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文檔簡介
主講人:趙宗智中交隧道工程局有限公司2014年12月隧道施工安全及案例分析2主要內容四、有關文件的學習與理解一、隧道工程施工現(xiàn)狀三、技術管理對隧道坍塌影響及對策二、不良地質及地形段施工控制及案例分析
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最近幾十年來,我國公路、鐵路、水電站等山嶺隧道工程發(fā)展迅猛,隧道數(shù)量增幅很大,2000年我國已有公路隧道1684座,總長度628Km,到2010年鐵路運營隧道10174座,總長度達7500Km。隧道的長度也有所突破,如現(xiàn)使用中的太行山鐵路雙洞單線隧道長度27848米,在建鐵路工程中成昆鐵路峨米復線陽糯雪山隧道長度54000米,已建成運營的長度為18.02Km的秦嶺終南山公路隧道等。另外施工技術也逐步走向現(xiàn)代化,如秦嶺的Ⅰ線鐵路隧道為我國首次采用直徑8.8米的TBM修建,不是采用單純的鉆爆法施工。同時隨著高鐵的發(fā)展與帶動,必將更加快速地邁入“遇山必鉆洞,逢溝必架橋”的時代,隧道施工技術的發(fā)展將面臨更多新的機遇與挑戰(zhàn)。
※我國隧道施工現(xiàn)階段主要采用礦山法、沉管法及盾構法,但相對山嶺隧道而言,則主要以礦山法為主,利用新奧法施工原理施工,很難采用其他方法,并且我國隧道施工技術還處于以人工為主,機械為鋪的階段,還未全面跨入機械化施工階段,因此,現(xiàn)階段必須不斷提高與完善山嶺隧道礦山法施工技術水平。國外如日本的“隧道十訓”、奧地利的“22點原理”等都是在結合本國國情隧道施工現(xiàn)狀總結提煉出來的,對本國隧道施工起到了較好的指導作用。主要施工方法介紹
(1)礦山法
主要是采用鉆爆法開挖斷面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鑒礦山開拓巷道的方法而命名。用礦山法施工時分部開挖至設計輪廓,并隨之修筑襯砌。當?shù)貙铀绍洉r,則可采用簡便挖掘機具進行,并根據(jù)圍巖穩(wěn)定程度,在需要時應邊開挖邊支護。分部開挖時,斷面上最先開挖導坑,再由導坑向斷面設計輪廓進行擴大開挖。分部開挖主要是為了減少對圍巖的擾動,分部的大小和多少視地質條件、隧道斷面尺寸、支護類型確定。在堅硬地層中圍巖穩(wěn)定性好,可以減少分塊、減少工序,有利于使用大型機具,加快施工進度。如遇松軟、破碎地層,須分部開挖,并及時設置臨時支撐,以防止土石坍塌。主要方法有漏斗棚架法、上下導坑法、蘑菇形開挖法。
(2)新奧法
新奧法施工基本原理是充分利用圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用,采用以錨桿和噴射混凝土為主要支護手段,及時對圍巖進行加固,約束圍巖的松弛和變形,并通過對圍巖和支護結構的監(jiān)控、測量來指導地下工程的設計與施工。其基本要點歸納如下:
(1)充分保護圍巖,采用光面爆破控制開挖輪廓線,盡量減少對圍巖的擾動。(2)充分發(fā)揮圍巖的自承能力,允許并控制圍巖的變形。(3)盡快使支護結構閉合,以改善支護結構的受力性能。(4)加強監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工。
新奧法基本原則可扼要地概括為“光面爆破
、錨噴支護
、監(jiān)控量測”。
(3)挪威法
該工法是在新奧法的基礎上完善、補充和發(fā)展,其特點是通過施工過程中的觀察和量測求出Q值進行圍巖分級,根據(jù)巖體質量預測支護需求,施工中只對重要斷面進行監(jiān)測,用于適度調整支護參數(shù)及類型。挪威法施工特性可以歸結為以下幾點:
(1)適用巖體或非常破碎巖體、含粘土巖層,地應力可導致巖塊剝落情況。(2)開挖方法大幅員和特殊外形地下洞室、短隧道采用鉆爆法開挖;中等斷面、長隧道、硬巖采用掘進機(TBM)開挖;含粘土地層采用輕型機械或風動工具開挖。(3)遇到流變軟弱圍巖,一次支護和永久支護二者聯(lián)合作用,共同受力。(4)施工進尺快,施工安全、事故和返工極少,施工環(huán)境改善。(5)傳統(tǒng)的新奧法最適用于開挖后可以形成完整的承載巖環(huán)的巖盤,而較不適合節(jié)理極度發(fā)育或過度破碎的圍巖,在軟弱地層中局限于采用機械或風鎬開挖,工效較低。而挪威法則普遍適用于節(jié)理發(fā)育與極度松散地層,對于隧道含黏土夾層、斷層破碎帶、膨脹巖土以及其他不良地質特殊地段采用挪威法施工是較理想的。
(4)新意法
該工法又稱為巖土控制變形分析(ADECO-RS——新意法)施工工法,是通過對隧道工作面超前核心圍巖的勘察、量測,預報圍巖的應力-應變形態(tài),據(jù)此信息化設計支護措施,確保隧道安全穿越復雜地層和實現(xiàn)全斷面開挖的一種設計、施工指導方法。該方法適用于淺埋、大斷面、風險較高的穿越水底及敏感建筑物、以及軟弱圍巖或土質容易出現(xiàn)掌子面失穩(wěn)的隧道,本工法在武廣客專瀏陽河隧道下穿河底段成功應用。工藝原理——由于新奧法重視的是開挖后圍巖的徑向位移和變形,其內涵就是保護圍巖,充分調動和發(fā)揮圍巖的自承能力。而根據(jù)國外的研究表明,隧道掌子面擠出變形也是隧道開挖后產(chǎn)生變形反應的主要表現(xiàn)形式,其主要發(fā)生在超前核心土內。擠出變形的大小取決于超前核心土的強度、變形特性及其所處的原始應力場,擠出變形發(fā)生在隧道掌子面的表面,沿隧道水平軸方向發(fā)展,其幾何形狀大概呈軸對稱(掌子面鼓出),或在掌子面形成螺旋狀突出。
掌子面預加固工法著重強調加固工作面以及工作面前方核心圍巖的重要性,并認為工作面及前方核心圍巖的失穩(wěn)是隧道的塌方、失穩(wěn)的誘導原因。反之,如果保證了掌子面圍巖的穩(wěn)定,相應也就可避免出現(xiàn)隧道坍塌、失穩(wěn)等現(xiàn)象。
因此,掌子面預加固工法核心主要是關注工作面前方圍巖的穩(wěn)定,控制掌子面的擠出變形(即縱向位移),對掌子面開挖前,通過在拱部打設超前管棚、掌子面打設可切割的錨桿,以穩(wěn)定開挖面的土體,并以此為基礎對施工方法進行選擇,調整支護參數(shù)。13主要內容四、有關文件的學習與理解一、隧道工程施工現(xiàn)狀三、技術管理對隧道坍塌影響及對策二、不良地質及地形段施工控制及案例分析
隧道洞口各項工程應通盤考慮,妥善安排,盡快完成,為隧道洞身施工創(chuàng)造條件。洞口段開挖,貫徹“零開挖”理念,盡量保護自然環(huán)境,堅持少開挖或不開挖。在洞口開挖、隧道進洞之前,由于洞口地質條件相對較差,先進行仰坡加固處理及做好洞頂截水溝,再進行洞口開挖、明洞施工、洞門、擋墻、排水系統(tǒng)等洞門附屬工程施工。(1)洞口邊仰坡加固處理
洞口邊坡處于暫時平衡狀態(tài),為確保洞口仰坡的長期穩(wěn)定和隧道洞口段的施工安全,并滿足抗震要求,在隧道施工前,做好抗滑樁、擋墻、框架錨桿梁、地層固結注漿、錨噴支護等防護,加強排水和植草防護。(一)不良地質及地形段施工1.洞口工程施工
(2)洞口開挖
洞口邊、仰坡開挖施工時,為確保邊坡的平順和穩(wěn)定,自上而下采用挖掘機配合人工進行開挖,嚴禁上下垂直作業(yè),盡是避免超、欠挖和對邊坡的過大擾動,如需爆破開挖,采用控制爆破,嚴格控制爆破參數(shù)。邊仰坡開挖后,按設計要求及時進行防護。
(3)導向墻及管棚施工
進洞前根據(jù)設計和地質情況做好導向墻、洞口超前管棚施工,確保洞口安全穩(wěn)定。(一)不良地質及地形段施工盡量保護自然環(huán)境(一)不良地質及地形段施工在超淺埋段、暗挖難度非常大、坡陡、危巖落石、底層不穩(wěn)定地段等采用明洞鋼筋混凝土縱梁管棚施作內模護拱施作分層回填(一)不良地質及地形段施工洞口工程防護及環(huán)境對比(一)不良地質及地形段施工進洞前施做好洞口防護(一)不良地質及地形段施工做好洞口防排水(一)不良地質及地形段施工洞口邊坡垮塌(一)不良地質及地形段施工洞口防護不當造成坍方(一)不良地質及地形段施工隧道洞口塌方處治洞口塌方多數(shù)是滑坡,其治理方法是:以某一種措施為主,輔以其它工程措施。當以明洞作為整治滑坡的主體工程時,還應針對滑坡產(chǎn)生的原因以及地形、地質條件和抗滑要求,輔以其它工程措施,如疏排地下水、減載或反壓、設支擋建筑物等綜合治理。
(1)疏排地表水
在滑坡邊緣以外穩(wěn)定地段(一般距邊緣不小于5m的位置)設置環(huán)行截水溝(一道或數(shù)道),攔截地表水,避免流入滑坡范圍。同時在滑坡范圍內布置樹枝狀排水系統(tǒng),整平夯實滑坡范圍內的裂縫,以防表水下滲。
(2)引排地下水
根據(jù)地下水的埋藏深度、位置以及水量等不同情況,可選用支撐滲溝、截水滲溝、滲水隧洞或水平鉆孔等引排地下水。(3)減載或反壓
減載主要是在滑坡的主滑地段將滑體的上部清除一部分,以減小滑體的下滑力,減載措施適宜于滑床上陡下緩,且后緣及側緣地層穩(wěn)定,不致因減載而引起滑坡向側緣發(fā)展。反壓是利用滑體上部之減載棄方,填于滑體的抗滑地段(滑體前緣),以增加其抗滑穩(wěn)定作用。(一)不良地質及地形段施工(4)抗滑擋墻
抗滑擋墻是整治滑坡常用的有效措施之一,實踐中常與其它整治措施配合使用。
(5)抗滑樁
抗滑樁是能承受滑體較大推力的抗滑建筑物的一種形式。成排布置的抗滑樁,能借助樁的受荷段(滑動面上)及樁背土體與樁兩側的摩擦阻力形成的土拱效應,以穩(wěn)定土體不致由樁間滑出?;瑒用嬉韵虏糠?錨固段)的錨固作用和被動抗力,以及滑動面以上樁前滑體的被動抗力來支撐滑坡推力。(6)注漿
當?shù)刭|條件適合時,整治滑坡采取注漿措施,具有保證安全施工和改善襯砌結構受力的作用。(7)暗洞明作對于塌至地表的洞口塌方,可采取暗洞明做的辦法處理。(一)不良地質及地形段施工
1、施工過程應加強對隧道圍巖和支護結構變形、地下水變化的監(jiān)測,并應依據(jù)監(jiān)測結論動態(tài)調整設計和施工參數(shù)。
2、應嚴格控制開挖循環(huán)進尺,初期支護應及時施作。
3、應遵循“防、排、堵、截”相結合的原則治水。
4、施工中出現(xiàn)渾水、突水突泥、頂鉆、高壓噴水、出水量突然增大、坍塌等突發(fā)性異常情況應立即停止施工、分析異常原因,并應妥善處理。(一)不良地質及地形段施工2.富水隧道、高壓隧道
隧道注漿1、應先開展地質調查,并根據(jù)綜合地質預報對溶洞里程、影響范圍、規(guī)模、類型、發(fā)育程度和填充物、儲水及補給情況、巖層穩(wěn)定程度以及與隧道的相對位置等做出預測分析,制定防范措施。2、應遵循“因地制宜、綜合治理”的原則施工。3、隧道溶洞與地表水存在水力聯(lián)系時,宜在旱季進行溶洞處理和隧道施工。4、巖溶段爆破開挖應嚴格控制單段起爆藥量和總裝藥量,控制爆破震動。5、應備用足夠數(shù)量的排水設備。(一)不良地質及地形段施工3.巖溶隧道渝懷線圓梁山隧道(11.68m)設計與施工的難題進行攻關。京廣線南嶺隧道(6060.33m)南嶺隧道洞身通過5處較大的溶蝕洼地,為淺埋巖溶隧道。洞身巖溶發(fā)育,斷裂、裂縫交錯,巖溶洞穴串連成網(wǎng)狀分布,雨季洞內總涌水量達每日87.11千噸,溶槽內充填大量軟塑狀粘泥。施工過程中洞內發(fā)生突水涌泥24次,地表陷坑52處,屬國內罕見。渝懷線郁山隧道全長7205米,隧道內地質復雜,溶洞甚稱全線之最,為國內長大隧道所罕見,全隧道11個大溶洞,位于隧道中央,最大溶洞長25米、寬100多米、高20米。滬蓉西高速齊岳山隧道8155米。溶洞沿隧道線路方向長40米,闊53.1米,最大空間高度24米,溶腔體積約1.6萬立方米。1.不良地質及地形段施工1.不良地質及地形段施工3.巖溶隧道1、施工前應重點查明地質特性、規(guī)模、水文地質等情況,并應依據(jù)調查結果制定施工方案。2、含水沙地段開挖應遵循“先治水、后開挖”的原則,風積沙地段開挖應遵循“先加固、后開挖”的原則;循環(huán)進尺應嚴格控制,并應加強監(jiān)控量測。3、開挖完成后應及時支護、盡早襯砌、封閉成環(huán)。施工過程中應遇縫必堵,嚴防沙粒從支護縫隙中漏出。(一)不良地質及地形段施工4.含水沙層和風積沙隧道1、施工前應驗證黃土的年代、成因、含水率、強度、壓縮性、孔隙率、抗水性等情況,掌握詳細的地質信息。2、進洞前,洞口的防排水系統(tǒng)應施做完畢。應采取回填夯實、填土反壓、改變地表水徑流等方法處理地表和淺埋段的沖溝、陷穴、裂縫。3、宜在旱季開挖洞口,雨季施工應采取可靠的控制措施。4、地層含水率較大應及時排水,墻腳、拱腳處不得浸泡。5、施工中應密切觀察垂直節(jié)理。6、施工中應密切監(jiān)測拱腳下沉情況。(一)不良地質及地形段施工5.黃土隧道鄭西客運專線某隧道坍塌死亡事故事故經(jīng)過:2006年鄭西某隧道發(fā)生坍塌,死亡2人。隧道塌方段位于二級階地,第四系上更新統(tǒng)風積砂質黃土,為Ⅴ級圍巖,且處于即將進入山體的錯落體內,受淺埋、偏壓影響。暗洞采用雙側壁導坑施工,為加快施工進度,經(jīng)項目部提議,業(yè)主、設計、監(jiān)理、咨詢和施工單位在項目部召開了“隧道開挖及不同開挖方式轉換施工方案”審查會,同意將雙側壁導坑法施工(埋深16米)變更為CRD法施工,施工過程中發(fā)生坍塌。原因分析:在塌方段簡化施工工序,大型挖掘機在掌子面作業(yè),橫支撐(25IA鋼)架設不及時(距離掌子面12米左右),支撐不到位是事故發(fā)生的直接原因。項目部為加快進度,在地質不良地段(即將進入山體的錯落體正下方)要求變更施工方法(原則上在此地質條件下應按原設計施工方法施工,直至進入山體);技術交底僅交至工區(qū)管理人員,未交至作業(yè)人員;作業(yè)人員對危險性認識不足,盲目蠻干是事故發(fā)生的間接原因。1、施工前應查明膨脹巖土巖性、規(guī)模、各項異性程度、吸水性、圍巖強度比、水文地質、膨脹機理等情況,選擇合適的施工方法和預控措施。2、除常規(guī)監(jiān)測項目外,尚應加強監(jiān)測圍巖凈空位移、圍巖壓力。3、應控制開挖循環(huán)進尺,逐次開挖斷面各分部,分部開挖不得超前獨進。4、隧道開挖斷面輪廓應圓順。5、隧道開挖后應盡快初噴混凝土封閉巖面,控制含水量發(fā)生變化。應控制施工用水,加強施工用水管理,防止巖面被水浸泡。6、應根據(jù)圍巖變形監(jiān)測結果及時調整預留變形量和支護參數(shù)。(一)不良地質及地形段施工6.膨脹巖土地質隧道1、施工中應加強圍巖特性、巖爆強度等級、水文地質情況等的預報、預測和分析。2、宜在圍巖內部應力釋放后采用短進尺開挖,每循環(huán)進尺宜為1.0m~2.0m,光面爆破的開挖面周壁宜圓順。3、拱部及邊墻應布設預防巖爆錨桿,施工機械重要部位應加裝防護鋼板。4、每循環(huán)內對暴露的巖面加大監(jiān)測及找頂頻次。5、施工過程中應密切觀察巖面剝落、監(jiān)聽巖體內部聲響情況,出現(xiàn)巖爆跡象,作業(yè)人員應及時撤離。
(一)不良地質及地形段施工7.巖爆地質隧道1、施工過程中應加強圍巖巖性、地應力、水文地質、地質構造、變形機理分析,確定可能產(chǎn)生的變形程度與危害度。2、施工過程中應監(jiān)測拱頂下沉、周邊位移、底鼓、圍巖內部位移、支護結構變形等,并應依據(jù)監(jiān)測信息及時調整支護參數(shù)和預留變形量。發(fā)現(xiàn)變形異常應及時報告和處理。3、應嚴格控制循環(huán)進尺,臺階不得過長,仰拱、二襯應及時施作、封閉成環(huán)。(一)不良地質及地形段施工8.軟弱大變形地質隧道1、洞口段應根據(jù)季節(jié)溫度的變化采取合理保溫措施,換填、保溫、防護排水等設施宜在春融前完成,季節(jié)性凍土段宜安排在非凍季節(jié)施工。施工前應查明凍土類別、含水率及分布規(guī)律、結構特征、厚度以及物理力學性質。
2、洞口邊、仰坡開挖應遵循“快開挖、快防護”的原則,宜縮短邊、仰坡的暴露時間。洞口應設置防寒保溫門。
3、開挖爆破后,應及時噴錨支護封閉圍巖。
(一)不良地質及地形段施工9.凍土隧道
1、施工前應編制專項施工方案、超前地質預報方案、通風設計方案、安全管理及應急預案、作業(yè)要點手冊等。2、應建立專門機構并設專人進行瓦斯檢測工作。建立瓦斯檢測制度、記錄臺賬和日報制度,并配備瓦斯監(jiān)測儀器、檢測裝置、消防設施等。瓦斯含量低于0.5%時,應每0.5h-1h檢測一次;瓦斯含量高于0.5%時,應隨時檢測,發(fā)現(xiàn)問題立刻報告。瓦斯隧道人員聚集處應設置瓦斯自動報警儀。煤層、瓦斯突出較大、變化異常時應加大檢測頻率。3、瓦斯檢測應至少選擇瓦斯壓力法、綜合指標法、鉆屑指標法、鉆孔瓦斯涌出初速度法、“R值指標法”中的兩種方法,并應相互驗證。4、進入隧道施工前,應檢測開挖面及附近20m范圍內、斷面變化處、導坑上部、襯砌與未襯砌交界處上部、襯砌臺車內部、拱部塌穴等易積聚瓦斯部位、機電設備及開關附近20m范圍內、巖石裂隙、溶洞、采空區(qū)、通風不良地段等部位的瓦斯?jié)舛取?/p>
(一)不良地質及地形段施工10.瓦斯隧道
5、各作業(yè)面應配備瓦斯監(jiān)測儀進行瓦斯檢測,高瓦斯工點和瓦斯突出地段應配置高濃度檢測儀和自動檢測報警斷電裝置。6、通風設施應保持良好狀態(tài),并應配置一套備用通風裝置,各工作面應獨立通風。嚴禁兩個作業(yè)面之間串聯(lián)通風,隧道貫通后應繼續(xù)通風。7、風筒、風道、風門、風墻等設施應保持封閉,施工中應設專人維修和保養(yǎng),不得頻繁開啟風門。8、應配置兩套電源供電,并應采用雙電源線路,電源線不得分接隧道以外任何負荷。9、瓦斯隧道洞口20m范圍內嚴禁明火,隧道內作業(yè)嚴禁產(chǎn)生高溫和火花。10、應按規(guī)定設置滅火器、消防水池、消防沙等消防設施。11、高瓦斯工區(qū)和瓦斯突出工區(qū)電氣設備與作業(yè)機械必須使用防爆型。12、應采用濕式鉆孔開挖,裝藥前、放炮前和放炮后,爆破工、班組長和瓦斯檢測員應現(xiàn)場檢查瓦斯?jié)舛炔⑷虆⒓颖迫^程。(一)不良地質及地形段施工10.瓦斯隧道
13、爆破作業(yè)應使用煤礦許用炸藥和煤礦許用瞬發(fā)電雷管或煤礦許用毫秒延期電雷管,并應使用防爆型發(fā)爆器起爆,禁止使用黑火藥、凍結、半凍結的硝化甘油類炸藥,同一工作面不得使用兩種不同品種的炸藥。14、爆破母線應成短路狀態(tài),并包覆絕緣層。15、炮孔應使用炮泥填堵,填料材料應采用黏土或不燃性材料。16、起爆網(wǎng)絡應由工作面向起爆站依次連接。17、揭煤地段施工宜采用微振動控制爆破掘進,并應根據(jù)煤層產(chǎn)狀、厚度范圍選定石門揭煤方法,爆破后應及時噴錨支護、封閉瓦斯,仰拱、二襯應及時施工,襯砌背后應及時壓漿填充空隙。18、鏟裝石渣前應澆濕石渣。19、開挖完成后應及時噴錨支護、封閉圍巖、堵塞巖面縫隙。(一)不良地質及地形段施工10.瓦斯隧道
瓦斯隧道的施工組織設計——應有針對性
施工工具、設備及材料選用——根據(jù)瓦斯隧道的等級選用施工機械設備。隧道內所用的爆破器材必須采用煤礦專用爆破器材。施工通風——編制全隧道和各工區(qū)的施工通風設計,必須要有專門機構進行通風。
瓦斯預測警報———瓦斯預測(主要含氣地質構造的探測和是超前探孔預測),瓦斯防突、防爆及瓦斯檢測。
由于瓦斯對隧道施工的特殊影響,安全性是瓦斯隧道的施工最基本要求,應該采取措施確保瓦斯隧道的施工安全。2.瓦斯隧道(一)不良地質及地形段施工10.瓦斯隧道
安全管理制度及實施——制定相應的管理制度、工作流程及崗位責任制度、安全培訓。
編制瓦斯隧道施工應急預案------包括技術、組織、安全、通風、搶險、救護等技術組織措施。瓦斯隧道的施工注意事項:
——加強通風,回流風速不得小于1m/min,通風是主要的施工措施。
——加強瓦斯監(jiān)測,是指導瓦斯隧道施工的重要依據(jù),主要是濃度監(jiān)測,高于0.5%是高瓦斯隧道。
——防止瓦斯涌出的措施:注漿封堵(圍巖注漿、襯砌注漿)、加強施工縫處理、采用抗?jié)B性混凝土、采用氣密性混凝土、設置防漏層、粘貼劑等。(一)不良地質及地形段施工——南昆鐵路家竹箐隧道全長4975米,隧道洞身有1085米是煤系地層,斯壓力測算值大多超過0.6Mpa,最高的達到1.34Mpa,瓦斯涌出量最多達到每小時349立方米。——侯月鐵路云臺山隧道。全長8144米?!獜V渝高速公路華鎣山隧道全長4705.95m?!獌壤ヨF路朱嘎隧道,隧道全長5194米,瓦斯?jié)舛葹?.4%,最大壓力達1.3兆帕。
——達成鐵路炮臺山隧道(3078m),平導瓦斯涌出速度為354m3/min,壓力0.12~0.20Mpa。
事故經(jīng)過:
(一)基本情況:董家山隧道是都汶公路都江堰至映秀段高速公路建設工程項日的重點控制工程之一,該隧道設計為上下行左右線隧道,洞口線間距39m,左線長4090m;右線長4060m。
董家山隧道地質條件復雜,巖性主要為炭質泥巖、砂巖、泥巖砂巖互層、煤層,此外在砂巖段中零星分布沖刷煤屑或包體,有瓦斯設防段、涌水段和巖爆段,發(fā)生瓦斯爆炸地段的掌子面位于龔家向斜和龔家背斜組成的復式褶皺中,為擠壓強烈、地應力相對集中地段,該地帶節(jié)理裂隙發(fā)育、巖層十分破碎,構成瓦斯賦存的空間。董家山隧道“12.22”特別重大瓦斯爆炸事故
(二)、事故經(jīng)過
2005年12月22日白班先后有40多人進入隧道,洞外人員突然聽到從右洞傳來巨大爆炸聲,此次事故共造成44人死亡(其中洞內死亡34人,洞外死亡10人)、11人受傷。大量施工設備損壞。(三)原因分析:直接原因:由于掌子面處塌方,瓦斯異常涌出,致使模板臺車附進瓦斯?jié)舛冗_到爆炸界限,模板臺車配電箱附近懸掛的三芯插頭短路產(chǎn)生火花引起瓦斯爆炸。
間接原因1、施工單位違規(guī)將勞務分包給無資質的作業(yè)隊。在施工過程中沒有嚴格執(zhí)行安全生產(chǎn)法規(guī)和有關規(guī)章制度,施工現(xiàn)場安全管理混亂,對農(nóng)民工的安全知識和技能培訓不到位,有部分瓦斯檢查員無證上崗;通風管理不善,右洞掌子面拱頂瓦斯?jié)舛冉?jīng)常超限;檢測設備不足、監(jiān)測頻率不符合相關規(guī)范要求。董家山隧道“12.22”特別重大瓦斯爆炸事故
間接原因2、施工單位雖然制定了《瓦斯隧道工程施工指南》等安全生產(chǎn)規(guī)章制度,但對董家山隧道工程施工安全管理不力,沒有認真督促施工單位嚴格執(zhí)行防治瓦斯措施,未能督促有關部門和人員及時解決工程建設中存在的安全生產(chǎn)隱患等問題。
間接原因3、監(jiān)理單位沒有認真覆行監(jiān)理職責,沒有對監(jiān)理工作實施監(jiān)督管理,管理混亂,監(jiān)理人員長期缺編,人員崗位交換頻繁,關鍵崗位人員不符合資質條件,無證上崗,對隧道施工中的安全生產(chǎn)監(jiān)理不到位。
間接原因4、
業(yè)主對施工單位違規(guī)分包、現(xiàn)場安全管理混亂、監(jiān)理單位人員缺編和人員資質不符合要求等問題,未能加以糾正,沒有及時采取有效措施解決董家山隧道施工過程中出現(xiàn)的瓦斯隱患問題。董家山隧道“12.22”特別重大瓦斯爆炸事故
間接原因5、設計單位對涉及施工安全的瓦斯異常涌出認識不足,在施工現(xiàn)場技術服務中對瓦斯異常涌出的防范措施不到位,特別是處于預測出高瓦斯工區(qū)和發(fā)生塌方的情況下,沒有充分考慮瓦斯異常涌出情況和瓦斯異常涌出后可能造成的危害,未能及時商有關單位提請修改原設計,提高瓦斯設等級。
間接原因6、質量監(jiān)督站對董家山隧道項目參建各方的安全生產(chǎn)工作監(jiān)督檢查不力,未能及時督促各有關單位發(fā)現(xiàn)并糾正施工中存在的安全隱患及管理不到位問題。董家山隧道“12.22”特別重大瓦斯爆炸事故(1)終南山公路隧道死亡事故(2)烏鞘嶺隧道重大死亡事故(3)西柞高速公路某隧道死亡事故(4)精伊霍鐵路某隧道死亡事故(5)2012年滬昆客專湖南段某隧道(6)2013年廈蓉高速貴州境某隧道(7)2014年安徽望東某隧道(8)2014年貴州高速公路某隧道(二)其它隧道施工安全事故案例
事故經(jīng)過:2005年9月終南山公路隧道在進行欠挖爆破后,找頂工在未對作業(yè)面的安全狀況進行仔細檢查的情況下即上操作平臺準備作業(yè),幾分鐘后為躲避拱頂落石,不慎左手觸到碘鎢燈裸露接線處,造成觸電,后經(jīng)搶救無效死亡。
原因分析:事故發(fā)生的主要原因是施工隊違反規(guī)定使用220V電壓照明和找頂工違規(guī)冒險作業(yè),在施工現(xiàn)場的安全管理、對施工隊伍的監(jiān)控、對職工的安全教育等方面存在問題和漏洞。(1)終南山公路隧道“9.8”死亡事故
事故經(jīng)過:2005年,烏鞘嶺隧道陡坡斜井。牽引礦車的卷揚機鋼絲繩突然斷裂,礦車迅速下墜,將在斜井底部工作的4名員工當場壓死。
原因分析:此前卷揚機曾違規(guī)牽引挖掘機出井,在超載使用后,卷揚機司機和設備管理人員未對鋼絲繩進行任何檢查,沒有及時發(fā)現(xiàn)鋼絲繩的毛刺和損傷,事故后對鋼絲繩進行檢查,鋼絲繩磨損嚴重超限。設備管理混亂,日常的管、用、修等制度形同虛設。構成重大責任死亡事故。(2)烏鞘嶺隧道重大死亡事故
事故經(jīng)過:隧道爆破作業(yè)時,因隧道洞口與爆破洞口不通視、警戒人員麻痹大意,未疏散在此等候上班的施工人員,就開始通知點炮。炮響后,發(fā)現(xiàn)施工人員頭部遭受硬物打擊倒地負傷,搶救無效死亡。
原因分析:爆破作業(yè)時,掌子面距洞口和事發(fā)點有高于拱頂20~30米的山包和河阻隔,事發(fā)現(xiàn)場和作業(yè)隧道洞口不通視,掌子面爆破時硬巖小塊石沿拋物線飛行擊中死者頭部,是造成事故發(fā)生的直接原因。項目部對硬巖地質構造認識不清,爆破用藥量偏大,警戒措施不到位,在技術管理中沒有采取準確的技術措施,沒有劃定規(guī)范的安全警戒范圍,這是事故發(fā)生的間接原因。(3)西柞高速公路某隧道死亡事故
事故經(jīng)過:精伊霍鐵路某隧道即將貫通。爆破前未設好警戒人員,警戒工作缺失,致使測量的技術人員進入爆破危險區(qū)域。導致洞內施工人員、管理人員被飛石擦傷及人員傷亡事件。(4)精伊霍鐵路某隧道死亡事故原因分析1直接原因1.1環(huán)境的不安全狀態(tài)發(fā)生本次事故的不安全狀態(tài)是無防護。根據(jù)調查及收集到的資料,爆破前未設好警戒人員,警戒工作缺失,致使測量的技術人員進入爆破危險區(qū)域。1.2人的不安全行為1.2.1
隧道管理人員和施工人員忽視安全,事先知道洞內要放炮,在通知進口技術人員進行測量工作時沒有說明洞內施工情況,安排工作不細,交代不清楚,為事故的發(fā)生埋下隱患。1.2.2
隧道出口領工員起爆前不認真核對爆破危險區(qū)域內人員是否全部撤離,就起爆。原因分析1直接原因1.1環(huán)境的不安全狀態(tài)發(fā)生本次事故的不安全狀態(tài)是無防護。根據(jù)調查及收集到的資料,爆破前未設好警戒人員,警戒工作缺失,致使測量的技術人員進入爆破危險區(qū)域。1.2人的不安全行為1.2.1
隧道管理人員和施工人員忽視安全,事先知道洞內要放炮,在通知進口技術人員進行測量工作時沒有說明洞內施工情況,安排工作不細,交代不清楚,為事故的發(fā)生埋下隱患。1.2.2
隧道出口領工員起爆前不認真核對爆破危險區(qū)域內人員是否全部撤離,就發(fā)放火雷管,同意起爆,沒有意識到協(xié)作隊人員的答復只是說協(xié)作隊無人在隧道內,而未核對隧道內是否還有其他人員,也未核實是否有人員負責警戒。這也是造成事故的原因之一。(4)精伊霍鐵路某隧道死亡事故(4)精伊霍鐵路某隧道死亡事故2間接原因:項目部在安全生產(chǎn)管理制度和程序的實施過程中存在疏漏和嚴重不足。使用協(xié)作隊伍以包帶管現(xiàn)象嚴重,是造成此次事故的間接原因。
2.1項目部施工技術組織管理工作混亂,安全技術交底照抄規(guī)范,不切合現(xiàn)場實際。2.2項目部管理不力,現(xiàn)場管理以包帶管現(xiàn)象嚴重。2.3
項目部領導安全意識不強,協(xié)作性差。(5)滬昆客專湖南段某隧道事故經(jīng)過:2012年6月,滬昆客專湖南段某隧道發(fā)生塌方,3名作業(yè)人員被困180余小時后安全獲救。該隧道最大埋深201m,為加快施工進度,隧道增開了一斜井,按施工組織設計,該段隧道采用臺階法施工,施工順序為:上半斷面開挖→上半斷面支護→下半段面開挖→下半段面支護→仰拱、填充→拱墻襯砌。事故發(fā)生時,隧道處于停工狀態(tài)。原因分析:擠壓構造發(fā)育、巖體破碎。破碎硬質巖體的失穩(wěn)坍塌具有突發(fā)性。現(xiàn)場管理不到位,停工后未嚴格把控隧道洞口出入管理與值班登記。方案一:邊導洞該隧道救援方案紅嶺隧道(5)滬昆客專湖南段某隧道方案二:迂回導坑隧道救援方案紅嶺隧道(5)滬昆客專湖南段某隧道方案三:排水管(救援成功)隧道救援方案紅嶺隧道(5)滬昆客專湖南段某隧道徐家寨隧道(6)廈蓉高速貴州境某隧道故事經(jīng)過:2013年11月29日06:30,廈蓉高速貴州境某隧道出口左幅掌子面附近拱頂坍塌,造成正在臺車上進行支護作業(yè)的4名作業(yè)人員死亡。隧道左幅長2370m,右幅長2390m。隧道圍巖為中風化玄武巖,節(jié)理較發(fā)育,巖體較破碎,呈巨塊(石)碎(石)狀鑲嵌結構,拱部無支護時可發(fā)生小坍塌,側壁基本穩(wěn)定,爆破振動過大易坍塌,圍巖級別為Ⅲ級。原因分析:現(xiàn)場圍巖情況較好,鋼拱架施工情況基本符合設計要求。落石處裸露巖體較平整,呈切割狀,符合孤石塌落的表現(xiàn)。經(jīng)當?shù)卣{查認為,該事故系不可預知的突發(fā)自然災害引發(fā)。徐家寨隧道(7)2014年安徽某隧道故事經(jīng)過:2014年,安徽省望東某隧道右洞近YK31+000處的掌子面拱頂發(fā)生坍塌,造成施工現(xiàn)場勞務分包單位8名作業(yè)人員6死2傷。原因分析:
不可預見的特定的隱形節(jié)理面造成了楔形巨石突然墜落。初期支護距掌子面距離超過設計要求。每循環(huán)開挖進尺超過施工方案要求。仰拱、二襯步距超標。徐家寨隧道(8)2014年貴州高速公路某隧道故事經(jīng)過:2014年8月,該隧道進口右洞,距離施工掌子面約100m處發(fā)生坍塌,造成13人被困。經(jīng)過近140小時的搶險救援工作,被困人員全部獲救。兩天窩隧道方案一:右洞側壁小導洞(救援成功)隧道救援方案兩天窩隧道方案二:氣壓頂管隧道救援方案兩天窩隧道方案三:左洞機械+爆破+人工掘進隧道救援方案兩天窩隧道原因分析:坍塌位置屬馬鞍型地貌,地質比較復雜屬于褶皺區(qū)、應力較為集中。項目所在地遭遇50年一遇的特大降水,此前持續(xù)降雨導致山體飽水、自重變大,對隧道支護體壓力增強。發(fā)生坍塌處的墻腳開挖及初襯施工時、由于鎖腳錨桿未按規(guī)定施工、導致墻腳懸空、拱頂初襯支撐體系無法受力。沒有嚴格按照設計要求二襯、仰拱、上臺階及掌子面之間的距離要求實施。3.造成塌方的主觀因素
※1.1施工方法選擇不當,與地質條件不相適應,地質條件變化,沒有及時改變施工方法。
※1.2工序間距安排不合理,初期支護沒有及時成環(huán),地層暴露時間過久,形變壓力轉化為松散壓力,引起圍巖松動、風化,導致塌方的發(fā)生。
※1.3未按設計要求進行初期支護,主要表現(xiàn)為支護不及時,噴射混凝土厚度、質量不符合要求,鋼架間距過大,節(jié)段連接不規(guī)范、部分隧道未根據(jù)監(jiān)控量測結果而將鋼拱架通過變更取消,部分隧道私自取消超前小導管或施作了小導管但不注漿,導致支護結構不足以阻止圍巖變形,引發(fā)結構破壞和塌方。
※1.4對于設計支護強度不足的軟弱、破碎、淺埋段,未按規(guī)范、指南要求進行監(jiān)控量測,信息化管理名存實亡,錯失結構加強的時機或導致決策失誤,招致結構破壞和塌方;
※1.5對地下水、地表水處理不當,預見能力差,在張性斷層、向斜構造帶、淺埋偏壓等軟弱圍巖富水區(qū)及降雨量大的季節(jié),圍巖遇水易軟化、崩解,承載力下降,但預防措施不及時、不到位,結構未得到及時、有效的加強,導致失穩(wěn)、坍塌。
※1.6軟弱、破碎或淺埋、偏壓等地段仰拱和二次襯砌明顯滯后。3.造成塌方的主觀因素
※1.7爆破作業(yè)不當,部分隧道未做爆破設計或未按爆破設計實施爆破,普遍存在“布眼數(shù)量少、雷管段數(shù)少、齊爆藥量大”的問題,對地層擾動過大,導致圍巖失穩(wěn)。
※1.8處理危石措施不當,引起危石墜落,牽動巖層坍塌。
※1.9臺階法施工中,臺階長度普遍過長,下臺階一次落底過長,中槽馬口過長,導致結構長時間暴露和多次擾動,引發(fā)塌方。避車洞、避人洞位置開挖方式不合理,鋼拱架未能順接至邊墻腳,結構不封閉、極易失穩(wěn),導致塌方。3.造成塌方的主觀因素2.塌方前征兆※2.1量測信息所反應的圍巖變形速度或數(shù)值超過允許值;※2.2拱頂或側壁發(fā)現(xiàn)掉塊,鋼拱架間隙漏出砂子、石屑;※2.3噴射混凝土產(chǎn)生縱、環(huán)向的裂紋或龜裂;※2.4巖層層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開;※2.5鋼拱架變形;※2.6隧道滲水變?yōu)榈嗡⒕€流或股狀出水;※2.7隧道內滲水變渾。4.塌方的征兆存在的問題分析:
1、下臺階一次開挖長度過大;
2、下臺階開挖時單段裝藥量過大;
3、上臺階初支未施作鎖腳錨桿和系統(tǒng)錨桿;5.一般坍塌圖例分析存在的問題分析:
1、下臺階一次開挖長度過大;2、拱腳大量積水侵泡。5.一般坍塌圖例分析5.一般坍塌圖例分析初支支護已變形開裂拱頂沉降過大侵限3.坍塌事故圖例及原因分析5.一般坍塌圖例分析初支已變形侵限沉降致拱架已嚴重變形3.坍塌事故圖例及原因分析5.一般坍塌圖例分析初支支護已變形開裂隧道沉降變形規(guī)律圖例3.坍塌事故圖例及原因分析5.一般坍塌圖例分析
微小變形區(qū)是指開挖面前方1-1.5D的區(qū)域,該段變形占總變形的20%~30%,主要是由于工作面開挖導致的前方圍巖應力釋放及圍巖失水固結而成,急劇增大區(qū)是指開挖面后方1~3D的區(qū)域,該區(qū)域圍巖變形速率加速增加,變形量急劇增大,此階段變形占總變形量的50%~60%,該階段變形主要是由于隧道開挖造成邊界條件發(fā)生變化,擾動覆蓋土體并引起應力場的重分布所造成。緩慢變形區(qū)是指開挖面后方3~5D的區(qū)域,變形量緩慢增加,變形曲線開始收斂,此階段變形占總變形量的10%~15%,穩(wěn)定變形區(qū)是指在開挖面后方5D以外的區(qū)域,該區(qū)域圍巖變形增長緩慢,圍巖趨于穩(wěn)定狀態(tài),此階段變形占總變形量的5%~10%.(一)隧道洞身塌方處治⑴塌方量較小時的處治方法
(縱向延伸不大、塌穴不高,未完全堵住洞身)①對塌方相鄰地段作強支護,以控制塌方的發(fā)展和蔓延;
②待相鄰段穩(wěn)定后,清除危石后立即采用錨網(wǎng)噴、鋼架等強支護進行坍穴封閉;然后以短進尺清渣。
③也可在塌碴上架設臨時支架,穩(wěn)定頂部,然后清碴。
④監(jiān)控量測指導塌方處理的時機和方案調整;
⑤仰拱緊跟,襯砌加強,及時施作。6.隧道塌方處治隧道變形換拱處理(二)塌方量很大或通頂時的處治方法
(塌穴高、塌碴數(shù)量大,塌碴體完全堵住洞身)①對塌方相鄰段作強支護,以控制塌方的發(fā)展和蔓延;②可采用鉆機鉆孔查清塌穴規(guī)模;③對塌體從地表(淺埋時)或隧道內沿開挖線以外打孔注漿或超前管棚(或小導管)注漿,膠結松散塌體;④待穩(wěn)固后,按照分部開挖的原則短進尺、弱爆破、早封閉;分部開挖方式要根據(jù)斷面大小等來定。⑤然后在支護背后泵送混凝土1.5~2m左右,形成護拱。
⑥監(jiān)控量測指導塌方處理的時機和方案調整;
⑦仰拱緊跟,襯砌加強,及時施作。89主要內容四、有關文件的學習與理解一、隧道工程施工現(xiàn)狀三、技術管理對隧道坍塌影響及對策二、不良地質及地形段施工控制及案例分析徐家寨隧道1.隧道施工技術現(xiàn)狀
(一)施工方法方面目前采用的礦山法施工中,鐵路隧道規(guī)范劃分為全斷面法、臺階法、分部開挖法三種,公路隧道施工規(guī)范則按每個工法進行劃分:全斷面法、臺階法、CD法、CRD法、雙側壁導坑法、單側壁導坑法、三臺階七部開挖法、弧形開挖法等。施工方法必須滿足快速、安全、質量與環(huán)境要求,目前施工方法有向全地質型方面發(fā)展的趨勢,但施工方法的選擇并不完全取決于地質條件,有時環(huán)境因素成為施工方法的選擇的決定性因素,如處于敏感地區(qū)的廈門海底隧道。
弧形導坑預留核心土法三臺階七步法CD法CRD法雙側壁導坑法施工工法徐家寨隧道1.隧道施工技術現(xiàn)狀
(二)施工工藝方面⑴開挖現(xiàn)場施工技術人員對鉆爆設計不能進行及時優(yōu)化動態(tài)調整參數(shù),施工隊伍根據(jù)自身經(jīng)驗布眼、施鉆、裝藥、爆破,造成爆破效果不好,對圍巖造成較大的擾動和破壞。殘眼率、拋擲距離、塊度以及炸藥單耗都不能滿足要求。
邊墻光面爆破拱部光面爆破邊墻殘眼徐家寨隧道1.隧道施工技術現(xiàn)狀
(二)施工工藝方面
(2)初期支護一般應選擇能大面積、牢固地與圍巖緊密接觸、能及時施做和應變能力強的支護手段,有些現(xiàn)場仍在使用干噴,造成噴射混凝土料回彈量大,作業(yè)環(huán)境污染大,粗骨料流失嚴重,早期強度上不來,造成噴射混凝土強度及密實度不夠。初支與圍巖之間的脫空嚴重、噴射混凝土不密實、噴射混凝土強度不足等是造成塌方的主要原因,無法按新奧法原理進行受力,造成很大的隧道安全隱患。存在的問題分析:——拱架骨架外露、間距嚴重超標、凹凸不平,噴射砼厚度不足。存在的問題分析:——初期支護背后回填雜物、背后空洞、脫空現(xiàn)象、巖面裸露。存在的問題分析:——拱架背后填塞木板、鋼絲網(wǎng),導致初支背后空洞、脫空。鋼拱架機械輔助安裝機械手濕噴混凝土徐家寨隧道1.隧道施工技術現(xiàn)狀
(二)施工工藝方面
⑶隧道防排水隧道滲漏水、涌水嚴重的地段,不能及時將水排出或隔離,浸泡拱腳造成拱腳失穩(wěn),盡管鐵路設計理念現(xiàn)在防排水采用分區(qū)防水,但現(xiàn)場施工由于受作業(yè)空間限制不能達到設計要求,造成拱腳失穩(wěn)塌方。存在安全隱患:下臺階一次開挖進尺過大、拱架懸空、拱腳大量積水浸泡。
在施工過程中做好每個結構部位、每道關鍵工序、做好初支防排水、二襯混凝土、施工縫止水帶、二襯回填注漿、縱向和橫向盲溝(管)排水系統(tǒng)是確保隧道防排水質量的關鍵。徐家寨隧道1.隧道施工技術現(xiàn)狀
(二)施工工藝方面
⑷施工工序現(xiàn)場施工施工工序轉換不及時,工序轉換時間長等都是造成隧道塌方的原因之一。徐家寨隧道1.隧道施工技術現(xiàn)狀
(三)施工裝備方面主要分兩種有軌與無軌,目前主要采用無軌運輸,從隧道施工四條作業(yè)線,開挖、出碴、錨噴、二襯四條作業(yè)線,以二襯的機械化程度最高,開挖目前采用開挖平臺+YT-28風鉆,個別隧道采用三臂臺車施工。出碴采用側翻式裝載機+挖掘機+自卸式汽車模式,錨噴作業(yè)主要是噴射混凝土目前施工參差不齊。施工機械的開發(fā)機輔助工法的運用,施工方法更多的向全斷面法施工方向發(fā)展,如新意法。銑挖機施工懸臂掘進機施工徐家寨隧道1.隧道施工技術現(xiàn)狀(四)信息化方面目前鐵路隧道在監(jiān)控量測及拌合站采用信息化,作用明顯,值得推廣。徐家寨隧道2、當前公路、鐵路隧道施工技術管理存在的主要問題
(一)地質調查不詳細。根據(jù)《鐵路工程施工技術指南》鐵建設【2009】226號及《高速鐵路隧道施工技術指南》要求,進場后對現(xiàn)場要進行技術條件及經(jīng)濟條件的調查,但現(xiàn)場好多都流于形式。(二)技術交底不全面。技術交底應分層次分級進行交底,覆蓋整個管理人員及作業(yè)人員,但現(xiàn)場交底沒有根據(jù)交底對象的不同而進行,甚至交底不全,是現(xiàn)場人員不能明確設計意圖及施工要求等。(三)風險評估工作執(zhí)行不徹底。根據(jù)《鐵路建設工程安全風險管理暫行辦法》鐵建設【2010】162號文、中華人民共和國鐵道部建設管理司建技【2010】352號文、《關于進一步加強鐵路建設安全生產(chǎn)工作的通知》[2010]171號文、以及《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南》(試行)交質監(jiān)發(fā)[2011]217號的要求,對隧道風險評估及管理都有明確的要求,但現(xiàn)場執(zhí)行變樣失真,管理層層衰減。徐家寨隧道3、施工技術管理與隧道塌方之間的因果關系
(一)施工方法選擇不合適施工方法選擇需考慮施工條件、圍巖條件、隧道斷面積、埋深、工期、環(huán)境條件的影響,不能單一考慮某一因素,新奧法施工最核心的思想是:1)充分保護圍巖,采用光面爆破控制開挖輪廓線,盡量減少對圍巖的擾動。2)充分發(fā)揮圍巖的自承能力,允許并控制圍巖的變形。3)盡快使支護結構閉合,以改善支護結構的受力性能。4)加強監(jiān)測,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工。但有些現(xiàn)場未按新奧法施工的核心思想及原理去認識圍巖,確定施工施工方法,防止隧道坍塌的發(fā)生。
徐家寨隧道3、施工技術管理與隧道塌方之間的因果關系
(二)圍巖級別判釋不準確地質素描地質鉆探、超前地質預報的綜合預報技術,以及根據(jù)開挖后揭示的地質情況都不能有效的結合,對圍巖類別進行判釋,施工階段的地質判釋技術不完善,缺乏有效的判釋方法和手段。對圍巖判釋不確,隧道就是支護參數(shù)不能滿足要求。(三)支護閉合不及時使隧道斷面在較短時間閉合都是極為重要的,在巖石隧道中,因圍巖的結構作用,隧道斷面能夠“自封閉”,而在軟弱圍巖中,在必須采用多種手段,堅持“預支付、快挖、快支、快封閉”的原則,使隧道開挖斷面在較短時間內或較短時間內及早封閉。鐵建設【2010】120文《關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質段鐵路隧道設計施工有關技術規(guī)定的通知》較好的解決了這個問題。徐家寨隧道3、施工技術管理與隧道塌方之間的因果關系
(四)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)不真實
監(jiān)控量測數(shù)據(jù)不真實,首先是現(xiàn)場對測點的埋設不規(guī)范,監(jiān)控量測是測圍巖的變形,不是測初期支護及拱架的變形,而有些直接把測點埋設在初期支護中或焊在拱架上,再有是測點加工部規(guī)范,由于隧道作業(yè)空間有限及設備的運行,對測點造成擾動及破壞,不能提供真實的監(jiān)控量測數(shù)據(jù)指導施工。嚴格按照《鐵路隧道超前地質預報技術指南》鐵建設[2008]105、《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》(TB10121-2007)執(zhí)行。(五)工藝控制不到位現(xiàn)場爆破設計不合理,不優(yōu)化,工序轉換不及時,噴射混凝土不密實,與圍巖不密切,存在空洞,是導致隧道塌方的原因之一。徐家寨隧道4、防范隧道施工塌方在施工技術管理方面建議采取的措施隧道施工中存在的問題是多方面的,有設計、施工、監(jiān)理以及建設單位,隧道出現(xiàn)的問題主要與施工技術和施工管理有關,高水平施工技術和嚴格的管理施工關鍵。針對隧道坍塌事故的發(fā)生,需要建設相關方遵循以下幾點:(一)動態(tài)施工理念必須堅持必須建立設計-施工檢驗-地質預測-量測反饋-修訂設計的施工管理體系,動態(tài)施工和動態(tài)設計是分不開的,設計單位提供的設計,在沒有經(jīng)過實踐檢驗前,施工時預設計的階段,而真正的實際是在施工過程中完成和完善的。把施工中的設計權逐步轉移到承包人一方,加強施工階段的地質技術、質量檢測以及監(jiān)控量測技術。同時把監(jiān)控量測作為一道工序來執(zhí)行。徐家寨隧道4、防范隧道施工塌方在施工技術管理方面建議采取的措施(二)牢固樹立“保護圍巖、愛護圍巖”的理念一是巖石隧道在爆破設計上要研究,要優(yōu)化,盡量減少對圍巖的擾動和破壞,二是采用機械開挖技術,如TBM法,小TBM+鉆爆法,三是采用支護技術或預加固技術等輔助工法增加圍巖的“自封閉”效果。(三)加強隧道施工工法、工藝、工裝的研究及應用施工方法的合理選擇,施工工藝的嚴格控制,施工工序的及時轉換,施工裝備的及時跟進及更新,都是對隧道施工起到里程碑的作用,《鐵路隧道施工機械配置的指導意見》鐵建設函[2008]777號都有積極的推動作用。徐家寨隧道4、防范隧道施工塌方在施工技術管理方面建議采取的措施(四)加強“工廠化、機械化、信息化、專業(yè)化”建設
隧道施工作業(yè)環(huán)境差,黑暗、潮濕、粉塵多、工人在其中作業(yè),心理壓力大,實現(xiàn)隧道施工的安全、工廠化的工作環(huán)境是保證工作質量及施工質量的前提,信息化施工實現(xiàn)隧道安全施工保障,專業(yè)化是隧道施工安全的保障。(五)加強專項方案的評審及實施根據(jù)住建部【2009】87號文《風險性較大的分部分項工程》及《超過一定規(guī)模的風險性較大的分部分項工程》要求,對隧道爆破設計、監(jiān)控量測、不良地質及地形段都應納入其目錄進行專家評審。128主要內容四、有關文件的學習與理解一、隧道工程施工現(xiàn)狀三、技術管理對隧道坍塌影響及對策二、不良地質及地形段施工控制及案例分析2、關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規(guī)定的通知
1、隧道施工安全九條禁令3.危險性較大的分部分項工程安全管理辦法1.隧道施工安全九條禁令1.隧道施工安全九條禁令一、必須證照齊全,嚴禁無資質施工、轉包、違法分包和人員不經(jīng)教育培訓上崗作業(yè)。二、必須按照標準規(guī)范和設計要求編制專項施工方案,確保按方案組織實施,嚴禁擅自改變施工方法。三、必須強化施工工序和現(xiàn)場管理,確保支(防)護到位,嚴禁支護滯后和安全步距超標。四、必須落實超前水文地質探測預報各項規(guī)定,監(jiān)控量(探)測數(shù)據(jù)超標立即停工撤人,嚴禁冒險施工作業(yè)。五、必須對有毒有害氣體進行監(jiān)測監(jiān)控,加強通風管理,嚴禁濃度超標施工作業(yè)。1.隧道施工安全九條禁令六、必須嚴格控制現(xiàn)場作業(yè)人數(shù),掘進作業(yè)面應實施機械化作業(yè),嚴禁超員組織施工作業(yè)。七、必須按照規(guī)定設置逃生通道,嚴禁在安全設施不到位的情況下施工作業(yè)。八、必須按照規(guī)定嚴格民用爆炸物品管理,嚴禁在施工現(xiàn)場違規(guī)運輸、存放和使用民用爆炸物品。九、必須按照規(guī)定指定應急預案、配備救援裝備,嚴禁事故發(fā)生后違章指揮、冒險施救。2.關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道設計施工有關技術規(guī)定的通知1、隧道洞口應嚴格執(zhí)行“早進晚出”原則。加強洞口段超前支護和邊仰坡防護設計,埋深較淺的隧道洞口段應采用明洞或半明半暗法進洞。2、隧道洞口邊仰坡工程應自上而下逐級開挖支護,及時完成洞口邊仰坡加固、防護及防排水工程。3、隧道洞口應按設計完成超前支護后,方可開始正洞的施工。洞口段應及時形成封閉結構,嚴禁采用長臺階施工。一、洞口工程2.關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道
設計施工有關技術規(guī)定的通知4、施工圖階段經(jīng)評估為高風險和極高風險的軟弱圍巖及不良地質隧道,超前地質預報的責任主體單位為設計單位,其超前地質預報工作由設計單位負責組織實施。其他隧道超前地質預報的責任主體單位為施工單位,超前地質預報由施工單位專業(yè)人員實施。5、巖溶及富水破碎層隧道,超前地質預報應采用以水平鉆探為主的綜合方法。6、軟弱圍巖及不良地質隧道應由設計單位進行專項超前地質預報設計,及時收集分析預報資料,完善設計方案并指導施工。二、超前地質預報2.關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道
設計施工有關技術規(guī)定的通知7、隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖地段、隧道淺埋、下穿建筑物及鄰近既有線地段施工開挖應按照《爆破安全規(guī)程》采用控制爆破,或采用非爆破方法。8、軟弱圍巖隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級地段采用臺階法施工時,應符合以下規(guī)定:(1)上臺階每循環(huán)開挖支護進尺Ⅴ、Ⅵ級圍巖不應大于1榀鋼架間距,Ⅳ級圍巖不得大于2榀鋼架間距。(2)邊墻每循環(huán)開挖支護不得大于2榀。(3)仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿,每循環(huán)開挖進尺不得大于3m。(4)隧道開挖后初期支護應及時施作并封閉成環(huán),Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級圍巖封閉位置距離掌子面不得大于35m。三、隧道開挖2.關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道
設計施工有關技術規(guī)定的通知9、雙線Ⅳ、Ⅴ級圍巖隧道采用臺階法施工時,必須設置鎖腳錨桿(管)等控制拱(墻)腳位移的措施。雙線Ⅴ級圍巖隧道采用臺階法施工時應設置橫向臨時支撐或臨時仰拱,臨時支撐采用型鋼,縱向每2榀設1處。10、初期支護鋼架應工廠化制造,出廠前必須進行檢驗、試拼裝。當采用格柵鋼拱架時,應采用八字結格柵拱架。11、噴混凝土應采用濕噴工藝,特殊地質條件下可另行設計。四、初期支護2.關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道
設計施工有關技術規(guī)定的通知12、隧道監(jiān)控量測應按現(xiàn)行《鐵路隧道監(jiān)控量測技術規(guī)程》(TB10121-2007)的規(guī)定建立等級管理、信息反饋和報告制度。13、隧道監(jiān)控量測應作為關鍵工序納入現(xiàn)場施工組織。監(jiān)控量測必須設置專職人員并經(jīng)培訓后上崗。對周邊建筑物可能產(chǎn)生嚴重影響的城市鐵路隧道,應實施第三方監(jiān)測。14、隧道拱頂下沉和凈空變化的量測斷面間距:Ⅳ級圍巖不得大于10m、Ⅴ級圍巖不得大于5m.15、隧道淺埋、下穿建筑物地段,地表必須設置監(jiān)測網(wǎng)點并實施監(jiān)測。16、當拱頂下沉、水平收斂速率達5mm/d或位移累計達100mm時,應暫停掘進,并及時分析原因,采取處理措施。17、當采用接觸量測時,測點掛鉤應做成閉合三角形,保證牢固不變形。五、監(jiān)控量測2.關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道
設計施工有關技術規(guī)定的通知18、軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道的二次襯砌應及時施作,二次襯砌距掌子面的距離:Ⅳ級圍巖不得大于90m,Ⅴ、Ⅵ級圍巖不得大于70m。六、二次襯砌2.關于進一步明確軟弱圍巖及不良地質鐵路隧道
設計施工有關技術規(guī)定的通知3.危險性較大的分部分項工程安全管理辦法第一條為加強對危險性較大的分部分項工程安全管理,明確安全專項施工方案編制內容,規(guī)范專家論證程序,確保安全專項施工方案實施,積極防范和遏制建筑施工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生,依據(jù)《建設工程安全生產(chǎn)管理條例》及相關安全生產(chǎn)法律法規(guī)制定本辦法。第二條本辦法適用于房屋建筑和市政基礎設施工程(以下簡稱“建筑工程”)的新建、改建、擴建、裝修和拆除等建筑安全生產(chǎn)活動及安全管理。第三條本辦法所稱危險性較大的分部分項工程是指建筑工程在施工過程中存在的、可能導致作業(yè)人員群死群傷或造成重大不良社會影響的分部分項工程。危險性較大的分部分項工程范圍見附件一。危險性較大的分部分項工程安全專項施工方案(以下簡稱“專項方案”),是指施工單位在編制施工組織(總)設計的基礎上,針對危險性較大的分部分項工程單獨編制的安全技術措施文件。3.危險性較大的分部分項工程安全管理辦法
第四條建設單位在申請領取施工許可證或辦理安全監(jiān)督手續(xù)時,應當提供危險性較大的分部分項工程清單和安全管理措施。施工單位、監(jiān)理單位應當建立危險性較大的
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