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1.1地表水測區(qū)地表水以河水、山間溝水為主。隧道出口為羅細河，是區(qū)內最大的河流，為珠江水系北盤江支流格所河上游，估計流量為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地下水類型隧址區(qū)內主要為碳酸鹽巖，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、水理性質和水力特征，將區(qū)內地下水類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)內關嶺組一段（T2g1）、永寧鎮(zhèn)二段（T1yn2）地層含有粘土巖、泥巖、泥質白云巖等屬于碎屑巖、碳酸巖裂隙溶洞水，含水性相對較差，具有一定的隔水性，富水程度較弱。1.2.4.3地下水補、逕、排特征（1）補給隧址區(qū)內大氣降水補給是主要的補給形式，主要的補給期在雨季（6～8月），而初夏（4～5月）降雨則多補償冬春季地下水的耗損，也是一個重要的補給期，根據(jù)區(qū)域地質資料，區(qū)域內大氣降水的平均入滲系數(shù)為0.33。其補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，通過微細孔隙、裂隙和溶隙或者土壤、風化層，分散緩慢下滲補給；另外一種則是降雨形成地面線狀水流，通過落水洞、溶斗、溶洞等較大的巖溶洞穴的集中快速補給。而本區(qū)的降水特點是雨量大、雨時短、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，整體上不利于對地下水的補給。地表水也是地下水的補給來源，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)的溪溝水進入可溶巖區(qū)后，多數(shù)潛入地下補給地下水，如高家沖、大灣、大海塘子的地表水進入可溶巖區(qū)后通過落水洞補給地下水。（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動，于就近的溪溝中排出地表。區(qū)內巖層、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，由于向斜的匯水作用，地下水沿地層傾向運移后匯集于向斜軸部后再向東西兩側河流方向逕流，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－魚塘向斜構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T2g2與T1yn3+4地層，地形上為溶丘洼地，兩側為T1f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出露：隧道進口XX泉點SC11枯季流量為3L/s；隧道進口北側0.7km處向斜核部5767號泉點流量10L/s，均排入汪家河。在羅細河和向斜軸部也有相應的大泉點出露。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，地表水通過落水洞潛入地下形成地下伏流，經(jīng)過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，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0.4km。隧道處于土城－魚塘向斜與XX－XX背斜的過渡部位，進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；出口處羅細河為南京橋電站水庫淹沒區(qū)，洞身比該段地下水排泄基準面的羅細河床高出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，地下水由河間地塊中間部分別向兩側河流方向逕流，地下水徑流途逕短，隧道靠近排泄區(qū)。1.3隧道涌水量預測經(jīng)對區(qū)域水文地質資料的分析，大氣降水、地表水的直接入滲是地下水的主要補給來源。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)地下水分布受構造、巖性控制，水文地質邊界條件較為復雜，實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（D1K918+600～+675、D1K920+905～D1K921+002），地下水遇到隔水底板時更易順著接觸帶下滲，巖溶較發(fā)育，施工時應加強超前地質預報工作。D1K921+002～D1K924+140隧道洞身經(jīng)過泥巖、砂巖、硅質巖等碎屑巖，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)生突泥突水的預報措施對于構造復雜、水量豐富的地層，必須準確預報工作面前方20～25m范圍的工程地質和水文地質情況，以便為制定施工方案。超前地質預報形式主要有物探和鉆探方式。其中物探有TSP203、地質雷達、紅外探水；鉆探有超前地質水平鉆、加深炮孔。2.1TSP203全程施作TSP203，每次探測長度為120米，搭接長度為20米。2.2超前地質水平鉆采用超前地質水平鉆施作3個探孔，上臺階施作3個，上臺階1個探孔取芯，每次施作長度為30米，搭接長度5米，要求探孔能夠探測到掌子面外側1米。預測工作面前方注漿段長度范圍的地質構造和巖性、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、水質水量變化情況以及開挖后的巖面觀測素描，綜合判斷預報前方水文、地質條件。超前地質鉆孔上臺階布置圖鉆孔參數(shù)表鉆孔編號長度仰角偏角130m5°3°230m5°3°330m5°3°根據(jù)超前地質水平鉆情況，若揭示出地下水，在拱頂施作3φ108泄水孔，提前將水引排出來。超前鉆孔斷面布置圖（示意）若通過超前鉆孔還不能進行釋能降壓，采用設置迂回導坑引排巖溶水，確保掌子面的正常施工。2.3加深炮孔在每個掌子面采用風鉆在拱頂、拱腰兩側、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掌子面素描在開挖過程中，對每個掌子面進行地質素描，根據(jù)掌子面圍巖的節(jié)理、產狀、出水點位置和圍巖走向，判定前方圍巖情況。綜合對比分析各種超前地質預報的結果，制定相應的施工預案。3施工工法雙層支護中隔墻7部洞室開挖、水平大管棚注漿加固圍巖、人工免擾動開挖、邊墻超前仰拱施作，拱墻襯砌緊跟。采用逐榀開挖，每次開挖進尺控制在0.6米以內。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米以內，仰拱距掌子面距離控制在20米以內。3.1封堵方案（1）上臺階可相對向前開挖，分別于開挖前方適當位置處施作1m厚C25混凝土擋土墻，在擋土墻周壁徑向鉆設φ42鋼花管并注漿加固地層，鋼花管每根長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的注漿小導管，長度與大管棚同長；斷面上小導管居中，三根鋼筋以等邊三角形焊接在φ42上，最后從φ42小導管中注漿，使每根大管棚中充滿水泥砂漿，提高其剛度。3.2初期支護開挖前大管棚注漿超前支護，小管棚配合支護。在開挖完成后有能完成初支施工的時間時，進行雙層支護中隔墻7部洞室開挖。開挖斷面設置厚度為30cm的2道砼板（C20噴射砼+I18工字鋼），豎向設置厚度為30cm的支撐（C20噴射砼+I18工字鋼），將斷面分成7個小洞室。開挖時，根據(jù)掌子面圍巖的實際情況，若圍巖較好，上中下臺階分別開挖、整體推進、及時支護，開挖支護完成后及時將橫向砼板和豎向砼支撐施工完成，縱向掘進間距為0.5m。橫向砼板和豎向砼支撐設置鋼筋網(wǎng)和縱向φ25連接筋（環(huán)向間距0.8m）。初期支護參數(shù)：設雙層全環(huán)I20型鋼鋼架，縱向間距0.5m，交錯布置；徑向錨桿設置φ22砂漿錨桿，按0.8m（環(huán)）×0.5m（縱）梅花型布置；縱向連接筋調整為φ25，環(huán)向間距0.5m。具體開挖順序為：（1）上臺階開挖預留核心土，雙層Ⅰ20工字鋼架C20噴射混凝土支護，拱腳加強；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）中臺階左側開挖，封閉掌子面，雙層Ⅰ20工字鋼架C20噴射混凝土支護，拱腳加強，Ⅰ18中隔墻噴砼豎向支撐。（3）中臺階右側開挖，封閉掌子面，雙層I20工字鋼架C20噴射混凝土支護，拱腳加強，I18中隔墻噴砼豎向支撐。（4）中臺階中部開挖，封閉掌子面，中臺階I18噴射砼底板緊跟施作。（5）下臺階左側開挖，封閉掌子面，雙層I20工字鋼架C20噴射混凝土支護，拱腳加強，I18中隔墻噴砼豎向支撐。（6）下臺階右側開挖，封閉掌子面，雙層I20工字鋼架C20噴射混凝土支護，拱腳加強，I18中隔墻噴砼豎向支撐。（7）下臺階中部開挖，預留核心土，封閉掌子面。3.3加強監(jiān)控量測加強變形觀測，包括周邊收斂、拱頂下沉、掌子面位移。加密量測點布設及量測頻率，5個測點2～5m一個斷面，量測頻率為4小時/次，及時對量測數(shù)據(jù)進行分析并反饋現(xiàn)場指導施工，為調整支護參數(shù)提供依據(jù)。4施工人員、機械設備及材料配備情況4.1施工人員配備情況表1施工人員統(tǒng)計表序號班組施工人員至少需要人數(shù)備注1開挖班28滿足2支護班12滿足3噴漿班31滿足4抽水班8滿足5電工班4滿足6出碴班13滿足7攪拌站15滿足8拱墻襯砌班17滿足9鋼筋班10滿足10仰拱班5滿足合計1434.2施工機械配備情況表2投入的施工機械設備表序號設備名稱技術能力及規(guī)格格單位需要數(shù)量現(xiàn)有數(shù)量欠缺數(shù)量備注1掛防水板臺架自制臺1202風動鑿巖機YT-28臺252503挖掘機CP400（22.2m33）臺2204裝載機ZLC50臺2205出碴車15t臺6626電動空壓機4L-40/88（20mm3）臺5507風鎬G10臺101008混凝土攪拌站HZS50（1120mm3/h）座2209混凝土運輸車8m3輛34010混凝土輸送泵HB60D臺12011襯砌模板臺車長度9m臺12012鋼筋切斷機GJ40臺11013鋼筋彎曲機GW40臺11014交流電焊機BX-300臺44015柴油發(fā)電機200KW臺11016軸流通風機125BT-22F1000臺2205安全保證措施（1）在施工過程中，嚴格按照“步步探明，步步掘進，不探不掘”的施工總原則。開挖時，按照“管超前、嚴注漿、短進尺、早封密、勤量測”的原測施工。（2）建立健全安全管理體系，加強施工人員培訓和施工安全管理。a每月定期組織操作人員進行安全培訓學習；項目部組織工區(qū)和各部門相關人員到相鄰標段參觀學習；與當?shù)毓矙C關聯(lián)系進行爆破員和安全員培訓學習。b班前進行安全講話；每月25日由項目部主要領導牽頭組織相關部門對全線進行一次安全檢查；每月28日召開生產計劃會，同時布置落實安全保證措施；加強過程控制，項目部每天對現(xiàn)場施工進行檢查。（3）在施工過程中，值班領導、安全員、技術員和工班長全程跟蹤檢查，發(fā)生問題及時解決。（4）加強交接班登記制度和進出洞登記制度，加強規(guī)范化管理。（5）建立安全質量長效機制，制定下發(fā)了“對禾洛山隧道仰拱、拱墻襯砌跟進距離進行單獨考核的通知”，每月15號、28號項目部對進出口仰拱、拱墻襯砌跟進距離進行考核。（6）根據(jù)每循環(huán)施做系統(tǒng)錨桿時施鉆情況進行判斷，對開挖輪廓線以外圍巖的判斷，如有鉆進速度較快或有水，將系統(tǒng)錨桿改為系統(tǒng)錨管進行注漿加固，或局部留作排水孔，同時將錨管長度調整為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斷面為全風化且有水時，必須停止掌子面施工并對掌子面進行封閉施做地質鉆，探明前方圍巖情況以便做出正確的施工方案及支護參數(shù)的調整。（8）由于出口是返坡排水，要加強抽水設備的配備，根據(jù)前期發(fā)生涌水時的最大涌水量的2倍進行配備抽水設備。（9）在施工過程中，嚴格按照規(guī)范要求，在施工現(xiàn)場配好救生管和救生圈等救生設備。6施工應急預案突泥時，首先將洞內人員與機具撤至安全區(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，成為地下水的補給源頭，如果有，則加以封堵或疏排。當洞內突水、突泥減緩，能進人操作時，即進洞清理現(xiàn)場，根據(jù)以下方案處理。（1）施工過程中若發(fā)現(xiàn)較弱突水突泥現(xiàn)象，立即報告應急組織領導，現(xiàn)場施工人員可根據(jù)現(xiàn)場實際情況迅速打隨機排水孔，安置塑料彈簧軟管進行排水（塑料彈簧排水管引入排水溝），釋放水壓力，并及時噴錨進行圍巖封閉。如果圍巖破碎，可在初噴砼結束后迅速安置鋼拱架，然后再進行復噴砼封閉圍巖，加強支護。（2）施工過程中若發(fā)生高強壓力突水突泥現(xiàn)象，應立即盡可能地撤離人員和機械設備，確保安全。及時向現(xiàn)場應急領導小組匯報，根據(jù)實際情況迅速組織救護工作。準確記錄水量的流量、流速、水壓，采取有效措施進行突水突泥控制。指揮與控制：①觀測預警由現(xiàn)場技術人員和各工班指定人員加強日常觀測，確保在第一時間確認涌水涌泥險情，提前發(fā)出預警提示。a與當?shù)貧庀笈_建立天氣服務聯(lián)系，根據(jù)天氣預報和降水量統(tǒng)計，加強隧道涌水觀測；b注意觀測地表沉降情況，看地表是否存在異?，F(xiàn)象；c觀測數(shù)據(jù)有變化時，及時向項目組長匯報，以便組織施工搶險。②安全撤離當確認出現(xiàn)涌水涌泥時，洞內施工人員由班組長帶隊全部撤離，立即電話通知項目部安全救援組長，組織所有現(xiàn)場施工人員將施工機械加以安置保護。被困施工人員來不及撤離的，應選擇襯砌臺車等安全平臺進行自我保護，等待組織救援。③組織搶險a各班組及時清點人員，確認有無被困人員，并集結待命，不得私自外出；b組織搶險突擊隊，由各工班抽調