隧道防突泥突水施工方案

XX隧道防突泥突水施工方案1.水文地质1.1地表水测区地表水以河水、山间沟水为主。隧道出口为罗细河，是区内最大的河流，为珠江水系北盘江支流格所河上游，估计流量为150L/s。穿越洞身的主要有汪家河、大湾溪流和窝沿溪流，均为常年性溪流。大湾溪沟流量15L/s，主要由高家冲和下马井溪沟汇集而成，两溪沟水流量相差不大，在5L/s左右。雨季时河水、沟水量明显增加。地表出露泉流量一般0.1～20L/s，局部具有承压性。隧道穿越区地表水发育，且雨季水量明显增加。1.2地下水类型隧址区内主要为碳酸盐岩，隧道洞身穿越可溶岩地层约为46.7%。根据地层岩性及其组合特征、地下水赋存条件、水理性质和水力特征，将区内地下水类型分为第四系孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水，以碳酸盐岩岩溶水为主。另外，隧址区内关岭组一段（T2g1）、永宁镇二段（T1yn2）地层含有粘土岩、泥岩、泥质白云岩等属于碎屑岩、碳酸岩裂隙溶洞水，含水性相对较差，具有一定的隔水性，富水程度较弱。1.2.4.3地下水补、迳、排特征（1）补给隧址区内大气降水补给是主要的补给形式，主要的补给期在雨季（6～8月），而初夏（4～5月）降雨则多补偿冬春季地下水的耗损，也是一个重要的补给期，根据区域地质资料，区域内大气降水的平均入渗系数为0.33。其补给地下水的方式主要有两种：一种为降雨直接或者形成地面片流，通过微细孔隙、裂隙和溶隙或者土壤、风化层，分散缓慢下渗补给；另外一种则是降雨形成地面线状水流，通过落水洞、溶斗、溶洞等较大的岩溶洞穴的集中快速补给。而本区的降水特点是雨量大、雨时短、雨期集中，加之地形坡度较大，沟谷发育，切割较深，有利于地表迳流，整体上不利于对地下水的补给。地表水也是地下水的补给来源，特别是在可溶岩与非可溶岩接触带尤为明显，非可溶岩地区的溪沟水进入可溶岩区后，多数潜入地下补给地下水，如高家冲、大湾、大海塘子的地表水进入可溶岩区后通过落水洞补给地下水。（2）迳流由于岩性条件的差异，地下水的迳流方式差别也很大，在厚层灰岩分布区，岩溶管道发育，地下水多集中于地下岩溶管道中迳流，并以岩溶大泉及暗河的形式于河谷中或沿与非可溶岩的接触带排出地表，如XX县城南西、高家冲一带，岩溶洼地、落水洞发育，地下水多以岩溶管道形式迳流。而在可溶与非可溶岩相间出现的地区，如永宁镇组一段、三四段及关岭组一段分布区，地下水多以层间流的形式迳流。在非可溶岩地区，地下水主要赋存于基岩裂隙中，并沿地形斜坡作渗流运动，于就近的溪沟中排出地表。区内岩层、山脊主要呈东西走向，而河流则主要从南向北直穿地层而过，由于向斜的汇水作用，地下水沿地层倾向运移后汇集于向斜轴部后再向东西两侧河流方向迳流，在大湾河一带，由于地形深切，地下水也局部流出地表。地下水迳流途径短。（3）排泄土城－鱼塘向斜构造中的地下水向轴部汇流，然后从河谷排出地表，如养猪冲、高家冲向斜地带，轴部为T2g2与T1yn3+4地层，地形上为溶丘洼地，两侧为T1f泥岩形成的高大山脊，地下水从两翼向中部集中后沿岩层走向向东西两侧河流排泄。高家冲、XX坝一带地表水从高家冲落水洞流入地下，形成地下伏流后，在鱼塘南西大湾河岸排出地表，流量9.4L/s。据区域资料，在汪家河的左岸有泉点出露：隧道进口XX泉点SC11枯季流量为3L/s；隧道进口北侧0.7km处向斜核部5767号泉点流量10L/s，均排入汪家河。在罗细河和向斜轴部也有相应的大泉点出露。XX－XX背斜轴部位置较高的地区，地下水向背斜两翼或沿轴向分散排泄地下水。XX县城西部大湾、打磨沟、大海塘子一带，为XX－XX背斜南翼，地表及地下岩溶发育，地表水通过落水洞潜入地下形成地下伏流，经过短距离迳流后又排出地表，溪沟水形成地表与地下循环交替迳流。打磨沟、大海塘子一带地下水由西向东顺岩层走向迳流，于县城、汪家河一带排出地表，县城SC05泉点，枯季流量14.0L/s。XX县城为大岩溶洼地，地表水在洼地东部边缘的落水坑流入地下，形成地下伏流，随即在其东面的小坡脚南面陡崖排出地表流入汪家河，伏流长0.4km。隧道处于土城－鱼塘向斜与XX－XX背斜的过渡部位，进口处汪家河从南向北迳流，河床高程1285m，流量约25L/s，比隧道低约20m；出口处罗细河为南京桥电站水库淹没区，洞身比该段地下水排泄基准面的罗细河床高出45m。洞身D1K917+580～+700、D1K920+210～+290和D1K921+250～+330上方分别垂直经过高家冲沟、下马井冲沟和大湾冲沟。隧址区的地表河流从南向北直穿地层而过，地下水由河间地块中间部分别向两侧河流方向迳流，地下水径流途迳短，隧道靠近排泄区。1.3隧道涌水量预测经对区域水文地质资料的分析，大气降水、地表水的直接入渗是地下水的主要补给来源。隧道的前半段穿越可溶岩地层，后半段穿越非可溶岩地层。地下水位不一，地下水渗透性亦存在一定差异。推荐隧道正常涌水量Q＝23800m3/d，雨洪期最大涌水量Q最大=60300m3/d。隧道穿越区地下水分布受构造、岩性控制，水文地质边界条件较为复杂，实际涌水量可能大于推荐值。隧道在可溶岩段遇溶洞、溶缝、溶隙可能发生突水、突泥，断层破碎带（D1K921+170～+260）、可溶岩与非可溶岩接触带多为地下水富集区，易发生突水、突泥，尤其是可溶岩上覆在非可溶岩层上时（D1K918+600～+675、D1K920+905～D1K921+002），地下水遇到隔水底板时更易顺着接触带下渗，岩溶较发育，施工时应加强超前地质预报工作。D1K921+002～D1K924+140隧道洞身经过泥岩、砂岩、硅质岩等碎屑岩，局部夹煤层，隧道以滴水为主，遇裂隙和不同岩性接触带可能发生淋水及小股状涌水。2发生突泥突水的预报措施对于构造复杂、水量丰富的地层，必须准确预报工作面前方20～25m范围的工程地质和水文地质情况，以便为制定施工方案。超前地质预报形式主要有物探和钻探方式。其中物探有TSP203、地质雷达、红外探水；钻探有超前地质水平钻、加深炮孔。2.1TSP203全程施作TSP203，每次探测长度为120米，搭接长度为20米。2.2超前地质水平钻采用超前地质水平钻施作3个探孔，上台阶施作3个，上台阶1个探孔取芯，每次施作长度为30米，搭接长度5米，要求探孔能够探测到掌子面外侧1米。预测工作面前方注浆段长度范围的地质构造和岩性、地下水出露位置和水量大小，以及围岩变化情况。采用钻眼排碴取样分析，记录钻速、水质水量变化情况以及开挖后的岩面观测素描，综合判断预报前方水文、地质条件。超前地质钻孔上台阶布置图钻孔参数表钻孔编号长度仰角偏角130m5°3°230m5°3°330m5°3°根据超前地质水平钻情况，若揭示出地下水，在拱顶施作3φ108泄水孔，提前将水引排出来。超前钻孔断面布置图（示意）若通过超前钻孔还不能进行释能降压，采用设置迂回导坑引排岩溶水，确保掌子面的正常施工。2.3加深炮孔在每个掌子面采用风钻在拱顶、拱腰两侧、中部处施作加深炮孔，炮孔深度为5～10米，根据钻孔的速度和出水情况，判定前方围岩情况。2.4掌子面素描在开挖过程中，对每个掌子面进行地质素描，根据掌子面围岩的节理、产状、出水点位置和围岩走向，判定前方围岩情况。综合对比分析各种超前地质预报的结果，制定相应的施工预案。3施工工法双层支护中隔墙7部洞室开挖、水平大管棚注浆加固围岩、人工免扰动开挖、边墙超前仰拱施作，拱墙衬砌紧跟。采用逐榀开挖，每次开挖进尺控制在0.6米以内。拱墙衬砌仰拱紧跟掌子面，拱墙衬砌距掌子面距离控制在50米以内，仰拱距掌子面距离控制在20米以内。3.1封堵方案（1）上台阶可相对向前开挖，分别于开挖前方适当位置处施作1m厚C25混凝土挡土墙，在挡土墙周壁径向钻设φ42钢花管并注浆加固地层，钢花管每根长3m，环向间距0.6m，钢花管露出壁面1m，其末端采用环向Φ22钢筋焊接牢固，用以封堵和加固前方围岩。（2）挡土墙之间的平台必须用工20型钢与钢架牢固连接，间距50cm，并用Φ25连接筋焊接牢固，间距1m，并施作0.5m厚C25混凝土；拱中部施作工20竖向支撑，其端头与拱部型钢及底部横撑牢固连接。（3）为了加强大管棚的刚度，φ108大管棚（壁厚8mm）必须丝口连接，每根大管棚中放置三根Φ22的钢筋，一根Φ42mm的注浆小导管，长度与大管棚同长；断面上小导管居中，三根钢筋以等边三角形焊接在φ42上，最后从φ42小导管中注浆，使每根大管棚中充满水泥砂浆，提高其刚度。3.2初期支护开挖前大管棚注浆超前支护，小管棚配合支护。在开挖完成后有能完成初支施工的时间时，进行双层支护中隔墙7部洞室开挖。开挖断面设置厚度为30cm的2道砼板（C20喷射砼+I18工字钢），竖向设置厚度为30cm的支撑（C20喷射砼+I18工字钢），将断面分成7个小洞室。开挖时，根据掌子面围岩的实际情况，若围岩较好，上中下台阶分别开挖、整体推进、及时支护，开挖支护完成后及时将横向砼板和竖向砼支撑施工完成，纵向掘进间距为0.5m。横向砼板和竖向砼支撑设置钢筋网和纵向φ25连接筋（环向间距0.8m）。初期支护参数：设双层全环I20型钢钢架，纵向间距0.5m，交错布置；径向锚杆设置φ22砂浆锚杆，按0.8m（环）×0.5m（纵）梅花型布置；纵向连接筋调整为φ25，环向间距0.5m。具体开挖顺序为：（1）上台阶开挖预留核心土，双层Ⅰ20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强；Ⅰ18喷射砼底板紧跟施作；Ⅰ18中隔墙喷砼竖向支撑，封闭掌子面。（2）中台阶左侧开挖，封闭掌子面，双层Ⅰ20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，Ⅰ18中隔墙喷砼竖向支撑。（3）中台阶右侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。（4）中台阶中部开挖，封闭掌子面，中台阶I18喷射砼底板紧跟施作。（5）下台阶左侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。（6）下台阶右侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。（7）下台阶中部开挖，预留核心土，封闭掌子面。3.3加强监控量测加强变形观测，包括周边收敛、拱顶下沉、掌子面位移。加密量测点布设及量测频率，5个测点2～5m一个断面，量测频率为4小时/次，及时对量测数据进行分析并反馈现场指导施工，为调整支护参数提供依据。4施工人员、机械设备及材料配备情况4.1施工人员配备情况表1施工人员统计表序号班组施工人员至少需要人数备注1开挖班28满足2支护班12满足3喷浆班31满足4抽水班8满足5电工班4满足6出碴班13满足7搅拌站15满足8拱墙衬砌班17满足9钢筋班10满足10仰拱班5满足合计1434.2施工机械配备情况表2投入的施工机械设备表序号设备名称技术能力及规格格单位需要数量现有数量欠缺数量备注1挂防水板台架自制台1202风动凿岩机YT-28台252503挖掘机CP400（22.2m33）台2204装载机ZLC50台2205出碴车15t台6626电动空压机4L-40/88（20mm3）台5507风镐G10台101008混凝土搅拌站HZS50（1120mm3/h）座2209混凝土运输车8m3辆34010混凝土输送泵HB60D台12011衬砌模板台车长度9m台12012钢筋切断机GJ40台11013钢筋弯曲机GW40台11014交流电焊机BX-300台44015柴油发电机200KW台11016轴流通风机125BT-22F1000台2205安全保证措施（1）在施工过程中，严格按照“步步探明，步步掘进，不探不掘”的施工总原则。开挖时，按照“管超前、严注浆、短进尺、早封密、勤量测”的原测施工。（2）建立健全安全管理体系，加强施工人员培训和施工安全管理。a每月定期组织操作人员进行安全培训学习；项目部组织工区和各部门相关人员到相邻标段参观学习；与当地公安机关联系进行爆破员和安全员培训学习。b班前进行安全讲话；每月25日由项目部主要领导牵头组织相关部门对全线进行一次安全检查；每月28日召开生产计划会，同时布置落实安全保证措施；加强过程控制，项目部每天对现场施工进行检查。（3）在施工过程中，值班领导、安全员、技术员和工班长全程跟踪检查，发生问题及时解决。（4）加强交接班登记制度和进出洞登记制度，加强规范化管理。（5）建立安全质量长效机制，制定下发了“对禾洛山隧道仰拱、拱墙衬砌跟进距离进行单独考核的通知”，每月15号、28号项目部对进出口仰拱、拱墙衬砌跟进距离进行考核。（6）根据每循环施做系统锚杆时施钻情况进行判断，对开挖轮廓线以外围岩的判断，如有钻进速度较快或有水，将系统锚杆改为系统锚管进行注浆加固，或局部留作排水孔，同时将锚管长度调整为4.5米。（7）掌子面有水出漏成股状、有承压现象或掌子面围岩出现1/3断面为全风化且有水时，必须停止掌子面施工并对掌子面进行封闭施做地质钻，探明前方围岩情况以便做出正确的施工方案及支护参数的调整。（8）由于出口是返坡排水，要加强抽水设备的配备，根据前期发生涌水时的最大涌水量的2倍进行配备抽水设备。（9）在施工过程中，严格按照规范要求，在施工现场配好救生管和救生圈等救生设备。6施工应急预案突泥时，首先将洞内人员与机具撤至安全区。然后根据突泥位置查找地面是否有溶孔，地表水是否与突泥位置相连通，成为地下水的补给源头，如果有，则加以封堵或疏排。当洞内突水、突泥减缓，能进人操作时，即进洞清理现场，根据以下方案处理。（1）施工过程中若发现较弱突水突泥现象，立即报告应急组织领导，现场施工人员可根据现场实际情况迅速打随机排水孔，安置塑料弹簧软管进行排水（塑料弹簧排水管引入排水沟），释放水压力，并及时喷锚进行围岩封闭。如果围岩破碎，可在初喷砼结束后迅速安置钢拱架，然后再进行复喷砼封闭围岩，加强支护。（2）施工过程中若发生高强压力突水突泥现象，应立即尽可能地撤离人员和机械设备，确保安全。及时向现场应急领导小组汇报，根据实际情况迅速组织救护工作。准确记录水量的流量、流速、水压，采取有效措施进行突水突泥控制。指挥与控制：①观测预警由现场技术人员和各工班指定人员加强日常观测，确保在第一时间确认涌水涌泥险情，提前发出预警提示。a与当地气象台建立天气服务联系，根据天气预报和降水量统计，加强隧道涌水观测；b注意观测地表沉降情况，看地表是否存在异常现象；c观测数据有变化时，及时向项目组长汇报，以便组织施工抢险。②安全撤离当确认出现涌水涌泥时，洞内施工人员由班组长带队全部撤离，立即电话通知项目部安全救援组长，组织所有现场施工人员将施工机械加以安置保护。被困施工人员来不及撤离的，应选择衬砌台车等安全平台进行自我保护，等待组织救援。③组织抢险a各班组及时清点人员，确认有无被困人员，并集结待命，不得私自外出；b组织抢险突击队，由各工班抽调