隧道高地热及高地应力段施工控制要点.docx

隧道高地热及高地应力段施工控制要点1. 超前预报1.1 洞内、外观察隧道洞内、洞外观察：隧道洞内观察分开挖工作面观察和已施工区段观察两部分，开挖工作面观察在每次开挖后进行，内容包括节理裂隙发育情况、工作面稳定状态、涌水情况及底板是否隆起等，当地质情况基本无变化时，每天进行一次观察后绘制开挖工作面地质素描图对已施工区段的观察每天一次，观察的内容包括喷射混凝土、锚杆、钢架的状况，以及施工质量是否符合规定的要求在观察过程中如发现地质条件恶化，初期支护发生异常现象，将立即通知施工负责人采取应急措施，并派专人进行不间断1.2 超前水平地质钻探采用钻机在洞内掌子面向隧道正前方钻5-10m的水平超前地质探孔，观察探孔出水情况及水温，发现异常情况时及时汇报，制定相应的施工方案1.3 TSP地震波探测仪探测在高温地热段采用地质雷达每20米检测一次，确保对掌子面前方的工程地质情况（围岩性质、地质结构构造、围岩完整性、地下水和溶洞）做出正确的预测2. 监控量测2.1 洞内温度及出水量检测安排专人每四小时对隧道洞内温度、掌子面温度、涌水温度测量一次，并对每次测量数据进行记录；现场技术员及时要对掌子面涌水量的变化进行记录。

2.2 洞内沉降观测初期支护完成后，在拱顶、拱脚及边墙标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测测试元件采用直径12mm圆钢加工而成，每根元件25cm,锚入初期支护体20cm,外露5cm,以防震动影响量测结果量测频率开始8h观测一次，然后根据变形量的减小而减小量测频率根据量测及时掌握施工中围岩和支护的力学动态及稳定程度，调整施工工序及预留变形量、开挖进尺等，便于指导施工，确保施工安全3. 砼质量控制要点高温地热段的衬砌混凝土：在高温（如70高温）的岩体及喷混凝土上浇注二次衬砌混凝土时，厚度再薄，水化热也不易逸出由于混凝土里面和表面的温差，在早龄期有可能存在裂缝因此为防止二次混凝土衬砌出现裂缝，应采取下述措施：（1）为了防止高温时的强度降低，应选定合适的水灰比，并考虑到混凝土对地热水的耐久性，宜采用高炉渣水泥（分离粉碎型水泥）混凝土配合比和掺合剂应作试验优选2）在防水板和混凝土衬砌之间设置隔热材料，可隔断从岩层传播来的热量，使混凝土内的温度应降低3）把一般衬砌混凝土的浇筑长度适当缩短4）用防水板和无纺布组合成缓冲材料，由于与喷射混凝土隔离，因此，混凝土衬砌的收缩可不受到约束 5） 适当设置裂缝诱发缝，一般在两拱脚延长方向设置。

4. 安全控制要点（1）为保证隧道施工人员进行正常的安全生产，我国有关部门对隧道施工作业环境额卫生标准都有规定如铁道部规定，隧道内气温不得超多28℃；交通部规定，隧道内气温不宜高于30℃国外的资料介绍，日本规定隧道内温度低于37℃为达到规定的标准，在施工中采取通风和洒水及通风洒水相结合的措施温度较高时可增加大型通风设备予以降温，并在正洞开挖工作面前放一段距离，利用平导超前钻探，如有热水涌出，可在平导内增建降水、排水设施和排水钻孔，以降低正洞的水位如正洞施工中仍有水涌出时，可采用水玻璃水泥系药液注浆，以发挥截水及稳定围岩的作用2）中暑症的防治措施：在高温条件下施工除采用降温措施外，还应该注意中暑症的防治工作中暑症可分为热痉挛症、热虚脱症和热射症三种类型，起症状及处置如下：①热痉挛：由于由汗过多，体内的水分、盐类丧失而引起其症状为在作业中和作业后，发作性内痉挛和疼痛对此症应采取充分地摄取水和盐类予以缓解症状②热虚脱：由于循环系统失调而引起起主要症状为血压降低、速脉、水脉、头晕、头痛、呕吐、皮肤苍白、体温轻度上升、采取的措施是，循环器官有异常的人员严禁参加施工对有症状者增加补水次数，并在阴凉出静卧休息。

③热射症：由于体温调节中枢失调，体温上升症状为：体温高、兴奋、乏了和皮肤干燥等采取的措施，对高温不适应者应避免在洞内作重体力劳动在高温施工地段采用冷水喷雾等方法降温，必要是对患者可采取医疗急救处置3）合理安排高温作业时间：根据洞内的高温程度、劳动强度和劳动效率，确定劳动工时，以保施工人员的健康和安全4）隧道施工各班组间，应建立完善的交接班制度在交接班时，交班人应将本班组的施工情况及有关安全事宜及措施向接班人详细交待，并记载于交接班记录本上，工地值班负责人（领工员）应认真检查交接班情况每班开工前未认真检查工作面安全状况，不得施工5）施工中应对围岩加强检查与量测对不良地质段施工，应采取弱爆破、短开挖、强支护、早衬砌、先护顶等小循环的施工方法隧道施工要充分利用监测手段预测预报围岩位移与支护结构受力状况，量测要为生产安全服务6）如发现隧道内有险情，必须在危险地段设置明显标志或派专人看守，并迅速报告施工现场负责人，及时采取措施处理，情况危险时，应将工作人员全部撤离危险区，并立即上报（7）所有进入隧道工地的人员，必须按规定配带好安全防护用品，遵章守法听从指挥5. 施工案例大丽高速下山口隧道进口左线于3月19号13:30掌子面施工到ZK82+327时，掌子面右侧拱脚处出现一股涌水，流量约100m3/h，水温61℃，在拱部热水呈淋雨状，掌子面空气温度约40℃，掌子面拱部出现掉块现象，施工单位立即对掌子面进行初喷封闭围岩，初喷一直持续到下午14：30，但并没有起到稳定围岩的作用，拱部出现塌方，涌水也一直持续不断。

施工队立即停止初喷撤离施工人员，并将情况向监理和业主汇报掌子面塌方一直持续到晚上23点后基本稳定，塌方体约500m3,塌落的较大石块将超前支护压弯，卡在拱顶3月20日上午业主、设计代表、监理和施工单位现场查看，掌子面涌水流量约100m3/h，水温61℃，洞内空气温度高达40℃，四方会议决定暂停施工，加强警戒和观测，并制定了相应的处理措施6. 处理方案6.1 关于洞内降温的处理由于高温地热的出现，导致隧道无法按正常情况施工，要求施工单位根据此情况调整施工组织计划，确保施工安全、质量和工期1)在隧道现有的通风设备基础上增加一台150KW1风机，在掌子面附近配以适当数量的移动式小型风机进行通风降温具体配置如下表：名称通风设备功率(KW)数量(台)按放位置隧道左线大型通风机(FJDQ2501洞口1501洞口小型风机206掌子面隧道右线大型通风机(FJDQ2501洞口1501洞口小型风机205掌子面(2)视通风降温的效果，必要时对掌子面围岩、初期支护喷射硅表面喷淋冷水降温3)缩短开挖、支护、二衬工班等作业时间，增加作业人员，并加强劳动保护，做好防暑降温工作各个班组作业时间如下表：序号作业班组每班组人数(人)作业时长轮换班组备注1开挖152小时3组左右线2支护202小时3组左右线3二衬163小时3组左右线6.2 关于塌方段掌子面和支护参数的处理方案(1)首先采用C25喷射硅封闭塌方体及掌子面围岩，然后开槽埋设①165的钢管集中降水、引排地热水。

然后对塌体打设①42*4mm注浆小导管注浆固结塌体，小导管梅花形布置，间距1米，长度平均3.5米2)退后2根钢架打设9米长①76自进式锚杆，打设角度20完成后打设第二层①42*4mm长4.5米注浆小导管，打设角度7-10°，小导管与自进式锚杆交叉打设，每层环向间距40cm,圆心角120范围内布置由于高温热水的影响采用双液注浆，采用R425水泥，水灰比1:1；水玻璃模数2.9〜3.1,波美度35;水泥浆与水玻璃体积比1:1,注浆压力1〜2Mpa超前自进式锚杆打设两个循环注浆工程量由现场监理签认3)待注浆加固后再进行开挖，开挖采用三台阶法，每循环开挖进尺一根।60cm,短掘短进4)加强监控量测及涌水量、水温等观测，安全员跟班作业5)左线K82+275-K82+315段加宽带支护参数由SJ-IV型衬砌类型变更为S-Va型衬砌类型施工，其中锁脚采用①42*4mm注浆小导管，每处两根6)由于左线K82+277〜K82+286右侧为行车横洞位置,K82+275〜K82+290从拱顶至水沟顶标高位置范围内打设①42*4mm长4.5米注浆小导管，梅花形布置间排距60X60cm7)左线K82+275-K82+315段加宽带二衬砼标号由C25调整为C30。

8)左线K82+275-K82+315段加宽带增设环向①70打孔波纹管紧贴围岩加密布置，间距5米隧道高地应力端施工控制要点1. 概念存在高地应力段隧道，易发生岩爆现象，危及人员设备安全，危害性极大1.1 岩爆定义是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象1.2 岩爆原因围岩强度适应不了集中的过高应力而突发的失稳破坏1.3 岩爆特点1.4 1）岩石砂岩为主，岩石坚硬干燥，在未发生前，无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，会突然发生岩石爆裂声响，石块一般应声而下1.5 2）岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1〜3倍洞径范围内，个别的也有距新开挖工作面较远1.6 3）岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可达数吨重小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的鱼鳞片状脱落，脱落面多与岩壁平行1.7 4）岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆1.8 由于爆破振动影响，造成开挖洞段应力重新分布，造成碛头较大面积岩爆、爆落出的小块鱼鳞片状碎屑甚至堵塞整个巷道。

2. 施工原则由于高地应力往往伴随着岩爆现象，所以要控制和改变围岩的应力状态与围岩的岩性条件，做好岩爆与软岩变形的预报，初期支护和衬砌要紧跟开挖面3. 岩爆预测3.1 地质预报隧道高应力段在施工时，一方面可直接根据施工掌子面的地质条件，如岩体结构面产状、岩体的破碎程度、岩石的变质程度、岩体强度及地质应力等，再结合设计岩爆地段，对掌子面前方的岩体条件、产状及完整性进行预测，用以指导采取预防措施另一方面，按设计要求，采用超前探测孔和TSP地质预报对前方地质进行探测，得出数据后，进行地质预测，在开挖中结合掌子面地质情况应证和纠正；并不断提高预测水平3.2 岩体二次应力场现场测试采用钻孔应力解除和应力恢复测试方法，分段对洞壁及掌子面现场测定围岩表层岩体二次应力场同时进行现场岩石点荷载强度试验，利用洞壁切向应力洞壁岩石单轴抗压强度Rb来预报岩爆和判定等级4. 改善措施4.1 喷洒高压水掌子面开挖后立即向工作面及附近洞壁岩体喷洒高压水，喷洒范围延伸到离掌子面100m处施作锚杆时，利用锚杆孔向岩体深处注水，以增强岩体的塑性，减弱岩体的脆性保持岩体的潮湿状态，可有效降低岩爆的强烈程度4.2 超前应力解除在强烈岩爆区，可在隧道两侧拱脚附近打设应力释放孔，孔深3.0m,间距0.5〜1.0m,拱部则以0〜10的仰角打超前应力释放孔，孔径42mm以上，孔深可根据钻。