隧道岩爆施工方案.doc

隧道岩爆施工方案 隧道岩爆防治专项施工方案 目 录 18 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 序号 隧道 名称 线位 起点 桩号 终点 桩号 长度（m） 最大埋深 岩爆可能性 预计岩爆长度 m m 1 XX 右线 K118+469 K120+355 1886 513 可能 300 左线 ZK118+477 ZK120+430 1953 300 2 XX 右线 K120+465 K123+591 3126 628 可能性大 500 左线 ZK120+496 ZK123+619 3123 500 3 XX 右线 K123+716 K125+197 1481 630 可能 270 左线 ZK123+718 ZK125+226 1508 270 4 XX 右线 K125+259 K126+000 741 900 可能性大 100 左线 ZK125+271 ZK126+000 729 100 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。 序号 隧道名称 桩号 长度 衬砌类型 备注 1 左线XX ZK118+710.00 ～ZK119+100.00 390 Ⅲ普通 2 ZK119+100.00 ～ZK119+140.00 40 Ⅲ停车带 3 ZK119+140.00 ～ZK119+503.00 363 Ⅲ普通 4 ZK119+635.00 ～ZK119+760.00 125 Ⅲ普通 5 ZK119+760.00 ～ZK119+800.00 40 Ⅲ停车带 6 ZK119+800.00 ～ZK120+320.00 520 Ⅲ普通 7 右线XX K118+660.00 ～K119+021.30 361.3 Ⅲ普通 8 K119+021.30 ～K119+061.30 40 Ⅲ停车带 9 K119+061.30 ～K119+508.00 446.7 Ⅲ普通 10 K119+640.00 ～K119+735.9 95.9 Ⅲ普通 11 K119+735.9 ～K119+775.9 40 Ⅲ停车带 12 K119+775.9 ～K120+175.00 399.1 Ⅲ普通 13 左线XX ZK120+596.00 ～ZK120+797.00 201 Ⅲ普通 14 ZK120+925.00 ～ZK121+101.00 176 Ⅲ普通 15 ZK121+101.00 ～ZK121+141.00 40 Ⅲ停车带 16 ZK121+141.00 ～ZK121+726.00 585 Ⅲ普通 17 ZK121+726.00 ～ZK121+766.00 40 Ⅲ停车带 18 ZK121+766.00 ～ZK121+949.00 183 Ⅲ普通 19 DK122+082.00 ～DK122+346.00 264 Ⅲ普通 20 DK122+346.00 ～DK122+386.00 40 Ⅲ停车带 21 DK122+386.00 ～DK122+548.00 162 Ⅲ普通 22 DK122+901.00 ～DK122+971.00 70 Ⅲ普通 23 DK122+971.00 ～DK123+011.00 40 Ⅲ停车带 24 DK123+011.00 ～DK123+519.00 508 Ⅲ普通 25 右线XX ZK120+565.00 ～ZK120+716.00 151 Ⅲ普通 26 ZK120+845.00 ～ZK120+984.80 139.8 Ⅲ普通 27 ZK120+984.80 ～ZK121+024.80