【導讀】滬昆客專湖南段CKTJ-6標。施工階段風險評估報告。中鐵隧道集團滬昆客專長昆湖南段項目經理部。⑴《關于印發(fā)加強鐵路隧道工程安全工作的若干意見通知》（鐵建設。⑺相關國家和行業(yè)標準、規(guī)定：。①《鐵路隧道設計規(guī)范》。③《鐵路工程抗震設計規(guī)范》。⑥《鐵路工程建設項目水土保持方案技術標準》。雪峰山3號隧道位于湖南省溆浦縣九溪江鄉(xiāng)至北斗溪鄉(xiāng)境內，線。路于九溪江鄉(xiāng)寶山村賀豐元南面，茅坳河西面溝谷山坡進入隧道，下。穿寶山村、塘里、登天坡至北斗溪鄉(xiāng)坪溪村的杉樹灣。間距5m，隧道進口里程為DK264+402，出口里程為DK271+220，全長。的曲線上，其余位于直線上；隧道內縱坡為20‰的單面下坡，隧道最。根據本線工期安排，本隧控制工期為33個月，其中施工準備期3. 個月，隧道土建工期30個月，為滿足隧道工期要求，結合地形、地質。根據現場調繪，結合區(qū)域地質資料，隧道范圍地層主要地層為第。殘積層；出露或下伏志留系下統(tǒng)兩江河組、奧陶系

　　

【正文】 ，圍巖軟弱、破碎的隧道施工時，應采取有效的超前地質探測預報措施，提前預知前方圍巖地質情況，根據所測地質情況預測判斷是否具有突泥、涌水可能，防止災害事故的發(fā)生。若超前探測有突泥、涌水可能，現場應采取果斷施工技術措施，同時上報監(jiān)理部、設計院，設計相應的支護或處理措施，防止突泥涌水的發(fā)生。 ⑴ 超前地質預測預報 富水 地段要根據設計要求進行超前地質預測、預報，采用地質素描、地質調查、地質雷達、 TSP203 長距離超前地質預報、紅外探水、超前 水平 鉆孔、 加深炮孔 等綜合方法進行預報，準確判定前方地下水分布情況和儲量，為制 定施工方案提供依據。 ⑵ 超前預注漿堵水 施工該段時 ，采取 帷幕 注漿加固措施，預注漿加固前先采取引 26 排措施，然后進行注漿。 帷幕注漿是通過在掌子面鉆地質探孔和注漿孔，再向孔內壓注水泥（或水泥 水玻璃）漿液，漿液擠出開挖斷面及其周圍一定范圍內的巖縫中的水，保證圍巖的裂隙被具有一定強度的混合漿體填密。 ① 帷幕注漿施工工藝 施工工藝見 圖 51 帷幕注漿施工工藝框圖 。 ② 帷幕注漿構造 :見圖 52。 止?jié){墻 布 孔 埋孔口管 鉆 孔 頂入鋼管 注 漿 洗孔復注漿若干次 終 孔 注漿結束 設置注漿泵站 鋼管加工 注漿觀測 漿液材料準備 圖 51 帷幕 注漿 施工工藝框圖 27 ③ 施工 主要參數 注漿范圍：根據工程地質、水文地質、注漿目的及開挖方式等因素確定，一般為毛洞開挖半徑的 2～ 5 倍。每一循環(huán)注漿長度為 20m。注漿孔深一般在 15～ 30m。 注漿壓力：一般最終壓力為涌水壓力的 2～ 3 倍，即： Pz＝（ 2～3） P。 漿液選擇：可采用水泥漿液、水玻璃漿液或其它化學類漿液。水泥漿液的水灰比采用 1:1～ :1,水泥與水玻璃兩液體積比取:1～ 1:1。 注漿順序：先注無水孔，后注有水孔。在無水地段，可以從拱腳起順序注漿，也可以從拱頂順序注漿。 ⑶ 開挖、支護、二襯 帷幕注漿結束后先施工超前管棚然 后開挖，根據圍巖級別分別采取 相應的設計工法 開挖，開挖后及時進行初期支護并封閉成環(huán)，仰拱和二襯及時緊跟，以“管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”和“分步開挖” 的原則組織施工。 待注漿區(qū)域 已注漿區(qū)域 圖 52 鋼導管帷幕 注漿 施工示意圖 隧道洞身 28 ⑷ 隧道周邊徑向注漿 開挖后及時對隧道周邊進行徑向注漿，封堵地下水，控制地下水排量，如果隧道洞頂有住戶，要嚴格控制地下水流失，采取“以堵為主，限量排放”的原則。 ⑸ 地下水環(huán)境保護 對隧道洞頂有住戶的，要嚴格控制地下水流失，采取“以堵為主，限量排放”的原則。施工中應根據地質超前預測預報及隧道環(huán)境監(jiān)控實施情況，按設計采取相應的超 前帷幕注漿堵水、開挖后徑向注漿堵水、全環(huán)防水、抗水壓襯砌等防堵水措施，以免給當地居民的生產生活及生態(tài)環(huán)境造成影響。 ⑴施工原則 嚴格按“早預報、先治水、前支護、短進尺、弱爆破、強支護、快封閉、勤量測，步步為營，穩(wěn)步前進”的原則組織施工。 ⑵超前地質預報 采用開挖面地質素描、 TSP203 地震反射法、 HSP 水平聲波反射法、地質雷達、紅外探水和超前鉆探進行超前地質預報。對圍巖的破碎和富水程度進行預測和驗證。及時進行信息收集、處理、反饋，以調整施工方案和施工方法。 ⑶施工方法 根據超前地質預 報所揭示地質斷層及地下水的水量情況按設計采取超前預注漿、局部注漿、開挖后徑向注漿和超前小導管注漿等注 29 漿方式，確定注漿的范圍。注漿結束后，對注漿效果進行檢查，是否進行補注漿，是否可以開挖。 ①開挖 根據現有資料針對不同斷層采取不同的開挖方法，在開挖過程中根據實際情況適時進行調整。斷層及破碎帶施工主要采用雙側壁導坑法、臺階法開挖施工。 ②初期支護 采用噴、錨、網、噴支護緊跟、鋼架支護。噴射砼厚度符合設計要求，加強監(jiān)控量測工作，根據位移量測結果，評價支護的可靠性和圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，及時調整支護參數，確保施工安全。 鋼架緊跟開挖施作，及時封閉成環(huán)，對雙側壁導坑法、七步臺階法施工地段，輔助鋼架支護在襯砌前逐段拆除。 輔助支護施工措施根據實際進行設計變更以及現場施工安全需要進行施作。 ③仰拱超前，襯砌適度緊跟 仰拱超前施工，襯砌適度緊跟，形成封閉結構，提高襯砌結構的承載力；施工縫、沉降縫作特殊處理，一方面為了防水，另一方面可減弱地層活動性對襯砌結構的危害。 ⑴ 分不同的地層采用不同參數的和不同的施工方法來控制圍巖變形。 ⑵ 試驗段現場測試圍巖松動圈的范圍，根據圍巖應力特征，采用加大預留變形量、加長錨桿 、加強支護參數（噴混凝土的厚度、鋼架 30 的間距、型鋼的型號、錨桿的長度以及二次襯砌的結構參數）等來控制變形。 ⑶ 開挖后立即封閉開挖暴露面，噴射混凝土采用高標號早強混凝土。 ⑷ 加強鎖腳錨桿，嚴格貫徹“短開挖、弱爆破、強支護、快封閉、勤量測、及早襯砌”。 ⑸ 加強二次襯砌的結構厚度和鋼筋布置。 ⑹ 加強監(jiān)控量測工作，及時調整支護襯砌參數和施工方法。 ⑺ 發(fā)生擠壓大變形時，必要時采用多重支護、分次施工支護技術來控制變形。 ⑻ 為了控制變形，改善隧道結構的受力條件，根據實際的變形情況，隧道正洞采用近似圓形的結構斷面，輔助坑道也 可采用曲墻斷面形式。 巖爆風險控制措施 依據設計文件、相關地質資料及巖層特征等方面初步判別巖爆存在的可能性，其判別指標為： ⑴ 巖石的強度 Rb≥ 80Mpa； ⑵ 巖層中的原始初應力σ 0≥（ ~） Rb； ⑶ 圍巖的級別：Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ級； ⑷ 隧道洞身埋深 H≥ 50m； ⑸ 巖石干燥無水、呈脆性，結構較完整，節(jié)理基本不發(fā)育。 只要滿足其中三項指標時，即可判定巖爆存在。嚴格堅持“短進尺、多循環(huán)、以防為主、防治結合”的原則組織施工，采取的主要措施： 超前預報 31 采用以超前鉆孔為主，結合開挖 面及其附近的觀察，通過地質的觀察、素描，分析巖石的“動態(tài)特征”，主要包括巖體內部發(fā)生的各種聲響和局部巖體表面的剝落情況等，作出預報。 施工措施 對于巖爆地段主要采取以下措施： ⑴針對巖爆發(fā)生的特點和規(guī)律，采取超前鉆應力釋放孔加速原巖應力釋放，降低開挖后巖爆烈度。在開挖前，鉆超前錨桿，釋放部分原巖應力，通過超前錨桿與圍巖的共同作用，提高其開挖后的整體性，緩解應力集中，避免出現大塊巖石爆落。 ⑵優(yōu)化開挖措施，采用淺孔爆破，降低一次爆破用藥量，盡可能減少爆破對圍巖的影響，采用短進尺、 每循環(huán)進尺宜控制在 ～ ,一般不超過 。 多循環(huán)的作業(yè)方式；嚴格采用光面爆破技術，使開挖斷面輪廓園順，盡量避免局部出現大的超欠挖，造成應力集中而引發(fā)巖爆。 ⑶采用分步開挖，使應力逐步釋放，以便降低開挖后的圍巖應力。 ⑷開挖后， 微弱巖爆地段可直接在開挖面上灑水，軟化表層，促使應力釋放和調整；中等巖爆地段在邊墻及拱部隧道開挖輪廓線1015cm 范圍內打設注水孔，并向孔內噴灌高壓水，軟化圍巖，加快圍巖內部應力的釋放；強烈?guī)r爆段除采用噴注高壓水外，可采用開挖超前導坑的方法，提前釋放部分應力。 ⑸ 局部增設錨桿及鋼筋網或采 用鋼架錨噴支護等手段進行防護，盡可能減少巖層暴露時間，減少巖爆發(fā)生。對于巖爆強烈的開挖面， 32 可采用超前錨桿對開挖面前方的圍巖進行鎖定。在拱部及兩側側壁布置預防巖爆的短錨桿，錨桿長度宜為 2m 左右，間距宜為 ～ ，并宜與微纖維噴射混凝土聯(lián)合使用，形成噴錨加固作用。 ⑹ 盡快進行模注砼施工，并適當延長拆模時間。 安全措施 隧道施工中一旦發(fā)生巖爆，應立即采取以下措施： ⑴徹底停機待避，同時進行工作面的觀察記錄，如巖爆的位置、強度、類型、數量以及山鳴等。 ⑵巖爆后加強找頂工作，在工作面、邊墻及拱部，每 一循環(huán)內進行 23 次找頂，清除危石，確保施工安全；。 ⑶采用能及時受力的摩擦型錨桿。 ⑷加強初期支護，二次襯砌緊跟。 ⑸延長通風時間。 ⑹對管理人員和施工人員加強巖爆知識教育，嚴格執(zhí)行隧道施工的安全規(guī)定，強化個人防護意識。 ⑺加強人員和機械的保護。 ⑻已完成開挖的巖爆地段設立明顯的警示標志，并由安全員加強對該施工段的巡視工作，確保通行人員、車輛的安全。 洞口 落石風險控制措施 ⑴洞口邊仰坡施工 ①開挖前，先在明洞邊仰坡開挖線外布置觀測點，嚴密觀測洞頂圍巖變化。觀測點應布置在仰坡頂 5~10m 范圍，間距每 5m 一個。還 33 應根據巖層走向、厚度、頂部位置具體設置，應保證能觀測到順層巖體的位置變化。根據觀測數據，分析洞頂圍巖變化，當洞頂沉降出現突變，產生較大的橫向、豎向位移時，應實地觀察洞頂地表有無出現裂縫，并加強觀測。如果觀測數據有繼續(xù)加大，裂縫寬度變大或者數量增多，則洞口可能出現失穩(wěn)，需要停止進洞進行處理。 ② 對局部孤石進行清除， 邊仰坡設置錨桿框架梁及主動防護網進行防護。 ⑵洞口段正洞施工： ①進洞開挖，開挖方式應采用三臺階法或者雙側壁導坑法、保留核心土法。遵循“短進尺、弱爆破、早封閉、勤量測”的施工原則，每循環(huán)進 尺以一榀拱架間距為宜，盡量采用預裂爆破。 ② 觀察記錄工作面的工程地質與水文地質情況，作地質素描。觀察開挖面附近初期支護狀況，判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性和初期支護的可靠性。由工區(qū)地質組進行，其他技術人員協(xié)助。 ③地表量測： 在 Ⅴ 級圍巖且埋深小于 40m 的地段沿隧道軸向每隔5～ 10m 布設。同時在橫向依據實際情況，選定主斷面，沿主斷面布設測點，以了解地表沉降的橫向影響范圍。 ④洞內量測：按照設計及規(guī)范要求，對隧道進行拱頂下沉及圍巖收斂量測，發(fā)現圍巖變化異常立即采取加固措施，確保施工安全。 瓦斯 風險控制措施 （ 1）加 強超前預報：結合現場實際情況，對瓦斯含量、壓力、涌出速度等指標進行檢測和分析及早查明煤層的位置和突出性，利用 34 彈性波判斷前方煤層的具體位置，采用洞內鉆孔檢測瓦斯的含量及壓力。 （ 2）加強通風 通過煤系地層施工，通風的重要性尤為突出，要加強通風管理，保證有足夠的風量及風速，以便稀釋及加速瓦斯的排出，使洞內瓦斯含量不高于規(guī)定值。 （ 3）建立完善的瓦斯監(jiān)測檢查制度 采用瓦斯自動報警儀與人工檢查相結合，配專職的瓦檢員，對隧道進行 24 小時巡回檢測，對有可能瓦斯聚集處進行檢測。對爆破作業(yè)，實行“一炮三檢制”，即裝藥前、放 炮前和放炮后對爆破工作面檢測。 （ 4）建立嚴格進洞人員檢查制度，洞內防止火源，嚴禁將火種帶入隧道。 六 、評估結論 通過 對 雪峰山 3 號 隧道進行風險評估得出如下結論： 雪峰山 3 號 隧道初始風險等級突泥突水 判定為“ 極高 ”的占 %，判定為“高度”的占 8%；塌方判定為“極高”的占 %；判定為“高度”的占 %；大變形判定為“高度”的占 47%。綜合考慮各風險因素， 雪峰山 3 號 隧道初始風險等級為“高度”。 通過對初始風險采用工程措施處理以后， 雪峰山 3 號 隧道殘余風險等級突泥突水、塌方 和大變形 均能降至中度及以下，其中 巖爆 和瓦斯 已降至低度，殘留風險綜合評價為“中度”。