隧道高溫地段隧道施工控制要點(diǎn)及施工案例(許軍)

1、隧道高地?zé)岫问┕た刂埔c(diǎn)1.超前預(yù)報(bào) 1.1洞內(nèi)、外觀察隧道洞內(nèi)、洞外觀察：隧道洞內(nèi)觀察分開(kāi)挖工作面觀察和已施工區(qū)段觀察兩部分，開(kāi)挖工作面觀察在每次開(kāi)挖后進(jìn)行，內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況及底板是否隆起等，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況基本無(wú)變化時(shí)，每天進(jìn)行一次。觀察后繪制開(kāi)挖工作面地質(zhì)素描圖。對(duì)已施工區(qū)段的觀察每天一次，觀察的內(nèi)容包括噴射混凝土、錨桿、鋼架的狀況，以及施工質(zhì)量是否符合規(guī)定的要求。 在觀察過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件惡化，初期支護(hù)發(fā)生異常現(xiàn)象，將立即通知施工負(fù)責(zé)人采取應(yīng)急措施，并派專人進(jìn)行不間斷。 1.2超前水平地質(zhì)鉆探采用鉆機(jī)在洞內(nèi)掌子面向隧道正前方鉆5-10m的水平超前地質(zhì)探孔，

2、觀察探孔出水情況及水溫，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)匯報(bào)，制定相應(yīng)的施工方案。1.3 TSP地震波探測(cè)儀探測(cè)在高溫地?zé)岫尾捎玫刭|(zhì)雷達(dá)每20米檢測(cè)一次，確保對(duì)掌子面前方的工程地質(zhì)情況（圍巖性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造、圍巖完整性、地下水和溶洞）做出正確的預(yù)測(cè)。2.監(jiān)控量測(cè)2.1洞內(nèi)溫度及出水量檢測(cè)安排專人每四小時(shí)對(duì)隧道洞內(nèi)溫度、掌子面溫度、涌水溫度測(cè)量一次，并對(duì)每次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄；現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員及時(shí)要對(duì)掌子面涌水量的變化進(jìn)行記錄。2.2洞內(nèi)沉降觀測(cè) 初期支護(hù)完成后，在拱頂、拱腳及邊墻標(biāo)高處埋設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行拱頂下沉和水平收斂量測(cè)。測(cè)試元件采用直徑12mm圓鋼加工而成，每根元件25cm,錨入初期支護(hù)體20cm,外露5cm,以

3、防震動(dòng)影響量測(cè)結(jié)果。量測(cè)頻率開(kāi)始8h觀測(cè)一次，然后根據(jù)變形量的減小而減小量測(cè)頻率。根據(jù)量測(cè)及時(shí)掌握施工中圍巖和支護(hù)的力學(xué)動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定程度，調(diào)整施工工序及預(yù)留變形量、開(kāi)挖進(jìn)尺等，便于指導(dǎo)施工，確保施工安全。3.砼質(zhì)量控制要點(diǎn) 高溫地?zé)岫蔚囊r砌混凝土：在高溫（如70高溫）的巖體及噴混凝土上澆注二次襯砌混凝土?xí)r，厚度再薄，水化熱也不易逸出。由于混凝土里面和表面的溫差，在早齡期有可能存在裂縫。因此為防止二次混凝土襯砌出現(xiàn)裂縫，應(yīng)采取下述措施：（1）為了防止高溫時(shí)的強(qiáng)度降低，應(yīng)選定合適的水灰比，并考慮到混凝土對(duì)地?zé)崴哪途眯?，宜采用高爐渣水泥（分離粉碎型水泥）?；炷僚浜媳群蛽胶蟿?yīng)作試驗(yàn)優(yōu)選。（2）在防

4、水板和混凝土襯砌之間設(shè)置隔熱材料，可隔斷從巖層傳播來(lái)的熱量，使混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)降低。（3）把一般襯砌混凝土的澆筑長(zhǎng)度適當(dāng)縮短。（4）用防水板和無(wú)紡布組合成緩沖材料，由于與噴射混凝土隔離，因此，混凝土襯砌的收縮可不受到約束。（5）適當(dāng)設(shè)置裂縫誘發(fā)縫，一般在兩拱腳延長(zhǎng)方向設(shè)置。4.安全控制要點(diǎn) （1）為保證隧道施工人員進(jìn)行正常的安全生產(chǎn)，我國(guó)有關(guān)部門(mén)對(duì)隧道施工作業(yè)環(huán)境額衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定。如鐵道部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不得超多28；交通部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不宜高于30。國(guó)外的資料介紹，日本規(guī)定隧道內(nèi)溫度低于37。為達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在施工中采取通風(fēng)和灑水及通風(fēng)灑水相結(jié)合的措施。溫度較高時(shí)可增加大型通風(fēng)設(shè)備予以

5、降溫，并在正洞開(kāi)挖工作面前放一段距離，利用平導(dǎo)超前鉆探，如有熱水涌出，可在平導(dǎo)內(nèi)增建降水、排水設(shè)施和排水鉆孔，以降低正洞的水位。如正洞施工中仍有水涌出時(shí)，可采用水玻璃水泥系藥液注漿，以發(fā)揮截水及穩(wěn)定圍巖的作用。（2）中暑癥的防治措施：在高溫條件下施工除采用降溫措施外，還應(yīng)該注意中暑癥的防治工作。中暑癥可分為熱痙攣癥、熱虛脫癥和熱射癥三種類型，起癥狀及處置如下：熱痙攣：由于出汗過(guò)多，體內(nèi)的水分、鹽類喪失而引起。其癥狀為在作業(yè)中和作業(yè)后，發(fā)作性內(nèi)痙攣和疼痛。對(duì)此癥應(yīng)采取充分地?cái)z取水和鹽類予以緩解癥狀。熱虛脫：由于循環(huán)系統(tǒng)失調(diào)而引起。起主要癥狀為血壓降低、速脈、水脈、頭暈、頭痛、嘔吐、皮膚蒼白、體溫

6、輕度上升、采取的措施是，循環(huán)器官有異常的人員嚴(yán)禁參加施工。對(duì)有癥狀者增加補(bǔ)水次數(shù)，并在陰涼出靜臥休息。熱射癥：由于體溫調(diào)節(jié)中樞失調(diào)，體溫上升。癥狀為：體溫高、興奮、乏了和皮膚干燥等。采取的措施，對(duì)高溫不適應(yīng)者應(yīng)避免在洞內(nèi)作重體力勞動(dòng)。在高溫施工地段采用冷水噴霧等方法降溫，必要是對(duì)患者可采取醫(yī)療急救處置。（3）合理安排高溫作業(yè)時(shí)間：根據(jù)洞內(nèi)的高溫程度、勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)效率，確定勞動(dòng)工時(shí)，以保施工人員的健康和安全。（4）隧道施工各班組間，應(yīng)建立完善的交接班制度。在交接班時(shí)，交班人應(yīng)將本班組的施工情況及有關(guān)安全事宜及措施向接班人詳細(xì)交待，并記載于交接班記錄本上，工地值班負(fù)責(zé)人（領(lǐng)工員）應(yīng)認(rèn)真檢查交接班

7、情況。每班開(kāi)工前未認(rèn)真檢查工作面安全狀況，不得施工。 （5）施工中應(yīng)對(duì)圍巖加強(qiáng)檢查與量測(cè)。對(duì)不良地質(zhì)段施工，應(yīng)采取弱爆破、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、先護(hù)頂?shù)刃⊙h(huán)的施工方法。隧道施工要充分利用監(jiān)測(cè)手段預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)圍巖位移與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀況，量測(cè)要為生產(chǎn)安全服務(wù)。 （6）如發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)有險(xiǎn)情，必須在危險(xiǎn)地段設(shè)置明顯標(biāo)志或派專人看守，并迅速報(bào)告施工現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人，及時(shí)采取措施處理，情況危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)將工作人員全部撤離危險(xiǎn)區(qū)，并立即上報(bào)。 （7）所有進(jìn)入隧道工地的人員，必須按規(guī)定配帶好安全防護(hù)用品，遵章守法聽(tīng)從指揮。5.施工案例大麗高速下山口隧道進(jìn)口左線于3月19號(hào)13:30掌子面施工到ZK82+327時(shí)，掌子面右

8、側(cè)拱腳處出現(xiàn)一股涌水，流量約100 m/h，水溫61，在拱部熱水呈淋雨?duì)?，掌子面空氣溫度約40，掌子面拱部出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象，施工單位立即對(duì)掌子面進(jìn)行初噴封閉圍巖，初噴一直持續(xù)到下午14：30，但并沒(méi)有起到穩(wěn)定圍巖的作用，拱部出現(xiàn)塌方，涌水也一直持續(xù)不斷。施工隊(duì)立即停止初噴撤離施工人員，并將情況向監(jiān)理和業(yè)主匯報(bào)。掌子面塌方一直持續(xù)到晚上23點(diǎn)后基本穩(wěn)定，塌方體約500m3，塌落的較大石塊將超前支護(hù)壓彎，卡在拱頂。3月20日上午業(yè)主、設(shè)計(jì)代表、監(jiān)理和施工單位現(xiàn)場(chǎng)查看，掌子面涌水流量約100 m/h，水溫61，洞內(nèi)空氣溫度高達(dá)40，四方會(huì)議決定暫停施工，加強(qiáng)警戒和觀測(cè)，并制定了相應(yīng)的處理措施。6.處理方

9、案6.1關(guān)于洞內(nèi)降溫的處理由于高溫地?zé)岬某霈F(xiàn)，導(dǎo)致隧道無(wú)法按正常情況施工，要求施工單位根據(jù)此情況調(diào)整施工組織計(jì)劃，確保施工安全、質(zhì)量和工期。 （1）在隧道現(xiàn)有的通風(fēng)設(shè)備基礎(chǔ)上增加一臺(tái)150KW通風(fēng)機(jī)，在掌子面附近配以適當(dāng)數(shù)量的移動(dòng)式小型風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)降溫。具體配置如下表：名稱通風(fēng)設(shè)備功率(KW)數(shù)量(臺(tái))按放位置隧道左線大型通風(fēng)機(jī)（FJDQ）2501洞口1501洞口小型風(fēng)機(jī)206掌子面隧道右線大型通風(fēng)機(jī)（FJDQ）2501洞口1501洞口小型風(fēng)機(jī)205掌子面 （2）視通風(fēng)降溫的效果，必要時(shí)對(duì)掌子面圍巖、初期支護(hù)噴射砼表面噴淋冷水降溫。 （3）縮短開(kāi)挖、支護(hù)、二襯工班等作業(yè)時(shí)間，增加作業(yè)人員，并加

10、強(qiáng)勞動(dòng)保護(hù)，做好防暑降溫工作。各個(gè)班組作業(yè)時(shí)間如下表：序號(hào)作業(yè)班組每班組人數(shù)（人）作業(yè)時(shí)長(zhǎng)輪換班組備注1開(kāi)挖152小時(shí)3組左右線2支護(hù)202小時(shí)3組左右線3二襯163小時(shí)3組左右線 6.2關(guān)于塌方段掌子面和支護(hù)參數(shù)的處理方案（1）首先采用C25噴射砼封閉塌方體及掌子面圍巖，然后開(kāi)槽埋設(shè)165的鋼管集中降水、引排地?zé)崴?。然后?duì)塌體打設(shè)42*4mm注漿小導(dǎo)管注漿固結(jié)塌體，小導(dǎo)管梅花形布置，間距1米，長(zhǎng)度平均3.5米。（2）退后2榀鋼架打設(shè)9米長(zhǎng)76自進(jìn)式錨桿，打設(shè)角度20，完成后打設(shè)第二層42*4mm長(zhǎng)4.5米注漿小導(dǎo)管，打設(shè)角度7-10，小導(dǎo)管與自進(jìn)式錨桿交叉打設(shè)，每層環(huán)向間距40cm，圓心角1

11、20范圍內(nèi)布置。由于高溫?zé)崴挠绊懖捎秒p液注漿，采用R425水泥，水灰比1:1；水玻璃模數(shù)2.93.1，波美度35；水泥漿與水玻璃體積比1:1，注漿壓力12Mpa。超前自進(jìn)式錨桿打設(shè)兩個(gè)循環(huán)。注漿工程量由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理簽認(rèn)。 （3）待注漿加固后再進(jìn)行開(kāi)挖，開(kāi)挖采用三臺(tái)階法，每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺一榀60cm，短掘短進(jìn)。 （4）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)及涌水量、水溫等觀測(cè)，安全員跟班作業(yè)。 （5）左線K82+275-K82+315段加寬帶支護(hù)參數(shù)由SJ-型襯砌類型變更為S-a型襯砌類型施工，其中鎖腳采用42*4mm注漿小導(dǎo)管，每處兩根。 （6）由于左線K82+277K82+286右側(cè)為行車橫洞位置，K82+275K82+

12、290從拱頂至水溝頂標(biāo)高位置范圍內(nèi)打設(shè)42*4mm長(zhǎng)4.5米注漿小導(dǎo)管，梅花形布置間排距6060cm。 （7）左線K82+275-K82+315段加寬帶二襯砼標(biāo)號(hào)由C25調(diào)整為C30。 （8）左線K82+275-K82+315段加寬帶增設(shè)環(huán)向70打孔波紋管緊貼圍巖加密布置，間距5米。隧道高地應(yīng)力端施工控制要點(diǎn)1.概念存在高地應(yīng)力段隧道，易發(fā)生巖爆現(xiàn)象，危及人員設(shè)備安全，危害性極大。1.1巖爆定義是一種巖體中聚積的彈性變形勢(shì)能在一定條件下的突然猛烈釋放，導(dǎo)致巖石爆裂并彈射出來(lái)的現(xiàn)象。1.2巖爆原因 圍巖強(qiáng)度適應(yīng)不了集中的過(guò)高應(yīng)力而突發(fā)的失穩(wěn)破壞。 1.3巖爆特點(diǎn) （1）巖石砂巖為主，巖石堅(jiān)硬干燥

13、，在未發(fā)生前，無(wú)明顯的征兆，雖經(jīng)過(guò)仔細(xì)尋找，并無(wú)空響聲，一般認(rèn)為不會(huì)掉落石塊的地方，會(huì)突然發(fā)生巖石爆裂聲響，石塊一般應(yīng)聲而下。 （2）巖爆發(fā)生的地點(diǎn)多在新開(kāi)挖的掌子面及距離掌子面13倍洞徑范圍內(nèi)，個(gè)別的也有距新開(kāi)挖工作面較遠(yuǎn)。 （3）巖爆時(shí)圍巖破壞的規(guī)模，小者幾厘米厚，大者可達(dá)數(shù)噸重。小者形狀常呈中間厚、周邊薄、不規(guī)則的魚(yú)鱗片狀脫落，脫落面多與巖壁平行。 （4)巖爆圍巖的破壞過(guò)程，一般新鮮堅(jiān)硬巖體均先產(chǎn)生聲響，伴隨片狀剝落的裂隙出現(xiàn)，裂隙一旦貫通就產(chǎn)生剝落或彈出，屬于表部巖爆。(5)由于爆破振動(dòng)影響，造成開(kāi)挖洞段應(yīng)力重新分布，造成磧頭較大面積巖爆、爆落出的小塊魚(yú)鱗片狀碎屑甚至堵塞整個(gè)巷道。2.

14、施工原則 由于高地應(yīng)力往往伴隨著巖爆現(xiàn)象，所以要控制和改變圍巖的應(yīng)力狀態(tài)與圍巖的巖性條件，做好巖爆與軟巖變形的預(yù)報(bào)，初期支護(hù)和襯砌要緊跟開(kāi)挖面。3.巖爆預(yù)測(cè)3.1地質(zhì)預(yù)報(bào) 隧道高應(yīng)力段在施工時(shí)，一方面可直接根據(jù)施工掌子面的地質(zhì)條件，如巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、巖體的破碎程度、巖石的變質(zhì)程度、巖體強(qiáng)度及地質(zhì)應(yīng)力等，再結(jié)合設(shè)計(jì)巖爆地段，對(duì)掌子面前方的巖體條件、產(chǎn)狀及完整性進(jìn)行預(yù)測(cè)，用以指導(dǎo)采取預(yù)防措施。 另一方面，按設(shè)計(jì)要求，采用超前探測(cè)孔和TSP地質(zhì)預(yù)報(bào)對(duì)前方地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，得出數(shù)據(jù)后，進(jìn)行地質(zhì)預(yù)測(cè)，在開(kāi)挖中結(jié)合掌子面地質(zhì)情況應(yīng)證和糾正；并不斷提高預(yù)測(cè)水平。 3.2巖體二次應(yīng)力場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 采用鉆孔應(yīng)力解除和

15、應(yīng)力恢復(fù)測(cè)試方法，分段對(duì)洞壁及掌子面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定圍巖表層巖體二次應(yīng)力場(chǎng)。同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)，利用洞壁切向應(yīng)力洞壁巖石單軸抗壓強(qiáng)度Rb來(lái)預(yù)報(bào)巖爆和判定等級(jí)。 4.改善措施 4.1噴灑高壓水 掌子面開(kāi)挖后立即向工作面及附近洞壁巖體噴灑高壓水，噴灑范圍延伸到離掌子面100m處。施作錨桿時(shí)，利用錨桿孔向巖體深處注水，以增強(qiáng)巖體的塑性，減弱巖體的脆性。保持巖體的潮濕狀態(tài)，可有效降低巖爆的強(qiáng)烈程度。 4.2超前應(yīng)力解除 在強(qiáng)烈?guī)r爆區(qū)，可在隧道兩側(cè)拱腳附近打設(shè)應(yīng)力釋放孔，孔深3.0m，間距0.51.0m，拱部則以010的仰角打超前應(yīng)力釋放孔，孔徑42mm以上，孔深可根據(jù)鉆機(jī)性能，盡可能加深，使前方拱

16、部圍巖的高地應(yīng)力提前釋放。 掌子面周邊拱線處鉆兩排4.5m5m深的炮眼，炮眼間距50cm，外插角30度左右，間隔裝藥，引爆后在拱部23m以上的巖體內(nèi)部形成一個(gè)爆破松動(dòng)圈，避免巖體內(nèi)部應(yīng)力集中，使巖體本身形成一個(gè)保護(hù)層。 4.3光爆技術(shù)改善 (1)采用光面爆破技術(shù)，在中等以上巖爆區(qū)，周邊眼間距控制在25cm以內(nèi)，采用隔眼裝藥，堵塞炮泥，增加光爆效果，以達(dá)到開(kāi)挖輪廓線圓順。盡量避免凹凸不平造成應(yīng)力集中，以達(dá)到減弱巖爆的發(fā)生。 (2)調(diào)整鉆爆設(shè)計(jì)，采用“短進(jìn)尺，弱爆破”。改其為淺孔爆破，縮短循環(huán)進(jìn)尺，減少一次用藥量。拱部采用小藥卷光面爆破措施，拉大不同部分炮眼的雷管段位間隔，從而延長(zhǎng)爆破時(shí)間，減少對(duì)

17、圍巖的爆破擾動(dòng)，減少爆破動(dòng)應(yīng)力的疊加，控制爆發(fā)裂隙的生成，避免由于爆破誘發(fā)巖爆，從而降低巖爆頻率和強(qiáng)度。5.施工防護(hù) 高地應(yīng)力段圍巖開(kāi)挖后，加強(qiáng)圍巖情況觀測(cè)，提高工人警惕性，一旦出現(xiàn)異常情況，及時(shí)撤離，待巖體穩(wěn)定后再恢復(fù)施工。 增設(shè)臨時(shí)防護(hù)設(shè)施，對(duì)靠近開(kāi)挖工作面，高地應(yīng)力區(qū)段的主要施工機(jī)械安裝防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)棚架，施工人員配發(fā)鋼盔和防彈背心，掌子面加掛鋼絲網(wǎng)。 輕微巖爆段：對(duì)可能發(fā)生巖爆段圍巖噴射鋼纖維砼（摻量5%左右），厚度810cm，以確保初支面能夠承受較大變形而不開(kāi)裂。 中等巖爆段：采用打設(shè)錨桿加掛網(wǎng)噴砼穩(wěn)固巖體，可改變掌子面巖體的應(yīng)力狀態(tài)，從而防止巖爆的發(fā)生。錨桿施作應(yīng)及時(shí)，長(zhǎng)度為2.5m

18、左右，間距視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。巖爆特別嚴(yán)重段：打設(shè)錨桿后，增加格柵鋼架支護(hù)，間距0.8m左右，拱架之間用22鋼筋焊接并與系統(tǒng)錨桿焊接成一個(gè)整體。 6.監(jiān)控量測(cè) 高地應(yīng)力區(qū)段的隧道圍巖類別較低時(shí)，易發(fā)生崩塌及軟巖塑性大變形等變形破裂現(xiàn)象，可建立一套圍巖變形跟蹤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，來(lái)了解和判斷圍巖變形情況。這個(gè)系統(tǒng)由長(zhǎng)度分別為3.5m、3m、2m、1m、0.2m的22鋼筋簡(jiǎn)易位移傳遞桿組成，鋼筋用錨固劑固結(jié)在孔底。由于鋼筋所處徑向位置越遠(yuǎn)鋼筋周圍巖體越穩(wěn)定，其變形越小，3.5m傳遞桿可視為座標(biāo)桿。通過(guò)定時(shí)測(cè)量它與其他不同深度的傳遞桿的相對(duì)位移，可以得到圍巖不同深度的徑向位移量，再輔以其他常規(guī)測(cè)量方法得出的數(shù)據(jù)，作為判斷圍巖變形量大小的依據(jù)，從而預(yù)報(bào)巖爆的發(fā)生。 7安全防護(hù)措施 （1）給施工人員配發(fā)鋼盔、防彈背心；對(duì)主要施工設(shè)備安裝防護(hù)棚架；掌子面架設(shè)移動(dòng)防護(hù)架，防止巖塊飛出傷人，有效地保護(hù)人員及設(shè)備安全。 （2）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巖爆監(jiān)測(cè)、警戒及巡回找頂，必要時(shí)及時(shí)躲避。組織專門(mén)人員全天候巡視警戒及監(jiān)測(cè)。巖爆一般在爆破后2 h左右比較激烈，以后