新哨隧道突泥涌水专项施工方案.doc

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云桂铁路（云南段）六标段

新建铁路云桂线（云南段）站前六标段

新哨隧道防突泥涌水

安全专项施工方案

编制封波

审核姬传军

批准樊秋林

中铁十八局集团有限公司云桂铁路云南段六标

项目经理部二分部

2012年03月

中铁十八局集团云桂铁路（云南段）六标段

新哨隧道防突泥涌水安全专项施工方案

一、工程概况

新哨隧道全长11512米（DK607+430～DK618+942），位于南盘江至弥勒区间，设计为双线隧道，旅客列车最高行车时速200km/h，预留250km/h条件。

在隧道左线线路右侧35米设置无轨运输单车道平行导坑二座，进口平导长度6200米，出口平导长度3200米。

整个隧道在正洞与平导之间共设置横通道，间距为400～450米。

隧道纵坡设计为人字坡，自进口开始,5470米处于15.5‰的上坡，1200米处于8.6‰的上坡,4842米处于3.4‰的下坡。

隧道出口段处于R=10000米的右偏曲线上，其余均位于直线段。

正洞内轨顶面以下210cm处为相应断面平行导坑坑底标高。

新哨隧道线下结构按双块式整体道床施工。

本隧道施工图按普通钻爆法掘进，无轨运输出碴，施工通风进出口第一个横通道贯通前按压入式通风，之后按巷道式通风。

主要存在的不良地质有：

岩溶、蚀变带、构造破碎带、高地应力高地温、红黏土、潜在不稳定斜坡。

新哨隧道是在地质条件极为复杂的山区修建的高标准干线铁路，地质条件复杂多变，它集中国山区铁路艰、险、难之大成。

不仅岩溶极端发育，断层节理也较多，突水、突泥、塌方、岩爆等地质灾害发生的机率较高，工程施工风险极大。

为有效防范和化解施工期间的高风险，安全、有序、优质、高效的完成施工任务，我们特制订了本专项安全施工方案。

二、超前探测

1.勘察与超前地质预测预报实施方案

1.1.工作内容

通过勘察、物探、钻探等多种手段收集隧道沿线地质信息。

对收集到的隧道地质信息进行综合研究判读，了解隧道掌子面前方的地质状况，形成地质预测预报结论。

结合地质预报结论，提出下段隧道施工方案，及时反馈给施工队伍。

1.2.地质预报

分部落实专业地质工作技术人员、设备，保证满足隧道施工综合超前地质预报要求。

所有专业地质工作人员在实施超前地质预报前，必须认真研究设计文件，详细掌握设计方已探明的地质资料，结合新哨隧道具体情况制订隧道施工综合超前地质预测预报计划，合理组织使用各种地质预报方法，确保地质预报能够顺利地进行并尽可能达到目的。

地质工作组应制定全面的地质工作管理制度，保障综合超前地质预报工作的顺利进行。

地质工作组应积极开展综合超前地质预报宣传，结合各种地质预报设备，进行地质预报培训，培训合格后上岗。

1.2.1.沿线地质调查和核查

开工前，项目分部地质工作组在新哨隧道沿线开展各种地质调查。

地质调查（核查）内容见表1-1。

表1-1地质调查（核查）主要内容

序号

对象

主要内容

1

地层地质

包括岩层产状、层厚、层序，各层位的岩性及岩层组合和特殊岩层等的调查

2

构造地质

主要包括断层及其破碎带，背斜、向斜褶皱，不同岩层及断层与岩层接触面等的调查

3

岩溶地质

包括溶洞、暗河、管道流、淤泥带等的调查

4

水文地质

包括河流、溪、沟、谷、洼地、水库、池塘，民用井和泉水等的调查

完成野外调查后，将调查结果通过投射法反映在图纸上，以此评估和预测区域内不良地质的初步情况，判定隧道沿线的岩层产状、岩性、断裂构造带、褶皱构造带、岩溶、暗河、地下水等发育状况及相互关系，并将可能影响隧道施工的地质信息及时反馈给主管部门。

1.2.2.掌子面综合地质编录

掌子面编录预测法分为岩层岩性及层位预测法、条带状不良地质体影响隧道长度预测法以及不规则地质体影响隧道长度预测法三种。

对掌子面已揭露出的岩层进行地质编录（观察岩石的矿物成分及其含量，结构构造特征和特殊标志），给予准确定名，测量岩层产状和厚度。

测量该岩层距离已揭露的标志性岩层或界面的距离，并计算其垂直层面的厚度。

将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比，确定其在地表地层（岩层）层序中的位置和层位。

依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序，结合探测成果，反复比较分析，最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的岩层在隧道中的位置和规模。

施工过程中，每次爆破后由地质工程师进行掌子面地质记录，内容包括掌子面正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度（产状、间距、长度、充填物、数量）、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。

同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录，及时了解隧道施工对地表水的影响，确定施工控制措施，最终做出掌子面地质素描图和洞身地质展示图。

及时对洞内涌水进行水质分析和试验，提交分析和试验结果，对影响隧道衬砌结构的水质提出处理意见，上报专管地质工作的项目副总工程师，以利采取有效的防护措施。

1.2.3.超前地质预报

施工中我们计划采用100m～150m量测步距。

当超前地质预报系统表明前方存在不良地质体时，结合已有的地质资料，综合使用其它勘探预报手段，如超前地质探孔等。

采用超前地质预报时应提前做好准备工作，对隧道内采集到的原始资料进行技术处理，得到掌子面前方地层结构的剖面及各种地震参数。

最后通过人工解译，得出反射界面的岩性参数、产状及其相互关系以及各步解释后的隐含信息，以预测不良地质段的性质。

1.2.4.地质雷达

采用地质雷达进行短距离地质预测。

地质雷达系统由现场数据采集主机和后处理单元两部分组成，整个系统由一个数据库来支持，数据库具有管理所有数据及将数据和结果归档的双重功能，最终将探测结果转换成各种CAD图像。

地质雷达作为一种探地雷达，适用于对隧道底部或其它出水部位可能隐伏溶洞的探测。

探测距离为30m。

1.2.5.红外探水仪

红外探水仪主要根据被探测岩体红外场强的变化来预测掌子面前方是否有含水体存在，其探测距离可达20m～30m。

并且具有测速快基本不占用施工时间、资料分析快、判断前方有水无水的准确率较高等特点。

针对本隧道岩溶发育，突水突泥较多的特点，施工中红外探水仪进行含水地质构造的预报。

探测时，测量步距取15m～20m，整个隧道全长使用。

操作方法：

进入探测地段后，采用油漆在边墙、拱顶、底板上按间距3m,排距5m布置测点,直至掌子面。

掌子面上则矩形布置4排5列测点。

采用探水仪站在隧道中线上由外向里逐点逐个断面检测，并记录测点红外场强。

将测得的数据输入电脑，每条测线上的点绘制一条探测曲线。

掌子面上的点直接绘在断面图上。

注意事项：

每次探测地段应重叠10m左右，作为正常参考段。

发现异常点时应围绕该点测一圈予以确认。

量测段内所有暴露的水均探测并做好记录。

雨季施工时每次大雨后均复测，通过与初测结果对比及时排除隐患，防止出现突水突泥。

1.2.6．超前地质探孔预报

超前探孔是隧道施工期地质超前预测预报最直接、最有效的方法，也是对其他探测手段成果的验证和补充。

通过钻孔钻进速度测试和对钻孔岩芯的观察及相关试验获取隧道掌子面前方岩石的强度指标、可钻性指标、地层岩性资料、岩体完整程度及地下水、气状况等诸方面的资料。

预报分为单孔和多孔水平钻探两种，其中多孔按6孔计，孔深一般40～60m，采用潜孔钻机接杆钻孔。

单孔水平钻探灰岩地段每150m计划单孔水平钻探一孔；碎屑岩、花岗岩地段每250m计划单孔水平钻探一孔。

为防止遇高压水时突水失控，开孔采用φ120钻头，孔内放入3.0m长的φ108钢管做为孔口管，孔口管伸出掌子面50cm，孔壁间用环氧环脂加水泥浆锚固，孔口管伸出部分安封闭装置，并与注浆泵联接，以便遇高压水时及时封堵并注浆。

钻孔时作业平台要求平稳、牢固，钻机施工时不晃动。

施钻过程中，由地质工程师详细记录钻速、水质、水量变化情况，并对岩芯进行统一编录、收集，综合判断预报前方水文、地质情况。

1.3.地质信息综合处理及超前地质预报

完成地质信息的采集后，及时对其进行综合分析。

项目部地质工作组专业技术人员对资料进行初步整理和判读，上报给地质工作室，然后由地质工作室结合设计文件进一步整理、分析、判读，通过相互对比，对照验证，综合判断掌子面前方的真实地质情况，形成预报结论及相应的施工、变更建议。

预报结论通过地质专家组评审后，由指挥部副总工程师主持编写综合超前地质预报成果，报有关单位批准后及时反馈给各项目部，以指导现场施工。

完成超前预报后24小时内，将预测预报结果报监理单位审核后反馈给设计单位。

地质预报过程中，应建立地质勘察与超前预报资料台账。

并为设计单位提供预测预报的原始数据和成果。

1.4．地质信息复核及总结

每次开挖预报段隧道时，均通过照片、地质编录等方法及时搜集现场真实地质信息，复核地质预报结论，通过对比验证，分析预报中的得失，总结经验教训，并形成记录。

隧道施工过程中积极和各方交流，提高预报能力和预报质量。

不仅地质小组之间要每月定期进行交流，也要和地勘监理、设计等交流。

三、安全施工方案

3.1总体原则

坚持“早预报、先治水、强支护、快封闭，早衬砌”的施工原则组织施工。

施工前严格执行超前地质预报工作，通过超前地质预报资料进行分析，确定岩溶或断层破碎带延伸、规模、方向与类型。

对可能存在突泥涌水地段采取全断面超前预注浆结合局部注浆方法，经注浆止水效果达到要求后，方可组织开挖施工。

注浆结束后，进行注浆效果检查。

当地层含水量不大时，浆液填充率须达到70%以上，地层富含水丰富时，浆液填充率须达到80%以上。

按总注浆孔的5～10%设置检查孔，检查孔的布设应在均布的原则下，结合注浆资料的分析做重点检查。

检查孔应无涌泥、涌砂，不塌孔，渗水量应小于0.2L/min·m。

不取芯钻孔时，应记录钻进速度、钻进压力、排渣成份等，进行认真分析。

注浆效果达到要求后，方可组织开挖施工。

为防止突泥涌水对人员及设备造成危害，隧道施工时，通过综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件，以便采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。

遇溶隙、裂隙水可以以堵为主；遇到暗河或管道流，必须以疏、排为主。

3.2工艺流程

超前地质预报——超前支护——短开挖——强支护——仰拱砼——拱墙二衬

3.3突泥涌水探测

施工时加强超前地质预报，把超前地质预报纳入施工工序管理，建立完善的超前地质预报系统，采用先进可靠的预报方法（TSP203地震波法、红外线探水仪、水平声波反射法、地质雷达和超前钻孔等），采取长短结合、相互验证的综合预报手段，根据预报成果采取相应的处理措施，制订施工方案。

四、施工方法

3.4.1隧道进、出口成立超前地质预测预报和围岩监控量测小组，小组需配备1名专职地质工程师及1名隧道工程师和1名测量专业技术人员，专门负责该项工作。

每个开挖工班必须配一名工程师跟班。

随时掌握掌子面地质情况，并指导督促措施、技术标准、技术交底的落实，确保按操作规程标准化作业。

3.4.2施工到设计突泥涌水段前，开挖班打炮眼时，必须用风钻打一长炮眼，长度比一般炮眼长3米，目的用于探测前方是否有涌水流出。

若无涌水流出，则按正常施工方法进行。

3.4.3若探明前方有突泥涌水，则对掌子面进行帷幕注浆。

3.4.4帷幕注浆结束后，进行弱爆破短开挖，开挖一榀钢架距离及时立钢架锚喷支护。

3.4.5开挖支护够12延米后，及时施作仰拱砼。

3.4.6开挖支护够24延米后，仰拱砼施作12延米后，及时施作拱墙二衬。

3.4.7按此方法反复循环施工，直至渡过突泥涌水段。

五、应急救援预案

为保证可能在新哨隧道发生突泥涌水事故后，急救工作程序化、科学化、机动化，把人员伤亡和经济损失降低到最小程度，并明确在急救预案中的机构设置和相关部门、人员在应急中的职责，根据项目确认的高中度风险，特制定本预案