软弱围岩和浅埋段专项安全方案
一、工程概况
大尖坡隧道位于云南省保山市龙江乡境内,穿越高黎贡山高中山区,地形复杂,沟壑纵横,斜坡陡峻,地质作用以构造剥蚀、风化侵蚀为主,左右幅处于相同地貌单元。隧道为分离式隧道,左幅起止桩号为ZK4+243~ZK5+178,全长935m,出口端位于R=1300米的右转圆曲线上,进口端位于直线上,纵坡为-1.7%,最大埋深149.1米,隧道出口端横坡为+2%,进口端横坡为-2%;右幅起止里程为K4+247~K5+128,全长881m,隧道进口端位于R=1750米的右转圆曲线上,出口端位于直线上,纵坡为-1.7%,最大埋深143.4米,隧道进出口横坡均为-2%。岩性为片岩、变粒岩、片麻岩、泥岩,风化程度高,多为强风化,局部夹全风化透晶体,强风化层片岩岩芯多呈碎石~角砾状、砂土状,局部构造发育,风化强烈,岩体极破碎。大部分为Ⅴ级围岩,有两条断裂带在洞身左幅K4+365、右幅K4+406、左幅K4+830、右幅K4+840通过,均为次级断裂。隧道多处地下水丰富,隧道围岩为软质岩,遇水易软化崩解,形成软弱结构面,降低岩体的层间结合力,因此软弱围岩及断裂带段隧道施工安全是本合同段控制重点之一。
二、安全保障措施
1、制度措施保障
(1)认真贯彻执行党和国家的安全生产方针、政策,严格执行公路有关施工规范和安全技术规程,对施工人员进行岗前安全教育培训,牢固树立“安全第一、预防为主”和“管生产必须管安全”的思想意识。建立健全安全保证体系,领导挂帅,全员参加,促使安全工作制度化、规范化、经常化,贯穿在整个施工全过程。
(2)确定安全生产管理目标,建立以岗位责任制为中心的安全生产逐级负责制,项目经理为安全生产的第一责任人,项目部成立安全生产管理委员会,作业队设专职安全员,工班设兼职安全员,积极组织开展现场安全教育、安全管理等活动,并全面监督现场安全生产工作,直接对项目副经理和项目经理负责,确保安全生产管理目标的实现。
(3)建立和完善安全生产保障机构,明确安全生产管理责任人和相关责任,确保现场安全生产责任从上到下无缝连接。
(4)认真开展各项安全检查,有安全管理机构成员落实现场定期不定期以及专项安全检查工作,确保现场安全生产和文明施工,建立良好的安全、规范、文明施工环境。
(5)编制软弱破碎段及浅埋段围岩施工计划和作业指导书的同时,编制详细的安全操作规程、细则、制度及切实可行的安全技术措施,分发至工班,组织逐条落实。搞好“五同时”(即在计划、布置、检查、总结、评比生产的同时,计划、布置、检查、总结、评比安全工作)和“三级安全教育”。
(6)及时做好安全技术交底,并在施工过程中督促检查,严格坚持特殊工种持证上岗。
2、人员及机械的安全保证措施
(1)配备有经验管理及施工人员,对作业人员进行安全教育培训学习,熟练掌握本岗位安全操作技能后方可上岗。
(2)配备先进设备,各种机械操作人员和车辆驾驶员必须取得操作合格证后定员、定岗作业,不准将机械设备交给无证人员操作,对机械操作人员要建立档案,专人管理。
(3)保持机械操作室整洁,严禁存放易燃易爆物品。不准酒后操作机械,机械不得带病运转、不得超负荷运转。
3、洞口区域有关工程施工
洞门各项工程,应结合洞外场地与相邻工程统筹安排及早完成。地形、地质不利者,宜在非雨季期间做好,以利洞口稳定和正洞施工安全。洞口坡顶天沟、洞门排截水沟、路堑排水沟,要及早完成,并构成有效排水体系,以防因排水不当造成坍塌。刷仰坡、边坡,要自上而下,一次挖成,并随时处理危石与隐患,护砌工程也要紧跟完成,尽量缩小开挖暴露面。洞口土石方工程,不能采用大爆破施工。洞门圬工工程应尽早安排施工,施工完毕应及时对排水系统和仰坡防护进行再处理。洞门工程施工人身安全的重点是:
(1)高处作业预防坠落
①凡是在垂直高度距基准面大于2m,或在大于1:1的坡面上垂直高度大于3m处作业者,都必须佩戴安全带、安全绳,并栓在坚固的基桩上,不得多人系在同一根绳上;若是工作量较大砌体等,则应搭设工作平台,安装栏杆,挂设安全网。
②通往山上的人行道路,其宽度应不小于0.7m,当坡度大于25°时,应作成台阶状,并设单侧栏杆扶手。
(2)物体打击
主要伤害形式
①滚石伤人;
②工料具坠落伤人。
注意事项
①尽量不破坏洞口上方的植被;
②随时观察检查危石的动态情况,必要时应及时支挡;
③施工作业区域设置防护(如安全网的立网和平网);
④严禁上下重叠作业。
4、开挖、支护施工
(1)开挖、支护作业的一般安全要求
①隧道开挖应根据各种施工方法及地质情况制定相应的安全技术措施;
②应根据设计位置、中线、水平、地质等情况,并依据可能产生的下沉量和施工误差来掌握施工部位的尺寸,保证开挖和衬砌断面符合设计要求,同时还应根据所选的施工方法和所配备的开挖设备,确定循环进尺,以便各工序互相配合;
③要安排专人负责找顶,对开挖面和衬砌面要经常检查,要把爆破后的工作面及其附近作为检查的重点,发现险情立即采取措施予以排除;
④工作人员到达工作地点后,要首先检查工作面的安全状态,并详细检查支护的牢固情况、围岩的稳定情况,发现松动的石块或裂缝应予以清除或支护;
⑤台阶间应保持适宜距离,方便出碴和确保施工安全;
⑥石质破碎隧道必须采用正台阶开挖,及时进行初喷砼工艺;洞内易发生坍塌、掉石处必须及时进行喷射砼作业,将岩缝堵死,形成岩石承载拱,严格控制初期支护质量;
⑦依据不同石质情况,采取不同的支护方法,开挖掌子面与衬砌的距离应适宜,且未衬砌段应做好喷锚和监控量测,当变形稳定后应立即衬砌;
⑧开挖、剥皮、支护、喷射砼、挂设防水板、衬砌高空作业的台架、台车,防坠设施必须齐全、安全可靠。
⑨掌子面、作业台架及潮湿区域施工照明电压应采用36V以下安全电压。
(2)分部开挖、支护的作业安全要求
①台阶开挖是隧道分部开挖的领先工序,应采取多循环,选择最优的炮眼深度,提高爆破效果,加快掘进进度,增加后续工序的工作面,提高施工速度,但在地质不良地带施工时不宜超前过多,防止坍方。
?②根据地质情况、支护方法、动力、运输、通风、排水等情况,在确保施工安全的前提下选定台阶断面。
③在下台阶开挖时要注意底板眼的角度,施工中应注意掌握,防止抬高底板。
④仰拱开挖和砼灌注必须超前边、拱施工。仰拱开挖一般采用分段跳跃法进行,不允许长距离开挖和使用铲运机等大型机械敞开开挖,以免导致隧道坍塌。
(3)使用风钻的安全注意事项:
①进入工作面之前,必须经排烟、找顶清除危石、进行初期支护、检查并处理瞎炮。作业过程中随时观察围岩稳定情况。
②钻眼前要检查开挖断面的中线、水平,检查导坑位置是否正确,并用红铅油标出炮眼位置;掌子面浮碴应清除干净,检查是否有残眼、未引爆的雷管炸药;检查开挖台架,特别是临时搭设的台架是否牢固,严防垮塌,脚手板是否满铺,防护栏杆是否牢固。以上均符合要求后方可进行钻眼。
③采用风钻钻眼时,应检查机身、螺栓、卡套、弹簧和支架是否正常,管子接头是否牢固、有无漏风情况,钻杆有无不直、损伤以及钎孔堵塞现象,要检查风钻的供水情况,严禁干式凿岩。
④使用带支架的风钻钻眼时,应把支架安放稳妥;站在碴堆上操作时应注意石碴是否稳定。在拱部扩挖钻挑顶眼、爬眼、斜插眼及吊眼时,要检查有无松动石块。遗留的残眼不得套打加深。
⑤应先开水后开风,以减少扬尘。
⑥钻眼过程中应注意的问题:开门应用短钻杆,其长度在80cm以下;当钻杆没有找准炮眼位置时,风门不能太大,应在钻头进入炮眼后再完全打开风门;司钻人员不得把胸部、腹部紧贴风钻手柄,腿部不得抵住风钻卡套弹簧;钻眼过程中与钻杆应保持在一条直线上,防止钻杆弯曲、掉头或折断;卡钻时应用扳手拔出、不得敲打,未关风门不得拆除钻杆;风钻2h要加油一次;要加强风钻的保养和维修,不得在工作面进行拆卸和维修工作。
(4)爆破作业
严格按爆破专项安全方案进行爆破作业,遵循短进尺、弱爆破、强支护、早成环、勤量测原则。布置好炮眼,控制好炮眼角度、深度、装药量,选择合适的炸药,做好通风工作。
做好“一炮三检”工作,做好人员撤离、安全警戒及防护工作,发现问题及时处理。
5、做好超前地质预报工作
(1)隧道施工过程中,做好地质描述和超前地质预报,提出对策和措施,确保各种措施、技术交底的落实,保证标准化作业。及时发现地质变化情况,制订特殊地段的施工方法和可靠的措施并严格实施,监控指导现场施工,科学组织、合理安排,严格管理,确保安全。
隧道开挖前首先加强地质预报工作,采用地质素描、超前水平钻孔或TSP203超前地质预报等手段,探明前方及洞身周边围岩情况,切实掌握软弱地层及断裂带的地质情况,包括宽度、填充物、地下水以及隧道轴线与节理构造线方向的组合关系,同时及时将探测结果上报给监理、设计单位,根据结果反馈信息,选择正确的施工方法和有效的处治措施,指导施工,杜绝事故发生,保证工程施工顺利进行。
①地质素描
地质素描法为常规地质法,适用于为近期开挖、支护提供预报。开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质情况、节理裂隙、产状、地下水等情况进行观察和测定后,绘制地质素描图,通过开挖后利用罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等简单工具对开对洞内围岩地质特征变化分析来推测开挖面前方的地质情况,据以指导施工。
②超前水平钻孔
采用超前水平钻机钻进过程中钻速和钻碴的变化对开挖面前方较短距离内的地质情况进行判断,为提高其预报的准确度,与地质素描配套使用。通过超前钻探取芯测定含水率为主要手段确定下一步施工方案。
隧道富水地段应及时探明地下水的储量及分布,探水的方法主要采用钻探法。
③TSP203探测
TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的。它是在掌子面后方边墙上一定范围内布置一排爆破点,依此进行微弱爆破,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时,比如有断层或岩层变化,信号的一部分被返回。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置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就可以得到岩体强度变化界面两侧界面的位置及方位。采用TSP203按平均每次预报的距离为100m~200m考虑,按照预报原理在预报过程中减少隧道洞壁面波的干扰,采取尽量少接受隧道正前方反射信号的措施,利用隧道周围的反射信号计算隧道前方异常结构面的位置。通过地质素描、超前水平探孔和TSP203超前地质预报等探测预报结果进行地质综合判断分析,制定出既经济又可靠的施工方案指导施工生产顺利进行,避免经济损失和安全事故发生
6、技术措施
(1)坚持“早预报、先治水、管超前、预注浆、短进尺、弱爆破、强支护、紧封闭、勤量测、快反馈、紧衬砌”的原则,步步为营,稳步前进。首先按设计施作超前支护,然后才能开挖。
(2)隧道开挖至浅埋和断层破碎带距离10米时,采用小导管预注浆加固围岩,及时施作喷、锚、网,并辅以工字钢架加劲措施,及时形成封闭结构,仰拱和二次衬砌紧跟开挖。隧道破碎带地段采用短台阶法开挖,风镐配合机械开挖,掘进循环进尺控制在0.5~1.0m。采用爆破法掘进时,应严格掌握炮眼数量、深度和装药量,尽量减少爆破对围岩的震动。
(3)通过浅埋和破碎带的各施工工序之间的距离尽量缩短,减少岩层暴露、松动和地压增大。
(4)软弱破碎富水段,通过时,施工前必须先治水,治水采用排堵结合的治理措施,必要时用水泥-水玻璃双液注浆止水,控制渗漏水。
(5)辅助施工措施:采用超前注浆管棚加固围岩,及时施作喷、锚、网支护,并辅以钢拱架加强措施,构成强支护体系,及时形成封闭结构。
(6)做好监控量测及收敛工作,及时指导施工。
7、防坍塌措施
(1)技术人员依据设计图纸、相关隧道施工规范进行技术交底,认真领会设计意图,严格要求开挖衬砌队按技术交底施工。
(2)开挖掌子面应及时布点,实行监控量测。对拱部下沉、两侧收敛/鼓胀、中间弯折及发生位移时进行回归分析,及时反馈至项目部和技术室指导前方施工作业。
(3)隧道开挖支护应具有超前性、及时性和实效性。根据不同类别围岩性质,依照设计及时施作支护,确保围岩开挖后稳定,防止围岩变化而引起坍塌。
(4)当遇到与设计地质不相符,而围岩自稳力又极差,极易坍塌时,现场必须立即采取果断支护措施,在确保施工人员生命安全的情况下,及时进行封闭支护,防止围岩变形扩大,引起坍塌。
(5)支护相对稳定后,及时向监理部、设计院上报,根据现场实际地质情况采取相应的变更设计施工支护措施,以防止隧道坍塌,确保施工人员安全及施工生产顺利进行。
(6)若现场无法及时进行封闭,而又无法保证施工安全,或已有明显坍塌预兆时,现场安全员、领工员或工班长,必须立即组织人员撤离可能坍塌危险区,在撤离时,应保持秩序,危险部位先撤出的原则,严禁出现乱拥、乱挤的现象,以防止其它意外事故的发生。
(7)所有人员撤出坍塌危险区域后,现场安全员在安全位置负责观察围岩变化情况,同时设置安全警戒线,防止其他人员进出危险区域。
(8)立即通知项目经理、副经理、总工程师及相关人员立即赴现场处理,采取相应的施工技术措施,防止坍塌,确保施工人员生命安全,保障正常施工顺利进行。
8、防涌、突水措施
提前制定涌(突)水的排水措施。施工中加强地质预报工作,探明前方可能的突水、突泥情况。同时,及时与设计、监理人员联系,根据现场实际情况,采取超前加固地层、注浆封堵等措施。
(1)根据超前地质探测结果,判断开挖面前方及洞身周边围岩特性、软弱地质段、断层破碎带围岩构造等情况,选择正确的施工方法、采取特殊的处治措施提供依据,指导施工,杜绝事故发生,保证工程质量,使施工顺利进行。
(2)施工中,对可能突水涌泥地段,根据超前地质预报结果,判断前方是否突水或涌泥的情况,判明涌水量、地下水分布情况、补给方式、变化规律,根据结果采取相应的处治措施:
①处理原则:根据判明的涌水涌泥性质,采取“防、截、排、堵结合,以排为主,防排结合,综合处治”的原则,其关键是地下水的治理。
②施工中以超前钻孔试探,并备有抽水设备,采取设临时排水沟或抽水泵站等措施将涌水引出洞外。
A首先打深孔探水钻孔,钻孔直径100mm,深度不小于15m,详细记录出水点、水量、压力等。根据水量大小、补给方式等确定处治措施。
B如水量较小,又无补给源,可采取排放措施予以解决。
C如水量较大(2/3探水孔出水,涌水量大于10m3/h),又有补给,则将探水孔加深至30m,如水量无明显增加,只在15m长度范围内进行全断面帷幕注浆堵水;如水量明显增大,则在30m长度范围内进行全断面帷幕注浆堵水;若探水孔涌水量小于10m3/h,但个别探水孔出水量大于2m3/h时,则对这些孔进行局部注浆堵水。
D若探水孔涌水量及涌水压力不大时(小于0.5MPa),采用橡胶止浆塞封堵孔口,直接对探水孔进行注浆堵水。
E若探水孔涌水量及涌水压力较大时(大于0.5MPa),则在出水孔附近2~4m范围内钻1~2个分流孔,以减小涌水压力,方便注浆,探水孔和分流孔均作为注浆孔。
F预注浆加固范围根据涌水量、水压力大小及地质情况等,控制在开挖轮廓线外6m,注浆段长度为30m,分三环实施,第一环长12m,第二环长20m,第三环长30m,一个注浆段完成后留6m不开挖作为下一注浆段的止浆岩盘。注浆材料采用水泥浆液或水泥-水玻璃双液注浆。
G开挖过程中遇裂隙面出水,则采用“围截注浆法”注浆止水。先在出水点周围适当的范围内布孔注浆,以形成封闭式止水帷幕,浆液充填与大裂隙连通的小裂隙,既加固了这部分围岩,又利于提高其抗水压的能力。这样从远到近,由外至里,层层缩小包围圈,在注浆深度范围内使岩溶裂隙水和砂岩裂隙面状水成为管道型涌水,最后在集中出水口作逆流注浆。这样浆液扩散更有方向性,沿大裂隙逆流而上到达更深远的部位,把水堵到更深的地层。
③对已探明可能发生突水地段,打超前孔先行局部放水,在掌子面后15m左右开挖临时集水坑。开挖过程中注浆封堵地下水,限量排放,以减小涌突水的危害。
9、应急预案
制定坍塌、爆炸、火灾、触电等应急预案,组织培训及演练,保障意外情况发生时,保障人民生命及财产安全,最大限度的降低事故损失。
篇2:高速隧道工程围岩监控量测
高速公路隧道工程围岩监控量测
监控量测是掌握围岩和支护动态,实施信息化施工管理,是确保施工安全和隧道稳定的重要手段,也是确定二次衬砌浇筑时机的必要手段。根据本标段围岩状况,监控量测以支护状态观察、周边位移量、拱顶下沉、地表下沉、锚杆内力及抗拔力检测为主。
1)量测管理
成立专门量测小组负责测点埋设、日常量测、数据处理和仪器保养,并及时将量测信息反馈于施工。
2)量测内容、方法、布置
①地质和支护状态观察
每次爆破后对围岩的岩性结构面、产状及支护裂缝等进行观察和描述,判断围岩稳定性,预测前方地质条件确定支护参数和监测量测布置情况。
②拱顶下沉和周边位移量
根据图纸和施工检测断方法确定断面,采用收敛计、测杆、水准仪进行测量,根据测量结果绘制位移时间曲线图,判断围岩及支护稳定性,检验支护参数,提出改进方案。可采用断面仪进行量测。
③地表下沉监测
用水平仪、水准尺设于隧道顶部的地表测点进行测量,每5~50m设一个断面。
④锚杆轴力监测
采用锚杆拉拔器或电测锚杆测力计检测锚固力,检测锚杆的作用,每10m一个断面,每个断面至少做三个锚杆。
3)监测频率
地质和支护状态观察:在开挖后及初期支护后立即进行。
周边位移和拱顶下沉为:1~15d,2t/d;16d~1M,1t/2d;1~3M,1t/7d,以后每月1次。
地表下沉为:掌子面距量测断面前后<30m时,2t/d;<60m时,1t/2d;<80m时,1t/7d。
4)量测数据处理
①根据现场测量数据绘制时态曲线和空间关系曲线,掌握其变化趋势,及时支护或加强支护。
②当位移时间曲线趋于平缓时,进行数据处理,以推算最终位移和掌握位移变化规律,当曲线出现反弯点时,加强对围岩的监控,并暂停开挖,加强支护。
③周边位移实测值或分析的总相对位移要小于设计要求,否则应补强调整原支护设计。
篇3:围岩量测施工方法
围岩量测施工方法
1、现场监控量测目的
现场监控量测,是在隧道施工过程中,对围岩和支护系统的稳定状态进行监测,为喷锚支护和二次衬砌砼的参数调整提供依据,把量测的资料经整理和分析得到信息及时反馈到设计和施工中,进一步优化设计和施工方案,以达到安全、经济、快速施工的目的,围岩量测是施工管理中的一个重要环节,是施工安全和质量的保障。
2、现场监控量测的作用
⑴了解围岩、支护变形情况,以便及时调整和修正支护参数,保证围岩稳定和施工安全;
⑵提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据,确定二次砼衬砌施作时间;
⑶依据量测资料采取相应措施,在保证施工安全的前提下加快施工进度;
⑷积累量测资料,提高施工技术水平。
3、现场监测项目、仪器及要求
⑴用BJSD-2型激光隧道限界检测仪进行隧道周边收敛位移量测和拱顶下沉量测,并能进行隧道限界检测。该仪器能快速检测,快速指导施工决策或验收;能在各类隧道潮湿、强干扰恶劣环境下工作。仪器构成:检测头、控制器和三角架。检测方法:手动、分段设点或全自动自选。资料存储及处理:仪器每次可显示存储百组截面资料,配接计算器工作时可实现边测量边画图,配有专门的处理软件进行比较、画图、显示数据清单及打印等功能。量测项目及频率见下表。
量测项目与频率表
⑵现场量测要求
①喷锚支护施作2h后即埋设测点,进行第一次量测数据采集。
②测试前检查仪表设备是否完好,如发现故障应及时修理或更换;确认测点是否松动或人为损坏,只有测点状态良好时方可进行测试工作。
③测试中按各项量测操作规程安装好仪器仪表,每测点一般测读三次;三次读数相差不大时,取算术平均值作为观测值,若读数相差过大则应检查仪器仪表安装是否正确、测点是否松动,当确认无误后再按前述监控量测要求进行复测。每次测试都要认真作好原始资料记录,并记录掘进里程、支护施工情况以及环境温度等,保持原始记录的准确性。量测资料应在现场进行粗略计算,若发现变位较大时,及时通知现场施工负责人,以便采取相应的处理措施。
④测试完毕后检查仪器、仪表,做好养护、保管工作。及时进行资料整理,监控量测资料须认真整理和审核。
⑶量测断面间距、测点布置
量测断面间距、测点布置将严格按设计资料执行。
⑷量测资料分析和信息反馈
将量测资料进行处理和分析,绘制时间-位移曲线。一般情况会
出现如下两种时间-位移特征曲线见下图:
(a)图表示绝对位移值逐渐减小,支护结构趋于稳定,可施作二次砼衬砌。
(b)图表示位移变化异常,出现反弯点喷锚支护出现严重变形,这时应及时通知施工管理人员,该段支护采取加强措施,确保隧道不坍方;严重时施工人员须迅速撤离施工现场,保证施工人员安全。