隧道防突泥突水施工方案

XX隧道防突泥突水施工方案1.水文地質(zhì)1.1地表水測(cè)區(qū)地表水以河水、山間溝水為主。隧道出口為羅細(xì)河，是區(qū)內(nèi)最大的河流，為珠江水系北盤(pán)江支流格所河上游，估計(jì)流量為150L/s。穿越洞身的主要有汪家河、大灣溪流和窩沿溪流，均為常年性溪流。大灣溪溝流量15L/s，主要由高家沖和下馬井溪溝匯集而成，兩溪溝水流量相差不大，在5L/s左右。雨季時(shí)河水、溝水量明顯增加。地表出露泉流量一般0.1～20L/s，局部具有承壓性。隧道穿越區(qū)地表水發(fā)育，且雨季水量明顯增加。1.2地下水類(lèi)型隧址區(qū)內(nèi)主要為碳酸鹽巖，隧道洞身穿越可溶巖地層約為46.7%。根據(jù)地層巖性及其組合特征、地下水賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，將區(qū)內(nèi)地下水類(lèi)型分為第四系孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖巖溶水，以碳酸鹽巖巖溶水為主。另外，隧址區(qū)內(nèi)關(guān)嶺組一段（T2g1）、永寧鎮(zhèn)二段（T1yn2）地層含有粘土巖、泥巖、泥質(zhì)白云巖等屬于碎屑巖、碳酸巖裂隙溶洞水，含水性相對(duì)較差，具有一定的隔水性，富水程度較弱。1.2.4.3地下水補(bǔ)、逕、排特征（1）補(bǔ)給隧址區(qū)內(nèi)大氣降水補(bǔ)給是主要的補(bǔ)給形式，主要的補(bǔ)給期在雨季（6～8月），而初夏（4～5月）降雨則多補(bǔ)償冬春季地下水的耗損，也是一個(gè)重要的補(bǔ)給期，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，區(qū)域內(nèi)大氣降水的平均入滲系數(shù)為0.33。其補(bǔ)給地下水的方式主要有兩種：一種為降雨直接或者形成地面片流，通過(guò)微細(xì)孔隙、裂隙和溶隙或者土壤、風(fēng)化層，分散緩慢下滲補(bǔ)給；另外一種則是降雨形成地面線(xiàn)狀水流，通過(guò)落水洞、溶斗、溶洞等較大的巖溶洞穴的集中快速補(bǔ)給。而本區(qū)的降水特點(diǎn)是雨量大、雨時(shí)短、雨期集中，加之地形坡度較大，溝谷發(fā)育，切割較深，有利于地表逕流，整體上不利于對(duì)地下水的補(bǔ)給。地表水也是地下水的補(bǔ)給來(lái)源，特別是在可溶巖與非可溶巖接觸帶尤為明顯，非可溶巖地區(qū)的溪溝水進(jìn)入可溶巖區(qū)后，多數(shù)潛入地下補(bǔ)給地下水，如高家沖、大灣、大海塘子的地表水進(jìn)入可溶巖區(qū)后通過(guò)落水洞補(bǔ)給地下水。（2）逕流由于巖性條件的差異，地下水的逕流方式差別也很大，在厚層灰?guī)r分布區(qū)，巖溶管道發(fā)育，地下水多集中于地下巖溶管道中逕流，并以巖溶大泉及暗河的形式于河谷中或沿與非可溶巖的接觸帶排出地表，如XX縣城南西、高家沖一帶，巖溶洼地、落水洞發(fā)育，地下水多以巖溶管道形式逕流。而在可溶與非可溶巖相間出現(xiàn)的地區(qū)，如永寧鎮(zhèn)組一段、三四段及關(guān)嶺組一段分布區(qū)，地下水多以層間流的形式逕流。在非可溶巖地區(qū)，地下水主要賦存于基巖裂隙中，并沿地形斜坡作滲流運(yùn)動(dòng)，于就近的溪溝中排出地表。區(qū)內(nèi)巖層、山脊主要呈東西走向，而河流則主要從南向北直穿地層而過(guò)，由于向斜的匯水作用，地下水沿地層傾向運(yùn)移后匯集于向斜軸部后再向東西兩側(cè)河流方向逕流，在大灣河一帶，由于地形深切，地下水也局部流出地表。地下水逕流途徑短。（3）排泄土城－魚(yú)塘向斜構(gòu)造中的地下水向軸部匯流，然后從河谷排出地表，如養(yǎng)豬沖、高家沖向斜地帶，軸部為T(mén)2g2與T1yn3+4地層，地形上為溶丘洼地，兩側(cè)為T(mén)1f泥巖形成的高大山脊，地下水從兩翼向中部集中后沿巖層走向向東西兩側(cè)河流排泄。高家沖、XX壩一帶地表水從高家沖落水洞流入地下，形成地下伏流后，在魚(yú)塘南西大灣河岸排出地表，流量9.4L/s。據(jù)區(qū)域資料，在汪家河的左岸有泉點(diǎn)出露：隧道進(jìn)口XX泉點(diǎn)SC11枯季流量為3L/s；隧道進(jìn)口北側(cè)0.7km處向斜核部5767號(hào)泉點(diǎn)流量10L/s，均排入汪家河。在羅細(xì)河和向斜軸部也有相應(yīng)的大泉點(diǎn)出露。XX－XX背斜軸部位置較高的地區(qū)，地下水向背斜兩翼或沿軸向分散排泄地下水。XX縣城西部大灣、打磨溝、大海塘子一帶，為XX－XX背斜南翼，地表及地下巖溶發(fā)育，地表水通過(guò)落水洞潛入地下形成地下伏流，經(jīng)過(guò)短距離逕流后又排出地表，溪溝水形成地表與地下循環(huán)交替逕流。打磨溝、大海塘子一帶地下水由西向東順巖層走向逕流，于縣城、汪家河一帶排出地表，縣城SC05泉點(diǎn)，枯季流量14.0L/s。XX縣城為大巖溶洼地，地表水在洼地東部邊緣的落水坑流入地下，形成地下伏流，隨即在其東面的小坡腳南面陡崖排出地表流入汪家河，伏流長(zhǎng)0.4km。隧道處于土城－魚(yú)塘向斜與XX－XX背斜的過(guò)渡部位，進(jìn)口處汪家河從南向北逕流，河床高程1285m，流量約25L/s，比隧道低約20m；出口處羅細(xì)河為南京橋電站水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)，洞身比該段地下水排泄基準(zhǔn)面的羅細(xì)河床高出45m。洞身D1K917+580～+700、D1K920+210～+290和D1K921+250～+330上方分別垂直經(jīng)過(guò)高家沖溝、下馬井沖溝和大灣沖溝。隧址區(qū)的地表河流從南向北直穿地層而過(guò)，地下水由河間地塊中間部分別向兩側(cè)河流方向逕流，地下水徑流途逕短，隧道靠近排泄區(qū)。1.3隧道涌水量預(yù)測(cè)經(jīng)對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)資料的分析，大氣降水、地表水的直接入滲是地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。隧道的前半段穿越可溶巖地層，后半段穿越非可溶巖地層。地下水位不一，地下水滲透性亦存在一定差異。推薦隧道正常涌水量Q＝23800m3/d，雨洪期最大涌水量Q最大=60300m3/d。隧道穿越區(qū)地下水分布受構(gòu)造、巖性控制，水文地質(zhì)邊界條件較為復(fù)雜，實(shí)際涌水量可能大于推薦值。隧道在可溶巖段遇溶洞、溶縫、溶隙可能發(fā)生突水、突泥，斷層破碎帶（D1K921+170～+260）、可溶巖與非可溶巖接觸帶多為地下水富集區(qū)，易發(fā)生突水、突泥，尤其是可溶巖上覆在非可溶巖層上時(shí)（D1K918+600～+675、D1K920+905～D1K921+002），地下水遇到隔水底板時(shí)更易順著接觸帶下滲，巖溶較發(fā)育，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。D1K921+002～D1K924+140隧道洞身經(jīng)過(guò)泥巖、砂巖、硅質(zhì)巖等碎屑巖，局部夾煤層，隧道以滴水為主，遇裂隙和不同巖性接觸帶可能發(fā)生淋水及小股狀涌水。2發(fā)生突泥突水的預(yù)報(bào)措施對(duì)于構(gòu)造復(fù)雜、水量豐富的地層，必須準(zhǔn)確預(yù)報(bào)工作面前方20～25m范圍的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，以便為制定施工方案。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)形式主要有物探和鉆探方式。其中物探有TSP203、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水；鉆探有超前地質(zhì)水平鉆、加深炮孔。2.1TSP203全程施作TSP203，每次探測(cè)長(zhǎng)度為120米，搭接長(zhǎng)度為20米。2.2超前地質(zhì)水平鉆采用超前地質(zhì)水平鉆施作3個(gè)探孔，上臺(tái)階施作3個(gè)，上臺(tái)階1個(gè)探孔取芯，每次施作長(zhǎng)度為30米，搭接長(zhǎng)度5米，要求探孔能夠探測(cè)到掌子面外側(cè)1米。預(yù)測(cè)工作面前方注漿段長(zhǎng)度范圍的地質(zhì)構(gòu)造和巖性、地下水出露位置和水量大小，以及圍巖變化情況。采用鉆眼排碴取樣分析，記錄鉆速、水質(zhì)水量變化情況以及開(kāi)挖后的巖面觀測(cè)素描，綜合判斷預(yù)報(bào)前方水文、地質(zhì)條件。超前地質(zhì)鉆孔上臺(tái)階布置圖鉆孔參數(shù)表鉆孔編號(hào)長(zhǎng)度仰角偏角130m5°3°230m5°3°330m5°3°根據(jù)超前地質(zhì)水平鉆情況，若揭示出地下水，在拱頂施作3φ108泄水孔，提前將水引排出來(lái)。超前鉆孔斷面布置圖（示意）若通過(guò)超前鉆孔還不能進(jìn)行釋能降壓，采用設(shè)置迂回導(dǎo)坑引排巖溶水，確保掌子面的正常施工。2.3加深炮孔在每個(gè)掌子面采用風(fēng)鉆在拱頂、拱腰兩側(cè)、中部處施作加深炮孔，炮孔深度為5～10米，根據(jù)鉆孔的速度和出水情況，判定前方圍巖情況。2.4掌子面素描在開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)每個(gè)掌子面進(jìn)行地質(zhì)素描，根據(jù)掌子面圍巖的節(jié)理、產(chǎn)狀、出水點(diǎn)位置和圍巖走向，判定前方圍巖情況。綜合對(duì)比分析各種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的結(jié)果，制定相應(yīng)的施工預(yù)案。3施工工法雙層支護(hù)中隔墻7部洞室開(kāi)挖、水平大管棚注漿加固圍巖、人工免擾動(dòng)開(kāi)挖、邊墻超前仰拱施作，拱墻襯砌緊跟。采用逐榀開(kāi)挖，每次開(kāi)挖進(jìn)尺控制在0.6米以?xún)?nèi)。拱墻襯砌仰拱緊跟掌子面，拱墻襯砌距掌子面距離控制在50米以?xún)?nèi)，仰拱距掌子面距離控制在20米以?xún)?nèi)。3.1封堵方案（1）上臺(tái)階可相對(duì)向前開(kāi)挖，分別于開(kāi)挖前方適當(dāng)位置處施作1m厚C25混凝土擋土墻，在擋土墻周壁徑向鉆設(shè)φ42鋼花管并注漿加固地層，鋼花管每根長(zhǎng)3m，環(huán)向間距0.6m，鋼花管露出壁面1m，其末端采用環(huán)向Φ22鋼筋焊接牢固，用以封堵和加固前方圍巖。（2）擋土墻之間的平臺(tái)必須用工20型鋼與鋼架牢固連接，間距50cm，并用Φ25連接筋焊接牢固，間距1m，并施作0.5m厚C25混凝土；拱中部施作工20豎向支撐，其端頭與拱部型鋼及底部橫撐牢固連接。（3）為了加強(qiáng)大管棚的剛度，φ108大管棚（壁厚8mm）必須絲口連接，每根大管棚中放置三根Φ22的鋼筋，一根Φ42mm的注漿小導(dǎo)管，長(zhǎng)度與大管棚同長(zhǎng)；斷面上小導(dǎo)管居中，三根鋼筋以等邊三角形焊接在φ42上，最后從φ42小導(dǎo)管中注漿，使每根大管棚中充滿(mǎn)水泥砂漿，提高其剛度。3.2初期支護(hù)開(kāi)挖前大管棚注漿超前支護(hù)，小管棚配合支護(hù)。在開(kāi)挖完成后有能完成初支施工的時(shí)間時(shí)，進(jìn)行雙層支護(hù)中隔墻7部洞室開(kāi)挖。開(kāi)挖斷面設(shè)置厚度為30cm的2道砼板（C20噴射砼+I18工字鋼），豎向設(shè)置厚度為30cm的支撐（C20噴射砼+I18工字鋼），將斷面分成7個(gè)小洞室。開(kāi)挖時(shí)，根據(jù)掌子面圍巖的實(shí)際情況，若圍巖較好，上中下臺(tái)階分別開(kāi)挖、整體推進(jìn)、及時(shí)支護(hù)，開(kāi)挖支護(hù)完成后及時(shí)將橫向砼板和豎向砼支撐施工完成，縱向掘進(jìn)間距為0.5m。橫向砼板和豎向砼支撐設(shè)置鋼筋網(wǎng)和縱向φ25連接筋（環(huán)向間距0.8m）。初期支護(hù)參數(shù)：設(shè)雙層全環(huán)I20型鋼鋼架，縱向間距0.5m，交錯(cuò)布置；徑向錨桿設(shè)置φ22砂漿錨桿，按0.8m（環(huán)）×0.5m（縱）梅花型布置；縱向連接筋調(diào)整為φ25，環(huán)向間距0.5m。具體開(kāi)挖順序?yàn)椋海?）上臺(tái)階開(kāi)挖預(yù)留核心土，雙層Ⅰ20工字鋼架C20噴射混凝土支護(hù)，拱腳加強(qiáng)；Ⅰ18噴射砼底板緊跟施作；Ⅰ18中隔墻噴砼豎向支撐，封閉掌子面。（2）中臺(tái)階左側(cè)開(kāi)挖，封閉掌子面，雙層Ⅰ20工字鋼架C20噴射混凝土支護(hù)，拱腳加強(qiáng)，Ⅰ18中隔墻噴砼豎向支撐。（3）中臺(tái)階右側(cè)開(kāi)挖，封閉掌子面，雙層I20工字鋼架C20噴射混凝土支護(hù)，拱腳加強(qiáng)，I18中隔墻噴砼豎向支撐。（4）中臺(tái)階中部開(kāi)挖，封閉掌子面，中臺(tái)階I18噴射砼底板緊跟施作。（5）下臺(tái)階左側(cè)開(kāi)挖，封閉掌子面，雙層I20工字鋼架C20噴射混凝土支護(hù)，拱腳加強(qiáng)，I18中隔墻噴砼豎向支撐。（6）下臺(tái)階右側(cè)開(kāi)挖，封閉掌子面，雙層I20工字鋼架C20噴射混凝土支護(hù)，拱腳加強(qiáng)，I18中隔墻噴砼豎向支撐。（7）下臺(tái)階中部開(kāi)挖，預(yù)留核心土，封閉掌子面。3.3加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)加強(qiáng)變形觀測(cè)，包括周邊收斂、拱頂下沉、掌子面位移。加密量測(cè)點(diǎn)布設(shè)及量測(cè)頻率，5個(gè)測(cè)點(diǎn)2～5m一個(gè)斷面，量測(cè)頻率為4小時(shí)/次，及時(shí)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并反饋現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工，為調(diào)整支護(hù)參數(shù)提供依據(jù)。4施工人員、機(jī)械設(shè)備及材料配備情況4.1施工人員配備情況表1施工人員統(tǒng)計(jì)表序號(hào)班組施工人員至少需要人數(shù)備注1開(kāi)挖班28滿(mǎn)足2支護(hù)班12滿(mǎn)足3噴漿班31滿(mǎn)足4抽水班8滿(mǎn)足5電工班4滿(mǎn)足6出碴班13滿(mǎn)足7攪拌站15滿(mǎn)足8拱墻襯砌班17滿(mǎn)足9鋼筋班10滿(mǎn)足10仰拱班5滿(mǎn)足合計(jì)1434.2施工機(jī)械配備情況表2投入的施工機(jī)械設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)技術(shù)能力及規(guī)格格單位需要數(shù)量現(xiàn)有數(shù)量欠缺數(shù)量備注1掛防水板臺(tái)架自制臺(tái)1202風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)YT-28臺(tái)252503挖掘機(jī)CP400（22.2m33）臺(tái)2204裝載機(jī)ZLC50臺(tái)2205出碴車(chē)15t臺(tái)6626電動(dòng)空壓機(jī)4L-40/88（20mm3）臺(tái)5507風(fēng)鎬G10臺(tái)101008混凝土攪拌站HZS50（1120mm3/h）座2209混凝土運(yùn)輸車(chē)8m3輛34010混凝土輸送泵HB60D臺(tái)12011襯砌模板臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度9m臺(tái)12012鋼筋切斷機(jī)GJ40臺(tái)11013鋼筋彎曲機(jī)GW40臺(tái)11014交流電焊機(jī)BX-300臺(tái)44015柴油發(fā)電機(jī)200KW臺(tái)11016軸流通風(fēng)機(jī)125BT-22F1000臺(tái)2205安全保證措施（1）在施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照“步步探明，步步掘進(jìn)，不探不掘”的施工總原則。開(kāi)挖時(shí)，按照“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、早封密、勤量測(cè)”的原測(cè)施工。（2）建立健全安全管理體系，加強(qiáng)施工人員培訓(xùn)和施工安全管理。a每月定期組織操作人員進(jìn)行安全培訓(xùn)學(xué)習(xí)；項(xiàng)目部組織工區(qū)和各部門(mén)相關(guān)人員到相鄰標(biāo)段參觀學(xué)習(xí)；與當(dāng)?shù)毓矙C(jī)關(guān)聯(lián)系進(jìn)行爆破員和安全員培訓(xùn)學(xué)習(xí)。b班前進(jìn)行安全講話(huà)；每月25日由項(xiàng)目部主要領(lǐng)導(dǎo)牽頭組織相關(guān)部門(mén)對(duì)全線(xiàn)進(jìn)行一次安全檢查；每月28日召開(kāi)生產(chǎn)計(jì)劃會(huì)，同時(shí)布置落實(shí)安全保證措施；加強(qiáng)過(guò)程控制，項(xiàng)目部每天對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行檢查。（3）在施工過(guò)程中，值班領(lǐng)導(dǎo)、安全員、技術(shù)員和工班長(zhǎng)全程跟蹤檢查，發(fā)生問(wèn)題及時(shí)解決。（4）加強(qiáng)交接班登記制度和進(jìn)出洞登記制度，加強(qiáng)規(guī)范化管理。（5）建立安全質(zhì)量長(zhǎng)效機(jī)制，制定下發(fā)了“對(duì)禾洛山隧道仰拱、拱墻襯砌跟進(jìn)距離進(jìn)行單獨(dú)考核的通知”，每月15號(hào)、28號(hào)項(xiàng)目部對(duì)進(jìn)出口仰拱、拱墻襯砌跟進(jìn)距離進(jìn)行考核。（6）根據(jù)每循環(huán)施做系統(tǒng)錨桿時(shí)施鉆情況進(jìn)行判斷，對(duì)開(kāi)挖輪廓線(xiàn)以外圍巖的判斷，如有鉆進(jìn)速度較快或有水，將系統(tǒng)錨桿改為系統(tǒng)錨管進(jìn)行注漿加固，或局部留作排水孔，同時(shí)將錨管長(zhǎng)度調(diào)整為4.5米。（7）掌子面有水出漏成股狀、有承壓現(xiàn)象或掌子面圍巖出現(xiàn)1/3斷面為全風(fēng)化且有水時(shí)，必須停止掌子面施工并對(duì)掌子面進(jìn)行封閉施做地質(zhì)鉆，探明前方圍巖情況以便做出正確的施工方案及支護(hù)參數(shù)的調(diào)整。（8）由于出口是返坡排水，要加強(qiáng)抽水設(shè)備的配備，根據(jù)前期發(fā)生涌水時(shí)的最大涌水量的2倍進(jìn)行配備抽水設(shè)備。（9）在施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照規(guī)范要求，在施工現(xiàn)場(chǎng)配好救生管和救生圈等救生設(shè)備。6施工應(yīng)急預(yù)案突泥時(shí)，首先將洞內(nèi)人員與機(jī)具撤至安全區(qū)。然后根據(jù)突泥位置查找地面是否有溶孔，地表水是否與突泥位置相連通，成為地下水的補(bǔ)給源頭，如果有，則加以封堵或疏排。當(dāng)洞內(nèi)突水、突泥減緩，能進(jìn)人操作時(shí)，即進(jìn)洞清理現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)以下方案處理。（1）施工過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)較弱突水突泥現(xiàn)象，立即報(bào)告應(yīng)急組織領(lǐng)導(dǎo)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況迅速打隨機(jī)排水孔，安置塑料彈簧軟管進(jìn)行排水（塑料彈簧排水管引入排水溝），釋放水壓力，并及時(shí)噴錨進(jìn)行圍巖封閉。如果圍巖破碎，可在初噴砼結(jié)束后迅速安置鋼拱架，然后再進(jìn)行復(fù)噴砼封閉圍巖，加強(qiáng)支護(hù)。（2）施工過(guò)程中若發(fā)生高強(qiáng)壓力突水突泥現(xiàn)象，應(yīng)立即盡可能地撤離人員和機(jī)械設(shè)備，確保安全。及時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組匯報(bào)，根據(jù)實(shí)際情況迅速組織救護(hù)工作。準(zhǔn)確記錄水量的流量、流速、水壓，采取有效措施進(jìn)行突水突泥控制。指揮與控制：①觀測(cè)預(yù)警由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員和各工班指定人員加強(qiáng)日常觀測(cè)，確保在第一時(shí)間確認(rèn)涌水涌泥險(xiǎn)情，提前發(fā)出預(yù)警提示。a與當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)建立天氣服務(wù)聯(lián)系，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)和降水量統(tǒng)計(jì)，加強(qiáng)隧道涌水觀測(cè)；b注意觀測(cè)地表沉降情況，看地表是否存在異?，F(xiàn)象；c觀測(cè)數(shù)據(jù)有變化時(shí)，及時(shí)向項(xiàng)目組長(zhǎng)匯報(bào)，以便組織施工搶險(xiǎn)。②安全撤離當(dāng)確認(rèn)出現(xiàn)涌水涌泥時(shí)，洞內(nèi)施工人員由班組長(zhǎng)帶隊(duì)全部撤離，立即電話(huà)通知項(xiàng)目部安全救援組長(zhǎng)，組織所有現(xiàn)場(chǎng)施工人員將施工機(jī)械加以安置保護(hù)。被困施工人員來(lái)不及撤離的，應(yīng)選擇襯砌臺(tái)車(chē)等安全平臺(tái)進(jìn)行自我保護(hù)，等待組織救援。③組織搶險(xiǎn)a各班組及時(shí)清點(diǎn)人員，確認(rèn)有無(wú)被困人員，并集結(jié)待命，不得私自外出；b組織搶險(xiǎn)突擊隊(duì)，由各工班抽調(diào)