危险性较大工程施工方案

武广客运专线重点隧道工程SDIII标危险性较大工程专项施工方案中铁十二局集团有限公司武广客运专线工程项目经理部二OO五年十月武广客运专线重点隧道工程SDIII标危险性较大工程专项施工方案编制人：复核人：审核人：编制日期：目录一、岩爆地段施工 (1)二、断层破碎带及其影响带施工 (6)三、突水、突泥地段施工 (8)四、防止围岩失稳和坍塌措施 (10)五、隧道坍方处理 (12)危险性较大工程专项施工方案武广客运专线重点隧道SDⅢ标段的工程项目主要为大瑶山2号隧道出口段和大瑶山3号隧道。

本标段隧道洞身地质复杂，多种地质构造并存。

断裂发育，节理裂隙具有复杂多变的性质，通过对设计提供的工程水文地质等资料的认真研究并结合现场实际反复论证，确定当隧道穿过高地应力、断裂破碎带、岩溶等地段时存在岩爆、突水突泥、围岩失稳等较大危险。

超前地质探测与预报是施工的关键。

一、岩爆地段施工㈠岩爆基本特征与类型1、岩爆基本情况岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。

岩爆是一种能量转化过程，由围岩原先所积蓄的弹性应变能突然瞬间释放，转换为冲击动能的过程。

岩爆的破坏，多数都是先从毛洞围岩微裂纹的扩展开始，邻近的裂纹由原先的不贯通到相互贯通，在洞周最大切向压应力的作用下，因贯通裂纹间的岩条被剪切而屈服破坏，破裂成的碎块(片)最终在应变能释放和自重作用下掉块，或因应变能急骤释放而使碎块(片)弹射崩出。

2、隧道内岩爆特点⑴岩爆在未发生前无明显的预兆，虽经仔细找顶，并无空响声。

一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下，有时暂不坠下。

在没有支撑的情况下，对施工安全威胁甚大。

⑵岩爆多发生在新开挖工作面及其附近，发生部位多在顶部和拱腰处。

⑶产生岩爆的时间，一般在开挖后2～3h内，但也有在较长时间后发生。

⑷在岩溶或溶孔发育较多的岩层里不发生岩爆。

3、岩爆类型；根据岩爆发生时所表现出来的基本特征分为：⑴破裂松脱型：围岩呈块、板、鳞片状爆裂，爆裂声微弱。

爆裂的岩块需经过一段时间后才从母岩表面弹射下来，弹射距离较小。

弹射速度一般小于2m/s，部分岩块是自上而下的坠落。

此类型为微弱的岩爆。

⑵爆裂弹射型：岩片的弹射及岩粉的喷射，爆裂声响如同鞭炮，爆出的岩块成片状弹射或剥离，射出来的岩块多为中间厚、周边薄的鳞片，其较大的块体达到直径D=0.3～0.5m、厚度h＝0.1～0.3m，岩片弹射的速度一般约为2.0～5.0m/s，发生的部位一般在新开挖的工作面及其附近的拱部。

岩爆发生前连续发生有如破竹般的劈啪声，发生后有岩粉尾随出现。

发生岩爆的洞壁岩面一般光滑平整。

此类型为中等岩爆。

⑶爆炸抛石型：巨石抛射，声响如炮弹爆炸，抛石体积有数立方米至数十立方米，抛射距离数米至一二十米。

弹射的速度一般大于5m/s，岩爆部位集中于爆破后的开挖面。

岩爆发生在爆破后数分钟内，并很快趋于平稳。

此类型为强烈岩爆。

㈡岩爆地段施工本标段隧道埋深最大达到650～700m，隧道施工中发生岩爆的可能性极大，施工时将进行预测、监测，做好动态信息化施工，避免或减少岩爆的发生.1、总体施工方案隧道施工中可能发生岩爆时应遵循“以防为主，防治结合”的原则。

首先认真研究设计文件及相关地质资料并结合开挖面前方的围岩特性、水文地质情况进行预测、预报，判别岩爆存在的可能性及岩爆等级，以便采取有效的、针对性的防治措施。

2、岩爆预测、预报方法⑴以超前探孔为主，辅以地震波等手段进行预测预报；⑵对开挖面及其附近的地质观察、素描，分析岩石的“动态特性”，主要包括岩体内部发生的各种声响和局部岩体表面的剥落、崩裂等现象；⑶采用工程类比法进行宏观预报。

如设有平行导坑，则平行导坑应掘进超前正洞一定距离，以了解地质分析可能发生岩爆的地段，为正洞相应地段施工提供依据。

3、岩爆存在可能性的判别依据设计文件、相关地质资料及岩层特征等方面初步判别岩爆存在的可能性，其判别指标如下：⑴岩石的强度R b≥80Mp a；⑵岩层中的原始初应力σ0≥（0.15~0.2）R b；⑶围岩的级别：I、II或III级；⑷隧道洞身埋深H≥50m；⑸岩石干燥无水、呈脆性，结构较完整，节理基本不发育。

只要满足其中三项指标时，即可判定岩爆存在。

4、岩爆等级划分为预防岩爆的发生，及采取有效的防治措施，需根据岩爆强度大小进行分级，岩爆强度分级见下表。

岩爆强度分级表说明： R b：岩石单轴抗压强度；σ0：原始最大主应力5、岩爆地段施工岩爆的发生速度快，来势猛。

受多种因素的控制，在其活跃地段和活跃期，或者在岩爆孕育期和孕育地段就适时地采用合理的加固措施，是岩爆控制与施工安全的重要环节。

在可能发生岩爆地段的隧道施工中，坚持“短进尺、多循环、以防为主、防治结合”的原则，针对不同的岩爆级别可采取下列技术措施：⑴掘进时短进尺，每循环进尺宜控制在1.0~1.5m ,一般不超过2.0m。

⑵选用预先释放部分能量的方法。

用超前钻孔释放能量或喷射高压水冲洗法，先期将岩层的原始应力释放，以减少岩爆的发生。

①微弱岩爆地段可直接在开挖面上洒水，软化表层，促使应力释放和调整。

②中等岩爆地段在边墙及拱部隧道开挖轮廓线10-15cm范围内打设注水孔，并向孔内喷灌高压水，软化围岩，加快围岩内部应力的释放。

③强烈岩爆段除采用喷注高压水外，可采用开挖超前导坑的方法，提前释放部分应力。

④采用预裂爆破以释放预应力。

⑶加强光面爆破技术，使开挖轮廓线圆顺，降低岩爆发生的强度。

选用与硬岩相匹配的水胶炸药。

周边眼间距较无岩爆地段适当加密，周边眼采用ф20小药卷不偶合装药，严格控制药量，尽可能减少爆破对围岩的影响。

⑷局部增设锚杆及钢筋网或采用钢架锚喷支护等手段进行防护，尽可能减少岩层暴露时间，减少岩爆发生。

①对于岩爆强烈的开挖面，可采用超前锚杆对开挖面前方的围岩进行锁定。

②在拱部及两侧侧壁布置预防岩爆的短锚杆，锚杆长度宜为2m左右，间距宜为0.5～1.0m，并宜与微纤维喷射混凝土联合使用，形成喷锚加固作用。

㈢发生岩爆采取的措施隧道施工中，一旦发生岩爆，应立即采取下列处理措施：1、停机待避，同时进行工作面的观察记录，如岩爆的位置、强度、类型、数量以及山鸣等。

2、在工作面、侧壁和拱部，每一循环内进行2～3次找顶。

3、采用能及时受力的锚杆：锚固剂锚杆。

4、采用喷射微纤维混凝土，厚度为5～8cm。

5、当用台车钻眼，岩爆的强度在中等以下时，可在台车及装碴机械、运输车辆上加装防护钢板，避免岩爆弹射出的块体伤及作业人员和砸坏施工设备。

二、断层破碎带及其影响带施工断层破碎带及其影响带施工主要应减少对围岩的扰动，其施工时应根据实际情况遵循“先治水，超前支护、分步开挖、随挖随护、密闭支撑、勤快量测”的原则。

㈠探明断层破碎带及其影响带情况隧道在穿越断层破碎带及其影响带时，其施工难度取决于断层的性质、断层破碎带及其影响带的宽度、填充物、含水性以及隧道轴线与断层构造线方向的组合关系等，施工前要通过多种方法来判明与掌握断层破碎带及其影响带的情况。

1、依据设计提供的工程水文地质资料选用TSP203超前地质预报系统、地质雷达、红外探水仪及超前地质钻孔等探测手段和预报方法，提前预测松散、破碎带及其影响带的宽度、填充物、含水性等情况，对断层做出预测。

2、当断层破碎带的宽度较大，破坏严重，充填物情况复杂，并有较多地下水时，应在隧道一侧或两侧施作导坑，预先探明正洞断层破碎带的地质情况，并有利于排水；导坑穿过断层后，宜在较好的地层中掘进一段距离后转入正洞，开辟工作面，加快施工进度。

3、对破碎带地下水施工中应在每个掘进循环中钻凿不少于2个超前探孔，其深度宜在4m以上，以随时探明地下水情况。

㈡选择合理施工方法依据预测情况和机具设备条件、进度要求、材料供应等并结合现场实际选择合理施工方法进行断层破碎带及其影响带施工。

1、当隧道轴线与断层构造线大角度相交，断层破碎带不宽，规模较小且含水量较小时对施工有利，可随挖随护；当隧道轴线与断层构造线小角度相交或平行时，则隧道穿过的破碎带的长度增大，并有强大侧压力应加强边墙衬砌，及时封闭。

2、断层破碎带及其影响带施工时首先要治水，应符合如下要求：⑴当破碎带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排水系统引排。

⑵施工中宜采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水。

⑶特大涌水时可采用辅助坑道排水，辅助坑道开挖应超前适当距离。

⑷当地下水与地表水连通时，经技术、经济比选，宜采用注浆堵水措施。

当隧道埋深在20m以内时，可采用地表注浆；当隧道埋深超过20m时，则应采用开挖工作面预注浆。

3、宜采用正台阶预留核心土环形开挖法或采用中隔壁法、交叉中隔壁法或双侧壁导坑法。

4、掘进循环进尺宜为0.5～1.0m。

㈢施工要求断层破碎带及其影响带施工时主要应减少对围岩的扰动，控制围岩松驰、变形，通过超前加固、注浆加固和及时封闭等方式来提高围岩的自承能力。

施工应遵循“超前支护、分步开挖、随挖随护、密闭支撑、勤快量测”的原则。

1、通过断层破碎带及其影响带时，及时施作初期支护并封闭成环，减少岩层的暴露、松动，各施工工序的距离尽量缩短，衬砌尽早封闭。

2、必须采用爆破法掘进时，严格掌握炮眼数量、深度及装药量，以减少爆破对围岩的震动。

3、采用分部开挖时，其下部开挖宜分左右两侧相距交替作业；4、断层破碎地带及其影响带的支护宁强勿弱，并经常检查加固；5、加强围岩监控量测，根据量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。

三、突水、突泥地段施工隧道通过富水段接触带时，施工中有可能产生突然涌水、涌泥现象。

㈠突水地段施工洞内突水对隧道施工的危害很大，施工中必须采取相应的防水、排水措施。

根据涌水量的大小，提前封堵和疏排，同时做好应急准备，一旦发生涌水，迅速排出，以防大量地下水涌入洞内，造成危害。

1、涌水预测方法根据在类似地质条件隧道工程施工中的成功经验，以超前钻孔探水为主，相似比拟法预测为辅。

2、施工方案施工中认真研究设计文件，加强地质调查，进行超前钻孔探测，采用综合物探手段预测预报，判明水源补给、涌水量和突出水压等情况，有针对性地采取帷幕注浆、超前注浆或管道引排等方案。

3、施工要点⑴加强地质预探、预报。

根据设计文件，在开挖即将进入设计富水地段时，加强工作面前方的地质预探、预报工作，准确掌握前方地下水含量、压力、分布，并结合预测结果设置超前探水孔，判断是否有发生涌水的可能。

⑵根据水源补给、涌水量和突出水压等预测预报情况及设计要求，分别采取帷幕注浆、超前注浆堵水措施；超前钻孔、管道引排等方法，排除部分地下水，减少水量，降低水压。

⑶采用上部弧形导坑预留核心土法、台阶法等开挖方法，并辅之以超前小导管预注浆止水（浆液为水泥—水玻璃双液浆）穿越突水段。

按顺序分部开挖隧道断面，施作支护。