坍塌、冒顶
隧道施工的坍塌、冒顶专项
安全施工方案
一、编制依据
1、国家高速公路网荣成至乌海高速公路灵丘至山阴高速公路段路基工程第七（B）合同段（K75+750～K78+620）的隧道施工图纸、工程地质勘察报告等。
2、中华人民共和国交通部颁发的现行公路工程施工规范、规程、验收标准及相关文件。
3、我单位技术人员经现场考察、走访调查所取得的各种资料。
二、编制范围
山西省灵丘至山阴高速公路路基第七(B)合同段（K75+750～K78+620）招标文件规定的抢风岭隧道爆破工程。
三、工程概况
（一）抢风岭隧道
1、工程概况
抢风岭隧道左线出口、右线进口段地处大同市浑源县境内，左线全长2785米（右线2785米），属特长隧道。采用双洞单向行车双车道（上下行分离）形式，由我单位施工抢风岭隧道出口段左洞ZK75+750~ZK78+535，长2785m，右洞K75+750~K78+535长2785m。隧道纵断面设计左线为1.914%的下坡，右线为0.424%的下坡。
2、工程地质及水文条件
我标段隧道区属于北岳恒山构造剥蚀中山区。地形起伏，冲沟发育，海拔高介于1470.0至1888.0m，最高点位于ZK77+430处，最低点位于随址右线出口处。根据地表形态特征，随址区地貌单元进一补划分为黄覆盖丘陵区和构造剥蚀基岩中山区。黄土覆盖丘陵区分布于K73+040(ZK73+055)至K74+100(ZK74+100)，
黄土，冲沟两侧出露有石炭系砂、泥岩及休罗系以缓坡为主，上覆盖第四系Q
3
火植被除冲沟两侧为灌木草丛外，地表均为耕地;构造剥蚀中山区分布于
d1坡积碎K74+100(ZK74+100)至K78+535(ZK78+535),以中陡坡为主，除出口为Q
3
石外，其余均为出露较好的基岩，随址区植被发育，以油松﹑落叶松为主。随址区各类底层分布较为广泛，寒武系﹑奥陶系﹑石炭系﹑系罗系及第四系底层岩组
均有出露。
四、围岩划分
抢风岭隧道围岩划分
五、隧道坍塌、冒顶安全措施
1、坍塌冒顶事故危害
按冒顶范围，分为局部冒顶和大型冒顶两类，局部冒顶的范围不大，大型冒顶的范围较大，一般伤亡较多。无论局部冒顶还是大型冒顶，事故发生后，一般都会推倒支架、埋压设备，造成停电、停风，给安全管理带来困难，对安全不利。如果是地质构造带附近的冒顶事故，不仅给事故带来麻烦，且易引起透水事故。在有瓦斯涌出区附近发生冒顶事故将伴有瓦斯突出，易造成瓦斯事故。如果在掘进面发生冒顶坍塌事故，一旦人员被堵或被埋，将造成人员伤亡。
2、冒顶事故的预兆
（1）局部冒顶的预兆
1）响声，岩层下沉断裂，岩层压力急剧增大，支护工资钢、支架等发出劈裂声。
2）掉渣。掌子面掉渣，说明岩层压力较大，掉渣是坍塌、冒顶的危险信号。
3）裂缝。初支面裂缝，掌子面裂缝，流水的裂缝面较为危险，缝隙较深，若裂缝中伴有岩泥、煤泥、水锈等说明是老缝，危险性较小，注意裂缝处的观察。
4）离层。初支面掉块或承两层皮形式。
5）瓦斯突然、增大。
7）渗水严重，拱顶、地表下沉或位移。
（3）大面积冒顶的预兆
1）岩石发出响声，如闷雷声，岩层破碎下落，掉渣由少逐渐增多。由稀变密，裂缝张开，支架下沉等。
2）瓦斯和水的预兆，含瓦斯、煤层。瓦斯涌出量突然增加，拱顶有淋水现象，拱顶下沉严重。
3、冒顶事故发生的地点及原因。
（1）掘进工作面局部冒顶发生的原因
掘进面产生坍塌、冒顶事故大多数为局部坍塌冒顶，发生冒顶的原因一是支护不及时，造成局部冒顶，二是基岩下沉压迫直接造成局部冒顶。掘进破岩后，顶部存在将于岩体失去联系的岩块，如支护不及时，该岩块可能与岩体失去联系而冒落。掘进工作面附近已支护部分的顶部存在与岩体完全失去联系的岩体，一旦支护失效，就会产生坍塌、冒顶。
（2）大面积冒顶常发生的地点及原因分析
①地质破坏带（断层、破碎带），岩层含水地段，该地段摩擦系数降低，阻力大为减少；局部冒顶区附近有可能导致大冒顶。
②岩层结合不好，地质情况不好，易产生破碎，支护不及时，由小面积冒顶引起大面积冒顶、拱顶下沉、地表下沉等。
4、冒顶的探测方法
（1）观察预兆法：由有检验的工人认真观察工作面及支护的变异情况，直观判断是否存在冒顶的危险。
（2）木楔探测法：在工作面的裂缝中打入小木楔，过一段时间进行一次检查，如发生松动或脱落，说明围岩裂缝受压影响逐渐增大，预示有坍塌、冒顶险情。
（3）仪器观测法：利用高精度水准仪在隧道内布点进行拱顶、地表下沉观测。
（4）仪器探测法：做好超前地质预报，提前对围岩地质情况进行分析、预测，根据预测的结果，再结合经验，对大面积坍塌、冒顶进行较准确的预报，避免造成灾害。
六、坍塌、冒顶的处理措施
1、施工过程控制相应的安全措施及施工方案，确保安全通过。
（1）认真熟悉图纸，全面了解设计提供的地质状况，并及时与现场实际情况进行对比，明白设计意图。
（2）在施工过程中，采用地质超前预报仪和钻孔等手段加强隧道地质的超前预测预报工作，发现开挖前方有异常情况出现时，及时研究并采取相应的对策措施。
（3）在隧道开挖过程中，根据隧道围岩的实际变化情况及时改变开挖方法和支护手段。爆破施工采用光面爆破或预裂爆破技术，爆破设计做到多布周边眼，周边眼的装药量尽可能的减少，以减少对围岩的扰动。
（4）遇到软弱围岩，开挖时严格控制每循环的进尺深度，进尺深度一般控制在1.5～2.0m。
（5）每循环开挖完后，及时进行初期支护施工，根据围岩情况支护采用格栅钢架、钢筋网、锚杆和喷射混凝土联合支护体系，在特殊情况下，采取特殊的支护措施。并确保支护参数和质量达到设计和规范要求。
（6）二次衬砌不准严重滞后初期支护，在软弱围岩堤段应紧跟开挖，Ⅲ、Ⅳ类围岩中，根据量测结果确定最佳施作时间。
（7）认真开展监控量测工作，并及时反馈量测资料，指导施工。
（8）严格按照施工组织设计及设计文件要求进行施工，未经批准，任何人不得擅自改变开挖方法及支护形式。
（9）安排专门人员对现场各工序的施工进行监督管理，杜绝违规操作。同时检查各工序的质量，确保质量满足设计和规范要求。
（10）在施工过程中安排专门人员对隧道掌子面和已开挖过的部位随时进行观测和检查。一旦发现险情立即组织施工现场人员和设备撤离到安全地方。并在第一时间通知现场负责人和项目部。项目部将根据现场实际情况组织人员和设备进行抢险。
2、坍塌、冒顶施工
如隧道内发生坍塌、冒顶事故，应及时进行处理，首先是机械设备、人员24小时到位，备足水泥、水玻璃，准备彩条布、防水布。具体施工方法如下：采用地表注浆的方法对塌方影响范围内的土体进行固结，结合洞内帷幕注浆、小管棚、钢拱架通过塌方段。
施工方案
1、材料：6m的φ50小导管、1：1水泥浆液、水泥-水玻璃双浆液、双液注
浆泵。
2、机械设备：注浆机四台、风枪20把、空压机3台、电焊机2台
3、施工方案：
在塌方体处5米外，挖一宽50cm截水沟，截水沟底部抹水泥砂浆，将地下水引流入洞外。把虚渣清理到洞外后，洞身加固从塌方边缘向洞内一个方向进行注浆，固结塌方段土体。加固完成后，打设Φ50小导管，间距30cm，梅花形布臵，对洞内塌方钢拱架进行更换，挂网、喷射砼至设计位臵。
(1)钻孔装管：为了便于安装小导管，钻头直径采用Φ60mm，打设Φ50小导管按照30cm的间距，梅花形布臵，垂直打入。
(2)地表注浆
注浆参数：1：1水泥浆液、水泥-水玻璃双浆液。
注浆压力:0.5～1MPa 。初压0.5MPa～0.8MPa，终压1MPa，持压15 min后停止注浆。若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，直至符合注浆质量标准，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙均为浆液充填，方可终止注浆。
注浆过程派专人负责，填写《注浆记录表》，记录注浆时间、浆液消耗量及注浆压力等数据，观察压力表值，避免因压力猛增而发生异常情况。
(3)在加固完成后，在塌方地段拱架未下沉部位沿线路方向向前打入φ50注浆小导管，对洞内塌方段下沉钢拱架采取分段割除方法处理。施工中按照每段1～1.5m把钢架割除后，清除钢架后塌方体至设计钢拱架位臵，对清除面喷射砼和锁脚φ50注浆小导管加固，在该榀下沉钢拱架切除完毕后，架立新钢架，在坍塌部位前后10m范围内，钢拱架加密到50cm一榀，与锁脚φ50注浆小导管焊接连接，复喷砼至设计厚度。施工中在每两榀钢架之间，打入系统支护锚杆进行加固。
(4)监控量测：加强地表下沉、拱顶下沉、周边收敛的观测频率，发现异常情况及时采取相应措施。
坍塌、冒顶处理要求
1、塌方地段加强预报工作，处理塌方前，详细调查其范围、形状、塌穴地质构造，查明其诱发原因和塌方类型，据此确定处理方案。
2、隧道塌方后，应先加固未塌方地段，防止塌穴扩大。
3、塌方规模较小时，首先加固塌体两端洞身，并尽快施作喷射混凝土或锚
喷支护封闭塌穴顶部和侧部，然后清渣。保证安全的前提下，亦可在塌渣上架设施工临时支架，稳定顶部，然后清渣。临时支架待灌筑衬砌混凝土达到要求强度后方可拆除。
4、当塌方规模很大，塌渣体完全堵死洞身时，宜采用先护后挖的方法。在查清塌穴规模大小和穴顶位臵后，选用管棚法或注浆固结法稳固围岩体和渣体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除渣体，亦可用全断面法按短进尺、弱爆破、早封闭的原则开挖塌体，并尽快完成衬砌。
5、塌方地段防排水除遵守下列规定：
(1)对于地表沉陷和裂缝，应采用不透水土夯填密实，并开挖截水沟，防止地表水下渗到塌穴和塌渣体内；
(2)塌方冒顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设棚遮盖穴顶，防止雨水流入。陷穴口填标高应高出地面并封口。
安全保障措施
1、成立隧道坍塌、冒顶事故处理领导小组
组长：张国勇电话：156********
副组长：韩明先电话：156********
组员：韩朝利杨战辉马晓君谭渊国贾秋芳夏明华
任文斌邢磊冯强
2、应急措施
（1）一旦发生隧道掌子面坍塌、冒顶事故，最先发现的人应立即打电话156********告知张国勇。
（2）张国勇立即负责现场总指挥，进行现场自救工作。
（3）由现场安全员韩朝利负责打电话“120”通知浑源人民医院，报告事故的地点，伤害的程度，受伤人员的状态。
（4）视情节的轻重，立即进行自救，对摔伤人员进行简单止血和包扎。
3、防止坍方扩大范围
坍方发生后，首先应防止坍方继续扩大：
（1）在坍方范围顶部、侧壁上的危石及大裂缝，应先行清除或锚固；
（2）对坍方范围前后原有的支护进行加固，以防止坍方扩大；
（3）在坍塌方范围内架设支撑或喷射混凝土，必要时加设锚杆；
（4）加快衬砌。对坍方两端应尽快作好局部衬砌，以保证坍塌方不再扩大。
4、预防坍塌、涌水措施
做好地质预报，勤检查,严格遵循“早预报、管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、快封闭、紧衬砌”的原则施工。