目录1 编制说明 (3)1.1编制依据 (3)1.2编制原则 (3)1.3编制范围 (4)2 工程概况 (4)2.1线路概况 (4)2.2隧道主要工程量 (4)3 岩爆的特点及辨识 (5)3.1岩爆的基本特征 (5)3.2岩爆产生的条件 (5)3.3判断岩爆发生的应力条件 (6)3.4地应力计算与隧道岩爆预测 (6)3.4.1XX (6)3.4.2XX (7)3.4.3XX (7)3.4.4XX (8)4、岩爆的预防及处理方案 (12)4.1总体施工方案 (12)4.2超前地质预报 (12)4.2.1超前探孔 (13)4.2.2地质素描 (13)4.3加强光面爆破控制,提高爆破效果 (13)4.4加强初期支护 (14)4.4.1轻微岩爆区 (14)4.4.2中等岩爆区 (14)4.5超前应力释放 (15)4.6加强高压水冲洗 (15)4.7加强效果检测 (15)4.8岩爆发生时的处理措施 (15)4.9、岩爆防护开挖台架 (16)5、安全防护措施 (17)5.1成立岩爆预防及救援小组 (17)5.2安全防护措施 (18)5.3洞内作业安全技术措施 (19)5.3.1钻爆作业安全措施 (19)5.3.2人员及机械防护措施 (20)5.3.3洞内作业救援逃生措施 (20)隧道岩爆防治专项施工方案1 编制说明1.1 编制依据⑴、《XXXXX标招标图》;《XXXXX两阶段施工图》;⑵、国家和交通部现行有关工程的设计规范、施工指南、工程质量检验评定标准及安全技术规程;⑶、国家和四川省政府的有关法律、法规和条例、规定;⑷、现场详细的施工技术调查资料;⑸、施工单位资源状况、施工技术水平及管理水平;1.2 编制原则⑴、贯彻执行国家、交通部、当地政府制定的有关政策。
⑵、按照公路工程施工程序,合理安排施工进度,保证质量,确保按期完工,节约资源,保护环境,取得社会和建设单位信誉。
⑶、坚持科学性、先进性、经济性与合理性、实用性相结合的原则,采用先进的施工技术、科学的组织方法,合理安排施工。
⑷、坚持高起点规划、高标准要求、高质量落实,全面实现质量目标的原则。
积极推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料、新测试方法,采用国内外先进、成熟、可靠的方法和工艺,优化施工方案,实现安全、质量目标。
⑸、坚持以人为本,安全生产的原则。
施工生产活动始终把人的健康安全放在首位,严格执行GB/T28001-2001职业健康安全管理体系,认真编制施工安全技术方案,加强过程控制,落实保证措施,保证安全生产投入,实现安全生产。
⑹、加强质量管理,严把质量关,确保工程质量符合要求。
1.3 编制范围XXXXX合同段所有隧道弱岩爆段。
2 工程概况2.1线路概况XXXX合同段位于XXXX境内,设计起讫桩号为K118+370~K126+000,全长7.63km。
标段工程施工范围为:土石方15万方、防护圬工4.5万方、桥梁312.18m/4座、隧道7237m/3.5座(其中XX1883m、XX3126m、XX1482m、XX746m),合同总工期48个月。
2.2隧道主要工程量3 岩爆的特点及辨识施工前除采取仪器测定外,应对岩爆有个基本的辨识,在施工过程中及时发现、及时采取应对措施,确保施工安全。
3.1岩爆的基本特征岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象,当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时,破坏了岩体结构的平衡,多余的能量导致岩石爆裂,使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。
岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡,已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。
轻微的岩爆仅剥落岩片,无弹射现象。
严重的可发生石块弹射、冒落和突出等灾害。
隧道岩爆有以下特点:①爆发生前,没有明显征兆。
隧道施工时,一般的敲帮问顶、清除悬浮石也无法检明出。
②岩爆发生的地点主要集中开挖工作面附近。
③岩爆发生的时间多在爆破后4-6 小时,但也有的较迟缓。
④岩爆是由人工开挖诱导产生的,它与开挖方式及支护措施有直接相关。
⑤岩爆主要发生在埋深较大,所处岩层性状较单一,弹性模量等物理力学性能较高,能储存一定的应变能量。
3.2 岩爆产生的条件(1)近代构造活动山体内地应力较高,岩体内储存着很大的应变能,当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时;(2)围岩坚硬新鲜完整,裂隙极少或仅有隐裂隙,且具有较高的脆性和弹性,能够储存能量,而其变形特性属于脆性破坏类型,当应力解除后,回弹变形很小;(3)埋深较大(一般埋藏深度多大于200m)且远离沟谷切割的卸荷裂隙带;(4)地下水较少,岩体干燥;(5)开挖断面形状不规则,大型洞室群岔洞较多的地下工程,或断面变化造成局部应力集中的地带。
(6)地质构造岩爆大都发生在褶皱构造的坚硬岩石中。
岩爆与断层、节理构造密切相关。
当掌子面与断裂或节理走向平行时,极容易触发岩爆。
岩体中节理密度和张开度对岩爆有明显的影响。
掌子面岩体中有大量岩脉穿插时,也可能发生岩爆。
3.3 判断岩爆发生的应力条件用天然应力中的最大主应力σ1与岩块单轴抗压强度Rc之比进行判断。
经验公式:σ1/Rc>0.165~0.35(或Rc/σ1>6.06~2.86)的脆性岩体最易发生岩爆。
(Rc/σ1 = 4~ 7 为高地应力, Rc/σ1 < 4 为极高地应力)。
3.4 地应力计算与隧道岩爆预测3.4.1XX隧道最大埋深达513m,本次根据区内最大埋深及最易发生岩爆地段进行预测,最大垂直应力:σH=γh=26KN/m3×513m=8.5MPa最大水平应力:Hmax=7.36+0.0225×513=25.52MPa岩石单轴饱和抗压强度(Rc)为44.30MPa(0.15~0.2)Rc=6.65~8.86MPa岩体初始压力σ1=34.00MPa≥(0.15~0.2)Rc根据我国实测成果提出的岩爆判断:当σ1≥(0.15~0.2)Rc时可能产生岩爆,因此,拟隧道围岩存在岩爆可能。
3.4.2XX隧道最大埋深达628m,本次根据区内最大埋深及最易发生岩爆地段进行预测,最大垂直应力:σH=γh=26KN/m3×628m=16.3MPa最大水平应力:Hmax=7.36+0.0225×628=21.49MPa岩石单轴饱和抗压强度(Rc)为44.30MPa(0.15~0.2)Rc=6.65~8.86MPa岩体初始压力σ1=37.79MPa≥(0.15~0.2)Rc根据我国实测成果提出的岩爆判断:当σ1≥(0.15~0.2)Rc时可能产生岩爆,因此,拟隧道围岩存在岩爆可能。
此外,根据以往隧道发生岩爆经验,其发生岩爆的岩体均处于埋深大于200m的较坚硬岩和坚硬岩中,且地下水不发育。
前述知,区内岩体以坚硬岩花岗岩和花岗闪长岩组成为主,埋深基本上大于200m,节理不发育地段较多,主要以Ⅲ级围岩为主,且段落较长,地下水不发育,均以充分证明拟设隧道发生岩爆的可能性较大。
3.4.3XX隧道最大埋深达630m,本次根据区内最大埋深及最易发生岩爆地段进行预测,最大垂直应力:σH=γh=26KN/m3×630m=16.3MPa最大水平应力:Hmax=7.36+0.0225×630=21.54MPa岩石单轴饱和抗压强度(Rc)为44.30MPa(0.15~0.2)Rc=6.65~8.86MPa岩体初始压力σ1=37.84MPa≥(0.15~0.2)Rc根据我国实测成果提出的岩爆判断:当σ1≥(0.15~0.2)Rc时可能产生岩爆,因此,拟隧道围岩存在岩爆可能。
此外,根据以往隧道发生岩爆经验,其发生岩爆的岩体均处于埋深大于200m的较坚硬岩和坚硬岩中,且地下水不发育。
前述知,区内岩体以坚硬岩花岗岩和花岗闪长岩组成为主,埋深基本上大于200m,节理不发育地段较多,主要以Ⅲ级围岩为主,且段落较长,地下水不发育,均以充分证明拟设隧道发生岩爆的可能性较大。
3.4.4XX隧道最大埋深达900m,本次根据区内最大埋深及最易发生岩爆地段进行预测,为晋宁~澄江期花岗岩,现将推断叙述如下:最大垂直应力:σH=γh=26KN/m3×900m=23.4MPa最大水平应力:Hmax=7.36+0.0225×900=27.61MPa岩石单轴饱和抗压强度(Rc)为44.30MPa(0.15~0.2)Rc=6.65~8.86MPa岩体初始压力σ1=51.01MPa≥(0.15~0.2)Rc根据我国实测成果提出的岩爆判断:当σ1≥(0.15~0.2)Rc时可能产生岩爆,因此,拟隧道围岩存在岩爆可能。
此外,根据以往隧道发生岩爆经验,其发生岩爆的岩体均处于埋深大于200m的较坚硬岩和坚硬岩中,且地下水不发育。
前述知,区内岩体以坚硬岩花岗岩和花岗闪长岩组成为主,埋深基本上大于200m,节理不发育地段较多,主要以Ⅲ级围岩为主,且段落较长,地下水不发育,均以充分证明拟设隧道发生岩爆的可能性较大。
各隧道存在岩爆可能性段落见下表。
4、岩爆的预防及处理方案4.1总体施工方案加强超前地质预报,对岩爆出现的可能性与等级进行预测,以便施工时提前采取相关措施防范。
加强光面爆破,提高光面爆破效果,降低瞬发性的岩爆。
加强初期支护,延缓岩爆应变释放的强度和频率。
采用喷雾和高压水进行冲洗岩壁,进一步释放岩爆应变能量。
4.2超前地质预报在施工时,可直接根据施工掌子面的地质条件,如岩体结构面产状用发育状况,岩体的破碎程度、岩石的变质程度、岩体强度及地质应力等,来对掌子面前方的岩体条件、产状及完整性进行预测,用以指导采取预防措施。
图1:隧道岩爆区施工作业流程图另一方面,按设计要求,在进行隧道主体施工前,超前对平行导坑进行施工,然后根据平导施工收集到的地质信息、数据来对隧道主体施工岩爆发生的可能性进行预测。
平导离主体隧道越近,预报越精确。
本隧道平导距主体隧道30m,具体施工时,利用平导收集的地质信息、数据对隧道主体施工进行预测,同时,利用地质法收集到的信息对预测进行应证和纠正。
4.2.1超前探孔在隧道掌子面开挖地面以上1. 5 m位置, 左右两侧各钻一孔, 孔深5~ 6 m, 每2 个循环交替钻进, 通过钻探探明前方围岩地质表现, 可以帮助推断高顶应力的情况。
4.2.2地质素描在开挖后对掌子面、左右边墙揭示的围岩产状、岩性等进行描述绘制上图, 分析判断前方10~ 20 m 范围的围岩情况, 每一个开挖循环都作地质素描, 确保分析判断的连续性。
4.3加强光面爆破控制,提高爆破效果(1)采用光面爆破技术,在中等以上岩爆区,周边眼间距控制在25cm以内,采用隔眼装药,堵塞炮泥,增加光爆效果,以达到开挖轮廓线圆顺。
尽量避免凹凸不平造成应力集中,以达到减弱岩爆的发生。