隧道防坍塌专项方案

1、中铁二十局集团第二工程有限公司雅康高速公路C14 合同段隧道防坍塌专项方案编制复核审核中铁二十局集团第二工程有限公司雅康高速公路C14 合同段项目经理部目 录隧道防坍塌专项方案一、工程概况四川省雅安至康定高速公路C14标段隧道全长 9412m，其中前碉 2 号隧道左线长 566m；前碉 2 号隧道右线长 562m；前碉 3 号隧道左线长 1839m；前碉 3 号隧道右线长1661m；大柏牛隧道左线长2348m；大柏牛隧道右线长2423m。二、隧道工程地质条件1、地形地貌隧址区属构造、剥蚀高中山地貌区，区内地貌多形成高山、峡谷。沟谷多呈“ V”型，谷底陡窄，沟床坡降大，水系呈树枝状。山脊最高约1

2、680m，沟谷最低约 1250m，地形总体变化大。2、水文地质条件隧址区地下水主要有松散层孔隙水和岩浆岩裂隙水。（1）松散孔隙水松散孔隙水主要赋存于第四系松散堆积层中，接受大气降水及地表水的补给，顺地形向沟以及沟下游排泄，并部分补给下伏地下水，具有补给条件差、径流距离短的特征，地下水不丰富。（2）岩浆岩裂隙水岩浆岩裂隙水主要赋存于花岗岩的裂隙中，埋藏分布于风化带裂隙和构造裂隙中。其丰富性和透水性较好。本次降水未见泉水出露，但在雨季时季节性泉水出露，泉水多沿破碎裂隙处渗出，泉水量小，约。3、地层岩性场地出露的地层有第四系全新统松散堆积层及元古代基底构造层。（1）第四系全新统松散堆积层：主要由坡残

3、积层成因类型的碎石及粘土组成，在隧道地表零星分布，对拟建隧道无影响。（2）元古代基底构造层花岗岩类：为肉红色斑状，灰白色花岗岩类，中粗粒结构，块状结构；局部可见流层状构造。风化后颜色呈褐黄色、黄色，局部可见铁锈。工作区大面积出露。4、地质构造工程区大地构造上处于扬子地台西缘，龙门山、大巴山台缘断褶带之西南端，西邻康滇地轴，东接四川台坳，西北侧相邻松潘- 甘孜地槽褶皱系。构造部位上处于NE向龙门山断裂带和NW向鲜水河断裂带及SN向安宁河断裂带构成“ Y”字形构造交汇部位东侧，具体构造部位处于龙门山断裂带西南端内。工作区地质构造简单，无褶皱及断层。隧址区内地震动峰值加速度为，地震动反应谱特征周期，

4、对应地震基本烈度为度。三、隧道发生坍塌原因1地质因素(1) 隧道穿过断层及其破碎带 , 一经开挖 , 潜在应力释放，承压快、围岩失稳而坍塌；(2) 当通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌；(3) 在挤压破碎带，岩脉穿插带、节理密集带等碎裂结构地层中，岩块间互相挤压钳制，经开挖则失稳，常见围岩掉块、坍落。在软弱结构面发育的情况下，或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌；(4) 在构造运动的作用下，薄层岩体形成的小褶曲、错动发育地段，施工中常常发生坍塌；(5) 岩层软硬相间，或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大大降低因而发生滑坍；(6) 地下水的软化、

5、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。2施工方法和措施不当(1) 施工方法选择不当，或工序间距安排不合理。各工序间距拉得较长久，引起围岩松动、风化、招致坍方的发生；(2) 喷锚不及时，或喷混凝土质量、厚度不符合要求；(3) 采用钢支撑时，支撑架设质量欠佳，支撑与围岩不密贴，两者间的空隙填塞不密实，或联接不够牢固，不能满足围岩压力所需要的强度要求；(4) 当初期支护钢支撑出现受力过大的现象时，未及时加固；(5) 爆破作业不当，用药量过多 , 对围岩扰动大；(6) 处理危石措施不当，引起危石坠落，牵动岩层坍塌。四、防坍塌方案1、施工原则隧道施工严格遵循超前地质预报先行，围岩破碎段“管超前、严

6、注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快加固、早成环、勤量测”的原则进行施工。2、超前支护大管棚隧道进口及出口较软弱段采用大管棚作超前支护，大管棚采用108 热轧无缝钢管，环向间距40cm，壁厚 6mm，环向间距 40cm。两段钢管采用“ V”型对焊或丝扣连接，钢管上钻孔径为12mm注浆孔，间距 15cm，呈梅花型布置，尾部 3m不钻孔作止浆段。管棚安装完成后插入4 根 B16 钢筋制作的钢筋笼，注浆采用1:1 纯水泥浆，水泥强度等级为，注浆压力。施工顺序：套拱范围环形开挖临时开挖支护导向墙及套拱施工钻机就位钻孔扫孔插入钢管孔口密封处理管棚钢管注浆开挖及支护进入开挖支护循环钻孔：采用地质钻机钻进，并顶

7、进长管棚钢管，开孔时低速低压。钻机纵轴方向准确定位， 保证孔向正确，每钻完一孔即顶进一根钢管，注一孔浆。管棚插入：钢管节采用“ V”型对焊或丝扣连接，为确保同一横断面内接头数量不超过 50%，相临钢管的接头错开量不小于 1m，施工前先确定每节的顶入长度，编排好每孔管节顶入顺序，采用机械顶进，并做详细交底。注浆：注浆压力控制在。注浆时做好记录，根据注浆压力及注浆量确定终止时间。主要技术措施：a. 注浆操作人员必须经过专门培训, 并实行岗位责任制，在注浆前充分做好各项准备工作。b. 注浆前，在洞外将管路全部接通，进行试压，试压可用清水进行。在试压时，如管路不通或接头有漏水现象，予以排除，保持管路系

8、统各部件完好畅通。c. 注浆完毕后，清除管内浆液，用水泥砂浆紧密充填，以增强管棚的强度和刚度。认真清洗干净所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等，以备下阶段注浆时使用。超前小导管、超前锚杆超前小导管采用 42 热轧无缝钢管，长、壁厚4mm，管壁应钻孔注浆，孔径 8mm，间距 10cm呈梅花型布置，尾部30cm不钻孔作止浆段；小导管前端应从钢架腹部穿过， 导管就位后应焊接在刚加上，搭接长度不小于1m；注浆采用 1:1 纯水泥浆，水泥强度等级为，注浆压力。表 1超前小导管每延米工程数量表超前支护类型衬砌类型单位数量超前支护类型环向备注间距BZ5j 、 Z5qm9042 注浆小导

9、管40cm双层每环 70 根Z5m42 注浆小导管40cm每环 34根CZ4jm42 注浆小导管40cm每环 33根T4m7242 注浆小导管40cm每环 56根DZ4m 22 药卷锚杆40cm每环 25根施工顺序：测量放样钻孔清孔钢管插入封口注浆与钢架焊接。采用风钻钻眼，并将钢管顶入孔内，钢管尾端与钢架或系统锚杆焊接在一起，必要时加环向钢筋。注浆根据压力状况和跑浆情况确定终止时间，确保注浆效果。超前锚杆施工方法和系统锚杆一样， 施工时根据岩体节理产状确定锚杆的最佳方向，并保持不小于 1m的搭接长度，尾部焊接在钢架。3、隧道开挖根据隧道围岩情况采用不同的开挖方法：表 1隧道开挖方法选择围岩级别

10、VIV开挖方法预留核心土法台阶法爆破及监控量测严格爆破控制，严格监控量测严格爆破控制，严格监控量测全断面法施工要求（ 1）施工原则：施工时先超前支护、后开挖，开挖后及时初期支护。（ 2）隧道左右线同时开挖时，掌子面之间距离不小于50m。（ 3）隧道爆破开挖前，必须根据开挖段围岩的地质条件、开挖断面、开挖方法、掘进循环进尺、爆破材料等因素编制详细的爆破设计。钻爆设计的主要内容包括炮眼的布置、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序等。爆破人员应按爆破设计图表及说明严格施工，并根据爆破效果及时修正有关参数，以达到理想的爆破效果。（ 4）爆破应采用光面爆破或预裂爆破，分布开挖时可采用预

11、留光面层光面爆破。光面爆破的参数应根据工程类比法或现场试爆确定，在软弱围岩中开挖时，一次进尺应根据开挖宽度和围岩自稳时间严格控制；在坚硬完整的围岩中开挖爆破时，应考虑有利于控制超欠挖因素综合确定进尺。另外，软岩爆破时周边眼间距应控制在 40cm 以内，中硬岩爆破时周边眼间距不宜大于 50cm。监控量测(1) 洞内施工监控量测项目监测项目分必测项目（ A 类）和选测项目（ B 类）。必测项目是用以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。选测项目是用以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护效果和积累资料为目的的量测。各类围岩量测项目见表 3。表 3围岩量测项目表项目洞 内衬 砌钢 架 内周 边拱

12、 顶地 表围岩体锚杆围岩围岩条件外 观内 应力 及 外位移下沉下沉内位移轴力压力察(A)(B)(B)力力(A)(B)(B)(A)(B)(B)( 级 )××× ×××××××××× ××××××× ××注：×××必测项目；××选测项目(2) 测点布置量测断面测点布置见下图。CL.图 3监控量测点布设断面图E(3) 量测注意事项量测

13、项目的初次读数必须在安装后12 小时内完成，并在下一次开挖前完成。mAB量测断5面间距净空变形，拱顶下沉量测间距S 应符合下表要求：.CSL.D1级围岩不大于 25m；级围岩应小于 20m。围岩变化处应适当加密，在各类围岩的起始地段增设拱顶下沉测点12 个，水平收敛 12 对。当发生较大涌水时，、级围岩量测断面的间距应缩小至510m。地表下沉量测的隧道纵向间距S 为：H<15m时，S=5m；15m<H<30时，S=10m。地表下沉量测与周边位移和拱顶下沉量测位置在同一断面。周边位移和拱顶下沉为：1-15d ，2t/d ；16d-1m，1t/2d ；1-3m，1t/7d ，以后

14、每月一次。地表下沉为：掌子面距量测断面前后<30m时，2t/1d ；<60m时，1t/2d ；<80m时， 1t/7d 。当量测断面离掌子面约1020 米时，内空变位应开始收敛，如不收敛则加锚杆和喷混凝土厚度，再行量测视察是否收敛。二次衬砌施做时间在围岩和初期支护变形基本稳定并具备下列条件后施做：隧道周边位移速率有明显减小趋势；水平收敛（拱脚边墙中部）0.2mm/d；施做二次衬砌前的位移值已达总位移值的80%以上。4、隧道围岩变化时动态调整措施根据“动态施工调整”原理，当隧道围岩出现变化时，采取措施调整支护方式。（ 1）当围岩出现局部小掉块、松散时，如出现小断层、局部夹层等情

15、形时，可以采用如下的处理措施：采用等效替代的原则，现场采用工字钢钢架代替格栅钢架施工。在钢支撑总数量不变的情况下，局部调整钢拱架的间距，围岩破碎时，按照较设计值小的间距布置，围岩较完整时，按照较设计值稍大的间距布置。调整超前支护的数量，围岩破碎时，增加超前支护的数量，调整间距。若有必要，采取双层钢筋网片代替单层钢筋网片。当前方围岩极其破碎，施做超前支护时会造成围岩掉块时，调整施工工艺：首先施做初支拱架并喷射砼，然后再施做超前支护。（ 2）当围岩出现较大变化时，如出现大断层、较大涌水、裂隙发育等情形时，可以采用变更的方式保障施工安全：围岩实际揭露面与设计中围岩情况不一致，揭露围岩较破碎，需要围岩

16、降级。围岩拱顶或拱腰部位出现平层、滑层等容易掉落石块的情况，要进行加强支护或局部增加系统锚杆。裂隙水突然变大，对拱脚形成浸泡，或出现溶洞、暗浜等意外地质情况。监控量测数据发现沉降变形量大于设计值， 或出现异常变形的情况，要采取加强支护措施时。超前地质探测发现前方不良地质体时，提前采取加强支护措施监理工程师、业主工程师认为需要加强支护的部位。通过围岩变更，加强围岩支护参数，确保围岩段开挖支护始终处于可控状态。防止因围岩加强支护不及时造成的落石伤人或隧道坍塌事故。5、隧道衬砌隧道洞身衬砌按新奥法施工原理设计，即以系统锚杆、喷混凝土、钢筋网等组成的初期支护与二次模筑混凝土相结合的复合衬砌形式，按设计

17、支护参数如下表：表 2隧道洞身衬砌支护参数（除钢筋直径以mm计外，其余均以 cm计）序号衬砌二衬预留变喷砼钢筋网片锚杆钢架类型厚度形量厚度1Z440cm6cm18cm, 25cm×，环××格栅 10×25cm2Z4j40cm8cm22cm , 20cm×，环××20cm3Z545cm10cm24cm8, 20cm×，环××20cm4Z5j60cm12cm26cm8, 20cm×/20cmZ5q50cm12cm24cm8, 20cm×，环××20cmZ4w4

18、0cm6cm18cm, 25cm×，环××格栅 10×25cmZ3j35cm5cm15cm , 25cm×，环××25cmZ335cm3cm10cm, 25cm×，环××25cm衬砌施工工序及施工要求： 初喷砼 35cm施工锚杆安设钢筋网钢架架设复喷砼至设计厚度。 喷射砼必须采用湿喷工艺； 锚杆必须安设垫板；钢筋网应与锚杆联接牢固，喷射砼时要适时调整喷砼角度，保证钢筋与壁面砼间密实性；钢架与岩面的间隙必须用喷射砼充填密实。初期支护应及时封闭成环，二次衬砌应及时浇筑；二衬必须采用模板台车和有压泵送

19、砼整体浇筑，并要求在浇筑时保证电、料得持续供给，浇筑不得中断；由于开挖造成的超挖部分，采用与二次衬砌同级的砼回填。五、隧道坍塌处理措施（一）坍塌发生前征兆(1) 量测信息所反应的围岩变形速度或数值超过允许值；(2) 喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂；(3) 在拱顶发现不断掉下土块、小石块或构件支撑间隙隙不断掉落砂、石屑；(4) 岩层层理、节理缝或裂隙变大、张开。(5) 钢支撑发生变形或折断。；(6) 初期支护内内渗水、滴水突然加剧或变浑。（二）隧道坍方处理措施1、防止坍塌扩大范围坍方发生后，首先应防止坍方继续扩大：(1) 在坍方范围顶部、侧壁上的危石及大裂缝，应先行清除或钳固；(2) 对坍方范

20、围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大；(3) 在坍塌方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆；(4) 加快衬砌。对坍方两端应尽快作好局部衬砌，以保证坍塌方不再扩大。2处理坍塌方措施(1) 小规模塌方采用在原初支拱架上部安装小拱架的方式，用拱架把坍塌面支撑起来，同时对坍塌面用喷锚网进行封闭。然后再对原断面进行喷射砼施工，原断面初期支护施工时要在坍塌位置的拱部预留注浆管。待支护稳定后第一次对坍塌的空腔压注砂浆或泵送砼进行填充，第一次填充高度以4060cm为宜。待此处二衬施作完毕后再进行第二次填充( 此处二衬必须尽早施作 ) 。如下图所示。图 4小规模塌方处理方法示意图(2) 若坍塌方体较大

21、，或地表已下沉，或因坍体堵塞，无法进入坍方范围进行支护时，则可注浆加固坍塌体，然后用“穿”的办法在坍塌体内进行开挖、衬砌。首先对坍塌段掌子面的后方一定范围内进行支护加固（如增加套拱等措施）。开挖支护采用三台阶法施工。上台阶支护加固至距坍塌里程1.5m 处停止，同时对上台阶坍塌堆积表面挂钢筋网喷射砼进行封闭。封闭后对前方上部进行注浆导管安装及注浆施工。加固范围为开挖轮廓线外4m，深度 4m。然后改变上台阶高度，按每循环 50cm进行开挖支护施工。保证注浆搭接长度 1m。而后重复上述注浆及开挖支护施工。具体步骤如下：(1) 在坍塌所形成的碴堆后方进行回填，回填长度 45m，回填到上台阶底部的标高。

22、主要有 2 个方面的作用：一是能稳定坍塌的碴堆；二是作为立设拱架的施工平台。(2) 对塌方体表面用喷射砼进行封闭，封闭范围为整个上台阶的所有坍塌体及掌子面外露部分， 喷射砼封闭厚度10cm，局部需要铺设钢筋网的先铺掘进方向设钢筋网（ 25×25）再进行喷射砼施工。然后对坍塌段后方一定范围内采用上台阶、中台阶、下台阶三台阶法进行支护加强。上台阶高度为，中台阶回填形成的台阶高度为，下台阶高度。拱架采用I18 的工字钢，间距。全环铺挂20×20cm钢筋网， 3m长 22 药卷锚杆，环向×纵向间距为1.2m×1m。对后方进行注第1步 对坍塌碴堆后面进行回填浆加固

23、时，不能扰动塌方体。上台阶加强支护施工至距坍塌区1.5m 处停止。(3) 在距坍塌区 0.5m 处，上台阶高度改为 2m，在此处立设 1 榀拱架。(4) 对坍塌区上方及前方 3m范围内进行注浆加固。 然后在坍塌区开始处的位置环向安装一排导管并进行注浆，接着在隧道轮廓线内 50cm处安装第二排导管并进行注浆，最后在坍塌区后退 50cm 处沿隧道壁环向安装第三排导管进行注浆。导管采用42×4mm的钢管，第一排长度根，外叉角45°。掘进方向第二排长度根，外叉角34°。第三排长度根，外叉角58°。导管环向间距均为 1m，梅花型布置。(5) 注浆加固完成后，进行上

24、台阶开挖及立拱支护。进行上台阶开挖前，必须先施作超前导管。 超前第导3步管在长距度坍塌，段后环0向.5间距 40cm处上台。阶高然后才能进行开挖及度改为2高，立设一榀拱架立拱支护施工。每循环开挖进尺不得超过80cm，拱架间距60cm，每次只立设一榀拱架。喷射砼厚度24cm。立设上台阶拱架时，采用25 钢筋作锁脚锚杆，在拱架两侧对称安装，锁脚锚杆必须锁牢。同时，拱脚垫板必须安装牢固，避免拱架悬空和变形。开挖拱脚时，深度可多开挖20cm，拱架立设完毕后，对拱脚及拱架垫板底部喷射砼把拱脚包起来，这样可避免拱脚不实的情况。坍塌段开挖及拱架尺寸预留变形量按20cm考虑。(6) 在上循环注浆加固区还剩余

25、1m时，停止开挖，进行第二循环的注浆加固，上循环注浆及下循环注浆必须有 1m的重叠区。依次累推，进行第三、第四循环的注浆加固。在进行下循环注浆加固的同时，对已掘进坍塌段进行掘进方向径向注浆，对已施工段再进行注浆加固围岩。径向注浆导管环向及纵向间距1.5m，导管长 3m，采用 42×4 的钢管。(7) 在下循环的注浆加固及上循环的径向注浆完成后， 继续进行上台阶的第5步 对坍塌区进行上台阶开挖及支护开挖及立拱支护施工。掘进方向掘进方向(8) 在上台阶开挖及支护完成后，进行中台阶的开挖及接拱架支护施工。进行中部开挖及接拱架初期支护施工时，左右侧跳槽施工，每循环进尺，每次只接一榀拱架。(9

26、) 中间台阶开挖及支护完成后， 进行下台阶开挖及拱架接腿、 初期支护施工。(10) 坍塌段处理完毕后，钻设并安装 100 钢管到坍塌的空腔里面，对掘进方向空腔采用输送泵泵送C25砼或吹砂对空腔进行充填，充填厚度不少于60cm。利用充填的砼在隧道范围外侧形成护拱。充填砼采用大塌落度的砼，以利于砼的流动。六、安全保障措施掘进方向充填第8步 进行中间台阶开挖及立拱、支护砼（一）个体防护措施1、进入施工现场必须正确戴好安全帽，系好帽带。第9步 进行下间台阶开挖及立拱、支护2、进出隧道要在洞口掘值进方班向室进洞人员登记表上进行登记，如实填写进出洞时间。3、作业人员应戴好手套，穿好防护服，戴好防尘口罩。4

27、、作业人员禁止穿拖鞋作业；隧道内禁止赤身裸背。5、作业人员禁止饮酒后上岗作业；人员疲劳时要进行休息，禁止疲劳第10步 对空腔泵送砼进行充填作业，禁止在洞内躺卧休息。6、电焊作业人员还应戴好护目镜和面罩。7、洞内车辆附近不得站人，禁止洞内乘坐装载机、挖机等施工机械进出。（二）开挖支护安全防护措施1、采用“短进尺、弱爆破、快封闭、勤量测”的原则。2、开挖后进行机械排险。挖机应在指挥人员的指挥下，自上而下沿断面清除危石，确保排险到位。机械排险后，进行人工排险，清除松动石块。3 、找顶排险后，进行初喷混凝土。初喷混凝土喷射时要填平岩面凹洼处，使初喷面大致圆顺，减少应力集中。4 、初喷后进行系统锚杆、钢

28、筋网片及钢架按照设计图纸及施工规范施做。无钢架时，钢筋网片要沿初喷面铺设， 并与系统锚杆焊接； 有钢架时，钢筋网片沿钢架外缘铺设并与钢架焊接。系统锚杆垂直于岩面施做。5 、复喷混凝土要分层喷射，每层厚度在 56cm，复喷至设计厚度。在复喷时按照监控量测要求埋设测量点。6、复喷结束后至下一循环爆破间隔不得小于3 小时。7、出现局部围岩节理发育时，增加系统锚杆的施做密度。（三）加强围岩量测、超前地质预报工作加强围岩量测和超前地质预报工作，能够做到提前预防隧道坍塌事故。根据围岩量测和超前地质预报的结果及时采取相应的措施，确保隧道施工安全。1、根据设计及规范要求，设置监控量测观测断面，每天2 次进行隧道拱顶沉降、周边收敛的量测工作。2、当累积沉降量、收敛位移量超过最大允许位移量时采取加固措施；当沉降量、收敛位移