合判断,并根据判断结果,对富水断层破碎带段采用超前预注浆,开挖后径向注浆、补注浆、局部注浆等措施,对地下水进行适当封堵,减小地下水对隧道施工带来的危害,严防涌水、突泥事件的发生。根据施工过程中揭示的地下水情况,判断隧道支护结构是否需要设置承受水压结构。

设计采用Ⅲ型小导管预支护,5m超前预注浆堵水处理,施工过程中应严格按设计施工,尽快支护并封闭成环,二衬紧跟,并做好监控量测工作。如发现异常,应及时通知相关单位,并采取应急措施,避免发生安全事故。

5.断层破碎带

隧道共发育有3条断层,施工时应根据开挖过程中揭示的不同地质情况,进行以超前钻探为主、结合全断面地质素描、地震波反射法进行地质探测、炮眼加深等进行综合施工地质超前预测预报工作。对富水断层破碎带段采用超前预注浆,开挖后径向注浆、补注浆、局部注浆等措施,对地下水进行适当封堵,减少地下水对隧道施工带来的危害,避免因防涌水、突泥造成的人员事故。常用的超前支护有超前大管棚及超前小导管,超前大管棚直径70~159钢管,一般10~100m;小导管为直径32~60mm钢管,2.5m~6m长,导管跟进需要进行注浆。

6.坍塌

隧道支护不及时易坍塌,坍塌时立即撤离掌子面人员,建立安全警戒线,安排专人进行安全巡查;加固隧道环向支撑、横竖向支撑以及扇形支撑,加强围岩监控量测,采取掌子面堆载预压、封闭掌子面等措施防止坍塌加剧造成冒顶。

7.下穿供水管、供气管、输油管等

隧道下穿段施工中优先采用机械非爆破作业,必要时采用爆破施工时应严格控制爆破,施工时对隧道中线左右侧30m范围内的供水管设置沉降位移检测点,布网进行监控量测,发现异常应立即停止开挖施工并报告相关单位。

8.岩溶

隧道岩溶发育,存在溶洞,岩溶水发育,施工中易发生涌水地质灾害。多充填黏土及角砾土,工程性质差,开挖易坍塌,对隧道围岩影响较大。施工时应根据开挖过程中揭示的不同地质情况,进行以超前钻探为主、结合全断面地质素描、地震波反射法进行地质探测、炮眼加深等进行综合施工地质超前预测预报工作。

应根据岩溶形态、规模、充填体富水情况,采取相应的安全措施。对于规模较大的充填且富水溶洞,采用大管棚注浆、超前帷幕注浆、超前小导管注浆等超前支护措施,先支护,后开挖,避免盲目施工诱发涌水涌泥事故;在后续施工中采用型钢钢架、格栅钢架加强支护;二次衬砌加强。此外,在开挖时应根据充填物情况,酌情加大预留变形量,防止充填体变形过大而侵限。

隧道爆破开挖时,应做到多打眼、打浅眼、,严格控制装药量。当隧道只有一侧遇到溶洞时,应先开挖该侧,待支护完成后再开挖另一侧。

9.煤矿采空区

为了铁路运营安全,需进行专项安全评估,与煤矿产权单位做进一步的沟通,对煤矿采取限采或停采方案。

在施工过程中,应采取以下措施: (1)实施超前探测

超前钻孔及预测孔施作要求:

① 采用地质雷达对前方岩层界面进行预报定位,并采用超前水平钻孔(取岩芯)进行验证;

② 当采用地质雷达和超前水平钻探探测有煤层时,为准确探明前方地质情况,每断面增设5个超前钻孔;

③ 当遇煤层时,在开挖面距离煤层垂直距离为10m时必须至少打5个穿透煤层的瓦斯探测孔,探测孔进入煤层底板岩层不小于0.5m,其终孔位置应控制在开挖轮廓线外5m以上,探测煤层倾角、厚度、顶板岩柱、底板岩柱、地质构造、煤层层位等具体情况,为安全揭煤提供可靠的基础资料;

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