高地应力隧道施工方案编制说明

PAGEPAGE20 -PAGE20-目录HYPERLINK\l"_Toc316204405"第一章简介2HYPERLINK\l"_Toc316204406"1.1、概述2HYPERLINK\l"_Toc316204407"1.2、施工特点及原则2HYPERLINK\l"_Toc316204408"1.3、编制目的2HYPERLINK\l"_Toc316204409"1.4、编制原则2HYPERLINK\l"_Toc316204410"1.5、编制依据2HYPERLINK\l"_Toc316204411"1.6、适用范围3HYPERLINK\l"_Toc316204412"第二章高地应力隧道施工方案3HYPERLINK\l"_Toc316204413"2.1地应力分类3HYPERLINK\l"_Toc316204414"2.2地应力的成因3HYPERLINK\l"_Toc316204415"2.3地应力存在三种类型4HYPERLINK\l"_Toc316204416"2.4地应力分布规律4HYPERLINK\l"_Toc316204417"2.5高地应力隧道施工5HYPERLINK\l"_Toc316204418"第三章高地应力地段消防(防火)安全管理措施8HYPERLINK\l"_Toc316204419"3.1消防（防火）设施8HYPERLINK\l"_Toc316204420"3.2洞内火源管理8HYPERLINK\l"_Toc316204421"第四章预防高地应力地区事故发生的安全技术措施8HYPERLINK\l"_Toc316204422"4.1.超前探明地质结构8HYPERLINK\l"_Toc316204423"4.2.应力释放9HYPERLINK\l"_Toc316204424"第五章高地应力隧道施工应急预案9HYPERLINK\l"_Toc316204425"5.1建立应急领导小组并明确职责9HYPERLINK\l"_Toc316204426"6.2应急响应14HYPERLINK\l"_Toc316204427"6.3应急措施17第一章编制说明1.1、编制目的为了满足兰州至海口国家高速公路重庆至遵义段（贵州境）扩容工程CZTJ-7标段桐梓隧道建设安全要求，保障施工安全能够得到有效控制，特制定该方案。1.2、编制原则1、确保工程施工安全；2、经济合理，使增加的费用减少；1.3、编制依据1、相关技术标准、规范：《工程岩体分级标准》GB50218-94《公路隧道设计规范》JTGD70－2014《公路隧道设计细则》JTG-TD70-2010《公路隧道施工技术细则》JTG-TF60-2009《公路隧道施工技术规范》JTG_F_60-2009《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001《公路工程施工安全技术规范》JTGF9-20152、施工现场检测结果；3、本单位施工经验及物资供应现状。1.4、适用范围本方案适用兰州至海口国家高速公路重庆至遵义段（贵州境）扩容工程CZTJ-7标段桐梓隧道工程。第二章高地应力基本概念2.1地应力分类根据应力的形成条件可划分为：1重力应力2构造应力3残余应力4扰动应力2.2地应力的成因地应力的形成主要与地球的各种动力运动有关。其中包括：板块边界受压、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。此外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀和其它物理化学变化等也能引起相应的地应力。2.3地应力存在三种类型1、垂向应力为最大主应力2、垂向应力为最小主应力3、垂向应力为中间主应力2.4地应力分布规律1.地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。2.实测垂直应力基本等于上覆岩层重量。3.水平应力普遍大于垂直应力。4.平均水平应力与垂直应力的比值随深度的增加而减小。5.最大水平主应力和最小水平主应力随深度增加呈线性增长关系。6.最大水平主应力和最小水平主应力一般相差很大，显示出很强的方向性。地应力是漫长的地质历史时期形成的，其影响因素较多，分布规律比较复杂。2.5高地应力概述高地应力区域的隧道施工，易发生塌方和岩爆等变形破裂现象，当围岩类别较高，质地坚硬、干燥无水时，极易发生岩爆，当围岩类别较低时，易发生软岩变形并引起塌方。第三章施工组织方案3.1高地应力隧道施工特点及原则1、特点：高地应力隧道施工由于条件及环境不利，是工程安全事故的多发环节；高地应力隧道施工的预防性强。2、原则:释放应力，短进尺，弱爆破、强支护，勤监测，加强通风，快喷锚。3.2高地应力段总体施工方案高地应力隧道施工坚持“释放应力、短进尺、弱爆破、强支护，勤监测、加强通风、快喷锚”，“加强通风、释放应力、强支护”三条基本原则，更是防止高应力事故发生的关键。及早探明高地应力地段里程、部位，防止应力集中，降低应力范围。高地应力区域的隧道施工，易发生塌方和岩爆等变形破裂现象，当围岩类别较高，质地坚硬、干燥无水时，极易发生岩爆，当围岩类别较低时，易发生软岩变形并引起塌方。岩爆的预测及施工措施：

（1）预测

①、地质预报：当隧道埋深较大时，每一开挖循环结束后，进行一次地质调查，绘制开挖工作面的地质素描图和地质展示图，根据地质调查结果，进行地质预报。

②、岩体二次应力场现场测试：采用钻孔应力解除和应力恢复测试方法，分段对洞壁及掌子面现场测定围岩表层岩体二次应力场。同时进行现场岩石点荷载强度试验，利用洞壁切向应力洞壁岩石单轴抗压强度Rb来预报岩爆和判定等级。

（2）施工措施：

①、施工支护和安全防护：增设临时防护设施，对靠近开挖工作面，易发生岩爆区段的主要施工机械安装防护网和防护棚架，施工人员配发钢盔和防弹背心，掌子面加挂钢丝网。根据地质预报和现场测试结果分析，对可能发生岩爆地段喷钢纤维砼，钢纤维掺量5%左右，喷层厚度8~10cm，对于轻微光爆可能效预防，以确保表层能够承受较大变形而不改开裂。对于中等岩爆地段，采用锚杆加固岩体，同时改变洞壁岩体的应力状态，改变岩爆的触发条件，控制岩爆发生的前两阶段的发展，从而防止岩爆的发生。锚杆施作应及时，长度为2.5m左右，间距视现场民政部而定，在中等和强烈岩爆区，除了安装系统锚杆外，再配合网喷或喷钢纤维砼等综合防治手段，以控制岩爆的强烈程度，当岩爆特别严重时，增加钢拱架支护，拱架之间用Φ22钢筋焊连并焊接到锚杆外露端上。

②、调整围岩加应力状态，消除或减轻岩爆：①喷洒高压水：爆破后立即向工作面及附近洞壁岩体喷洒高压水，喷洒范围延长到离工作面100m处，施作锚杆时，再利用锚杆孔向岩体深处洼水，以增强岩体的塑性，减弱岩体的脆性，经常保持岩体的潮湿状态，可降低岩爆的强烈程度。②超前应力解除：在强烈岩爆区，可在隧道两侧拱脚附近打地应力释放孔，孔深3.0m，间距0.5~1.0m，拱部则以0~10的仰角打超前应力释放孔，孔径42mm以上，孔深根据钻机性能，尽可能加深，使前方拱部围岩的高地应力提前释放。使用岩台车施工时，在掌子面周边拱线处钻两排4.5m~5m深的炮眼，炮眼间距50cm，外插用30度左右，间隔装药，引爆后在拱部2~3m以上的岩体内部形成一个爆破松动圈，截断岩体内部应力的集中，使岩体本身形成一个保护层。

③、根据岩爆稳定，大多数隧道断面都形成了一种不规则的梯形，因此，将隧道洞室直接开挖成不规则梯形的断面开头，也有得于防止岩爆。另外，采用线孔爆破，减少一次装药量，拉大不同部位的炮眼的管段信间隔，从而延长爆破时间，减少爆破动应力声的叠加，降低岩爆的频率和强度衬砌工作紧跟开挖工序，减少岩层暴露时间，有利于减少岩爆的发生。软岩变形的预测及施工措施：

高地应力区段的隧道围岩类别较低时，易发生塌方及软岩塑性大变形等变形破裂现象，可建立一套围岩变形跟踪监测系统，来了解和判定围岩是否有大变形现象，这个系统由长度分别为3.5m、3m、2m、1m、0.2m、3.5m元根Φ22的钢筋简易位移传递杆组成，钢筋用锚固剂固结在孔底。由于离开挖洞越高，其变形越小，较3.5m传递杆或视为坐标杆，通过定时测量它与其他不同深度的传递杆间的相对位移，可以得到围岩不同深度的经向位移，再辅以其他常规量测平段得出的数据，作为判定围岩是否发生变形的依据。

在施工中，除减轻爆破对围岩的扰动，利用喷、锚网、钢栅等强支护手段加强支护外，提前释放应力，根据量测结果及时施作二次衬砌，并封闭成环，都有利于隧道的安全施工。3.3劳动力组织岩爆地段施工工序多，要求工序衔接紧凑，因此施工组织安排要合理，使各道工序协调动作。作业工序为四大项：钻孔、运料、锚喷、辅助。每班施工作业人员78人，劳动力安排见下表。序号作业内容人数备注1钻孔202水泵，接电和维修修43装、运料，卸料64汽车司机，值班汽汽车司机205锚喷206质量安全检查27测量28试验19技术指导工程师110指挥111合计13.4机械设备配置（每工作面）装载机2台；挖掘机2台；自卸汽车8台；砼罐车4台；湿喷机2台；锚杆钻机2台；作业台车2台；凿岩机30台；通风机2台；超前水平钻1台（两工作面共用）；全站仪1台（两工作面共用）；钢筋弯曲机1台；电焊机2台；钢筋调直机1台（两工作面共用）、高压水泵3台。3.5质量控制要点⑴超前锚杆长度；⑵喷射砼厚度、强度；⑶钢筋网密贴岩面程度；⑷开挖轮廓（光面爆破效果）。3.6安全措施⑴地质超前预报和监控量测在施工中贯彻始终，及时提供施工依据。⑵施工排水沟要及时疏排，严防积水。⑶针对岩爆地段施工的特点和要求，制定安全实施细则。⑷加强全员安全意识教育，坚持安全第一的思想，不盲目追求进度，以防止塌方、掉块。⑸要配备应急物资、备用设备、备用电源。⑹作业人员佩戴头盔，以防止岩爆对人体造成伤害。⑺要有良好的照明条件。⑻配备性能良好的喷雾洒水、注水设备。⑼在施工中，除减轻爆破对围岩的扰动，开挖轮廓圆顺，利用锚孔、超前水平钻、小导洞、喷锚网等手段，提前释放应力，及早封闭岩面。3.7其他安全保证措施3.7.1重视劳动保护工作施工中，加强行政管理，搞好劳动保护工作。建立工作时间的限制和休息时间，规定休假制度，从时间角度保护劳动者的安全和健康。3.7.2劳动保护用品配备选择齐全防护用品，如头盔、安全帽、安全带、雨衣、雨靴、手套、防护口罩、面罩等，既要使用方便，又要对危害和危险具有较好的防护效果。选购防护用品符合国家标准，并且保证质量，选购时应审核其产品的生产许可证，产品合格证，安全鉴定证。在使用前进行质量检查，不合格的及时更换。3.7.3完善劳动安全卫生设施正确使用防护用品，在有毒或粉尘多的地方，作业人员要戴防毒、防尘口罩。改变施工工艺，增加喷雾洒水，减少生产性粉尘。改善作业环境，对产生有毒气体和粉尘的场所，设置除尘设备及消毒设施，增加通风换气装置和采光照明设施。取消和减少手持震动机械，操作时使用防震垫、防震手套。电、气焊作业尽量实行隔离作业，电焊工必须戴专用的防护用品。机电设备安装防护装置和漏电保护装置，在运转机械上设置安全启动和迅速停车装置，在高空作业时，为防止落物伤人、坠落摔伤设置工具箱和防护网等。第四章高地应力地段消防(防火)安全管理措施4.1消防（防火）设施1.必须在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中经常保持不小于30m3储水量，保持一定的水压；2.在洞口，开挖断面处设置灭火器，并经常保持良好状态。4.2洞内火源管理1.必须严格执行“严禁烟火进入地段”的安全规定,作业人员进洞前，必须经洞口值班人员检查，严格携带烟草、点火物品和化纤衣服进入洞内；2.洞内严禁使用等灯泡和电炉等，不得从事电、气焊等工作；3.洞口、洞口房、通风机房附近20m范围内不得有火源；4.出渣运输车辆要安装尾气排放净化器，防止排放尾气带有火花。第五章预防高地应力地区事故发生的安全技术措施5.1.超前探明地质结构高地应力地段施工，在掘进工作面前方和两侧钻孔，探明是否存在含有地应力的断层、裂隙，以及他们的位置、范围和应力分布斯情况。5.2.应力释放在探明地质构造后。若断层、裂隙范围不大，或应力不大时，则让其自然排放，若范围较大或应力较大时，喷出持续时间可能较长，就不能让其自然排放，应将钻孔敞开，通过钻孔进行抽放。第六章高地应力隧道施工应急预案根据工区工程的实际情况，建立完善的安全应急救援组织和配备必要的应急救援器材、设备，并进行经常性维护、保养，保证正常运转。发生岩爆事故后，事故现场有关人员应当立即报告本单位负责人，尽快探明事故性质、原因、范围、遇难人数和事故地点所在的位置，以及洞内瓦斯及通风情况，并立即启动应急救援预案。6.1建立应急领导小组并明确职责成立现场应急救援领导小组，负责指挥、协调应急救援工作，直接受公司应急领导小组和建设方相关机构的指导、督促和检查，为保证指挥机构和人员落实，形成人员后续替补指挥系统。成员由有关部室负责人组成，应急救援领导小组由项目经理任组长，安全科长为副组长，相关人员参与，设专人负责日常工作。现场应急领导小组下设抢险救援组长、警戒疏散组长、事故分析组长、信息联络组长、医疗救护组长。组长职责：提供培训、演练、救灾等必需的人、财、物等资源。事故发生后，要立即组织各方面力量迅速开展救灾工作，安排好员工生活，尽快恢复施工，保持稳定。具体职责如下：a、分析紧急状态确定相应报警级别，根据相关危险类型、潜在后果、现有资源控制紧急情况的行动类型；b、指挥、协调应急反应行动；c、与项目外应急反应人员、部门、组织和机构进行联络；d、直接监察应急操作人员行动；e、最大限度地保证现场人员和外援人员及相关人员的安全；f、协调后勤方面以支援应急反应组织；g、应急反应组织的启动；h、决定应急撤离，决定事故现场外影响区域的安全性。副组长职责：a、协助应急总指挥组织和指挥应急操作任务，总指挥不在现场时代替总指挥行使职责；b、向应急总指挥提出采取的减缓事故后果行动的应急反应对策和建议；c、保持与事故现场各救援小组的直接联络；d、协调、组织和获取应急所需的其它资源，设备以支援现场的应急操作；e、定期检查各常设应急反应组织和部门的日常工作和应急反应准备状态；组员职责：a、在各自己业务范围内提供所需的资源和支持。b、负责本单位突发自然灾害或事故的应急求援的领导和组织工作。c、检查施工现场的安全措施落实情况并加强管理。e、负责事故和救援信息的统一发布，并及时通报有关保护措施的紧急公告。负责组建突发灾害或事故的应急组织。f、负责组织制订有关应急预案，安全措施，组织做好安全宣传和预防工作。g、灾害发生后立即协助组长、副组长开展救灾工作，并做好与地方救灾部门的配合协调工作。h、传达应急领导小组领导的指示命令，报告事故处理结果。通信联络组职责：a、负责事故现场各组和人员的通讯联络；b、组织排除各类通讯故障保证现场指挥的通讯联络畅通，c、及时沟通与指挥组与外界的联系。事故处理组职责：a、紧急赶到事故现场，协助指挥组处理处理事故，组织救援。b、负责事故处理方案的审核工作。c、组织事故原因进行调查，并把调查结果上报主管领导。医疗救护组职责：a、负责设立现场医疗急救站，对伤员进行现场分类和急救处理，并拨打救护电话。b、对伤员进行救治，并及时合理转送医院进行救治疗。c、对现场救援人员进行医院监护，保证救治药品和救护器材的供应。物资供应组职责：a、负责现场急需物资的准备和调拨。b、负责现场急需物资的运输和后勤保障工作。c、协助处理伤员救护。警戒疏散组：a、紧急赶到事故现场，疏散无关人员。b、划定危险区域，拉起警戒线。6.2应急方案6.2.1预防坍塌、掉块存在坍塌危险，在开挖前做好地质预报，需选择相应的安全合理的施工方法和措施，除派专职安全人员巡检外，在施工中应该注意下列要点：①先排水。在施工前和施工中均采取相应的防水措施，尽可能将坑外之水截于坑道之外。②短开挖。各部开挖工序间的距离要尽量缩短，以减少围岩暴露时间。③弱爆破。在爆破时，要用浅眼、密眼、并严格控制用药量或用微差毫秒爆破。④强支护。针对地压情况，确保支护结构有足够的强度。⑤快封闭。锚喷工作须紧跟开挖工作面进行，力求衬砌断面尽早封闭。⑥勤检查、勤测量。对围岩发现有变形或异状，要立即采取加强支护等有效措施及时处理隐患。如出现坍塌的情况，首先判明坍塌或倾覆的程度，判断是否存在再次垮塌的可能，及时在坍塌位置进行支护，处理坍方的步骤及方法如下：⑴防止坍方扩大：坍方发生后，首先应防止坍方范围继续扩大。①在坍方范围的顶部与侧壁危石及大裂缝，应先行清楚或锚固。②加强原有支护。对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大。③在坍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，以保证坍方不再扩大。⑵处理坍方如坍方面积较小，且坍方范围内已进行喷锚或已架设好较为牢固的构件支撑时，可有两端或一端先上后下地逐步清除坍渣，随挖随喷射混凝土，随架设临时构件支撑支顶。如坍方体较大，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，则可注浆加固坍体，然后用“穿”的办法在坍体内进行开挖、衬砌。同时了解人员伤亡情况，确定无再次垮塌的可能后，救助小组方可进入现场将伤者救出，将其转移至安全地带交由医护组进行救治；6.2.2高处坠落隧道开挖后，存在高处坠落的危险，当坠落事故发生时，在场人员应立即用洞内电话向现场负责人报告，并在离事故现场一定距离处设置警戒线，阻止无关人员靠近，并保护好现场，将伤者转移至安全地带，由专业医护人员对伤员进行简单救治后，尽快将其送往铜鼓县医院救治。伤员救助完毕后，安全应急小组成立事故调查组，对事故进行调查、分析，查明原因后按“四不放过”原则进行处理，同时应尽早现场防护措施的安全状态，必要时重新加固。6.2.3机械械伤害施工时存在机械伤伤害的危险，钻钻机钻进时存存在钻杆断裂裂伤人、存在在高压风泄露露伤人、汽车车意外伤人等等。如发生机机械伤害的情情况，在场人人员应立即口口头或用电话话向现场负责责人报告，并并在离事故现现场一定距离离处设置警戒戒线，阻止无无关人员靠近近，并保护好好现场，将伤伤者转移至安安全地带，由由专业医护人人员对伤员进进行简单救治治后，尽快将将其送往桐梓梓县医院救治治。伤员救助完毕后，