隧道工程不良地质及特殊重难点施工方案及措施

隧道工程不良地质及特殊重难点施工方案及措施

1.高地温地段

隧道存在地温危害区域，施工过程中应进行超前地质预测预报，测试地温，在施工中采取加强通风、洒水等降温措施；缩短二次衬砌浇筑长度，必要时在防水板和初期支护间设置隔热材料，降低高地温对混凝土浇筑的影响，防止混凝土因温差过大而开裂，同时做好场内人员防护措施。

2.岩爆地段

隧道开挖过程中可能发生岩爆。施工中应进行超前探孔为主，辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段进行分析预报，结合开挖面附近岩体的观察及地质素描，分析岩石的动态特性。针对施工中发生岩爆主要采取“以防为主、防治结合”的原则。主要根据岩爆等级采取开挖超前导坑、超前钻孔爆破、超前钻孔注水、开挖面喷雾射水、径向钻孔注水、分部开挖、短进尺、光面爆破、钢架/网喷混凝土、超前锚杆及加长系统锚杆等措施，达到软化围岩、释放应力、保护人员及设备、保证结构安全等目的，并结合调整隧道施工工艺，尽量减小岩爆的危害。

经验证有大变形可能时应采取如下施工措施： （a）短开挖、密支撑，环环封闭；

（b）加强初期支护措施，采用网喷（或钢纤维混凝土）、加长锚杆、压浆、钢拱架相结合，加固围岩；

（c）加大预留变形量，允许初期支护后有较大变形； （d）在喷混凝土层设纵向槽缝并采用可缩式钢架等。 （e）掌子面设置玻璃纤维锚杆加固措施。

另外应预先准备防护网及机具外包防护钢板，以备岩爆发生时保护人员及设备的安全。 3.放射性地段

隧道洞身围岩为黑云母花岗岩，该种岩石可能存在放射性，施工过程中对人体产生危害。隧道施工中应加强放射性测试工作。对放射行偏高与异常段的现场施工管理工作，要按照《放射性防护和环境保护规程》做好相关的防护工作。施工过程中可采用以下辅助措施：

（1）在围岩放射性气体等异常的岩体破碎地段，如断层带、节理裂隙密集带等，可用防放射性物质的覆盖层或水泥砂浆喷涂堵死其溢出通道；而在放射性较强等局部地段，可采用混凝土屏蔽层隔离。

（2）加强机械通风。

（3）添置个人防护设备：为减少放射性物质引起的外照射，隧道内工作人员应穿戴工作帽及过滤式口罩。严禁工作人员在隧道内进行餐饮，以减少放射物质进入消化系统引起的内照射。

（4）对于含有放射性物质超标的弃碴，应采用混凝土屏蔽层隔离。减少放射性物质引起的外照射。

4.富水地段

隧道穿越断层所在区核心部位的地段，断层带影响范围内围岩较破碎，为强富水区，可能出现坍方和季节性涌水等安全隐患，可采用全断面地质素描、地震波反射法地质探测仪（探测距离约100～200m）、地质雷达（探测距离约30m）、超前水平钻孔等综合物探和地表重要井、泉点的观测和深孔水位监测等手段，对掌子面前方的地质情况进行综合判断，并根据判断结果，对富水断层破碎带段采用超前预注浆，开挖后径向注浆、补注浆、局部注浆等措施，对地下水进行适当封堵，减小地下水对隧道施工带来的危害，严防涌水、突泥事件的发生。根据施工过程中揭示的地下水情况，判断隧道支护结构是否需要设置承受水压结构。

设计采用Ⅲ型小导管预支护，5m超前预注浆堵水处理，施工过程中应严格按设计施工，尽快支护并封闭成环，二衬紧跟，并做好监控量测工作。如发现异常，应及时通知相关单位，并采取应急措施，避免发生安全事故。

5.断层破碎带

隧道共发育有3条断层，施工时应根据开挖过程中揭示的不同地质情况，进行以超前钻探为主、结合全断面地质素描、地震波反射法进行地质探测、炮眼加深等进行综合施工地质超前预测预报工作。对富水断层破碎带段采用超前预注浆，开挖后径向注浆、补注浆、局部注浆等措施，对地下水进行适当封堵，减少地下水对隧道施工带来的危害，避免因防涌水、突泥造成的人员事故。常用的超前支护有超前大管棚及超前小导管，超前大管棚直径70～159钢管，一般10～100m；小导管为直径32～60mm钢管，2.5m～6m长，导管跟进需要进行注浆。

6.坍塌

隧道支护不及时易坍塌，坍塌时立即撤离掌子面人员，建立安全警戒线，安排专人进行安全巡查；加固隧道环向支撑、横竖向支撑以及扇形支撑，加强围岩监控量测，采取掌子面堆载预压、封闭掌子面等措施防止坍塌加剧造成冒顶。

7.下穿供水管、供气管、输油管等

隧道下穿段施工中优先采用机械非爆破作业，必要时采用爆破施工时应严格控制爆破，施工时对隧道中线左右侧30m范围内的供水管设置沉降位移检测点，布网进行监控量测，发现异常应立即停止开挖施工并报告相关单位。

8.岩溶

隧道岩溶发育，存在溶洞，岩溶水发育，施工中易发生涌水地质灾害。多充填黏土及角砾土，工程性质差，开挖易坍塌，对隧道围岩影响较大。施工时应根据开挖过程中揭示的不同地质情况，进行以超前钻探为主、结合全断面地质素描、地震波反射法进行地质探测、炮眼加深等进行综合施工地质超前预测预报工作。

应根据岩溶形态、规模、充填体富水情况，采取相应的安全措施。对于规模较大的充填且富水溶洞，采用大管棚注浆、超前帷幕注浆、超前小导管注浆等超前支护措施，先支护，后开挖，避免盲目施工诱发涌水涌泥事故；在后续施工中采用型钢钢架、格栅钢架加强支护；二次衬砌加强。此外，在开挖时应根据充填物情况，酌情加大预留变形量，防止充填体变形过大而侵限。

隧道爆破开挖时，应做到多打眼、打浅眼、，严格控制装药量。当隧道只有一侧遇到溶洞时，应先开挖该侧，待支护完成后再开挖另一侧。

9.煤矿采空区

为了铁路运营安全，需进行专项安全评估，与煤矿产权单位做进一步的沟通，对煤矿采取限采或停采方案。

在施工过程中，应采取以下措施： （1）实施超前探测

超前钻孔及预测孔施作要求：

① 采用地质雷达对前方岩层界面进行预报定位，并采用超前水平钻孔（取岩芯）进行验证；

② 当采用地质雷达和超前水平钻探探测有煤层时，为准确探明前方地质情况，每断面增设5个超前钻孔；

③ 当遇煤层时，在开挖面距离煤层垂直距离为10m时必须至少打5个穿透煤层的瓦斯探测孔，探测孔进入煤层底板岩层不小于0.5m，其终孔位置应控制在开挖轮廓线外5m以上，探测煤层倾角、厚度、顶板岩柱、底板岩柱、地质构造、煤层层位等具体情况，为安全揭煤提供可靠的基础资料；

④ 隧道开挖至煤层顶板垂直距离为5m时，上导坑必须打至少2个穿透煤层全厚的瓦斯预测孔，下台阶开挖至煤层顶板垂直距离为5m时，至少打1个穿透煤层全厚的瓦斯预测孔，对煤与瓦斯的突出性进行预测；

⑤ 瓦斯预测孔各循环搭接长度不小于5m。 （2）煤层突出危险性预测

采用钻屑指标法及瓦斯压力法进行判断，预测孔见煤后采用电煤钻打穿煤层，收集全部钻屑，按《防治煤与瓦斯突出规定》检测有关指标，判断突出危险。

（3）防突措施

当预测煤层有突出危险时，采用钻孔排放瓦斯。 （4）防突效果检验

煤层瓦斯在采用钻孔排放15～30天后，在隧道上导坑掌子面打至少打2个检验孔，检验孔孔底应位于排放瓦斯范围内，在排放孔之间，采用与预测孔相同的方法进行测定，如判断煤层与瓦斯突出危险性在临界值以下，则认为排放有效，否则须延长瓦斯排放时间，增加排放孔数量或采取其它措施。

防突措施效果检验指标及临界值按《铁路瓦斯隧道技术规范》表6.4.2执行。 （5）作业要求

采用湿式钻孔，爆破采用煤矿许用的电雷管和炸药，以串联连接方式，用防爆型起爆器作为起爆电源；爆破后，要经过15min后，要对爆破地点，检查通风、瓦斯、有害气体、瞎炮、残炮等情况，由专业人员进行瓦松和有害气体浓度检测，确定安全后，方可允许作业人员进入施工。

10.二氧化碳侵蚀

隧道地下水具有二氧化碳、酸性侵蚀，在施工过程中要采用防侵蚀的水泥品种，同时调整水灰比或采取其他防水措施，防止侵蚀；在隧道施工缝及变形缝均采用综合防水措施，尽量隔绝环境水土中侵蚀介质对主体结构的作用。

11.高地应力地段

隧道极高应力区施工中应进行超前探孔为主，辅以地震波、电磁波、钻速测试等手段进行分析预报，结合开挖面附近岩体的观察及地质素描，分析岩石的动态特性。针对施工中发生岩爆主要采取“以防为主、防治结合”的原则。主要根据岩爆等级采取开挖超前导坑、超前钻孔爆破、超前钻孔注水、开挖面喷雾射水、径向钻孔注水、分部开挖、短进尺、光面爆破、钢架/网喷混凝土、超前锚杆及加长系统锚杆等措施，达到软化围岩、释放应力、

保护人员及设备、保证结构安全等目的，并结合调整隧道施工工艺，尽量减小岩爆的危害。

经验证有大变形可能时应采取如下施工措施： （a）短开挖、密支撑，环环封闭；

（b）加强初期支护措施，采用网喷（或钢纤维混凝土）、加长锚杆、压浆、钢拱架相结合，加固围岩；

（c）加大预留变形量，允许初期支护后有较大变形； （d）在喷混凝土层设纵向槽缝并采用可缩式钢架等。 （e）掌子面设置玻璃纤维锚杆加固措施。

另外应预先准备防护网及机具外包防护钢板，以备岩爆发生时保护人员及设备的安全。