岩爆专项施工方案评审(最新)PPT课件

1、1,雅康高速公路二郎山隧道岩爆专项方案评审,汇报人：张晓天,2,1、工程概况,雅安至康定高速公路C2标段主线长9.39km（右线K72+310K81+700），泸定互通式立交一座，泸定连接线长4.497km，主体控制性工程为二郎山特长公路隧道，全长13425米，C2标负责施工左线长度6747m，右线长度为6700m，工期66个月。 二郎山特长隧道具有以下特点： （1）隧道长：单口掘进6747m。 （2）地质条件复杂：隧道穿越级围岩，主要为闪长岩、安山岩、花岗岩及泥岩、页岩、粉砂岩等，、级围岩高埋深地段存在不同等级的岩爆现象，其岩性主要为花岗岩及安山岩。 （3）工期紧：隧道单口掘进6747m，不

2、可预见性因素多，造成施工工期紧张。,3,2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案,2.1、二郎山隧道岩爆地段统计 根据两阶段施工图设计C2标段第三册第一分册地质纵断面设计图关于可能发生岩爆段落统计如下： 二郎山隧道右线岩爆地段统计,4,二郎山隧道左线岩爆地段统计,2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案,5,2.2、设计文件中岩爆处理方案 结构支护防治 初期支护采用喷锚网柔性支护，使初期支护随围岩应力释放发生微小位移而变形。 设置短而密的锚杆，可有效降低围岩应力水平，同时锚固岩爆体脱落。 对于中等及强烈岩爆适当加强初期支护强度，设置格栅钢架，防止大块岩爆体脱落，危及施工安全。 对于

3、强烈岩爆，应加大初期支护强度及延展性，喷砼采用CF25钢纤维砼。,2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案,6, 施工防治措施 改善围岩受力状态 短进尺、弱爆破，每循环进尺控制在2m左右，减少药量和减少爆破频率，采用光面爆破，并控制爆破效果，对于强烈岩爆地段应采用预裂爆破，尽量减少开挖爆破作业对围岩的扰动。采用全断面开挖，以减少围岩表层出现应力集中。 改善围岩物理力学性质 向掌子面及附近洞壁喷洒高压水或利用炮眼及锚杆孔向岩体深部注水，目的是降低围岩强度，增强其塑性，减弱其脆性，最终降低岩爆的剧烈程度。,2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案,7, 总结岩爆发生规律，加强个体防护，

4、岩爆活跃期进行待避。 总结岩爆发生规律，如岩爆发生时间、岩爆活跃期、距离掌子面的距离、发生岩爆的部位、岩爆的破坏方式及声响特征等，根据国内外众多岩爆工程实例，岩爆活跃期通常是开挖后几小时内，距离掌子面通常是12倍洞径。根据岩爆发育规律，有针对性采取防护措施。 加强个体防护，在掌子面及附近周边，采用移动式被动网防护棚架，对于中等强烈岩爆，掌子面作业台车周边设置钢筋网。对于岩爆集中发生的活跃期，采取待避措施。,2、设计文件对二郎山隧道岩爆地段划分及处理方案,8,3.1、现场岩爆情况描述 二郎山隧道最早出现岩爆是在2013年7月20日，左洞ZK77+773ZK77+770段发生轻微岩爆，偶尔有响声，

5、犹如鞭炮声，拱顶岩体有剥落，无弹射。岩爆特征：爆破过后30min进洞查看时已经开始发生，在拱部左侧，没有弹射只有剥离掉落，2小时后基本稳定。设计图纸中发生岩爆段落隧道埋深在550m以上，实际施工中在2013年11月3日左洞ZK77+207ZK77+204段在隧道埋深350m时就发生轻微岩爆，岩爆特征和第一次发生岩爆基本相同，现场支护参数按照设计意图局部加密打设系统锚杆，挂网喷砼。,3、现场存在岩爆现象描述及当前已经采取的方案,9,弱岩爆音频,10,截至目前左右洞发生中等岩爆段落已有120m长，在2014年1月17日左洞ZK76+869ZK76+866段爆破过后，岩爆发生时，岩体内发出清脆爆裂声

6、，犹如枪声，拱部岩石劈裂成棱块状、倒三角形，伴随弹射岩体，尤其拱部左侧半边岩体剥离弹射，最终形成环向4.5m左右，纵向3m，深度达1.7m的岩爆坑，并把上循环的拱架带落，有相当数量的岩石松动脱落，待这循环安设拱架时仍偶有小岩片弹裂。岩爆特征：爆破过后30min进洞查看时已经开始发生，在拱顶及左侧区域，大面积岩体弹射，左侧岩体运行轨迹类似抛物线，伴有清脆爆裂声，集中岩爆持续时间2个半小时左右，后期仍有岩片掉落。,3、现场存在岩爆现象描述及当前已经采取的方案,11,岩体弹落瞬间照片,左洞ZK76+869ZK76+866段岩爆发生时大片岩体弹落,12,二郎山隧道左洞ZK76+869ZK76+866段

7、岩爆后照片,岩爆过后形成塌腔及拱架破坏,13,中等岩爆视频,14,岩爆破坏拱架视频,15,2月20日右洞岩爆情况描述,2014年2月19日二郎山隧道右线K76+829+822两个循环爆破过后，业主、监理及施工方人员均到掌子面现场查看，两循环均未发现岩爆现象发生，现场决定不立架，按照三级围岩施工。但是在2月20日下午11点右线K76+822+819段爆破后发生岩爆，岩爆发生段落K76+829+819，时间持续到15点才基本稳定。本循环及之前施工完毕初支的两个循环均有大量岩体掉落，前两循环初支网片、锚杆及喷砼受损严重。岩爆部位在拱顶右侧至拱腰位置，环向长度3.5m，纵向长度10m，深度最深有1.5

8、m，掉落的岩体有12m3之多。,16,岩爆后岩体掉落范围照片,岩爆后系统锚杆严重变形,2月20日岩爆后照片,17,3、当前岩爆段已采取的施工措施,轻微岩爆段施工措施汇总表,18,中等岩爆段施工措施汇总表,3、当前岩爆段已采取的施工措施,19,工人在安全防护下对掌子面及开挖周边轮廓喷洒高压水,3、当前岩爆段已采取的施工措施,20,装载机驾驶楼顶部加设8mm厚钢板 挖掘机驾驶楼顶部加设8mm厚钢板,3、当前岩爆段已采取的施工措施,21, 现场观察总结岩爆规律 为总结岩爆发生规律，降低岩爆段施工风险，指导后续岩爆段施工，编制了岩爆统计观察记录表，通过现场观察总结规律。 记录表内容包括：岩爆发生时间、

9、里程、地质状况、断面部位、岩爆前的声响、岩爆数量等信息。记录表格式见纸质材料。,3、当前岩爆段已采取的施工措施,22,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,4.1、加强岩爆的预报 在岩爆段加强观测，并根据观测结果采取喷、锚、网的加强措施。另外，对掌子面前方可能发生岩爆的程度进行预报。预报主要采用以下方法综合预报： 、试验分析法预报 在进入设计岩爆范围时，对不同岩石取样试验及现场实测地应力max和Rc、RCmax指标（需要业主协调外部单位测试）；根据其大小判别可能发生岩爆的程度，再结合TSP203超前地质预报或超前探孔，用对比的办法对前方可能发生岩爆的具体地段进行预报。,23,、经验预报

10、 A根据地质素描和数码相机拍照，结合施工经验进行预报。 B岩体完整，极少或看不出明显裂隙的围岩容易发生岩爆；相反岩体节理松散破碎，一般岩爆不会发生。 C岩石表面干燥，具有似烘干样的光泽容易发生岩爆。 D水平、薄层、结构面较多的岩石容易发生岩爆。 E岩爆发生前的声响特征进行预报，当听到围岩内部有闷雷似的响声时，尽快撤离人员及设备。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,24,、用工程类比法进行预报 在施工过程中根据隧道已发生经历的岩爆情况进行分析，找出除一般岩爆规律外的特殊规律，用工程类比的方法，对以后地段的岩爆进行预报。 4.2、采取临时及永久防护措施 1、通用措施： 、岩爆段在掌子面

11、钻孔台架顶部增加可移动的防护棚架，保证作业人员及设备安全，防护棚架设计图如下。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,25,防护棚架构造：图中“1”标识为I10工字钢顶棚骨架，共计10根，骨架之间挂设防护网；图中“2”标识为I10工字钢走行轨道，共计2根；图中“3”标识为液压顶升油缸，共计4个；图中“4”标识为骨架走行装置，共计20套，每个顶棚骨架通过走行装置与两侧走行轨道连接。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,钻孔台架防护棚架侧面图,26,钻孔台架防护棚架正面图,棚架防护原理：工人在掌子面钻孔作业时，顶棚骨架展开，液压油缸升起棚架，和防护网共同覆盖整个钻孔台架，保证工人

12、在安全防护下作业。初期支护需要安装拱架时，可以将顶棚骨架沿走行轨道向掌子面方向收缩，便于拱架安装作业。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,27,、每循环岩爆发生后对掌子面及周边开挖轮廓喷洒高压水。 、加强光面爆破现场管理与技术指导，以取得良好光爆效果。 、中等及强岩爆段增加掌子面正面喷射混凝土临时支护，改善围岩受力状态。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,28,2、不同级别岩爆采取的措施： 岩爆在没有发生前，并无明显征兆，虽经过仔细查找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂响声，石块应声而下，有时暂不坠下。岩爆发生部位多在拱部及拱腰，在开挖后陆续

13、出现，4小时内最激烈， 24小时内最为明显，延续时间一般为12月，有的延长时间1年以上，事前一般无明显征兆。针对岩爆发生的复杂性，在不同级别岩爆段拟采取如下措施。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,29,轻微岩爆段施工措施汇总表,轻微岩爆段拟采取的措施,30,中等岩爆段施工措施汇总表,中等岩爆段拟采取的措施,31,强烈岩爆段拟采取的措施,32,4.3、其他安全防护措施 、岩爆段继续按照已采取的安全措施给施工人员配发钢盔、防弹背心，在装载机、挖掘机等机械设备驾驶室上方设置防护钢板。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,33,工人现场作业佩戴钢盔及防弹背心,工人在安全防护下开

14、展找顶工作,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,34,装载机驾驶楼顶部加设8mm厚钢板,挖掘机驾驶楼顶部加设8mm厚钢板,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,35,、根据岩爆发生的规律，放炮后一定待岩爆稳定后才能进入工作面，如工作时发生岩爆，撤人至岩爆稳定后，方可工作。 、加强监视警戒 、洞内作业时设专职安全员值班警戒，重点是易发生岩爆地段，人员密集或人员常来回地段，并增加照明，设置警戒标识牌。另外在中等及强岩爆段已经施工完毕的初支段落加强警戒，防止后期发生岩爆损坏初支，伤及人员设备，这种岩爆情况在雅泸高速C7合同段曾出现过。 、每次放炮派专人到掌子面监听岩爆发生前的声响，

15、以此来分析其岩爆的可能性和严重性，决定是否停工撤人。 、加强岩爆教育 对进洞施工人员进行岩爆普及知识和安全须知的教育；对临时进洞人员也向其交待安全注意事项。,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,36,4、下一步针对不同级别的岩爆现象拟采取的措施,雅泸高速C7合同段施工完毕的初支发生强烈岩爆,37,5、其他建议事项：,、考虑到岩爆治理的复杂性，建议参建各方成立岩爆治理现场领导小组。每循环岩爆发生后，各方及时判定岩爆级别，确定支护参数，便于现场及时施作初期支护，保证施工进度。 、考虑到二郎山隧道岩爆段落长，中等及强岩爆地段爆出大量厚度不一的坑洞，现场都采用分层架设网片喷锚的方式补平，初期

16、支护增加的工程量要求现场签认，予以计量。 、分段落对地应力进行实测实量，通过科学数据判断岩爆情况。,38,6岩爆防治的参考资料,6.1公路隧道设计规范JTG D70-2004版P226对岩爆的论述 其中14.7.1描述：岩爆地段采用钻爆法施工时，应短进尺掘进，减小药量和减少爆破频率，控制光爆效果，以减少围岩表层应力集中现象。轻微岩爆（级）、中等岩爆（级）区：一般进尺控制在22.5m，尽可能全断面开挖，一次成形，以减少围岩应力平衡状态的破坏；在掌子面和洞壁经常喷洒水，必要时采用超前钻孔应力解除方法，形成局部应力释放区，从而减少（弱）岩爆。 强烈岩爆（级）、剧烈岩爆（级）区：一般进尺控制在2m以内

17、，必要时下部可以预留1/3分两部开挖，以降低岩爆破坏程度；,39,6.1公路隧道设计规范JTG D70-2004版P226对岩爆的论述,可采取超前钻孔应力解除、松动爆破或震动爆破等方法，降低岩体应力，使能量在开挖前提前释放，必要时可均匀、反复地向掌子面内岩体高压注水，以降低岩体强度。 14.7.2描述：岩爆地段开挖后，应及时进行挂网喷锚支护，以达到“以柔克刚”的目的；从另一角度来讲，当挂网喷锚支护作业完成后，即使再产生岩爆，它们也构成了“第一道防线”，不会因此而危及到施工人员和设备的安全。初期支护可采用喷射混凝土、系统锚杆和钢筋网，形成喷、锚、网的一体组合支护；当岩爆烈度级别较高时，可辅以超前

18、锚杆、增设仰拱或格栅钢架支撑。,40,6.2 有关专著对岩爆的论述,中国工程院院士王梦恕专著中国隧道及地下工程修建技术中对岩爆的论述： 该书P247关于岩爆的定义 岩爆是在高地应力区硬岩隧道建设中的一种地质现象，是指围岩在高地应力作用下，储藏在岩体内的应变能突然释放造成的一种围岩破裂现象。岩爆发生时，破坏后的岩石被弹裂出来，有时伴有人耳可闻的响声，轻微岩爆围岩呈片状剥离。,41, 该书P246高地应力评估标准 高地应力隧道是指隧道围岩中原始地应力大于某一限值的隧道。引起高地应力的影响因素很多，如隧道埋深、地形地貌、地质构造运动史、主要构造线与隧道轴线夹角等。隧道施工段落是否属于高地应力状态的单

19、一评判标准是：Rc与smax比值关系（Rc为岩石单轴饱和抗压强度，smax为岩体中最大主应力），评估标准见下表。,6.2 有关专著对岩爆的论述,42,隧道初始地应力场评估标准,6.2 有关专著对岩爆的论述,43, 该书P248关于岩爆等级划分标准 脆性硬质岩石及高地应力是岩爆发生的主要条件。岩爆形成的具体过程：在洞室开挖过程中，洞壁上逐渐集中的切向应力使局部岩体中与切向应力一致的原生微裂隙、微节理或软弱面，沿切向应力方向劈裂扩展，形成宏观张性破裂面，将洞壁附近岩体劈裂成板状。岩爆等级划分及特征描述见下表。,6.2 有关专著对岩爆的论述,44,岩爆等级划分标准表,6.2 有关专著对岩爆的论述,45, 该书P249提出的岩爆隧道设计施工要点 岩爆的防治措施包括勘察设计阶段的预防措施和施工阶段的治理措施。根据勘测查明的岩性和地应力状态，判断是否会发生岩爆，如果可能发生岩爆，则在隧道设计阶段要采取预防措施，而在施工中要有足够的准备和治理措施。 隧道开挖时对岩面进行洒水软化释能。一般轻微及中等岩