鐵路工程隧道不良地質(zhì)段施工方案煤層瓦斯 斷層破碎帶 巖溶

隧道不良地質(zhì)段施工方案根據(jù)設計資料，影響本標段隧道工程施工的主要不良地質(zhì)為：煤層瓦斯、斷層破碎帶、巖溶地質(zhì)、石膏地層等。1煤層瓦斯地段施工XX隧道洞身DK962+725～DK965+000段穿越煤系（T3s）地層，其中DK962+725～DK963+000段隧道埋深40～100m，DK963+000～DK965+000段埋深100～277m。根據(jù)附近礦山資料，多數(shù)礦井屬低瓦斯礦井，淺部瓦斯含量低，一般為0.1m3/min，但隨著深度增加瓦斯含量也有所增加。1.1確定煤層準確位置在距設計資料提供的煤層約50m處開始鉆探，初步探明煤層位置；然后繼續(xù)掘進，到初步探明的煤層位置10m處，再施做探測孔，對于煤層隧道上半斷面至少打2個超前鉆孔，下半斷面至少打3個超前鉆孔；探明煤層的傾角、走向、厚度、里程等參數(shù)。1.2揭煤方式采用臺階揭煤方式，必須使用毫秒延時電雷管和煤礦專用安全炸藥，毫秒延時電雷管延期不能超過130ms，故段數(shù)只能選用到5段。⑴上半斷面揭煤施工工序①根據(jù)平導遇煤位置，并結(jié)合見煤里程，先確定煤層位置及頂?shù)装鍘r性等，并從煤系地層從掌子面底部向前方打地質(zhì)鉆孔，孔長不小于8m，煤層拉通，確定煤與瓦斯賦存條件以免誤揭煤層。②煤位置及其他參數(shù)確定后，通過平導沿煤層打一組（3孔）預測孔（正洞拱部以外7m）對各層煤與瓦斯的突出危險性進行預測，如有突出危險，則從平導內(nèi)打排放孔（排放范圍正洞拱外7m）排放30天后，通過檢驗孔進行排放效果檢驗。③排放效果檢驗，確定煤層無突出危險后，采用Φ42小導管超前支護，同時安裝拱部格柵，而后采用震動放炮揭煤。④煤后，隨開挖逐段進行超前支護，并對開挖外輪廓進行初噴后，架設拱部格柵鋼架，并進行復噴。⑤工至超過煤層底板，進入巖層3m后，方可進行正洞下半斷面施工。⑵半斷面揭煤施工工序①用平導，從平導內(nèi)打孔（正洞開挖輪廓線邊墻及底部6m范圍內(nèi)）探明煤層參數(shù)，確定煤有無崎變及煤層走向、傾向、頂?shù)装鍘r性等。②半斷面探明煤層參數(shù)的同時，可從平導內(nèi)對各煤層進行煤與瓦斯的突出危險進行預測，若有突出危險，則下半斷面沿煤層進行瓦斯排放，并打鉆孔檢查排放效果。③過排放效果檢測，確定煤層無突出危險后，采用Φ42小導管對開挖輪廓外巖體進行超前支護，并安裝邊墻格柵，而后采用震動放炮揭煤。④后，隨開挖逐段進行超前支護，緊跟開挖，對開挖外輪廓進行初噴后，架設邊墻格柵，并進行復噴。⑤至超過煤層頂板，進入巖層后，方可進行下一工序的施工。⑶過石門施工方法根據(jù)探測到的煤層具體傾角、走向、厚度等參數(shù)決定揭煤過石門方法，如果煤層與隧道縱向夾角比較大，煤層較薄可采用震動放炮全斷面一次揭開石門并穿過煤層，在進行震動放炮時需增加炮眼，增加藥量。如果煤層緩傾，煤層較厚可采用低爆力震動放炮部分露煤揭石門，其主要施工工序如下：①面。將石門開挖面刷成如圖形狀的斜面，斜面的最低處高1.5m，這樣可達到減少揭石門炮眼長度以及降低爆破震動，防止突出的目的。②眼及爆破。石門爆破的炮眼按一次揭開石門長3～3.5m確定，斷面頂部露煤長度不大于1.5m。爆破時只在巖石炮眼的巖石段裝藥（裝藥系數(shù)與普通爆破相同），炮眼的煤層段不裝藥。③斜面頂板要有臨時支護：揭開石門進行錨噴支護后，立即進行斜面部分的頂板擴挖，并予以永久支護。圖5-56露煤揭開石門示意圖1.3瓦斯監(jiān)測與排放⑴瓦斯檢測瓦斯檢測可以隨時掌握洞內(nèi)瓦斯?jié)舛惹闆r，以便及時采取措施，確保安全。具體做法如下。①成立瓦斯檢測小組專門負責正洞和平導瓦斯檢測工作，設專職人員管理，填寫《瓦斯檢測記錄表》和《瓦斯日報表》。施工中每班設一名經(jīng)培訓的專職檢測員每班檢測3次，有瓦斯時要經(jīng)常檢測。配備4臺重慶產(chǎn)AZY-1型雙參數(shù)便攜式瓦斯檢測儀，洞內(nèi)作業(yè)面在有瓦斯時設AWBY-2型瓦斯遙測斷電報警儀，監(jiān)測系統(tǒng)與洞內(nèi)供電開關聯(lián)網(wǎng)，一旦超限，自動斷電，聲光報警。②制訂檢測儀器的使用維修管理制度和安裝維修質(zhì)量標準，檢測儀器每周校對一次。⑵瓦斯處理措施濃度超限應急措施見下圖5-57：圖5-57瓦斯?jié)舛瘸迲贝胧┍硗咚钩霈F(xiàn)地點允許濃度瓦斯CO2處置辦法總回風道≤0.75%,≤≤0.755%立即查明原因開挖工作面回風風流≤1.0%,≤≤1.0%%立即停工,撤出出人員。開挖工作面風流流≤1.5%,≤11.5%切斷電源，停工工，撤出人人員。爆破點20m內(nèi)內(nèi)風流≤1.0%嚴禁放炮開挖工作面200m內(nèi)風流流≤1.0%停止鉆進電機附近20mm內(nèi)風流≤1.5%切斷電源，撤出出人員避車洞、臨時封封堵的橫通通道≤2.0%附近20m內(nèi)停停止工作，撤撤出人員，進行局局部通風在穿過煤層時采用超前鉆探，保證足夠的通風量，加強監(jiān)測，同時加強進行灑水降塵工作。瓦斯溢出地段，應預先確定瓦斯探測方法，并制訂瓦期稀釋措施、防爆措施、緊急救援措施等。⑶加強通風XX隧道進口作業(yè)區(qū)為低瓦斯隧道，加強通風是確保施工安全的重要保證。瓦斯作業(yè)區(qū)采用2組天津產(chǎn)TZ-100型隧道子午加速軸流風機進行加強型壓入式通風，該機每臺通風量為63000m3/h，并配以φ1000的軟式通風管。當掘進一般超過500～600m時，通風量會因風管阻力等而減小，影響通風效果，因此，在掘進到距洞口約600m、1100m和1600m的位置時，各安裝1臺同型號的風機進行串聯(lián)式接力通風，通風設計如圖5-58所示。圖5-58隧道通風設計示意圖1.4煤系瓦斯施工措施⑴瓦期地層利用平導超前，探查瓦斯種類和含量，并稀釋瓦斯?jié)舛龋瑫r加強通風。鉆爆作業(yè)必須遵守下列規(guī)定：①在煤層或有瓦斯巖層中，不允許打40cm以下的淺眼，任何炮眼最大抵抗線不得小于30cm；②打眼時應采取濕式鑿巖，嚴禁干式鑿巖；③應使用毫秒電雷管和安全炸藥，并采取電力起爆；④爆破電閘應安裝在新鮮風流中，并與開挖面保持200m左右距離；⑤應采用連續(xù)裝藥方式，雷管安放在最外一節(jié)炸藥中，不得使用裸露藥包。⑥放炮地點附近20m以內(nèi)風流中瓦斯含量達到1％，禁止放炮。⑦開挖工作面風流中瓦斯含量達到1.5％時，必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理；電動機或其他開關地點附近20m以內(nèi)風流中瓦斯含量達到1.5％時，必須停止運轉(zhuǎn)，撤出人員，切斷電源，進行處理。⑵應加強瓦斯檢查制度，在鉆眼、裝藥、放炮前及放炮后四個環(huán)節(jié)上搞好瓦斯巡回檢測工作。瓦斯檢查應按下列規(guī)定執(zhí)行：①導坑內(nèi)瓦斯含量在0.5%以下時，每隔0.5h到1h檢查一次，0.5%以上時，應隨時檢查，不得離開開挖面，發(fā)現(xiàn)異常應及時報告；②當發(fā)現(xiàn)瓦斯含量在2%時，應加強通風稀釋，在瓦斯含量降到允許值后，才可進入檢查；③瓦斯檢查人員工作時應有安全防護裝備。④瓦斯檢測手段可采用瓦斯遙測裝置、定點報警儀和手持式光波干涉儀。⑶隧道在煤系地層施工的全過程中，嚴格遵守<<煤礦安全規(guī)程>>、<<防止煤與瓦斯突出細則>>有關規(guī)定，采取安全防護措施，加強通風確保施工和人身安全，并設雙回路電源，以防停電導致事故。同時安全防護應采取以下措施：①本隧道的施工人員必須進行崗前培訓，方能上崗，需設專職瓦斯檢查員，經(jīng)常檢查、監(jiān)測瓦斯，掌握突出預兆。建立穩(wěn)妥可靠的通風系統(tǒng)，揭煤施工前，全面檢查風管，風機及電源等，保證風機的正常運轉(zhuǎn)，備用風機保持良好狀態(tài)。②裝渣運輸使用的金屬器機和車輛不得與渣體撞擊，鏟裝前必須將石渣洗濕，防止磨擦和碰擊火花。③通風用的風筒、風道、風門和風墻等設施，必須按規(guī)定制作，保持密閉，防止漏風和松動塌落，施工中應派專人維修和保養(yǎng)。禁止頻繁開啟風門，確保風流穩(wěn)定。④風機用電應單獨供給，當其它電源因瓦斯超限而切斷時，風機電源必須能正常供電。⑤組織工地救護組，進行專門搶救訓練。備齊急救和搶險設備，并指定專人保管，經(jīng)常保持其良好狀態(tài)，不得挪做他用。⑥隧道內(nèi)嚴禁使用明火照明，不得帶入易燃物品。2巖溶地段施工施工時應根據(jù)設計文件有關資料，超前地質(zhì)預報，現(xiàn)場實際調(diào)查等手段，確定溶洞及溶穴的分布范圍、大小、有無水、是否有充填物等情況，以及巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況（有無長期補給來源，雨季水量有無增長）等，分別采用引排、堵填等措施進行處理。⑴引排水①當溶洞及溶穴水量大時，宜排不宜堵。在查明水源流向及其與隧道位置的關系后，用暗管或明渠等形式將水排出洞外。②當水的位置在隧道上部或高于隧道時，應在適當距離外，開鑿引水斜洞（或引水槽）將水位降低至隧道底部位置以下，再行引排。③清除溶洞及溶穴內(nèi)污物。⑵堵填①對已停止發(fā)育，徑跨較小，無水的溶洞及溶穴，可根據(jù)其與隧道相交的位置及其充填物情況，采用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉，根據(jù)地質(zhì)情況決定是否需要加深邊墻基礎。處理方案需報請監(jiān)理工程師批準后實施。②拱頂以上空溶洞及溶穴，可視溶洞及溶穴的巖石破碎程度清空后采用漿砌片石回填至原設計厚度，必要時采用噴錨支護加固，或設護拱及拱頂注漿回填的辦法處理。③當隧道一側(cè)遇到較深的溶洞及溶穴，采用漿砌片石回填處理，必要時可加深該側(cè)連接的邊墻基礎通過。④當隧道底部遇到較大溶洞并有流水時，可在隧底以下砌筑漿砌片石支墻支承隧道結(jié)構(gòu)，并在支墻底設涵管控制溶洞及溶穴水冒出。⑶溶洞及溶穴地段施工注意事項①施工前對地表進行詳細勘查，注意分析巖溶狀態(tài)，是否與地表連通。②了解地表水、出水地點的情況，并對地表進行必要的處理，以防止地表水下滲。③當施工到達溶洞及溶穴邊緣，各工序應緊密銜接。同時設法探明溶洞的形狀、范圍、大小、充填物及地下水等情況，據(jù)此制定施工處理方案及安全措施。④施工注意檢查溶洞頂板，及時處理危石。當溶洞較大較高時，應設置施工護架或鋼筋護網(wǎng)。⑤在巖溶地段的爆破作業(yè)，應盡量做到多打眼、淺打眼、并控制爆破藥量。⑥在溶洞及溶穴充填體中掘進，如充填物松軟，可用超前支護法施工；如充填物極松散的礫、塊石堆積或有水可開挖前采取預注漿加固。⑦溶洞及溶穴未處理前，不要將棄碴隨意填入溶洞及溶穴中。⑧處理情況復雜的溶洞及溶穴，要根據(jù)現(xiàn)場情況制定穩(wěn)妥安全措施，以確保施工安全。3斷層破碎帶施工⑴施工方法①根據(jù)圍巖變化情況分別采用大管棚或小導管注漿超前支護，遇涌水時可采用固結(jié)止水、全斷面帷幕注漿堵水或局部帷幕注漿堵水措施，開挖時盡量避免采用爆破作業(yè)，開挖完成及時施作噴錨網(wǎng)、鋼架等初期支護；及時施作仰拱閉合成環(huán)整體受力，二次襯砌緊跟。嚴格按照：“管注漿超前、弱爆破、短進尺、強支護、早成環(huán)、二次襯砌緊跟”的原則施工。嚴格按照0.6～1.0m的循環(huán)進尺進行施工。②加強圍巖監(jiān)控量測和地質(zhì)超前預報，及時反饋信息，確定合理可行的施工技術措施，科學調(diào)整支護參數(shù)和二次混凝土襯砌的類型與時間。⑵施工注意事項①各施工工序之間距離盡量縮短，并盡快使襯砌全斷面閉合，以減少巖層的暴露松動和地壓增大。②開挖后有滲水或股流水時，鑿眼安設套管集中引排，使其不漫流。③開挖面向隧道前進方向鉆鑿不少于2個超前鉆孔，以探明前方地質(zhì)。④下部開挖時，如遇兩側(cè)軟硬不同時，應用跳挖法，按先軟后硬順序交錯進行。4石膏地層的通過方案本隧道通過的嘉陵江組四段含石膏巖地層具有硫酸根離子的侵蝕性，另外石膏巖的飽和抗壓強度低，易軟化，具有飽水及失水易崩解膨脹的特征。隧道通過該地層時應及時取水化驗，分析地下水中硫酸根離子對混凝土的侵蝕性，以確定耐腐蝕混凝土襯砌方案。含石膏地層往往抗壓強度低，且硬石膏轉(zhuǎn)變?yōu)槭鄷r體積膨脹，產(chǎn)生膨脹力，在開挖這些地層巖性段臨空后易出現(xiàn)塑性變形，由側(cè)壁向洞內(nèi)擠入或在洞底出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象。隧道在穿越上述地段時，應注意局部發(fā)生掉塊及坍塌、滑移剝落現(xiàn)象。在施工過程中，應對圍巖的壓力和流變情況進行調(diào)查、量測，掌握圍巖變形及壓力的增長特性。還應注意產(chǎn)生擠壓變形，施工中注意隔水防水。5隧道施工主要技術措施（1）一般施工技術措施隧道開挖采用APS自動極坐標系統(tǒng)布眼，縮短測量放線的時間；配備先進的鉆孔臺車或自制鑿巖臺車等進行鉆孔，提高施工的機械化程度；采用水壓爆破新工藝，提高爆破效率，縮短排煙時間。（2）加快施工進度的技術措施隧道采用無軌運輸方式，裝載機裝碴，自卸汽車運輸，提高工作效率，加快施工進度。（3）提高噴射混凝土質(zhì)量的技術措施噴射混凝土施工采用濕噴施工技術，提高噴射混凝土的施工質(zhì)量，減少混凝土的回彈量和粉塵。（4）二次襯砌技術措施隧道二次襯砌采用全斷面整體襯砌臺架整體襯砌，確保襯砌混凝土內(nèi)實外光，結(jié)構(gòu)輪廓線條順直美觀。隧道鋪底混凝土一次澆筑完成，減少鋪底混凝土的施工縫。（5）隧道穿越不良地質(zhì)段技術措施隧道穿越巖溶發(fā)育區(qū)、煤層采空區(qū)等不良地層時，采用MZ150地質(zhì)鉆機、TSP203地質(zhì)超前預報儀、地質(zhì)雷達和紅外線探水儀等儀器對隧道地質(zhì)進行超前預測預報，探明掌子面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況。根據(jù)探明的地質(zhì)和水文情況制定相應的施工對策，確保施工安全。隧道穿越煤層施施工時，采采用加強襯襯砌，隧道道周邊采用用漿砌片石石和片石混混凝土回填填或采用徑徑向鋼花管管注漿加固固。施工進入煤層段段，采用超超前鉆孔排排放瓦斯，同同時加強洞洞內(nèi)施工通通風，將洞洞內(nèi)瓦斯?jié)鉂舛瓤刂圃谠诎踩浣渚€0.5%以內(nèi)。（6）隧道開挖光面面爆破施工工技術措施施對所有爆破作業(yè)業(yè)人員進行行崗前培訓訓，使他們們充分了解解光面爆破破的重要性性及一些有有效可行的的施工方法法，以提高高操作熟悉悉程度；選用低爆速、低低猛度、低低密度、傳傳爆性能好好、爆炸威威力大的2號巖石銨銨梯炸藥；；采用不耦合裝藥藥結(jié)構(gòu)，光光面爆破不不耦合系數(shù)數(shù)大于2，但藥卷卷直徑不應應小于該炸炸藥的臨界界直徑，以以保證穩(wěn)定定傳爆；隧道爆破采用電電雷管起爆爆，嚴禁使使用火雷管管。嚴格掌握與周邊邊眼相鄰的的內(nèi)圈眼的的爆破效果果，為周邊邊眼爆破創(chuàng)創(chuàng)造臨空面面。炮眼深深度大于22.5m時時，內(nèi)圈眼眼應與周邊邊眼有相同同的外插角角，周邊眼眼應盡量同同時起爆；；嚴格控制裝藥集集中度，必必要時采取取間隔裝藥藥結(jié)構(gòu)，為為克服眼底底巖石的夾夾制作用，可可在眼底加加強裝藥；；當巖石層理明顯顯時，炮眼眼方向盡量量垂直于層層理面，如如節(jié)理發(fā)育育，炮眼應應盡量避開開節(jié)理，以以防卡鉆和和影響爆破破效果。（7）保證隧道不滲滲、不漏、不不裂的技術術措施做好隧道的防排