通过监控量测数据、埋设的钢筋计及应力计反馈的数据,计算出各段的变形及受力情况和发展趋势,对可能存在失稳的部位,及时采用加固措施,防止隧道出现坍塌等恶性事件。
2.10 瓦斯、天然气段处置方案、措施
本隧为低瓦斯隧道,低瓦斯段落为DK100+850~DK101+280段,瓦斯等级为二级。根据川东油气构造的特点,存在天然气上逸至洞身的可能,在施工开挖过程中的突然涌出可能造成隧道风流中短时瓦斯超限现象。
(1)加强超前探测
钻探孔采用水钻孔。严格按设计要求施作超前探孔,通过瓦斯可能逸出区段时可考虑增加瓦斯超前钻探孔,以便及早发现瓦斯并释放。加强加深炮孔探测,并对加深炮孔施作人员作特别交底,要求及时报告异常情况。
(2) 瓦斯区段施工管理
a.瓦斯工区应进行不间断通风,通风机配置两路电源,并装设风险锁闭装置,当一路电源停电时,另一路应在15分钟内接通,保证风机正常运转。
b.本隧配置固定瓦检设备,人员配备便携式瓦检设备,各处瓦斯浓度应稀释到0.5%以下。
c.通风、照明、供电等固定机电设备应采用防爆型,作业台车、移动机电、运输车辆等各类行走设备不得产生火花、火种及静电。风管采用抗静电阻燃型。且风阻系数不大于0.0003,漏风率不大于2%。
d.爆破开挖时,低瓦斯工区的岩石掘进工作必须使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药。瓦斯工区的煤层地层掘进工作面、半岩掘进工作面必须使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药。低瓦斯工区的高瓦斯区域,必须使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药。有天然气(岩)地层与瓦斯,煤与瓦斯突出危险的工作面,必须使用安全等级不低于三级的煤
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矿许用含水炸药。瓦斯工区严禁使用黑火药和冻结或半冻结的硝酸甘油炸药;同一工作面不得使用两种不同品种的炸药。
e.瓦斯工区非爆开挖时,不得出现火源火种及静电。爆破开挖时必须采用电力爆破,并使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用的毫秒延期电雷管,使用煤矿许用的毫秒延期电雷管时,最后一段的延期时间不得超过130毫秒。不同厂家的生产的不同品种的电雷管,不得掺混使用;不得使用导保管或普通导爆索,严禁使用火雷管。
f.瓦斯地段设置全封闭衬砌并采取水气管引排措施。 2.11 岩溶角砾岩地段施工措施
岩溶角砾岩段施工时,按照“早预报、先治水、管超前、短进尺、弱爆破、勤量测、强支护、早衬砌”施工原则。
⑴超前地质预报
隧道开挖务必进行超前地质预报,避免施工的盲目性。 ⑵岩溶角砾岩地段隧道施工预加固措施
岩溶角砾岩地段,根据水量大小及围岩稳定情况,富水段可考虑全断面(周边)帷幕注浆等措施;无水段开挖拱部可采用小导管注浆预加固的措施。
⑶开挖方法
隧道开挖采用短台阶预留核心土环形开挖法开挖,台阶长3~5m,上台阶预留核心土,上台阶开挖采用小炮松动后风镐开挖。拱部采用小导管超前支护,支护结构紧跟,并及时进行封闭,防止围岩暴露过久。下台阶采用挖掘机开挖,必要时采用短进尺弱爆破开挖。
⑷支护作业要求
初期支护以喷射C25混凝士、注浆锚杆、挂钢筋网,型钢钢架组成,初期支护尽早封闭成环;对于有底部隆起现象地段可考虑采取隧道底部注
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浆加固或设桩加固措施;有水及变形较大段提早进行二衬施作。
⑸施工监控
监控量测作为隧道施工关键工序纳入现场施工组织管理中,及时反馈指导现场施工,确保施工安全。岩溶角砾岩隧道施工中监控量测主要进行水平收敛、拱顶下沉这两项监控量测作业,对于特殊变形地段可增设隧底上鼓、围岩压力等选测项目,并根据应力监测情况判断设计支护强度是否满足需要,及时反馈设计进行支护参数调整。
2.12 膨胀岩地段施工
膨胀岩土隧道开挖后常会有遇水膨胀、失水收缩开裂、易变形坍塌、隧底吸水膨胀底鼓等现象,围岩变形常具有速度快、破坏大、延续时间长、整治困难等特点,为此膨胀岩体主要施工措施如下。
(1)超前地质预报及岩层膨胀特性研究
根据设计要求开展超前地质预报,必要时钻芯取样送检测试验单位检验岩土性质、成分,以便能尽早采取针对性工程措施、方案。
(2)合理选择施工方案、加强工序组织管理
遵循“短进尺、早封闭、勤量测”原则,合理选择施工工艺、工法,最大限度控制对围岩扰动。
膨胀岩段尽快封闭围岩面,减少施工水对围岩的影响,拟采用两台阶法施工,围岩自稳能力差时上台阶预留核心土,围岩整体性较好情况下可采用全断面开挖。
合理选择支护方案,要一定程度上允许地应力适当释放,同时又必须遏制其过度释放而导致过大的围岩变形。因此,在支护方式上,一般采用先柔后刚、先让后顶、分层支护的方法。可采用初期支护形式有:格栅或型钢钢架、锁脚锚管、系统锚杆、钢筋网及喷射混凝土等,可根据揭露围岩情况加设超前支护措施;另外加设长锚杆是抑制变形的有效措施(尽量
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超过塑性变形区),通常采用自进式长锚杆、预应力长锚杆等进行拱墙变形区及仰拱区加固;变形较大区段可考虑增加拱架强度(材质强度、设置两层钢架、缩小拱架间距等)、设双层钢筋网、喷钢纤维砼等加强支护措施。二衬支护钢筋参数应考虑加强。
施工中加强施工工序组织,确保各工序连续、紧凑,尽可能提前仰拱施工时机,避免水对隧道基底影响。另外需根据监控量测进行综合分析初期支护变形速率,适时实施二次衬砌;而变形大、长时间不能收敛时提前施作二次衬砌并采取加强措施。
(3)加强监控量测、适当增大预留变形量
根据设计及规范,合理选择监控量测方案、监测项目,主要监测项目有隧底上鼓、围岩应力及位移、拱顶下沉、浅埋段地表沉降等,做到有针对性、可操作性、具有指导性;膨胀岩段加密量测桩及感应元件布置、加密量测频率,确保及时掌握围岩、支护结构的变形情况;在施工中,根据监控量测情况,动态调整预留变形量,但应充分考虑二衬前围岩、支护的变形,严禁侵限。
(4)加强施工排水管理
严格施工用水、排水管理,最大限度降低岩层遇水的概率,未施作仰拱段可采用管道跨越或硬化水沟排水,坚决抵制隧底积水;局部地下水出露部位,及时进行引排、注浆封堵,富水段施工,则采取全断面预注浆。
膨胀岩段开挖施工,风钻钻孔用水不好控制时,可用电钻代替风钻或机械开挖等以减少施工用水;下台阶开挖后根据情况,路面可临时硬化,以避免拱底渗水而膨胀软化。
(5)病害处治
变形后已不满足设计断面净空要求的拱架拆换处理施工遵循“先加固,后拆换”的处理原则以及“拆换一段、支护一段”的施工工序要求,
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并尽早完成二衬施工。
2.13 隧道通过采空区段施工措施
对于采空区,要通过超前地质预报探得采空区的大体里程,隧道掘进到临近采空区采用留核心土施工法,加强支护,支护措施可以同设计人员沟通采用围岩级别低于实际围岩的支护措施。
超前地质探测必须作为主要施工手段纳入施工关键工序中。根据现有地质资料:DK100+930-DK101+000左右隧道穿过T3xj煤系地层,将遇到老煤窖采空区。隧道约在DK100+945穿过采空区,采空区对工程影响较大。采煤巷道在隧顶以上9米左右,其对工程影响较小。该段采空区极有可能遇到基底空虚、巷道空洞、拱顶塌陷、突水突泥、坑道瓦斯涌出等病害情况。
2.13.1 超前地质探测 ①地质数据资料采集
尽量调集既有线穿越采空区施工资料,了解施工时遇到的病害情况及处理方法;尽量在当地寻找知情老百姓收集采空区资料,以便可以更详细的了解该段的施工地质情况,做到对可能遇到施工难点有应急措施。
②有孔探测
地质数据资料采集系 施统 隧洞工 超地身施前施工期地质超有孔探测系统(TSP、(地 (质工 前预报系统 软质钻探等) 软资件预 件料)报)处无孔探测系统 理(地质雷达探测等) 工程地质反馈
超前地质预报系统工作路线框图
有孔探测是施工过程当中最常用到的探测方法,其操作简单,既有施
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