安民隧道不良地质安全专项施工方案.doc

新建衢宁铁路浙江段QNZJZQ-3标（DK111+696.26DK125+605.5）安民隧道不良地质安全专项施工方案 编制：_ 复核：_ 审批：_中交隧道工程局有限公司衢宁铁路标项目经理部二一六年七月目 录1编制依据及编制范围11.1编制依据11.2编制范围12工程概况12.1断层破碎带及节理密集带12.2高地温22.3高地应力32.4危岩落石32.5浅埋段33危险源辨识及应对措施33.1危险源辨识33.2危险源应对措施33.2.1坍塌风险控制33.2.2掉块风险控制43.2.3危岩落石风险控制措施43.2.4涌水涌泥风险控制措施53.2.5岩爆风险控制措施53.2.6洞口边仰坡施工风险控制措施63.2.7高地温风险控制措施73.2.8综合风险控制措施73.2.9其他风险控制措施74断层及节理带施工84.1总体施工方案84.2超前地质预报94.3小导管超前支护134.4超前管棚支护154.5台阶法、三台阶临时仰拱法开挖164.5.1台阶法164.5.2三台阶临时仰拱法174.6径向注浆204.7帷幕注浆234.8监控量测304.8.1洞内观察314.8.2拱顶下沉、净空变化314.8.3控制基准334.8.4数据分析及信息反馈334.9施工排水355高地应力段施工395.1岩爆的预测395.2岩爆段施工措施396高地温段施工406.1通风降温416.2喷雾洒水降温426.3隔绝高温围岩426.4热水防治426.5工作面人工制冷降温426.6隧道除尘426.7强化人员健康管理436.8无轨运输设备防高温措施436.9加强监控量测工作447施工计划447.1施工进度计划447.2劳动力计划418安全管理制度418.1安全目标418.2安全保证体系428.3安全生产责任制438.4安全生产管理制度469安全应急预案509.1应急领导小组职责509.1.1项目经理部应急领导小组509.1.2应急领导小组办公室519.1.3应急联系方式519.1.4岗位职责519.2预防预警539.2.1危险源监控539.2.2预警539.3信息报告程序549.4应急处置549.4.1响应分级549.4.2响应程序569.5应急措施579.5.1隧道塌方应急处置579.5.2隧道突涌水应急处置609.5.3岩爆应急处置619.5.4高地温灾害应急处置61新建衢州至宁德铁路浙江段QNZJZQ-3标 安民隧道不良地质安全专项施工方案1编制依据及编制范围1.1编制依据(1)中华人民共和国安全生产法（中华人民共和国主席令70号）；(2)特种作业人员安全技术考核管理规则（GB5306-85）；(3)爆破安全规程(GB6722-2014)；(4)铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设2007200号）；(5)铁路隧道防排水施工技术指南（TZ 331-2009）；(6)铁路隧道施工抢险救援指南（Q/CR 9219-2015）；(7)铁路隧道工程施工质量验收标准（TB 10417-2003）；(8)铁路工程基本作业施工安全技术规程（TB 10301-2009）；(9) 铁路隧道超前地质预报技术规程（Q/CR 9217-2015）；(10)铁路隧道工程施工技术指南（TZ 204-2008）；(11)安民隧道风险评估报告；(11)新建衢州至宁德铁路浙江段站前工程安民隧道设计图及相关设计文件。1.2编制范围安民隧道不良地质地段：包括12条断层破碎带、9条节理密集带、高地温、高地应力地段以及有危岩落石洞口。2工程概况2.1断层破碎带及节理密集带安民隧道为燕尾隧道，全长13909.24m。隧道共穿越12条断层破碎带和9条节理密集带。详见隧道断层和节理情况统计表。表2-1 安民隧道断层破碎带和节理密集带情况统计表构造编号宽度(m)位置断层及节理特征断层破碎带F140DK112+140与线路交角约44°，钻孔揭示6085m范围内主要填充物为碎裂岩，断层角砾夹断层泥。F2100DK112+290地貌表现为山间沟谷，可能与地表水存在水力联系。岩体较破碎，富水性较好，围岩稳定性较差。F350DK115+530地貌表现为山间沟谷，走向大致和线路走向垂直。可能与地表水存在水力联系。岩体较破碎，富水性较好，围岩稳定性较差。F470DK116+650与线路交角约68°，地貌表现为山间坳谷。断层倾向小里程，产状52°89°，视倾角为89°，围岩破碎，富水性较好，围岩稳定性较差。F5100DK117+410倾向大里程，产状205°60°，视倾角60°，倾向大里程。富水性较好，围岩稳定性较差。F650乌弄斜井出口倾向大里程，产状95°85°，视倾角为80°，岩体较破碎，富水性较好，对斜井围岩稳定性影响较大。F780DK118+780倾向小里程，产状359°78°，视倾角76°。地貌表现为山间坳谷，可能与地表水存在水力联系，富水性较好，围岩稳定性较差。F8110DK120+150倾向小里程，产状98°79°，视倾角63°。地貌表现为山间沟谷及山边，可能与地表水存在水力联系，富水性较好，围岩稳定性较差。F960DK120+595倾向大里程，产状236°81°，视倾角80°。地貌表现为沿沟谷走向，可能与地表水存在水力联系，富水性较好，围岩稳定性较差。F1030DK121+370主要充填物为碎裂岩，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。F1150DK121+750倾向大里程，产状147°85°，视倾角80°。地貌表现为沿沟谷走向，可能与地表水存在水力联系，岩体较破碎，富水性较好，对隧道围岩稳定性影响较大。F1230DK123+050倾向小里程，产状72°76°，视倾角72°。地貌表现为沿中低山冲沟走向，可能与地表水存在水力联系，岩体较破碎，富水性较好，对隧道围岩稳定性影响较大。节理密集带30DK114+100地貌表现为中低山区冲沟，岩体较破碎，节理裂隙很发育，富水性较好，围岩稳定性较差。70DK114+920地貌表现为中低山区冲沟，岩体较破碎，节理裂隙很发育，富水性较好，围岩稳定性较差。70DK117+100地貌表现为沟谷，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。100DK119+280地貌表现为山间坳谷，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK119+680岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK120+925地貌表现为山间坳谷，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK122+460地貌表现为沟谷地区，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK123+640地貌表现为沟谷地区，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。70DK124+790节理密集带穿越地表冲沟，可能与地表水存在水力联系。岩体较破碎，富水性较好，对隧道围岩稳定性影响较大。2.2高地温隧道正洞范围DK114+510DK117+290、DK117+545 DK120+180、DK121+890DK123+000、DK123+290DK124+390；乌弄斜井范围X1DK0+000+375属于高地温区；出口平导PDK0+0002+270段属于高地温区，存在地热危害。2.3高地应力隧道正线施工中，分布在DK114+420DK116+090、DK116+970DK117+370、DK117+440DK119+520、DK119+750DK120+325、DK120+980DK121+220、DK121+480DK124+600段为高地应力区；DK116+090+970、DK119+520+750段为极高应力区；乌弄斜井里程范围：X1DK0+000+900段为极高应力区；X1DK0+900X1DK1+175段为高应力区；平导PDK0+0002+400段为高应力区。极高应力区和高应力区，在开挖过程中有岩爆发生的可能。2.4危岩落石隧道进出口以及乌弄斜井进口、平导进口处，边仰坡上部可见少量危岩、落石。2.5浅埋段隧道进出口段及洞身DK113+620DK113+680、DK125+465DK125+500段为浅埋段，施工中有发生围岩失稳坍塌、冒顶的可能。3危险源辨识及应对措施3.1危险源辨识安民隧道不良地质地段主要危险源有断层破碎带、节理密集带、高地温、高地应力、强富水、危岩危石、浅埋。以上危险源可能产生的危险事件有：坍塌、涌水涌泥、岩爆、掉块、危岩落石、高地温等主要危险事件。隧道施工过程中还伴随着交通事故、用电事故、火灾事故、爆炸事故、机械伤害、高空坠落和物体打击等危险事件。3.2危险源应对措施3.2.1坍塌风险控制严格按“预探支、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测，步步为营，稳步前进”的原则组织施工。选择合理的开挖方法，根据隧道围岩等级可选择加强超前地质预报，光面爆破，加强找顶，及时支护、台阶法，三台阶加临时仰拱法等。易坍塌段可采用超前支护措施，采用42mm、50mm小导管进行超前支护后再开挖。施工到断层破碎带时，隧道开挖前采用径向注浆加护围岩，待浆液凝固与围岩固结成整体，稳定性得到提升再进行开挖。合理布置爆破孔位，计算最适合装药量，尽量在保证开挖的情况下，减少对隧道周围围岩的扰动。开挖后及时支护，尽量在最短的期间内封闭成环，保证支护强度，预防隧道坍塌。采用台阶法开挖时，及时跟进中、下台阶、仰拱及二衬，确保隧道未封闭区域安全，严格控制台阶法施工中各工序的施工质量，确保支护结构受力稳定，不偏压、不位移、不沉降等。密监测频率及加密量测断面，及时监测洞内沉降及收敛情况。(9)3.2.2掉块风险控制开挖后及时清除易掉落危石，清除危石确认安全后方可进行下道工序施工。对于涌水量较大的施工区域，及时进行排水，防止流水量过大，对洞顶围岩有扰动。在断层破碎带及节理密集带施工时，随时注意开挖后未支护段围岩情况，发现易掉落危石及时清理。本隧道存在高应力区域，高应力区域极易发生岩爆危险，岩爆可能造成隧道内围岩掉落，针对此现象可在施工前对隧道进行洒水降低应力。3.2.3危岩落石风险控制措施洞口边仰坡施工前，应优先对危岩进行排除。开挖前，先在洞口边仰坡开挖线外布置观测点，严密观测洞顶围岩变化。观测点布置在仰坡顶510m范围，间距每5m一个。根据岩层走向、厚度、顶部位置具体设置，保证能观测到顺层岩体的位置变化。根据观测数据，分析洞顶围岩变化，当洞顶沉降出现突变，产生较大的横向、竖向位移时，应实地观察洞顶地表有无出现裂缝，并加强观测。如果观测数据有继续加大，裂缝宽度变大或者数量增多，则洞口可能出现滑坡失稳，需要停止进洞进行处理。对局部孤石清除，边仰坡设置锚杆及钢筋网进行防护及地表注浆处理。如不能有效排除风险时，须采取削减风险措施。制定针对性的施工方案，对其进行支护加固，同时将危岩落石列为重大危险源进行监控管理。3.2.4涌水涌泥风险控制措施本隧道发育12条断层带，9处节理密集带，断层内围岩胶结较差，导水性及富水性好。根据隧道防、排水构造设计资料对隧道可能出现涌水地段的涌水量大小、补给方式、变化规律及水质成分等进行详细调查、钻深及预报，结合工程实际情况选择既经济合理，又能确保围岩稳定，并保护环境的治水方案，亦应便于初期支护的施工，其具体的各种防治方法如下：隧道施工中涌水辅助施工方法a.采取超前钻孔或采用辅助坑道排水；b.采取超前小导管预注浆法堵水、止水；c.采取超前固岩预注浆堵水。采用超前钻孔排水技术要求a.应使用轻型探水钻机或凿岩机钻孔；b.钻孔孔位（孔底）应在水流的上方，钻孔时孔口应有保护装置，以防人身及机械事故；c.采取排水措施保证钻孔排出的水迅速排出洞外；d.超前钻孔底应超前开挖面12个循环进尺。(3)超前围岩预注浆堵水施工a.注浆段的长度应根据地质条件、涌水量、机具设备能力等因素确定，一般宜在3050m之间；隧道深在50m以内可用地面预注浆；b.钻孔及注浆顺序，应有外圈向内圈进行，在同一圈钻孔应间隔施工；c.浆液宜采用水泥浆或水泥水玻璃浆液。隧道埋深大于50m时，应采用开挖面预注浆堵水。3.2.5岩爆风险控制措施改善围岩物理力学性能在掌子面和洞壁喷撒水或钻孔高压注水，以减释围岩应力。撒、注水可以降低岩体的强度，提高岩体的塑性变形能力；注水的楔劈作用可以产生新的张裂隙并使原有裂隙继续扩展，从而可降低岩体储存弹性应变能的能力。改善围岩应力条件在可能发生岩爆的部位采取卸载钻孔、松动爆破或震动爆破使岩体应力降低，使能量在开挖前释放，但要注意其容易引起的围岩失稳或超挖问题。采用合理的开挖方式和顺序岩爆地段开挖宜短进尺，多循环，减小药量，特别要控制好光爆效果，以减少围岩表层应力集中现象。轻微、中等岩爆段尽可能采用加强超前地质预报，光面爆破，加强找顶，及时支护一次开挖成型的施工方法，以减少对围岩的扰动。强烈岩爆地段必要时也可以采用台阶法开挖，以降低岩爆破坏程度，但在施工中尽量减少爆破振动触发连锁性岩爆的可能性。通过施工顺序的优化，可以降低围岩的能量释放率，达到控制岩爆发生的目的。合理的围岩支护和加固措施喷混凝土或钢纤维喷混凝土加固；钢筋网加固；锚杆、锚索加固；格栅、钢支架加固；以上各方法的联合支护。3.2.6洞口边仰坡施工风险控制措施洞口段土石方开挖时，注意坡面的稳定情况，每次开工前、收工后，对坡面、坡顶周围认真检查。对有裂隙和塌方现象或有危石、危土时立即处理。开挖按自上而下的顺序进行，防止因开挖不当造成坍塌，坚决禁止掏底开挖。洞口土石方施工时，要做好截、排水工作，并随时注意检查，开挖区应保持排水系统通畅，并与原有水系相连通。在岩石破碎土质松软地段，开挖面不能太大，不能暴露太久，及时进行防护处理，防止坍塌伤人。做好施工中机械设备的组织指挥工作，保证道路畅通，防止发生机械碰撞、翻机、翻车及伤人事故。3.2.7高地温风险控制措施高地温地段施工时容易对施工人员产生高地温伤害。施工前采用超前地质勘探预测前方温度是否达到产生高地温伤害标准，提前准备预防措施。一般高地温地段预防措施为洒水、通风、洒水与通风相结合。施工中具体预防措施如下：加强通风，增加通风时间，必要时增加通风设备。掌子面处放置冰桶冰块，降低施工作业区环境温度，使作业人员体感舒适。掌子面处设局扇，以加强空气流动，增加通风效果。洒水降温，经常向掌子面或岩面洒水降温，爆破后及时向岩壁四周、堆渣洒水，以降低温度。(5)对衬砌砼加强洒水养护，降低水化热产生的水化热，平衡混凝土衬砌内外温差。3.2.8综合风险控制措施落实超前地质预测预报工作通过综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件，以便采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。充分重视及利用超前平导对正洞地质的反馈信息，开挖后做好相关地质工作，指导对应位置处正洞施工措施及支护参数。实施监控量测工作，及时反馈施工情况，验证设计和预防风险事件在施工过程中，按照设计文件中的监控量测要求对洞内围岩和支护结构的位移、变形、受力情况以及地表水、地表建筑等进行施工过程的完整监测，提供及时、可靠的信息、评定施工期间围岩和支护结构的稳定性及对周边环境的影响，避免施工安全事故、支护结构破坏、第三方损失等风险的发生。3.2.9其他风险控制措施交通安全控制措施为防止交通安全事故，应确保装载、运输设施良好工作状态，装载、运输设施按照安全技术规程作业，安全警示标志、限速标志齐全，作业人员与运输设施按道行驶。洞内通风照明能见度满足行车要求，同时加强所有参建人员交通安全教育，遵守交通安全规章制度，确保安全行驶。用电安全控制措施施工现场采用三相五线制供电系统，且工作接地电阻值不得大于4；供电系统始端、末端必须作重复接地；但线路较长时，线路中间应增设重复接地，其电阻值不应大于10。用电设备实行一机一闸一漏（漏电保护器）一箱（配电箱）；漏电保护装置与设备相匹配。不得用一个开关直接控制二台及以上的用电设备。熔断器的规格应满足被保护线路和设备的要求；熔体不得削小或合股使用，严禁用金属丝代替，熔体应有保护罩，管型熔断器不得无管使用，有填充材料的熔断器不得改装使用；熔体熔断后必须查明原因并排出故障后方可更换，装好保护罩后方可送电；插销和插座必须配套使用。电焊机的外壳应可靠接地，不得多台串联接地，电焊机的裸露导电部分和转动部分应装安全保护罩；电焊机的电源线必须绝缘良好。有人触电，立即切断电源，进行急救；电气着火，应立即将有关电源切断，使用泡沫灭火器或干砂灭火消防安全控制措施隧道内严禁明火作业。防水板铺设、钢筋安装施工区域设置有效且足够的消防器材，放在易取的位置并且设立明显标志。各种器材做到定期检查、补充和更换，不得挪用。4断层及节理带施工4.1总体施工方案通过综合超前地质预报，切实掌握断层及节理的情况，包括破碎带的宽度、填充物、地下水以及隧道轴线与断层及节理构造线方向的组合关系，施工前根据有关施工技术和机具设备条件，确定通过断层破碎带及节理密集带地段的施工方法。隧道通过断层和节理带时采用台阶法、三台阶临时仰拱法施工，42mm、50mm小导管超前支护，3m、5m径向注浆和超前周边注浆、帷幕注浆。通过断层及节理带地段的各施工工序之间的距离尽量缩短，尽快地使断层地段全断面衬砌封闭，以减少岩层暴露、松动和地压增大。采用爆破掘进通过断层和节理带时，严格掌握炮眼数量、深度和装药量，尽量减小爆破对周边围岩的扰动；断层地带的支护应宁强勿弱，并经常检查加固，实行衬砌紧跟开挖面完成，衬砌断面尽早封闭。4.2超前地质预报安民隧道所处的地质条件较为复杂，穿越12断层带、9条节理密集带和6条岩性接触带，为级风险隧道，必须进行系统性的预测预报才能做到预知和评估不良地质，及时制定相应处理方案，避免造成大规模突发性灾害，避免造成恶化围岩状况，特别是避免造成对工程进度的严重影响。超前地质预报工作由铁四院专业队伍进行实施。主要采用地质素描、TSP203、地质雷达、超前钻探等手段对地质状况进行预测。超前地质预报的目的是确定隧道施工掌子面前方突(涌)水(泥)、塌方等地质灾害风险源的位置、规模、性质等工程地质及水文地质条件，为隧道工程设计和施工方案的制订与风险防范提供依据，指导工程施工的顺利进行。超前地质预报实施中，应遵循“物探长探超前、加深炮孔紧跟、动态调整分级、中短距离详探、水文监测及时、素描导洞辅助”的36字原则。(1)超前地质预报流程超前地质预报流程见图4.2-1。(2)地质预报检测方法地表水文地质监测a.观测要素：根据排泄点的特点，确定其观测要素，一般流量、水位、水温、水质(主要是混浊度)、天气状况、气温等基本项目必须观测，特殊天气如大雨、暴雨、暴雪等需作备注，记录其发生时间和持续时间。b.观测时间：枯水季晴好天气时，宜3天观测一次，平时降雨前至降雨后及雨季月份应每天观测一次。如发现隧道施工引起地下水变化，必须每天进行观测，观测时间每日早晨8时。c.水质取样分析，每季度一次，取样时间为每季度中间一个月的15日。如隧道施工引起水质变化，应加密取样作污染分析。图4.2-1 超前地质预报工艺流程图c.加密观测：隧道施工引起地下水明显变化的地下水点应进行加密观测，观测时间应每天观测一次，特殊情况下应早晚各观测一次，观测时间早6时和晚6时。地质素描超前地质预报小组负责施工中隧道正洞和辅助坑道掌子面地质素描。每次开挖面放炮之前，描述该开挖面的地质情况，填写掌子面地质素描记录表。地质素描内容包括：a.岩性：岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分和风化程度。b.断层：位置、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质、与其它断裂的关系、派生节理产状、密度及充填物，上下盘派生节理发育特点。c.贯穿性节理：产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征、出露位置。d.岩脉：岩性、出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度。e.地下水：出水点位置、与断层和节理关系、出水状态(滴、流、涌)、水味、水色、水温、水质、出水点附近有无沉淀物。f.地应力：标志地应力大小的地质现象(岩爆、大变形、岩块松动等)及其发生部位必须详细记录。g.通过开挖面附近地质素描，用图解法、类比法、断层参数法等预报掌子面附近地层、完整性及含水情况；断层、节理密集带及富水情况。充分利用辅助坑道超前开挖揭示的地质要素，预测正洞相应地段的地质情况，指导正洞超前地质预报和施工。TSP地质预报系统预报断层构造时，爆破钻孔应根据断层走向布置在与断层夹角较小一侧的隧道边墙上。每一次预报的炮眼数24个，炮眼间距1.5m,孔深1.5m，向下倾斜lO20°，垂直于隧道轴向，或向掌子面成10°角,孔口距隧底l1.5m，所有炮眼与接收器的高度应相同。每个爆破孔装药1040g；接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径3245mm，孔口距隧底1m，向洞口方向倾斜约10°，向下倾斜10°20°。以上布置完成后，依次进行微震爆破。微弱爆破产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，比如有断层或岩层变化时，会造成一部分信号返回，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也就越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转化成电信号并进行放大，根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，可以得到岩体强度变化界面的方位。超前钻探预报a.隧道横、正洞均采用水平钻机，在开挖之前，隧道超前地质预报小组负责掌子面超前水平钻孔深3050米，并记录、整理钻孔情况。b.在隧道钻不良地质较多的地段，实施15孔超前孔。探孔布置位置：中部一个，隧道断面周边均匀布设4个。除中部孔沿隧道轴线施钻外，其余的超前钻孔均向外施钻，其孔底超出开挖轮廓线外5米。施工中，对于已出水的超前钻孔，要进行不间断的水流量、水压的监测，绘制水量、水压的变化曲线，为制定地下水处理方案提供依据。c.两次循环的超前水平钻探搭接长度横洞段不小于3米，正洞段不少于5米。钻进过程中，对断层、岩性接触带应干钻取样，对不同岩层代表性取样，特殊情况下亦可采用数码摄像机摄像记录，以提高功效。地质雷达地质雷达的有效探测距离在完整岩体地段应达到30m，在岩溶发育地段根据雷达波形判定。两次预报的重复长度5m左右。现场数据采集主要是在掌子面上进行，采集时应对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的藕合，在掌子面附近应没有其它的金属物体。雷达测线在掌子面上呈“井”字形布置，测线长度根据天线长度决定，在有限的掌子面上尽可能的长。采用两种不同中心频率的天线在相同的测线上重复观测，一般应采取连续观测法；应充分利用避车洞或超前钻探揭露的地质界面等有利地段求得地层的相对介电常数和电磁波速度。加深炮孔加深炮孔探测是利用风钻在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息的一种方法。适用于各种地质条件下隧道的地质超前探测。加深炮孔孔深应较爆破孔（或循环进尺）深3m以上；孔数、孔深根据开挖断面大小和地质复杂程度确定；在富水区每循环必须按设计认真实施，发现异常情况及时反馈信息，严禁盲目装药放炮；加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施。(3)注意事项做好超前地质预报工作，根据地质情况制定详细的施工处理方案，监理工程师批准后施工。施工时必须遵循“管超前、预注浆、先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则。断层地段施工时，采用超前小导管注浆固结围岩，以提高围岩自稳能力，同时通过注浆阻止裂隙水渗透，在围岩较为松散及裂隙发育的地段，采取压注水泥水玻璃双液浆，以加强防水效果，必要时采取深孔帷幕注浆技术。断层地段采取分部短进尺开挖，一次开挖长度不大于1.0米，并尽可能采取人力，风镐开挖，确需爆破时，要严禁控制炮眼深度及装药量，以减少对围岩的扰动。开挖后及时进行初期支护喷射混凝土、系统锚杆、挂网及钢格栅施工，尽早形成闭合环，以减少围岩松驰变形。加强现场监控量测，加密量测断面，及时进行量测结果反馈，以指导施工及判定各项参数是否合理有效。4.3小导管超前支护安民隧道穿越断层破碎带和节理密集带时采用小导管超前预支护，超前小导管为42mm和50mm钢管。42小导管采用热轧无缝钢管，单根长4.5m，外径42mm，壁厚3.5mm，在钢管前部钻注浆孔，孔径10mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，锥形长度20cm。尾部不钻孔长度30cm，作为止浆段。相邻两排小导管的水平搭接长度100cm。50小导管采用热轧无缝钢管，单根长5.0m，外径50mm，壁厚4.5mm，在钢管前部钻注浆孔，孔径10mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，锥形长度20cm。尾部不钻孔长度30cm，作为止浆段。相邻两排小导管的水平搭接长度150cm。(1)施工工艺流程超前小导管施工工艺见图4.3-1所示。合格测量定位清孔喷混凝土封堵工作面连接、调试注浆管路管尾与钢架焊接钻孔作业小导管制备原材料进场检验浆液配比设计注浆试验浆液制备调整注浆参数不 合 格不能满足要求施工准备下管，封堵孔口注浆作业注浆效果分析钻孔验收结束图4.3-1 超前小导管施工工艺流程图(2)施工方法小导管安装a.测量放样，在施工现场附近引控制点，在设计孔位上做好标记，用凿岩机钻孔；b.小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大35mm，然后将小导管穿过钢架，用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出；c.小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。注浆a.注浆前对开挖工作面进行喷混凝土封闭，厚度为1015cm，封闭范围为开挖工作面及临近开挖工作面3m范围的环向开挖面；b.小导管安装完成后，应进行压水试验，压力一般不大于1.0Mpa；c.注浆顺序由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，压力由小到大。注浆压力应符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的空隙；d.注浆结束标准：当压力达到设计注浆终压并稳定1015min，注浆量达到设计注浆量的80%以上时，可结束该孔注浆。当注浆压力突然升高时停机查明原因；当水泥浆进浆量大、压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。4.4超前管棚支护安民隧道穿越F8断层时采用89长管棚超前支护，管棚长10m，规格为89mm×5mm的无缝钢管及钢花管。环向间距40cm，外插角3°5°。该处89长管棚施工为洞内管棚施工，施工时将洞身扩挖，留出作业空间打设管棚，管棚打设方向通过在型钢钢架腹板开孔来控制。为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行。先钻奇数孔，后钻偶数孔。奇数孔成孔后及时安装钢花管，压注水泥浆。偶数孔成孔后也必须立即安装钢管，防止塌孔，同时偶数孔的施工也可以检查奇数孔注浆质量。钢花管大样及布置见下图所示。图4.4-1 钢花管大样及布置示意图管棚注浆采用水灰比1：1水泥砂浆，注浆压力0.5-2.0Mpa，注浆前先进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。注浆结束后用M40水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。施工注意事项：钢管棚需按设计位置施工，运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，并作好每个钻孔地质记录；为保证长管棚支护效果，尽量减小管棚的外插角，可在型钢钢架腹板开孔以穿管棚；管棚钻机的选用应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平方向360°范围内钻孔，施钻时应有导向架。4.5台阶法、三台阶临时仰拱法开挖4.5.1台阶法安民隧道穿越F1、F2、F3、F4、F5、F7、F9、F10、F11、F12断层时及节理密集带时采用台阶法开挖。开挖时,上台阶采用人工开挖，挖掘机扒砟到下断面；下台阶利用机械开挖和清砟。开挖循环进尺为1.0m2.0m。下断面出砟利用装载机装砟，自卸汽车运砟至指定的弃砟场地或利用。开挖如图4.5-1所示。图4.5-1 台阶法开挖示意图 a、利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；b、开挖台阶；c、施作部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，并设锁脚锚（管）杆；d、钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，掌子面喷混凝土封闭； 上台阶施工至适当距离后，开挖部台阶，施作洞身结构的初期支护及封底，参照工序进行； a、部隧底开挖，及时封闭衬期支护。参照工序进行；b、灌注该段仰拱；c、灌注该段仰拱填充； 根据量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除临时仰拱，利用衬砌模板台车一次性灌筑拱墙二次衬砌。施工注意事项：根据围岩条件和施工机械配置情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业；当围岩自稳能力较好，隧道开挖跨度不大时，为方便作业，台阶长度宜控制在1050m以内；围岩稳定性较差时，台阶长度宜控制在310m；上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚管等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固；围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖；上台阶IV级围岩每循环开挖进尺不大于2榀钢架间距，V级围岩每循环开挖进尺不大于1榀钢架间距；仰拱施工紧随开挖进行，仰拱施工距开挖掌子面的距离不大于35m。4.5.2三台阶临时仰拱法安民隧道DK111+704DK111+730、DK120+025DK120+085、DK125+460DK125+540段均采用三台阶临时仰拱法，总长度166m。(1)施工工艺三台阶临时仰拱法施工工艺流程见图4.5-2。结束施工准备超前地质预报、测量放样超前支护、围岩加固拆除下部临时仰拱仰拱、拱墙复合衬砌施作监控量测采取措施超限上部开挖，初期支护、临时仰拱下部开挖，初期支护、临时仰拱底部开挖，初期支护变形值满足规范要求拆除上部临时仰拱图4.5-2 三台阶临时仰拱法施工工艺流程图(2)施工方法三台阶临时仰拱法开挖断面示意图如下。图4.5-3 三台阶临时仰拱法开挖示意图施工步骤A、a.施作隧道拱部超前支护；b.开挖台阶；c.施作部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，并设锁脚锚（管）杆；d.钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部设临时仰拱封闭，掌子面喷10cm混凝土封闭；B、上台阶施工至适当距离后，开挖部台阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护及封底，参照工序A进行；C、a.开挖部台阶，及时封闭衬期支护，参照工序B进行；b.灌注该段仰拱；c.灌注该段仰拱填充；D、根据量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除临时仰拱，利用衬砌模板台车一次性灌筑拱墙二次衬砌；(3)三台阶临时仰拱法施工要求坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。开挖方式采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。锁脚小导管可根据需要设置，以确保下台阶施工的安全。上台阶每循环开挖支护进尺V级围岩不大于1榀钢架间距，IV级围岩不大于2榀钢架间距，最下部台阶开挖后仰拱应紧跟。施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。4.6径向注浆当初期支护出现大面积渗漏水或支护结构变形较大时，以及隧道通过断层破碎带地段采取径向注浆措施。(1)施工程序施工程序为：观察、分析掌子面渗水情况判断渗水规模、分布状态制定防水、堵水方案注浆处理。(2)工艺流程施工准备钻孔打入注浆管注浆初期支护下一循环拌制浆液图4.6-1 局部径向注浆施工工艺流程图(3)施工方法及措施孔口管的制作按设计制作孔口管，孔口管采用50mm，壁厚5.0mm，管长1.0m的热轧无缝钢管。测孔定位根据隧道开挖后围岩表面裂隙线状出水及面状淋渗水范围，搭设工作平台，钻孔间距为纵向间距2m，环向间距2m钻孔，梅花型交错布置。图4.6-2 注浆钻孔正面图图4.6-3 注浆钻孔平面图钻孔按测量放样的位置进行钻孔，注浆孔采用风机钻开孔，孔径为52mm。安管、注浆a.用锤子把管打入孔内，并安装好止浆塞。孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。b.注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得注浆施工经验注浆完后，用水泥砂浆填塞。c.注浆材料采用普通水泥浆，注浆压力按11.5Mpa。d.注浆过程中，浆液的浓度、胶凝时间应根据设计配合比及现场实际用水量等进行调整，不得任意更改。应经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题，应及时处理。e.注浆结束的条件：单孔结束条件，注浆压力达到设计终压，浆液注入量已达到计算值的80%以上。全段结束条件，所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏水情况。f.注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以保持孔内压力，直至浆液完全凝固。g.注浆结束后，在相邻两注浆孔中间用钻机按设计孔位及深度钻孔，然后测定检查孔的漏水量应用小于0.20.4L/MIN.M。h.注浆效果检查：注浆完成后，每延米隧道涌水量不大于2m³/24h，则判断注浆达到效果，否则应该进行补注浆。(4)施工注意事项孔口管止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸应与注浆孔径相配；在裂隙涌水量较大时，应先钻引水孔泻压，再用棉纱、木楔对裂隙进行封堵处理；钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇