隧道突水突泥专项施工方案.docx
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隧道突水突泥专项施工方案
1工程概况
1.1概述
拉孟山隧道班奔弗～班发当区间，设计时速160km/h的单线隧道。
进口里程：
DK253+697、出口里程：
D1K261+585，全长7888m。
全隧道除DK253+697～DK254+362.734段位于半径R=7000m的右偏曲线上、D1K256+092.610～D1K256+874.264段位于半径R=4500m的左偏曲线、D1K260+344.172～出口段位于半径R=3500m的曲线上外其余区段均为直线。
隧道为人子坡，线路纵坡按里程从小到大为6‰、-4‰、-14‰、-17‰，最大埋深424m。
隧道设置斜井和平导各一座。
斜井位于线路前进方向左侧，与正洞里程交于D1K255+800，斜井坡度为9.5%，全长432m，设计断面7.5×6.2（宽×高），采用无轨双单车道运输；平导位于线路前进方向右侧，与正洞分别交于DK258+250，每隔300m设置一横通道兼做避车，平导坡度为-17‰，全长3499m；设计断面5.0×6.0（宽×高），采用无轨单车道运输断面设计。
1.2概况
隧道洞身D1K259+490～D1K261+585段穿越可溶岩地层主要为二叠系灰岩、白云质灰岩，地表可见岩溶漏斗，岩溶中等～强烈发育。
根据附近河流高程，推测隧道处于岩溶垂直渗流带和季节变动带（局部处于水平径流带）中，在可溶岩与非可溶岩接触带岩溶发育，隧道施工可能遇溶洞、暗河等岩溶形态，易发生突泥、涌水等地质问题。
另D1K259+490～D1K261+585右侧360～660m为会巴孟河，河床高程为380～500m，纵坡坡度约5.5%,局部较陡。
该段隧道洞底高程为478～425m,部分地段路基面低于河床面，隧道开挖后特别是雨季不排除地表水沿岩溶通道、贯通的节理面、层面涌入隧道，涌水量成倍增加，形成突水、突泥。
为满足工期要求，加快施工进度，解决施工及运营期间排水问题，并兼顾洞身超前地质预报，在距隧道出口线路右侧设置无轨运输单车道平导一座，平行导坑长度为3499米。
导坑与正洞间共设置10个横通道。
1.3涌水量预测
1.3.1正洞隧道涌水量预测
根据地勘资料显示，本隧道涌水量见下表1。
表1隧道涌水量如下
序号
岩性
起讫里程
长度
渗透系数
静止水位至隧道底的深度
影响半径
系数
涌水量
B（m）
K
H（m）
R（m）
a
Q（m3/d）
1
砂岩、泥岩、页岩夹煤线
DK253+697～DK254+350
653
0.05
20
40.0
2.07
1110
2
DK254+350～D1K255+350
1000
0.05
30
73.5
1.98
1949
3
D1K255+350～D1K256+260
910
0.05
70
261.9
1.84
2712
4
D1K256+260～D1K256+790
530
0.05
90
381.8
1.81
1836
5
D1K256+790～D1K258+250
1460
0.05
110
515.9
1.78
5735
6
D1K258+250～D1K259+130
880
0.05
90
381.8
1.81
3048
7
灰岩、白
云质灰岩
D1K259+130～D1K260+200
1070
0.15
100
774.6
1.70
10101
8
D1K260+200～D1K261+585
1385
0.15
30
127.3
1.81
6263
隧道长
7888
涌水量合计
32754
预测隧道正常涌水量约3000m3/d；雨季最大涌水量约44000m3/d。
1.3.2平导、斜井隧道涌水量预测
表2平导涌水量如下
序号
岩性
起讫里程
长度
渗透系数
静止水位至隧道底的深度
影响半径
系数
涌水量
B（m）
K
H（m）
R（m）
a
Q（m3/d）
1
砂岩、泥岩、页岩夹煤线
PD1K258+250～PD1K259+140
890
0.05
90
381.8
1.81
2943
2
灰岩、白
云质灰岩
PD1K259+140～PD1K260+400
1260
0.15
100
774.6
1.70
11423
3
PD1K260+400～PD1K261+730
1330
0.15
30
127.3
1.81
5663
隧道长
3480
涌水量合计
20029
预测平导正常涌水量约19000m3/d；雨季最大涌水量约27000m3/d。
预测D1K255+800斜井正常涌水量约900m3/d，雨季最大涌水量约1100m3/d。
1.4编制依据
1、拉孟山隧道设计图及施工方法设计图等设计资料；
2、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；
3、《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10304-2009/J944-2009）；
4、《铁路工程施工组织设计规范》（Q/CR9004-2015）；
5、《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q/CR9217-2015）；
6、《铁路隧道监控量测技术规程》（Q/CR9218-2015）；
7、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204-2008）；
8、《铁路隧道施工抢险救援指南》（Q/CR9219-2015）；
9、《铁路隧道规程施工机械配置技术规程》（Q/CR9226-2015）；
10、经审核批准的实施性施工组织设计和施工作业指导书；
11、施工总价承包招（投）标文件、施工合同、初步设计文件等；
12、公司能力及类似工程施工工法、科技成果和经验；国内外相关铁路的施工工艺及科研成果；为完成本标段工程投入的管理人员、专业技术人员、机械设备等资源；
13、现行的中国铁路技术标准，中国铁路总公司（原铁道部）颁布的现行法规、技术标准、规范和规定等；
14、现场施工组织及铁路建设的技术水平、管理水平和施工装备水平；
15、公司经认定的ISO9001:
2015《质量管理体系》及《环境管理体系》（GB/T28001-2011）和《职业健康安全管理体系》（GB/T28001-2011）；
16、老挝人民民主共和国及地方有关安全生产、环境保护和水土保持等方面的法律法规；
1.5目前施工情况
目前出口正洞已施工至D1K261+201，平导施工至PDK260+943，超前地质预报揭示掌子面岩性为白云质灰岩，薄～中层状，弱风化为主，节理裂隙发育。
1.6超前地质预报揭示情况
预报掌子面里程为：
DK261+290，掌子面围岩岩性主要为二叠系白云质灰岩，弱～强风化，灰白色，岩质硬，块状结构，岩体较完整～较破碎，节理裂隙较发育，掌子面局部可见铁质侵染现象。
掌子面中上部发育有两个溶洞，规模分别约为20cm×10cm、20cm×20cm，两个溶洞均有清水流出，流量均约为0.9m3/h。
预报里程范围为DK261+290～+170段（即掌子面前方120m），预报结论如下表3
表3拉孟山隧道DK261+290～+170段TSP解释成果表
预报里程范围
长度
（米）
设计围岩级别
预报里程情况
预报围岩级别
DK261+290～+220
70
V级
与掌子面围岩情况基本一致，围岩较完整～较破碎，岩质硬，节理裂隙较发育，岩溶中等发育。
其中，DK261+266～+252段存在溶蚀裂隙、溶穴。
围岩稳定性一般～较差。
IV级
DK261+220～+170
50
V级
与前段围岩情况相比稍微变差，围岩较破碎，岩质硬，节理裂隙较发育，岩溶中等发育。
其中，DK261+222～+206段存在溶蚀裂隙、溶洞，含水。
围岩稳定性较差。
IV级
超前水平钻孔情况：
D1K261+201~169（32m），钻孔过程前11米岩质较硬，钻进速度均匀无卡钻突进现象无空洞，11米~24米之间岩质较软，有夹层，泥夹石，有股状浑水流出，无卡钻突进现象无空洞，24米~32米岩质较硬，钻进速度均匀无卡钻突进现象无空洞
1.6综合分析
针对该风险段落（D1K259+490～D1K261+585段）的设计支护参数及施工方法，结合超前地质预报，，施工时我部将根据现场实际揭示情况，如发现围岩变化或超前探测到掌子面前方存在富水区时，立即上报建设、设计单位，及时要求四方到现场进行实地核查，进行设计变更，确保施工安全。
2．施工方法及处理方案
本风险段施工可能会遇到突水突泥，当遇到突水突泥时，及时提报变更处理建议书，由业主组织四方对塌方段进行现场勘查，并根据设计文件有关资料及现场实际，查明塌方范围情况（大小、有无水等）、岩层的稳定情况和地下水流情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增长）等情况，采用“以排为主，防、排、截、堵结合、综合治理”的防排水原则，对岩体裂隙发育，富水及破碎带等突水突泥和塌方高风险段采用如下对策：
①、对地下水发育，施工时可能产生突泥、涌水等危及安全的岩体破碎发育地段，采取“排水降压、注浆加固、加强超前支护、加强衬砌结构”的综合治理原则。
、施工中揭示岩溶管道水、暗河时，采取“以排为主”的治水原则，并尽可能维持原有径流路径。
2.1突水、突泥的预防及处理措施
洞内突水突泥对隧道施工的危害很大，施工中必须采取相应的防排水措施。
根据涌水量的大小，提前疏排，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
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。
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。
采用预留核心土法、短台阶法等开挖方法，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。
支护系统锚杆由厚壁小导管代替，施作支护时，根据渗漏水的情况，在各渗漏水处钻眼引水，设置排水管。
在大面积淋水或水流量仍很大的情况下，设置多层排水管，通过排水管将水引入墙脚，流入排水沟将水排出洞外。
富水地段备足抽水设备，加强施工用水、排水管理，防止拱脚和基底浸泡。
4、突水、突泥高风险地段施工
涌水在较厚断层泥往往导致突泥，造成坍方，而且使隧道周围岩体产生空隙以至大体积的空洞，危害更大。
施工中，首先要依靠地质超前预报作出判断，根据断层或溶洞规模及填充物的性质，提前采用超前帷幕注浆或超前小导管预注浆进行封堵，以加固地层并堵水。
当在瞬时出水量达到40m3/h（Φ76探孔）、压力在0.06Ma以上的突水情况时和初期支护变形、开裂明显，可能出现突泥时应启动应急响应措施。
出现突泥时，必须尽快将口堵住。
堵塞的材料以钢筋、钢管和型钢为骨架，填塞草袋，劈柴和木板。
堵口后，用喷混凝土将其封闭，并将周围洞身加固；然后沿开挖面周边设超前钢管支护，采用直径φ42mm、φ60mm或φ89mm长6～8m的无缝钢管。
必要时两层、三层重叠，形成“套管”以增大其抵抗松散地层压力的能力。
同时在此断面附近设置监控量测点，监控量测围岩的收敛变形情况。
隧道开挖可能引起突水、突泥，采取“以排为主，防、排、截、堵结合、综合治理”的防排水原则，采取“排水降压、注浆加固、加强超前支护、加强衬砌结构”的综合治理原则，保证施工安全。
施工采用施作超前泄水孔，小导管注浆对隧道四周围岩进行固结，注浆加固范围严格按设计要求。
并加强初期支护防拱部及掌子面失稳坍塌。
对注浆盲区、注浆后的岩面渗漏水应采用小导管法补注浆（见表2.1）。
表2.1突水突泥和塌方高风险隧道技术对策表
序号
项目
技术对策
1
超前预报
定性预测；洞内超前钻孔预报；
2
地下水处理方案
暗沟排水方案；涵洞、泄水洞排水方案；渗沟、铺砌排水方案及注浆堵水方案
3
小型塌方处理方案
浆砌封闭、回填压实；护拱防护；换填片石、加强衬砌；
4
开挖方法
微震爆破技术；预加固、短进尺、弱爆破、强支护、勤测量、快衬砌的方针
对于正洞水量的大小，含泥量的多少，可采用以排为主，或先排后堵的施工方法：
主要采用超前地质钻孔进行排水降压，在突水量减小后，采用施工期间的疏导方法。
2.2突水、突泥段支护方案
2.2.1隧道防排水原则
对于与地表存在良好水力联系，地下水发育、具有较强富水性的断层及其影响带：
采用“以排为主，防、排、截、堵结合、综合治理”的防排水原则，采用超前预注浆或径向注浆等手段，降低围岩渗透系数，控制地下水流失。
2.2.2总体技术对策及处理原则
施工过程中严格遵循综合预报，先探后掘；排堵结合，综合治理；全程跟踪，突出重点；预案在先，规避风险；试验先行，快速决策；安全第一，确保进度的原则。
根据施工期间洞壁围岩出水形式，制定施工阶段具有快速决策性的参考基准，对渗滴水、线状渗水和高压集中突水采取超前周边注浆、径向注浆、定点注浆等不同方式进行处理。
根据类比分析，施工期洞壁围岩出水形式主要有渗滴水、线状渗水和高压集中突水三种形式。
不论何种形式均属溶蚀裂隙突水，其注浆封堵采取为充填（塞）式注浆，具体处理原则见表2.2。
表2.2不同类型突水的处理原则
突水
类型
突水特点
处理原则
渗滴水
型出水
突水量少、水压力低
不考虑注浆处理或在洞身开挖过后再进行后注浆处理，以不影响掘进进度。
线状
渗水
一般出现在断层、破碎带或节理裂隙发育段，虽其突水压力不高，但涌水面大，对洞内施工也有一定的影响。
根据预测突水量，作周边注浆和定点注浆处理。
高压集
中突水
突水量大、压力高、突发性强、危害性大，一旦揭露后再行封堵费时较多
力争在突水点未揭露前进行注浆封堵。
采用超前注浆措施，在静水条件下封堵。
2.2.3径向注浆施工
注浆孔按1.5m（环向）×2.5m（纵向）梅花型布置，孔深5m，孔径42mm。
边墙及拱顶岩面少量出水时，采用单液注浆。
水泥浆的水灰比为0.5～1.0，注浆浆液由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。
若渗、滴水量大面广时，采用TGRM特种浆液注浆止水，TGRM特种浆液从厂家购置成品，按要求密封存放，以防老化和固结。
待注浆孔眼及设备准备就绪后，开启浆液，倒入注浆池，并在规定时间内压注完毕。
注浆压力控制在0.5～1.0Ma。
首先在出水点处用风钻打孔并在孔口埋设一根Φ42～89的钢管做引水管，埋进深度不小于2m，外露岩面不小于30cm，管口安装阀门；然后在出水点四周钻５m深注浆孔，预埋注浆管，注浆管外露端突出岩面不小于20cm，以便与注浆泵联接。
第一次注浆之前，先喷射混凝土封闭岩面，喷射混凝土厚度不小于10cm，以起到止浆墙的作用。
注浆时先注外圈孔后注内圈孔，逐渐缩小封闭圈，最后关闭引水管口阀门。
注浆结束标准与压注效果判定基准，单孔结束标准为单孔进浆量小于20L/min。
2.2.4隧道突水、突泥和防塌方施工技术措施
（1）利用TS203地质预报超前水平钻孔等措施。
及时了解和掌握前方地下水情况，并根据地下水含量制定相应的处理措施。
（2）超前钻孔一旦钻到地下水，立即停钻，并实施灌浆，按照注一段钻一段的前进式注浆方式实施，直至钻到设计深度，将超前钻孔与超前预注浆纳入同一个工序来实施。
前后两次超前探孔保证有最小5m搭接长度，后一次钻孔至少前5m在前一次的注浆岩盘内。
在水压、水量较大的情况下，采用分层泄水减压、分层注浆的方式，即下层管注浆、中层管放水和中层管注浆、上层管放水，逐层抬水把水排挤到拱顶以上规定的止水固结圈以外。
做好注浆效果的检查工作，按规定实施检查孔，做到先检查再开挖。
（3）为提高注浆效果，在浆液中加入TGRM特种灌浆材料。
（4）超前地质预报出突水量不大，可能是渗滴型出水情况时，先开挖通过后再进行灌浆止水。
对于部分突水点，隧道开挖后起初突水量不大，但若不采取措施封堵，会逐渐增大突水量甚至转化成突水灾害而影响正常的施工生产，因此，对达不到规定的突水点及时进行补充灌浆封堵是防突水的重要措施之一。
（5）当隧道揭露线状渗水时，因其水压力并不高，单点出水量也有限，一般情况下考虑周边钻孔水泥单浆液封堵。
当出现高压集中突水时，外水压力较大，流速较快，采用“分流卸压”方案。
在地下水补给区与突水点之间实施分流，水量较小时设置分流钻孔，以减小高压集中突水的外水压力，再调整浆液胶结时间对渗水点实施灌浆，最后采用“关闸”形式封堵。
（6）当揭露出水量相对较小的高压集中涌时水，采用钻孔的方式分流泄压，根据突水量大小决定钻孔孔径及数量，采用液压水平钻机或管棚钻机钻孔，孔口安装导流管和阀门，便于控制。
分流导管安装完成后，截取部分岩溶或裂隙水从导流管排出，使原突水点水量减小，然后再实施注浆。
2.3积极开展超前地质预报工作
由于本风险段地质复杂，施工可能存在着突水、突泥等灾害。
对地质进行超前探测，作出准确的预报是施工的重点及关键。
隧道施工过程的地质超前预报预测，主要是根据地表和已经开挖的隧道的地质调查和各种探测方法取得的资料，以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质条件，本风险段采取物探和钻探两大类预方法，物探采用WT1、具体方法为：
TSP203探测；钻探打用ZT3、具体方法为超前钻孔1孔和加深炮孔5孔，同时还利用掌子面地质素描预报，各种主要预报方法如下：
地质素描：
采用全断面地质素描，填写施工地质围岩级别判定卡，建立地质素描管理台帐。
地质素描过程中发现地质出现异常情况，可能影响施工安全时，立即采用相应的施工技术措施。
加深炮孔：
即加深炮孔超前探测，利用风钻在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息，加深炮孔较爆破孔深3m以上，孔数、孔径根据地质复杂程度确定，本风险段设计为每循环5孔。
超前水平钻孔；利用C6钻机，每次钻探20～30m，验证近距离物探的异常地段，每25m一循环，每孔长30m，目前C6钻机一次最长能钻探到50m，本风险段设计每循环钻探3孔。
TS203探测法：
TS203是最新一代智能型预报仪，传感器能采集不同方向的地震信号，能根据地震反射波判断发射截面的三维几何形态，经电脑分析，自动得出图像和结果。
鉴于此种方法探测距离远，能更好的指导施工，我部在进出口正洞均采用了此种方法进行超前地质预报。
3施工领导小组的分工及领导干部带班制度
3.1成立领导包保小组
针对磨万铁路Ⅴ标风险源管理，Ⅲ分部成立以项目经理为组长，书记、副经理、总工为副组长，相关部室人员为成员的施工领导小组。
架子队为具体操作层的领导包保小组。
管理机构（详见下图）。
3.2领导小组成员分工
分部项目经理负责全面工作，总工程师负责全面技术工作及安全工作的总体部署，现场副经理负责现场指挥，工程部负责人组织人员进行现场技术指导，物资设备部负责人组织人员对救援物资设备进行调拨和分发，安质部和计划部负责人组织人员进行现场抢险和疏导工作，办公室和财务负责人组织人员进行后勤保障等工作。
3.3施工期间领导干部带班制度
为切实抓好施工安全，提高风险控制能力，进一步落实安全责任制，分部实行领导干部带班制度，制度如下：
项目经理每月不得小于2次，安质经理每月不小于3次（其中夜班不得少于1次），项目部实行总带班制度，包保检查即视为带班。
工程部、安质部每人每周不小于20小时带班作业，架子队队长每周不小于70小时带班作业，现场技术员、安全员全程跟班作业。
3.4项目部巡查制度
对高风险施工段落项目部领导包保小组加大巡查力度。
项目经理每月巡查不少于1次；总工程师每月巡查不少于3次；工程部长、安质部长每月巡查不少于4次；工程部、安质部部员每月巡查不少于6次。
3.5险情上报制度
为确保施工过程中发生险情能够得到及时处理、消息畅通，现场安全员遇到有突水、突泥现象时，应及时对洞内人员进行疏散，同时按下警报系统，洞口值班调度接到警报后立即电话通知现场监理工程师、分部、项目部，项目部接到通知后及时将消息上报监理项目部、业主和设计院。
分部与项目部领导在第一时间赶到施工现场，按照应急处理方案组织抢险。
4.隧道工程塌方突水突泥应急预案
为保证可能在隧道内发生突水突泥事故后，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。
4.1可能发生的场所及部位
⑴开挖爆破作业后引起的隧道突泥涌水事故；
⑵初期支护受压变形引起的隧道突泥涌水事故。
4.2应急资源
4.2.1人员
突水突泥事故应急人员由项目经理任组长，书记、总工、施工现场负责人、调度员、值班电工、现场保卫、医务员、抢险人员为组员的应急救援小组、善后处理组等。
4.2.2物资、机具、设备
⑴报警系统及通讯设备：
对讲机、电话、手机等通讯设备。
⑵应急设施及机具：
防爆电线、电缆、电灯、手电筒、应急灯、移动配电箱等照明所需物料；轮式装载机、挖掘机、自卸汽车、抽水机等抢险设备。
⑶其它材料工具：
钢筋爬梯、救生绳、救生圈、氧气袋、木材、型钢、铁锹、撬棍、钢丝绳，枕木等。
⑷伤员急救设备：
伤员担架、消毒剂、急救箱。
⑸救护车辆及交通工具：
指挥车、微型车、材料运输车、救护车等。
4.2.3洞内紧急逃生设施的设置
隧道两侧安装钢筋爬梯并挂逃生绳和足够数量的救生圈，靠近掌子面的地段挂充足的氧气袋。
隧道内作业人员密集地段在拱部设置逃生平台并设急救箱。
4.3应急组织机构
4.3.1项目部成立应急领导小组
组长：
分部经理
副组长：
总工程师、总经济师、生产副经理、安质副经理
组员：
各职能部门负责人、架子队负责人
抢险人员：
拉孟山隧道出口作业队全体施工人员
4.3.2责权
⑴组长全面负责组织应急救援预案的编制、交底、培训和演练，负责启动、实施以及调动所需人员、物料等资源的供给。
⑵副组长具体负责发生隧道突泥涌水事故后，应急预案的启动和应急预案的全面实施。
⑶调度：
负责信息收集以及内外部（外部：
当地政府、医疗救护部门的紧急联系电话）、上下级的联络汇报工作，并按规定向上级等相关部门报告；同时按照领导的决策和安排进行上传下达；做好急救工作中车辆、物料、人员等的调遣工作。
⑷工程部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制和演练培训；负责应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。
⑸安质部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案的编制审核，不断完善应急救援预案。
参与应急救援期间抢险方案的制定和风险再评价。
⑹设物部门：
负责隧道突泥涌水事故应急救援预案所需机电设备、物资、材料的配备。
⑺综合部：
负责在隧道突泥涌水事故应急救援期间，各部门的工作协调、上传下达有关信息和指令；统一对外报导口径，防止出现不真实报导；最大限度的控制媒体，降低负面影响。
负责隧道突泥涌水事故应急救援期间所需急救药品、医疗器械等的准备工作，并在应急救援期间对伤员进行抢救和治疗。
⑻现场安全员：
负责隧道突泥
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