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1、隧道施工危险源的识别和规避安全技术1中铁十八局集团乌鞘岭隧道施工中的重大危险源预测与安全规避技术1、工程概况乌鞘岭特长隧道位于兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间，隧道全长 20050m,为亚洲目前最长的铁路越岭隧道。设计为两座单线隧道，线间距 40m。线 路坡度主要为 11的单面下坡。我集团公司承担乌鞘岭特长隧道 I 标段（右线进口段）施工任务，隧道长 6.56km，包括右线进口、1#斜井和 3#斜井；路基长 1.93km，包括 3 座涵洞，一座跨线桥和路基土石方 59 万 m3。隧道穿越的地层主要有黏质黄土、卵石土、碎石土、泥岩、砾岩及砂岩以及 页岩夹薄 层煤组成。地质构造复杂，穿越褶皱、
2、断层 ，节理发育，存在岩溶、岩爆、涌水、煤层瓦斯等不良地质，安全系数小，施工难度大，所采用的新技术较多。隧道施工由于不确定因素给施工带来很多的不安全因素。一方面需要搞好安全管理，如加强安全教育，强化安全意识，落实安全责任制等，另一方面要切实强化隧道施工中的安全技术，加强危险源的识别、预测与规避机制，而这方面又常常是隧道施工组织管理的薄弱环节。2、隧道施工中重大危险源-常见不良地质的预测及规避对策在隧道施工中，常见的不良地质有浅埋、洞口顺层滑坡、危崖落石、断层隧道施工危险源的识别和规避安全技术2破碎带等。序号危险源预测识别方法 规避对策1浅埋地表覆盖层厚度小于隧道跨度时，即覆跨比小于 1 时，为
3、浅埋隧道。浅埋多在隧道洞口位置，但也有在洞身位置和全隧为浅埋隧道1、采用分部开挖方法。单线隧道微台阶或短台阶、双线隧道眼镜法、CD 法或CRD 法施工。2、开挖前先施工超前锚杆或超前管棚，地质情况较差、 围岩破碎时应先进行地表注浆。3、采用控制爆破，掌握控爆的临界振动速度。当地表的建筑物为土窑、土石房、毛石房时，临界振动速度不大于 1.0m/s当地表的建筑物为一般砖房、非抗震性大型砌块建筑物时，临界振动速度为2.0-3.0m/s当地表的建筑物为钢筋混凝土框架结构的建筑物时，临界振动速度不大于5.0m/s4、加强隧道开挖后的施工支护，视隧道围岩情况，采用系统锚杆、挂钢筋网然后喷混凝土。或采用钢格
4、栅支护。围岩类别较差时，施做 1015cm 厚的混凝土支护。5、加强施工监测。 地表沉降量的监测； 地表建筑物情况监测； 爆破震动监测； 围岩收敛变形量测；隧道施工危险源的识别和规避安全技术3 施工支护应力监测。2洞口顺层滑坡1、滑坡上缘裂缝或错落距增大,，不连续的裂缝贯通。2、地面变形速度明显加快。3、地面构筑物或建筑物等移位、变形，树木歪斜，池塘、水田渗漏。4、渗出水变混浊，开挖面岩层出水冒泥。5、裂缝处有响声。1、顺层滑坡施工宜安排在旱季施工。在滑坡体上设置桩点，观测滑体变化动态。2、做好滑坡体内、外的排水工程。3、对滑坡体进行预加固，设置抗滑桩、锚索桩或桩间挡土墙等。4、开挖前，先施做
5、 3050m 的超前长管棚，并进行注浆，填塞滑坡体内的裂隙。5、施工中密切检测拱顶、边墙和支护的变形情况，发现新的裂纹或异状时，要及时加强临时支护。3断层破碎带1、采用地质雷达超前预测预报。2、当隧道设平行导坑时，平导掘进超前隧洞一定距离，以了解掌握断层破碎带地质情况，3、洞内超前钻探预报。即在开挖工作面采用水平钻机向隧道前方打超前钻孔。1、开挖前先施工超前锚杆或超前管棚等对围岩进行预加固。围岩破碎时应先进行预注浆，改良围岩。2、开挖后的施工支护应加强，视断层的围岩破碎情况，采用系统锚杆、挂钢筋网然后喷混凝土。或采用钢架（或格栅钢架）支护。3、按设计进行永久性混凝土衬砌支护；或采用钢筋混凝土衬
6、砌；以及增加衬砌混凝土厚度、提高衬砌混凝土强度等级。4、衬砌后及早压浆。4危崖落石1、地形地貌多为深切的 V 型或 U 型河谷山坡，上部陡崖或倒悬危崖。2、地形陡峻，山1、施工前，检查洞顶坡面，有无松 动岩石，自上而下，分段清除松浮易动的石块。2、做好防排水，地表水截水引排。填塞岩石缝隙，以防地表水渗入岩层内部，隧道施工危险源的识别和规避安全技术4坡凹凸不平，裂隙节理发育，岩石破碎，易形成落石。3、地表水及地下水活动，使岩层裂隙充水，破坏岩体结构。 引起落石。3、拦截危石，在洞顶上方修建拦石网、拦石墙。4、将洞顶边坡刷方，并改造地形，不使坡面有危石出现。5、密切观察山坡裂缝，当危崖上有脱缝或裂
7、缝发展时，要立即停工，待检查、 处理后再施工。3、隧道施工中重大危险源-常见地质灾害的预测及规避对策。隧道施工中的地质灾害很多，常遇见到的有岩爆、岩溶、突（涌）水以及隧道塌方等。序号危险源预测识别方法 规避对策1岩爆1、岩体准强度评价法t=c(Vpm Npd)2 式中：t岩体准抗拉强度Mpac岩体单轴抗压强度 MpaVpm岩体（现场）纵波传播速度，m/s Npd岩石（室内）纵波传播速度，m/s 2、地应力测试法以周边最大切向应力0与岩体抗压强度 c推断，1、岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中，当设计文件有该类地质时，应提前防卫。2、岩爆多发生在新开挖工作面及其附近，以顶部或拱腰
8、部位为多，此时是防范岩爆伤人的重点部位。3、超前释放孔。在掌子面自拱部至边墙打超前释放孔。4、超前周边预裂爆破松弛。采用松动爆破、超前钻孔预爆法，先期将岩层的原始应力释放一些，以减少岩爆发生的可能性或避免大的危险。5、岩面喷洒水湿润。即向开挖的隧道施工危险源的识别和规避安全技术5即强度应力比推断d=c/02.5 时发生强岩爆3、山体自重应力推算岩爆的临界深度自重应力 r=H临界深度 Hc=Kjc3- /（1-） H=H/（1-）泊松比Kj系数，据围岩表面应力状态而定 Kj=0.19, 0.29,0.38,0.40 4、挪威分类当 c/=5-25 或t/=0.33-0.16 时， 为轻微岩爆当
9、c/ 2.5 或t/ 0.16 时， 为强烈岩爆式中： t岩体准抗拉强度Mpac岩体单轴抗压强度 Mpa最大主应力Mpa岩石表面喷射高压水冲洗，预先释放部分能量。6、锚杆挂网。爆破开挖后及时向拱顶及边墙进行喷射混凝土，加设锚杆和钢筋网，减少岩层暴露时间和岩爆发生的次数。7、及时清撬。岩爆发生时，有的石块暂不落地，呈摇摇欲坠之势，要及时清撬。8、增加防护钢棚。岩爆发生范围内的机械设备要增加防护钢棚，工作人员要配戴钢盔及防弹背心。9、岩爆高发期，即有片石弹射状、爆炸抛掷状的强烈岩爆发生时，机械设备及人员要撤出岩爆区域，躲避岩爆。2岩当隧道穿越可溶性的岩层时，则可能遇有岩溶。1、洞内超前预报。采1、
10、小型溶洞的处理。、堵塞。位于隧道底部位置的小溶洞，采用换填片石、干砌片石、 浆砌片石回填压实。或采用隧道底板梁隧道施工危险源的识别和规避安全技术6溶 用 TSP202 地质雷达预测预报系统。2、隧道为浅埋时，可进行地表钻孔，探测隧道前方是否有溶洞。3、当隧道设平行导坑时，平行导坑掘进超前隧洞一定距离，以了解掌握地质情况，分析岩溶存在的可能性。4、洞内超前钻探预报。即在开挖工作面采用水平钻机向隧道前方打超前钻孔。通过。、位于隧道 边墙位置的小溶洞，采用浆砌片石封堵，加强混凝土衬砌封闭。、拱部以上溶洞，视溶洞的岩石破碎程度，采用喷锚支护加固，加设护拱防护，拱顶回填浆砌片石或干砌片石压浆固结。2、规
11、模较大溶洞处理。1 跨越。 简支梁跨越； 栈桥跨越； 拱桥跨越； 边墙拱跨越；整体浮放支托跨越。2 支顶加固。 支承墙加固； 支承柱加固； 拱桥支顶加固；挖孔 桩支顶加固。3、岩溶隧道施工。岩溶隧道开挖同软弱围岩相似，管棚注浆综合预加固，微震爆破，强化初期支护。 单线隧道微台阶或短台阶、双线隧道眼镜法、CD 法或 CRD 法施工。3突涌1、超前探孔。用风枪或钻孔台车进行钻孔，钻孔长度为 5 米以上。1、引排水。查明溶洞或暗河水源流向及其与隧道位置关系，用涵洞、暗管、暗沟、泄水洞、开凿引水槽、铺砌排水沟等。隧道施工危险源的识别和规避安全技术7水 2、采用地质雷达检测。 2、堵水。溶洞或暗河的流水
12、量不大，有其它出口或有分支，采用注浆堵水。3、隧道反坡排水。利用抽水机配以管道排水，分段设置固定泵站和集水井。固定泵站与开挖面之间设置临时移动泵站，用潜水泵抽水至固定泵站的集水井。4、隧道施工中重大危险源-常见有害气体及高温的预测及规避对策。隧道施工中常见的有害气体多为无毒但可以燃烧和爆炸的瓦斯及天然气，有毒的硫化氢气体等。隧道高温则是隧道较长、埋深较深所产生的比正常高的温度。序号危险源预测识别方法 规避对策1瓦斯及可燃气体1、仪器检测法。可快速检测是否含有瓦斯，以及浓度。2、瓦斯突出危险性预测通常用钻屑指标法，即通过钻粉量的变化判定突出危险性，用煤粉倍率表示 N=Smax/S 式中：Smax
13、 表示最大钻粉量Kg/m1、隧道内所有的固定、移动设备、电器开关、照明装置均采用防爆型。2、瓦斯隧道内，不得有明火作业，洞内、洞口严禁吸烟，进洞人员穿棉制品。3、瓦斯突出防治。 钻孔排放。 水力冲孔。 震动性放炮渗出。 深孔松动爆破。岩层 或煤层注水。4、瓦斯排放。隧道施工危险源的识别和规避安全技术9S 表示正常钻粉量，一般取 2.5Kg/mN 表示煤粉倍率 判定指数：N2.5 无突出危险性2.5N3.5一般突出危险性N3.5 严重突出危险性3、作业环境瓦斯容许浓度作业地点 瓦斯允许浓度(%)1、携带式测量仪表使用地点 1.02、普通光电测距仪工作范围 1.03、爆破地点 20 米以内风流中
14、1.04、焊接防水板作业过程中 0.55、机电设备及开关附近 20 米内 1.06、洞内局扇吸入端风流中 0.57、洞内局扇及开关附近10 米内 0.58、放炮后 15 分钟开挖工作面 1.0 瓦斯引排。 抽放瓦斯。自然排放。5、封堵瓦斯。注水泥 浆或其它材料，堵塞岩层或煤层裂隙，阻止瓦斯渗入。及时对 开挖面进行喷混凝土封闭。尽快 进行封闭衬砌。衬砌用宜采用气密性混凝土。6、揭煤施工。当煤层厚度大于0.3 米，有瓦斯突出危险性时，必须进行揭煤施工。揭煤前先进行超前钻孔，探测煤层的层位、 倾角、厚度、岩性，地 质构造等情况。 预测 孔。在掘进工作面距煤层适当距离时，至少打两个穿透煤层全厚的预测孔
15、， 预测有无瓦斯突出危险性。检验 孔。瓦斯排放后，打两个与预测孔相同的检验孔，检查瓦斯排放情况。揭煤施工采用震动放炮一次揭开煤层。不能一次揭开煤层全厚时，对剩余部分，采取防突措施。揭煤后 ,及时施做金属骨架支护,防止冒顶。7、加强通风和瓦斯检测。隧道施工危险源的识别和规避安全技术102硫化氢气体1、嗅觉判别。硫化氢气体有难闻的腐卵臭味（俗称臭鸡蛋味）当空气中含有的硫化氢气体达到0.030.2ppm 时，为嗅觉界限20 -30 ppm 时，有难闻的气味50 -100ppm 时，刺激呼吸道100 -200 ppm 时，失去嗅觉。 2、仪器检测法。可快速检测是否含有硫化氢气体及浓度。3、空气中硫化氢气体的容许浓度：我国国家标准规定为10mg/m3；美国为22.5mg/m3（即 15 ppm）。1、隧道内施工人员配戴防毒面具，防毒剂由干木炭、碳酸氢钠组成。2、隧道内喷洒碳酸氢钠溶液，使有毒气体分解成无毒气体。3、及时对开挖面进行喷混凝土封闭，减少或堵塞硫化氢气体的渗入。4、加强隧道的通风，稀释硫化氢气体的含量。5、加强硫化氢气体的检测。6、对硫化氢气体涌入量较大的地段，尽快进行封闭衬砌，衬砌宜采用气密性混凝土。3高温1、超前钻孔测温2、洞内温度跟踪监测1、加强隧道内的通风。2、洞内爆破作业。装药 前测定工作面和孔底温度。距离
