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达嘎拉隧道岩爆施工专项施工方案

达嘎拉隧道岩爆专项施工方案

1、编制依据、编制原则、编制范围 1

2.2地质和水文情况 2

JCT2322-2015 涡轮式超细粉体分级机2.3岩爆的分布范围 2

3、岩爆的形成原因及特点 4

3.1岩爆的形成原因 4

3.2岩爆的特点及判定标准 4

3.2.1岩爆的特点 4

3.2.2岩爆的判定标准 5

3.5达嘎拉隧道岩爆特点 7

3.5.3不可预见性 7

4、岩爆段施工方案 7

4.1岩爆隧道施工原则 7

4.2总体施工方案 8

4.3强烈岩爆段工期目标 9

4.5主要施工设备配置 10

4.6劳动力配备 11

5、防治岩爆的技术措施 11

5.1.1超前地质预报 12

5.1.2开挖方式 13

5.1.3加强初期支护 13

5.1.4初期支护 15

5.1.5超前应力释放 15

5.1.6加强高压水冲洗 16

5.1.7加强效果监测 16

5.2应对岩爆处理措施 16

5.3质量控制要点 18

6、施工安全保证措施 18

6.1岩爆现象辨识 18

6.1.1岩爆现象 18

6.1.2岩爆人工辨识的观测方法 18

6.2做好超前地质预报 19

6.3人员、设备安全防护 19

6.4其他保证措施 20

7.1岩爆作业人员配备的原则 20

7.2岩爆作业人员配备的要求 21

7.3专职安全生产管理人员及职责 21

7.3.1专职安全员配置 21

7.3.2专职安全员职责 21

8.1应急预案工作流程图 22

8.3应急组织的职责 23

1、编制依据、编制原则、编制范围

（7）新建铁路川藏线拉萨至林芝段施工图。

（1）坚持“安全第一，以人为本”的原则。

（2）岩爆段施工坚持“以防为主，防治结合”的原则。

（3）坚持掌子面及其附近大型机械化配套施工的原则。

（4）坚持超前预报、开展试验、分析预判相结合，降低工期影响，减少作业人员伤害的原则。

达嘎拉隧道正洞及辅助坑道轻微、中等、强烈岩爆段施工。

达嘎拉隧道进口里程DK277+741，出口里程DK295+065，全长17324m，为拉林铁路第一长隧道。其中，单线段长15335m，车站段长1989m，隧道最大埋深约1730m。由于隧道埋深较大，穿越Ⅱ、Ⅲ级坚硬围岩地段较多，地应力较大，可能发生岩爆，给工程的施工带来极大的困难，并威胁着施工作业人员和设备的安全，施工中必须采取防范措施。

岩爆多数发生在花岗岩、闪长岩且岩石单轴抗压强度大于80MPa段落。

预测隧道正洞岩爆段落总长度为15705m，其中强烈岩爆440m，中等岩爆14450m，轻微岩爆815m。岩爆段落长度占90.7%。

辅助坑道岩爆段落总长为2305m（未考虑2#斜井），其中轻微岩爆630m，中等岩爆1675m。岩爆段落长度占65.1%

本隧道可能发生岩爆段落及等级详见下表：

设计岩爆地段处理方案主要包括：

(1)加强光面爆破，保证开挖轮廓圆顺，避免造成局部应力集中而加剧岩爆；

(2)弱岩爆采用喷混凝土、钢筋网及砂浆锚杆加强支护；

(3)中等岩爆采用喷钢纤维混凝土、钢筋网及涨壳式预应力中空锚杆加强支护；

(4)强烈岩爆采用喷钢纤维混凝土、钢筋网、涨壳式预应力中空锚杆，超前锚杆及拱墙格栅钢架加强支护，并施作超前应力孔；岩爆段同时辅以加深炮眼、掌子面洒水，高压注水等措施进行综合整治。

改善围岩力学性质和力学条件

一般进尺控制在3m；尽可能全断面开挖，一次成形，减少对围岩的扰动；及时在掌子面和洞壁喷洒水以软化围岩。

一般进尺控制在3m；尽可能全断面开挖，一次成形，减少对围岩的扰动；及时在掌子面和洞壁喷洒水以软化围岩；必要时采用超前钻孔应力解除法来释放部分应力。

一般进尺控制在2m以内；尽可能全断面开挖，一次成形，减少对围岩的扰动；掌子面沿拱墙开挖轮廓线周边施作φ76超前应力孔提前释放应力，降低岩体能量，超前应力释放孔环向间距1.5m，纵向间距20m单孔长度25m，利用锚杆孔(超前或系统)，超前应力释放孔及炮孔高压注水，以降低岩体强度。

1、车辆机械易损部位和驾驶室上部加焊钢结构防护棚，施工人员佩戴钢盔和防弹背心，对管理人员和施工人员加强岩爆知识教育，严格执行隧道施工安全的规定，强化个人防护意识。

2.、反复找顶，加强照明，必要时组织施工人员及时进行避险以减小损失。

3、岩爆的形成原因及特点

岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。

3.2岩爆的特点及判定标准

岩爆是岩体具有高应力的一种典型的表现形式，但是实际观测得知，高地应力并不是岩体发生岩爆的唯一条件，岩爆与围岩储存弹性应变能的能力以及围岩的变形速度等因素也有关系。岩爆多发生在埋藏很深、整体、干燥和质地坚硬的岩层中。产生岩爆的时间，一般在开挖后几个小时，但也有的是在较长时间后发生。隧道中常遇见的岩爆以顶部或拱腰部位为多。

隧道内岩爆有如下特点：

(1)岩爆在未发生前并无明显的预兆，虽然经过找顶，并无空响声。一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块有时应声而下。在没有支撑的情况下，对施工安全威胁甚大。它与隧道施工中的一般掉块落石，在现象上有明显的不同。

(2)岩爆时，石块由母岩弹出，常呈中间厚、周边薄、不规则的片状。

(3)岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远；岩爆发生的时间，多在爆破后2～3h，24小时内最为明显，延续时间一般1～2个月，有的延长1年以上，事前一般无明显预兆。

(4)轻微岩爆段发生在距离掌子面0～20m范围内；中等以上的岩爆一般发生在距离掌子面0～80m范围内，岩爆较为频繁剧烈。

3.2.2岩爆的判定标准

依据设计文件、相关地质资料及岩层特征等方面初步判别岩爆存在的可能性，其判别指标为：

a岩石的强度Rb≥80Mpa；

b岩层中的原始初应力σ0≥（0.15～0.2）Rb；

c围岩的级别：Ⅱ级、Ⅲ级；

d隧道洞身埋深H≥500m；

e岩石干燥无水、呈脆性，结构较完整，节理基本不发育（有水段落也可能存在岩爆）。

只要满足其中三项指标时，即可判定岩爆存在。

岩爆按规模和烈度分为：轻微岩爆、中等岩爆、强烈岩爆和剧烈岩爆四种类型。

轻微岩爆规模小，一般岩爆坑较浅，厚度一般小于10cm，岩爆坑沿隧道轴向长度小于10m，呈零星分布。

中等岩爆的岩爆坑呈三角形、弧形及梯形，连续分布，规模较大，岩爆坑一般几十厘米深，最大达150cm，沿隧道轴线长10～20m，成片分布。

强烈岩爆和剧烈岩爆的岩爆坑连续分布，最大深度一般不超过4m，多在1m左右，沿隧道轴线长大于20m。剥落的岩块尺寸大，数量多，生成大量超挖现象，洞形不规则。

根据《高速铁路隧道工程施工技术指南》及《水利发电工程地质勘察规范》的有关规定，对岩爆宏观特描述如下：

表3岩爆等级判断宏观特征

爆裂松脱、剥离现象严重

大片爆裂、出现弹射或动下落

大片连续爆裂、大块岩片出现弹射

持续时间长，有随时间累进性向深部发展特征

具有延续性，并迅速向围岩深部扩展

具突发性、并迅速向围岩深部扩展

影响甚微、适当的安全措施就可以施工正常进行

有一定影响、应及时挂网喷锚支护措施、否则有向深部发展的可能

有较大影响、应及时挂网喷锚支护

严重影响甚至摧毁工程，必须采取相应的特殊措施加以防治

薄片状、薄弧形片状、薄透镜状

主要在边墙与拱部、可波及其余部位

边墙及拱部，可波及其余部位

贝壳状、弧形凹腔、楔形

规模大的弧形凹腔、楔形

大规模弧形凹腔或楔形、剪张破坏并存

目前达嘎拉隧道2#横洞H2DK0+600～H2DK0+450出现轻微岩爆，在掌子面、拱肩部位岩体伴有撕裂声，发生剥落，严重影响施工进度并造成安全隐患。针对这种情况，现场已采取爆破后及时向掌子面喷、洒水，湿润岩面，及钻超前应力释放孔向孔内灌注高压水，软化围岩，加快围岩内部应力释放的措施。

3.5达嘎拉隧道岩爆特点

达嘎拉隧道正洞预设计岩爆段长度占整个隧道长度的90%以上。目前预设计达嘎拉隧道可能存在岩爆的工作面，均发生了不同程度的岩爆。岩爆对整个达嘎拉隧道的施工安全及工期，影响巨大。

达嘎拉隧道2#横洞预设计轻微岩爆段，实际发生中等岩爆（爆裂剥离严重、岩体弹射）。正洞预测中等及以上岩爆段落占86%。

鉴于目前的隧道勘察设计及隧道岩爆预报手段及其准确性，仅在理论上推测本隧道存在大量的不同程度的岩爆GB／T 36585-2018标准下载，但在哪个段落发生何种等级的岩爆、在此段落上何时最可能发生岩爆，都存在很大变数，给施工组织、进度、安全带来了诸多不确定因素。

4.1岩爆隧道施工原则

由于岩爆的发生具有很强的不可预见性、隐蔽性、破坏性和危害性，因此施工中必须谨慎应对。遵循“预测超前、准确定性，方案合理、措施得力，刚柔并举、宁强勿弱，安全第一、减少伤亡”的原则组织施工，有效避免或降低岩爆发生造成的损害。

发生岩爆时，需增加排险次数，延长排险时间，必要时组织人员避让；钻爆后暂不出渣，经安全处理出渣后，立即施作初期支护，采用砂浆锚杆、挂网喷钢纤维高强混凝土、涨壳式预应力中空锚杆等支护手段，形成柔性封闭环，确保围岩稳定。在比较严重的岩爆段，放炮后和出渣完后适当延长施工间歇时间，待岩爆应力释放相对平衡后再进行后续施工作业。

同时，每个等级的岩爆首个段落作为试验段进行现场试验，先采取预设计的支护措施并加强监测。根据实际岩爆防止效果对预设计的支护措施进行判定和优化，总结出有效合理的施工工法，指导后期岩爆段落施工。

岩爆是一种能量的释放，既有渐变过程，也有突变过程，岩爆的发生与开挖方式及支护措施直接相关，结合以往施工经验拟采取以下总体施工方案：

在进入岩爆段落前对钻爆台架等进行防护改装，施工人员配备安全防护用品。减小开挖进尺，加强光爆避免应力集中，通过超前锚杆改善受力结构，加强初期支护，并通过超前应力释放孔、掌子面喷高压水等减弱岩爆强度。在中等及强烈岩爆段落，大力推行机械化配套施工，并通过增加排险次数、人员避让等降低安全风险。现场做试验段，找出围岩地质参数与岩爆发生的相关关系，复核预设计提示的岩爆段落，总结岩爆发生的规律，并改进岩爆治理措施。

4.3强烈岩爆段工期目标

说明：“其他占用”指围岩量测、地质预报等可能占用的时间。该指标未考虑强烈岩爆的机械设备、人员的待避时间GB／T 38895-2020 无损检测 电磁声换能器（EMATs）指南，如果是剧烈岩爆，则进度指标完全不可预知。