危险性较大工程专项施工方案.docx

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危险性较大工程专项施工方案

危险性较大工程专项施工方案

长平高速公路LJ6合同段工程项目主要为虹梯关特长隧道。

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，确定隧道断裂破碎带、突水突泥、岩溶失稳及高空坠落等较大危险。

超前地质探测与预报是施工的关键。

一、断层破碎带及其影响带施工方案

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。

1探明破碎带及其影响带情况

隧道在穿越破碎带及其影响带时，其施工难度取决于围岩的性质、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、EKKO地质雷达、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，辟开工作面，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，并有强大侧压力应时，应紧跟衬砌，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

隧道必须根据设计要求和围岩级别确定开挖方法，未经监理单位和集团公司指挥部同意不得自行更改。

Ⅲ级及以上围岩严禁采用长台阶法施工，三台阶开挖时，每个台阶的长度不能大于5米，三个台阶的总长度必须控制在15米之内；两台阶开挖时，台阶长度应该控制在10米以内，上下台阶应同时开挖。

要严格控制每循环开挖长度，左右马口必须错位开挖、错开距离不得小于马口每循环的进尺，Ⅳ级以上围岩仰拱开挖长度一般情况下不得大于10米，基底承载力特别差的地段每次仰拱开挖长度不得大于3米。

仰拱距掌子面距离，Ⅳ级围岩不能大于35米，Ⅲ级围岩不能大于45米。

每循环（含马口与仰拱一次开挖长度）进尺、左右马口的相错距离由项目总工书面交底。

隧道超前支护（大管棚或小导管）严禁减少数量或长度，防止注浆不足。

大断面分步开挖时，要严格按设计和工艺要求做好临时支撑，不得减少数量，不得随意拆除。

隧道初期支护钢拱架或格栅间距要满足设计要求，不得随意加大。

要严格控制拱架加工的质量，保证拱架接点连接质量；要加强拱架间的纵向连接，保证拱架整体受力；系统锚杆必须按设计施作，锁脚锚杆必须达到技术交底要求的长度，锚固密实并与拱架焊接牢固，保证下部开挖时不发生掉拱。

严禁超挖部分回填片石，坚决杜绝回填木板和石棉瓦等杂物，确保喷射混凝土与岩面密贴，保证喷射混凝土的厚度和强度。

台阶法开挖时，初期支护要在最短的时间内闭合成环。

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、角度及装药量，以减少爆破对围岩的骚动。

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。

二、突水、突泥地段施工方案

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及措施。

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。

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，设置弹簧排水管。

在大面积淋水或水流量仍很大的情况下，设置多层弹簧排水管，通过弹簧排水管将水引入墙脚纵向排水管，流入排水沟将水排出洞外。

⑷铺设复合防水板，全断面模筑防水钢筋混凝土。

⑸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。

㈡突泥地段施工

涌水在较厚断层泥或溶洞充填物中往往导致突泥，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（Φ42探孔）、压力在0.06MPa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、φ50mm或φ80mm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。

三、溶洞处理措施施工方案

本项目虹梯关隧道部分路段是岩溶、溶蚀现象的集中分布区，隧道通过时往往会与地下发育、分布的各种规模的岩溶、洞穴、溶蚀现象不期而遇。

其余隧道灰岩地层也将遇到发育程度不同的岩溶现象。

为此，拟定如下处置措施：

1小型溶洞处理措施

对于露于拱部、边墙及底板的发育有限的、溶蚀充填物易于清理的小型溶洞，原则上采用回填的方式处理。

1、出露于拱部的小型溶洞，应清除洞内充填物，在隧道衬砌施工后，浇筑C25混凝土护拱，并压砂充填。

为避免回填对隧道衬砌产生过大荷载效应，护拱应设锁脚锚杆；为避免溶腔垮塌，有条件时，应对溶壁进行锚喷防护。

2、出露于边墙的小型溶洞，在隧道衬砌施工前，浇筑C15片石混凝土护墙，墙背以干砌片石回填。

3、出露于底板的小型溶洞，在隧道底板浇筑前，清除溶蚀充填物，自下而上，以干砌片石、C15片石混凝土回填。

㈡大型溶洞处理措施

对洞体深浚充填丰满、或难于回填、或不宜填塞的大型溶洞，原则上应因地制宜进行处理。

1、洞体深浚、充填丰满的大型溶洞，即隧道从溶蚀充填体中穿过，应按预注浆、管超前、强支护、梁跨越的方式进行处理。

初拟预注浆：

全断面帷幕预注浆；管超前：

Φ108大管棚，环距50cm；强支护：

C20喷射混凝土25cm、22B型钢拱间距80cm、φ6.5双层钢筋网、Φ42径向小导管环距80cm；梁跨越：

起拱线以上按横向拱设计，厚度不小于65cm（C25钢筋混凝土），起拱线以下的边墙、底板，按纵向梁板设计，底板厚度不小于60cm（C30钢筋混凝土）

2、出露于隧道边墙及底板、不能堵塞的大型溶洞（岩溶管道），按梁跨越方式处理，梁跨的具体设计根据探明的岩溶特征而定。

3、对横穿隧道洞身、不能阻塞的大型溶洞（如地下暗河），应考虑泄水洞的方式进行处理，泄水洞的平纵面设计应根据现场情况而定，其出水口与溶洞（地下暗河）的下游相连或引自地表，应在充分的技术、经济比选后确定。

泄水洞净空应考虑排水、施工等因素。

四、防止围岩失稳和坍塌施工方案

㈠围岩坍方前兆

围岩的变形破坏、失稳坍方，是一个从量变到质变的过程。

在量变过程中，围岩的工程水文地质特征及岩石力学特性会反应出一些征兆。

根据这些征兆可预测围岩的稳定性，进行地质预报，采取相应措施，保证施工安全，防止隧道坍方。

围岩的变形破坏、失稳坍方，有以下一些征兆：

1、水文地质条件的变化。

如干燥围岩突然出水、地下水突然增多、涌水量增大、水质由清变浊等都是即将发生坍方的前兆。

2、拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预兆围岩即将发生坍方。

3、围岩节理面裂缝逐步扩大，很可能要发生坍方。

4、支护结构变形（钢架接头挤偏或压劈、喷射混凝土出现明显裂纹或剥落等），甚至发出声响，有坍塌的可能。

5、围岩或支护结构拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d或拱顶下沉量大于0.1mm/d，并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定的状态，有可能出现失稳坍方。

㈡隧道坍方预防措施

1、全面了解设计提供的地质状况，并及时与现场实际情况对比，领会设计意图。

2、做好超前地质预报工作。

对开挖面前方地层进行探测预报，判明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数。

尤其是施工开挖接近设计探明的富水带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时调整施工方法。

3、加强施工监控量测，实行信息化施工。

对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛进行量测，及时对数据进行整理分析，及时反馈于设计和施工，及时优化设计参数和施工方法。

当量测数据表明围岩收敛变形接近控制标准的警戒值时，尽快采取加强措施进行加固，抑制变形，防止因变形突变引起坍塌。

4、据不同地质情况和开挖方式，采用超前小导管预注浆加固地层的超前支护措施，注浆选材视不同岩层和地下水情况分别采用水泥浆、水泥—水玻璃双液浆，通过注浆加固周边围岩，提高其自承能力，减少围岩松弛变形。

5、对不同围岩，分别采取上部弧形导坑预留核心土法、台阶法、CRD法、CD法等开挖方法。

分步开挖时，支护要及时闭合成环，每一环支护均施作锁脚锚杆，加强支护，防止拱脚下沉和内移，引起过大变形，导致拱部岩层坍塌。

6、严格控制开挖工序，尤其是开挖进尺，杜绝各种违章施工。

控制爆破装药量，减小对软弱破碎围岩的扰动。

7、保证施工质量。

超前预注浆固结止水、钢架制作、支护和衬砌混凝土质量必须符合设计及规范要求。

8、施工期间，洞口应常备一定数量的抢险材料，如方木、型钢钢架等，以备急用。

9、有下述现象发生时，应启动应急响应措施，先撤出工作面施工人员和机械设备，指定专人观察和进行加固处理后，确认险情排除方可恢复工作面施工:

⑴围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快。

⑵围岩面不断掉块剥落。

⑶支护喷混凝土表面龟裂、裂缝或脱皮掉块，钢架严重变形。

⑷掌子面节理裂隙中渗水量或涌水量明显加大。

五、隧道坍方处理方案

㈠隧道坍方处理原则

1、隧道发生坍方后应及时迅速处理，不得随意拖延时间。

处理前，必须仔细观测坍方的范围、形状、数量大小及坍体的地质状况、地下水的分布、活动情况等，分析坍方原因，制定合理处理方案。

2、隧道坍方应根据发生的部位、规模及地质条件，采取“治坍先治水，治坍先加强”的原则，采取锚喷支护、注浆、管棚、加强二次衬砌、设置护拱等技术措施，不失时机、不留隐患地进行处理。

3、坍方后首先要防止其扩大，在处理前加强防排水工作。

⑴坍方发生后，首先应防止坍方范围继续扩大：

①在坍方范围的顶部与侧壁危石及大裂缝应先行清除或锚固。

②加强原有支护。

对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大。

③在坍方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆。

⑵处理坍方前应采取下列技术措施，加强防排水工作：

①地表沉陷和裂缝应采用注浆填充和加固，或采用不透水土壤夯填密实，开挖截水坑，防止地表水下渗进入坍体；

②通顶陷穴口的地表四周应挖沟排水，搭设防雨棚遮盖穴顶；洞内衬砌通过坍方后陷穴应及时回填，回填应高于原地面，并用黏土或浆砌片石封闭穴口，作好排水；

③坍体内有地下水活动时，采用管、槽引至排水沟排出，无法进行引排时可采用注浆堵水。

㈡坍方处理

1、隧道洞口坍方处理

⑴中小型坍方应将坍体自上而下全部清除。

根据坍方后坡面情况可选用刷坡卸载的方法，同时应对仰坡面自上而下进行喷锚网加固。

⑵大型坍方的坍体不必全部清除，可采取先挖台阶的形式清除一部分，再进行喷锚网加固，并在仰坡上适当位置设浆砌片石挡墙防护。

⑶仰坡加固完成后，洞口段已露空洞身可采用暗洞明做或改为明洞衬砌，拱圈上部可回填土石或浆砌片石。

⑷根据仰坡坍方的规模及稳定性情况，对洞内二次衬砌应进行加强。

2、石质类坍方的围岩级别一般为II～IV级，岩体以未风化或轻度风化的岩层为主，节理较发育，坍体呈碎石状，未坍方的围岩呈相对稳定状态。

坍方规模一般为中、小型，个别为大型坍方。

可按下列方法处理：

⑴根据坍体内坍腔的矢跨比，采取不同的处理措施：

①当矢跨比h/B＜0.7时，可采用外层初期支护（W）加内层初期支护（N）再加防护（F）的方法进行处理；

②当坍腔的矢跨比h/B≥0.7时，可采用W+F的方法进行处理。

⑵岩石类坍方已塌到隧道上方的原地面时，应先处理地面坍口，后处理洞内坍方。

处理洞内坍方时，应采用注浆加管棚整体加固的处理方法，即Z法，并应以渗透注浆为主，管棚应为长大管棚。

3、土质类坍方的围岩级别一般为Ⅳ～Ⅵ级，隧道的围岩以土质风化岩石为主，坍体呈土状，含有大量的黏土、砂质土（≥70%）及少量的石屑和孤石，坍方范围以外的未塌部分呈相对不稳定状态，坍方规模一般较大，主要为大型和特大型坍方。

可按下列方法处理：

⑴土质隧道坍方不宜采用清碴的方式处理；

⑵土质类坍方可采用注浆加管棚的处理方法进行，注浆可视坍体中土质（或砂）的颗粒大小分别采用渗透注浆或劈裂注浆。

4、坍方处理完毕后，应防止其再次发生，隧道的开挖及支护作业应符合下列要求；

⑴采用W+N+F和W中F法处理的坍方，由于坍体已全部清除，故开挖及支护工作是在未坍方的围岩中进行。

因此，应根据其围岩级别、地质构造状况、地下水活动情况等因素综合选定施工方法。

在坍方影响的范围（一般为10～30m）内，应严格按照“短进尺，弱爆破，强支护”的原则组织施工。

⑵采用Z法处理的坍方，其开挖及支护是在已注浆加固的坍体中进行，施工时应正确合理地选择开挖方法，严格控制开挖进尺和爆破装药量。

除在注浆效果十分良好的情况下采用全断面开挖外，一般均应采用台阶法或分部开挖法，其开挖进尺宜为0.5～1.0m。

开挖后，应及时支护。

支护应以喷锚支护为主，宜采用如早强药包锚杆或自进式锚杆等尽早受力的锚杆，并根据现场注浆加固效果和管棚支护效果，选择钢筋网、钢架和微纤维喷射混凝土。

5、坍方地段的衬砌应视坍方的大小和地质情况，采用钢筋混凝土或钢架混凝土予以加强。

衬砌完成后，应及时施作护拱和回填。

采用Z法处理的坍方，其二次衬砌背后应采取填充注浆处理。

六、防高空坠落措施

（1）本项目施工存在高空坠落危险源的地方有以下几处，隧道施工铺挂防水板台车、二衬台车。

（2）铺挂防水板台车、二衬台车三处作业平台均必须满铺木板（或竹跳板），木板未满铺不得在其上作业。

（3）铺挂防水板台车、二衬台车作业平台、悬空面必须设置防护围栏，高度离作业平台1.2米，并且焊接牢固。

防护围栏未设置好不得在其上从事作业。

工区负责人严格按照批准的防护方案做好安全防护，安全网、安全带按国标规格、型号提供材料计划报总工程师审批后由物资部统一购买。

物资部按材料申请计划购买安全防护用品时严格按计划中的型号、规格进行购买，不得以次充好。

安全网安装过程中，必须严格按安装规程进行安装，安全网安装完成后由安置部组织验收合格后，方可投入使用，未经验收合格不得擅自使用。

高空作业人员必须按正确方法系带好安全带，防止高空坠落，高空作业人员登高作业前，必须由工班长检查安全带的配带，未佩系安全带或佩系不正确，工班长不得放其登高作业。