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1、1 1隧道防塌方专项施工方案1.1.隧道地质构造及地震动参数隧道地质构造及地震动参数1.1 地质构造该区区域构造上位于扬子准地台黔北 XXXX 断陷 XX 旋扭构造变形区，断裂、褶皱较发育。主要有 XXXX 背斜和 XXXX 向斜，西段呈东西走向，东段向北东偏转。区内位于XXXX 背斜中段和 XXXX 向斜中段。该区断裂较发育，主要断裂有 5 条，走向北东向和南北向。表现为南北向组断裂切错北东向组断裂。主要有李家寨断裂、苦蒜冲断裂、下油房断裂、汪家河断裂和西陇断裂，隧道只有在中部穿越苦蒜冲断裂，出口附近穿西陇断裂。1.2 地震动参数根据中国地震动参数区划图（1/400 万） （GB18306-
2、2001）划定，测区地震动峰值加速度为 0.10g，地震动反应谱特征周期为 0.45s。1.3 水文地质条件1.3.1 地表水测区地表水以河水、山间沟水为主。隧道出口为罗细河，是区内最大的河流，为珠江水系北盘江支流格所河上游，估计流量为 150 L/s。穿越洞身的主要有汪家河、大湾溪流和窝沿溪流，均为常年性溪流。大湾溪沟流量 15L/s，主要由高家冲和下马井溪沟汇集而成，两溪沟水流量相差不大，在 5L/s 左右。雨季时河水、沟水量明显增加。地表出露泉流量一般 0.120 L/s，局部具有承压性。隧道穿越区地表水发育，且雨季水量明显增加。1.3.2 地下水类型隧址区内主要为碳酸盐岩，隧道洞身穿越
3、可溶岩地层约为 46.7%。根据地层岩性及其组合特征、地下水赋存条件、水理性质和水力特征，将区内地下水类型分为第四系孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水，以碳酸盐岩岩溶水为主。另外，隧址区内 XX 组一段（T2g1） 、XX 镇二段（T1yn2）地层含有粘土岩、泥岩、泥质白云岩等属于碎屑岩、碳酸岩裂隙溶洞水，含水性相对较差，具有一定的隔水性，富水程度较弱。1.2.4.3 地下水补、迳、排特征（1）补给隧址区内大气降水补给是主要的补给形式，主要的补给期在雨季（68 月） ，而初夏（45 月）降雨则多补偿冬春季地下水的耗损，也是一个重要的补给期，根据区域地质资料，区域内大气降水的平均入渗系数为 0.
4、33。其补给地下水的方式主要有两种：一种为降雨直接或者形成地面片流，通过微细孔隙、裂隙和溶隙或者土壤、风化层，分散缓慢下渗补给；另外一种则是降雨形成地面线状水流，通过落水洞、溶斗、溶洞等较大的岩溶洞穴2 2的集中快速补给。而本区的降水特点是雨量大、雨时短、雨期集中，加之地形坡度较大，沟谷发育，切割较深，有利于地表迳流，整体上不利于对地下水的补给。地表水也是地下水的补给来源，特别是在可溶岩与非可溶岩接触带尤为明显，非可溶岩地区的溪沟水进入可溶岩区后，多数潜入地下补给地下水，如高家冲、大湾、大海塘子的地表水进入可溶岩区后通过落水洞补给地下水。（2）迳流由于岩性条件的差异，地下水的迳流方式差别也很大
5、，在厚层灰岩分布区，岩溶管道发育，地下水多集中于地下岩溶管道中迳流，并以岩溶大泉及暗河的形式于河谷中或沿与非可溶岩的接触带排出地表，如 XX 县城南西、高家冲一带，岩溶洼地、落水洞发育，地下水多以岩溶管道形式迳流。而在可溶与非可溶岩相间出现的地区，如 XX 镇组一段、三四段及 XX 组一段分布区，地下水多以层间流的形式迳流。在非可溶岩地区，地下水主要赋存于基岩裂隙中，并沿地形斜坡作渗流运动，于就近的溪沟中排出地表。区内岩层、山脊主要呈东西走向，而河流则主要从南向北直穿地层而过，由于向斜的汇水作用，地下水沿地层倾向运移后汇集于向斜轴部后再向东西两侧河流方向迳流，在大湾河一带，由于地形深切，地下水
6、也局部流出地表。地下水迳流途径短。（3）排泄XXXX 向斜构造中的地下水向轴部汇流，然后从河谷排出地表，如养猪冲、高家冲向斜地带，轴部为 T2g2 与 T1yn3+4 地层，地形上为溶丘洼地，两侧为 T1f 泥岩形成的高大山脊，地下水从两翼向中部集中后沿岩层走向向东西两侧河流排泄。高家冲、XX 坝一带地表水从高家冲落水洞流入地下，形成地下伏流后，在 XX 南西大湾河岸排出地表，流量9.4L/s。据区域资料，在汪家河的左岸有泉点出露：隧道进口 XX 泉点 SC11 枯季流量为3L/s；隧道进口北侧 0.7km 处向斜核部 5767 号泉点流量 10L/s，均排入汪家河。在罗细河和向斜轴部也有相应
7、的大泉点出露。XXXX 背斜轴部位置较高的地区，地下水向背斜两翼或沿轴向分散排泄地下水。XX 县城西部大湾、打磨沟、大海塘子一带，为 XXXX 背斜南翼，地表及地下岩溶发育，地表水通过落水洞潜入地下形成地下伏流，经过短距离迳流后又排出地表，溪沟水形成地表与地下循环交替迳流。打磨沟、大海塘子一带地下水由西向东顺岩层走向迳流，于县城、汪家河一带排出地表，县城 SC05 泉点，枯季流量 14.0L/s。XX 县城为大岩溶洼地，地表水在洼地东部边缘的落水坑流入地下，形成地下伏流，随即在其东面的小坡脚南面陡崖排出地表流入汪家河，伏流长 0.4km。隧道处于 XXXX 向斜与 XXXX 背斜的过渡部位，进
8、口处汪家河从南向北迳流，河床高程 1285m，流量约 25L/s，比隧道低约 20m；出口处罗细河为南京桥电站水库淹没区，洞3 3身比该段地下水排泄基准面的罗细河床高出 45m。洞身D1K917+580+700、D1K920+210+290和 D1K921+250+330 上方分别垂直经过高家冲沟、下马井冲沟和大湾冲沟。隧址区的地表河流从南向北直穿地层而过，地下水由河间地块中间部分别向两侧河流方向迳流，地下水径流途迳短，隧道靠近排泄区。1.3.3 水化学特征据水样测试资料，隧址区水化学类型以 HCO3-Ca2+和 HCO3-Ca2+Mg2+型为主，其次为HCO3-SO42Ca2+型水。矿化度较
9、低，一般为 0.0910.458g/L，pH 值 7.27.6。二叠系上统龙潭组（P2l）煤系地层和长兴-大隆组（P2c+d）下部夹煤地层含硫化物较高，具有较强侵蚀性，对应里程为 D1K923+230D1K924+135.0，在环境作用类别为化学腐蚀环境，水中酸性侵蚀对混凝土结构腐蚀等级为 H3；下统 XX 镇组二段（T1yn2）泥灰岩，对应里程为 D1K918+620D1K919+480 中具石膏假晶、板柱状石膏晶簇及针状次生石膏，XX组一段（T2g1）具多层石膏，对应里程为 D1K916+630D1K917+090，在环境作用类别为化学腐蚀环境，水中酸性侵蚀对混凝土结构腐蚀等级为 H2；下
10、统 XX 镇组三、四段（T1yn3+4） ，对应里程为 D1K917+090D1K918+620 盐溶角砾岩中具石膏假晶、板柱状石膏晶簇及针状次生石膏，在环境作用类别为化学腐蚀环境，水中酸性侵蚀对混凝土结构腐蚀等级为 H2。隧道其余地段取水分析，水质多为 HCO3Ca2+型水，无侵蚀性。1.3.4 隧道涌水量预测经对区域水文地质资料的综合分析，大气降水、地表水的直接入渗是地下水的主要补给来源。隧道的前半段穿越可溶岩地层，后半段穿越非可溶岩地层。地下水位不一，地下水渗透性亦存在一定差异。推荐隧道正常涌水量 Q23800m3/d，雨洪期最大涌水量 Q最大=60300m3 /d。隧道穿越区地下水分布
11、受构造、岩性控制，水文地质边界条件较为复杂，实际涌水量可能大于推荐值。隧道在可溶岩段遇溶洞、溶缝、溶隙可能发生突水、突泥，断层破碎带（D1K921+170+260） 、可溶岩与非可溶岩接触带多为地下水富集区，易发生突水、突泥，尤其是可溶岩上覆在非可溶岩层上时（D1K918+600+675、D1K920+905D1K921+002） ，地下水遇到隔水底板时更易顺着接触带下渗，岩溶较发育，施工时应加强超前地质预报工作。D1K921+002D1K924+140 隧道洞身经过泥岩、砂岩、硅质岩等碎屑岩，局部夹煤层，隧道以滴水为主，遇裂隙和不同岩性接触带可能发生淋水及小股状涌水。1.4 隧道主要技术标准
12、（1） 铁路隧道监控量测技术规程 （TB10121-2007） ；（2） 高速铁路隧道工程施工技术指南 （TZ241-2010） ；（3） 高速铁路隧道工程施工质量验收标准 （TB10753-2010） ；4 4（4）施工图纸、设计要求和环境、地质条件；（5）XX 公司铁路隧道监控量测技术规程 ；（6）地震动峰值加速度为 0.10g。2.2.隧道施工塌方原因隧道施工塌方原因隧道属于地下工程，在开挖后，原有的岩体结构和受力平衡被破坏，岩体在自重的作用下，应力重新分布，构成新的受力平衡体系，因此准确掌握地质情况，充分了解围岩的性质和自稳能力，以采用合理有效的开挖方法和支护措施，不仅能有效预防隧道塌
13、方的发生，还能保障工程施工安全、工期和节省工程投入。2.1 地质因素隧道在设计中时，对隧道设计的地质勘探，仅有的几个勘探钻孔很难准确的掌握隧道岩体的岩性、断裂构造和节理裂隙发育情况，岩石的类型虽易判断清楚，但断层节理发育情况却是千差万别。因此在隧道施工中，局部地段地质构造变化、断层破碎带、软弱夹层等工程地质条件变化，如果施工预防措施不当、不及时，极易造成隧道塌方事故。2.2 水文因素水是隧道施工中最难控制的因素之一。在隧道施工中，对水的作用切不可忽视，地下水是一个体系，随时随地都在变化，受地形、地貌、地质、气候等条件影响。在隧道施工中，由于岩土中水的变化，水沿岩体软弱面流动，破坏岩体组织，造成
14、岩体失稳而发生塌方事故；雨水渗入断裂带及裂隙后形成滑动面，岩石相互滑动，内力挤压变形也易造成塌塌。2.3 人为因素在隧道施工过程中由于施工人员对地下工程地质情况不了解，忽视围岩细微变化，对围岩自稳能力过高估计，造成思想上的麻痹大意，对不良地质地段没有采取合理的开挖方法，支护不及时，在开挖时，爆破对围岩的扰动过大，开挖后围岩暴露时间过长、风化程度加剧，造成应力重分布，使得原来不应塌方段，因岩体失稳而产生塌方。人为因素造成的塌方着重体现在如下几个方面：2.3.1 施工工艺在隧道施工中，正确的施工工艺是控制塌塌事件的关键。施工过程中盲目的采取单一的施工方案或施工方法，不根据现场实际地质情况和地层变化
15、情况及时修改施工方案和施工参数，造成施工方案或施工方法不适应现场实际地层，施工参数满足不了施工防护要求，有可能导致塌塌事故。2.3.2 地质超前预报和监控量测5 5地质超前预报和监控量测是施工的重要环节。地质超前预报工作应在隧道开工后不间断进行。在隧道施工中，监控量测必须按施工方案及规范要求进行，施工中往往因监控量测不到位，布点、量测等不准确或不符合要求，对施工起不到指导性作用，造成塌方。3 3 隧道施工预防塌塌措施隧道施工预防塌塌措施3.1 隧道塌塌前征兆围岩的变形破坏、失稳塌方，是从量变到质变的过程，在量变的过程中，必然会出现围岩的工程地质和水文地质特征及岩石力学上反应出一些征兆。根据这些
16、征兆来预测围岩的稳定性，进行地质超前预报，从而保证施工的安全，防治隧道塌方。围岩的变形破坏，失稳塌方有如下一些征兆。（1）遇特殊和不良地质条件，如断层及其破碎带、滑动层、溶洞、陷穴、古河槽、堆积体、流沙、淤泥、地下水、松散地层等稳定性差的围岩。（2）水文地质条件的变化，如干燥的围岩突然出水，地下水突然增多，涌水量增大，水质由清变浊等是即将发生塌方的前兆。（3）开挖面上有可能不稳定岩体的出露，尤其是小断层或其他软弱结构面和围岩的节理裂隙构造的出露处，往往是围岩局部塌方的部位。（4）拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生塌方。（5）岩石裂隙周围出现岩粉或洞内无故发现有岩粉飞扬时，也说明可能即将发生塌方。（6）围岩发生裂缝，并逐步扩大，很可能发生塌方。（7）支护受力变形发出声响时，说明围岩受力增大，有塌方的可能。（8）喷射混凝土出现大量的明显裂纹，亦说明围岩压力增大，有可能出现失稳塌方。（9）围岩或隧道支护，拱脚附近的水平收敛大于 0.2mm/d，或拱顶下沉量大于0.1mm/d，
