岩溶、瓦斯处理措施 Microsoft Word 文档

岩溶是本标段隧道中很典型的不良地质，处理好岩溶对隧道施工非常关键，隧道在溶洞地段施工时，采用地质雷达等先进设备和科技手段，对即将开挖地段进行超前预测预报，探明岩溶的性质，确定溶洞分布范围、类型情况(大小、有无水，溶洞是否在发育中，以及其充填物)、岩层的稳定程度和地下水流情况(有无长期补给来源、雨季水量有无增长)等，并根据探测结果，制定施工方案，对探明的溶槽或溶洞分别采用以引、堵、越、绕等措施，对地下水主要采取以堵为主的原则，要保证施工、结构和环境安全。

5.1.1.9.1.1岩溶处理

隧道过溶洞处置方式有内增设边墙梁及行车梁、托梁、支墩、悬壁梁承托纵梁、拱桥、加大隧道净空宽度跨度跨越岩溶或对隧道周边岩体进行封闭、注浆加固、支顶加固、加强衬砌等。

（1）溶洞跨越处理

当溶洞规模较大、溶洞内充填物松软，基础处理工程修建困难、耗资巨大，或者溶洞虽小但水流较大时，可根据具体条件采用相应的梁跨、拱跨等形式跨越岩溶地段，但梁端或拱座应置于稳固可靠的基础上，必要时用圬工加固。

此方式一般采用钢筋混凝土梁跨越，梁体采用抗侵蚀混凝土。当隧道衬砌断面需要开挖围岩才能满足净空要求时，应先开挖围岩，再施工跨越结构，以确保安全，同时应注意不同受力结构间的断缝设置及连接措施设置。

隧道在不同部位遇到溶洞的跨越措施：

当隧道一侧遇狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过。

当隧道底部遇到有较大溶洞并有流水时，可在隧底以下砌筑浆砌片石支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。

当隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过。

当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。

溶洞上大下小，且有部分充填物时，可将隧道顶部的充填物清除，然后在隧道底部标高以下设置钢筋混凝土横梁及纵梁，横梁两端嵌入岩层。

隧道穿过大溶洞，情况较为复杂时，可根据情况，以边墙梁及行车梁通过。

（2）填堵处理

对已停止发育，径跨较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。

拱以上空溶洞，可视溶洞的岩石破碎程度采用喷锚支护加固，或设护拱及拱顶回填的办法处理。

（3）锚杆、钢管加固处理

为防止洞穴岩壁或顶板坍塌，在清除松动岩石困难的情况下，可采用锚杆或大钢管、钢轨加固岩体。此时隧道衬砌应考虑抗冲击措施，一般是采用明洞衬砌，衬砌顶部设置回填体，其表面设置护面结构，回填体以上空间的溶洞洞壁采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土封闭支护；若溶洞较大，可设置横向钢轨横或设人字形钢轨栅架。

（4）绕避处理

在岩溶区施工时，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑先行绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。 

（5）支顶处理

当隧道穿过的溶洞由碎、块石及淤泥土充填，充填物的松散密实程度不一时，隧道底部应考虑采用钢筋混凝土底板，清除底板下松散体，回填碎石，并在底板下加设钢筋混凝土桩进行支顶。

5.1.1.9.1.2岩溶水的处理

(1)岩溶水的处理原则

对岩溶水的处理通常原则是以“排”为主，截、堵、排、防相结合的综合处理措施，“排”是将水引入隧洞，通过排水沟排走；“截”是截断原有地下水通道，改走其他通道；“堵”是封死相交的地下水通道；“防”是指防止地下水进入隧道即可。

岩溶水处理的较大工程措施有泄水洞和涵洞两类，采用泄水洞排水属于“排”和“截”的范围，采用涵洞过水属于“通”和“截”的范围。

施工时在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥设施，排泄水流或开凿泄水洞，将水排出洞外。

当水流的位置在隧道上部或高于隧道时，应在适当距离外，开凿引水斜洞(或引水槽)将水位降低到隧道底部位置以下，再行引排。

为防止岩溶水突然袭击，施工中要采用超前钻孔探测，预备足够的抽水设备。

(2)泄水洞排水

当预测到隧道区域的岩溶水量大、水压大，而隧道确实无法避开时，需考虑专门设置排水隧洞，达到排除岩溶水，降低地下水位，保持隧道干燥和施工安全的目的。

泄水洞应位于地下水来向的一侧，为防止岩溶水突然袭击，施工中要采用超前钻孔探测，预备足够的抽水设备。泄水洞的设置可能对生态环境有不利影响，是否采用应从施工、环保、安全等多方面进行评价，以保证方案考虑周全，成本最低。

(3)涵洞、倒虹管过水

隧道断面与岩溶水相交时，为保证岩溶水畅通，在隧道底部设钢筋混凝土圆涵，或倒虹管，同时涵洞出入口周边至隧道边墙外缘采用浆砌片石回填密实。

在采用此方案时要正确考虑涵洞过水断面，一般应按丰水季节流量考虑。

5.1.1.9.1.3岩溶洞穴堆积物的处理

洞穴堆积物的特点是松软、下沉量大、强度低、稳定性差。当隧道必须穿越洞穴堆积物地段时，可采用桩基、换填、注浆等加固岩体的处理措施。

5.1.1.9.1.4岩溶地面坍陷的处理

隧道中地下水渗流排泄，导致岩溶地面坍陷，使地质环境遭到破坏，造成隧道开挖时坍方、涌水、涌砂及突泥等危害。隧道通过岩溶地段时地面坍陷形成过程和突然发生所参与的力是相当复杂的。在洞身开挖过程中因挖掉具有充填物的溶洞底部，引起地表发生坍陷，形成漏斗，造成隧道内涌水、突泥的情况铁路工程施工中也曾发生过。为此，施工中采用化学注浆和管棚支撑开挖，在地面采用钢筋混凝土锚固桩稳固坍陷体，同时从地表高压注浆，阻截突泥。

5.1.1.9.1.5溶洞地段施工注意事项

施工前对地表进行详细勘察，注意研究岩溶状态，估计可能遇到溶洞的地段。

了解地表水、出水地点的情况，并对地表进行必要的处理，以防止地表水下渗。

当施工达到溶洞边缘，各工序应紧密衔接。同时设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。

注意检查溶洞顶板，及时处理危石。当溶洞较大较高时，应设置施工护架或钢筋护网。

在溶蚀地段的爆破作业，尽量做到多打眼，打浅眼，并控制药量。

在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支施工。如充填物为极松散的砾、块石堆积或有水，可于开挖前采取预注浆加固。

溶洞未做出处理方案前，不得将弃碴随意倾填于溶洞中。

处理情况复杂的溶洞，要根据现场情况制定安全措施，以确保施工安全。

5.1.1.9.2瓦斯地段施工

(1)在洞口位置设置瓦斯检测中心，在洞内布置远距离瓦斯探头，连续检测洞内瓦斯浓度，确保施工安全。瓦斯检测地点按规范执行。

(2)施工通风风压应保证隧道任一处瓦斯浓度不大于0.5%；一般控制在0.3%以内，当达到0.4%时应予报警。

(3)施工开挖至煤层地段时按瓦斯施工的规定办理。

5.1.1.9.2.1超前预报与钻探

(1)根据地质预报并参考设计图提供的煤系地层位置，在接近煤层时，每次掘进都用5m钻杆进行超前探测，直至探明煤层位置和瓦斯情况，探测孔不应少于2个。每次放炮不得超过3m，使工作面始终保持距煤层2m以上的安全岩柱。

(2)当煤层厚度小于0.3m时，可不经过突出危险性预测，直接采用远距离放炮揭穿煤层。布置三个预测孔和一个测压孔，控制开挖周边4～5m的范围。各孔见煤点在设计时应考虑与原探孔见煤点的间距不小于5m。测压孔孔径75mm，测定钻孔瓦斯涌出初速度后及时封孔，进而测定瓦斯压力。

(3)预测孔开孔孔径为60mm，见煤后采用φ42钻头钻孔，在孔口接煤粉，用以测定预测参数值，其测定方法按《防治煤与瓦斯突出细则》或《铁路瓦斯隧道技术规范》的规定进行。

5.1.1.9.2.2防突技术措施

(1)根据施工中各煤层突出危险性预测结果，当煤层有突出危险时，采取钻孔排放，金属骨架支护等防护措施。

(2)当煤层厚度小于0.3m，瓦斯压力较小时，可不采用防突措施，直接用远距离放炮揭穿煤层；并加强瓦斯检测，检测仪器使用光干涉式和热催化式两种测量原理的仪器，可使检测结果相互参照，彼此验证；当瓦斯浓度大于0.5%时，不得电焊、气焊、切割；当瓦斯浓度达到1%时，禁止打眼、装药、放炮；瓦斯浓度达到1.5%时，撤人、停电、通风。

5.1.1.9.2.3使用气密性砼

采用全封闭复合式衬砌。即在隧道底部或仰拱底部铺设橡胶防水板，并与洞身拱墙防水板构成封闭圈，再二次模筑气密性砼。

5.1.1.9.2.4使用安全防爆设施

钻孔采用湿式凿岩。爆破使用毫秒电雷管和安全炸药，并采用电雷管起爆。

5.1.1.9.2.5施工组织管理

经理部设立瓦斯监测中心，配备专用检测仪器，安排专人进行瓦斯监测工作。施工前对施工人员进行防治瓦斯的安全技术培训，并经考试合格后方可上岗。建立安全施工的各项管理制度，严格按防瓦斯安全规程进行各工序作业的操作。制定防爆防燃预案并进行预演，以备突发情况出现时能够迅速有效应对。

瓦斯地段施工流程见下图。

5.1.1.9.2.6安全防护措施

(1)本隧道的施工人员必须进行岗前培训，方能上岗，并与矿山救护队建立联系，以防万一，隧道施工严禁干钻，灯具需采用防爆灯具，洞内必须设专职瓦斯监测员，经常检查，监测瓦斯，掌握突出预兆。

(1)建立稳妥可靠的通风系统。揭煤施工前，应全面检查风门、风管、风机及电源等，保证风机的正常运转，备用风机应保持良好状态。

(2)揭煤前，工作面与煤层之间要留足安全岩柱，其最小垂直距离不小于2米，若围岩松散破碎，达应适当增加。

(3)正洞上、下半断面应尽量一次揭开煤层，不能一次揭开煤层全厚时，在施工剩余部分时，也必须采取防突措施及安全措施。

(4)不论煤层预测突出与否，均采用震动放炮揭煤。

(5)揭煤以及在煤层中掘进时，放炮点应设在洞外，放炮时，隧道必须停电，全部人员撤至洞外，人员及机电设备不要正对洞门，洞门附近灭绝火源。

(6)瓦斯设防段施工时，隧道上、下断面均应按设计及时施作超前支护和初期支护。

  瓦斯地段施工流程图

(8)进入有突出危险掘进工作面的人员，应佩戴隔离式自救器。

(9)煤层地估掘进工作面，应设置风机喷雾装置，浮煤应浇水并及时运出洞外，防止煤法爆炸。

5.1.1.9.2.7瓦期隧道应急预案

(1)成立应急抢险领导组织机构。项目经理任组长，总工程师任副组长，下设技术保障组、抢险救援组、医疗抢救组、现场警戒组、物资保障组、后勤供应组、救援设备组。

(2)制定防爆防燃预案并进行预演，以备突发情况出现进能够迅速有效应对。

(3)应急物资提前准备充足，如氧气袋等救护设设施，钢板、钢管、圆木等支护设施，备用通风设施等。

(4)报告程序和报警系统：编制突发报告程序，所有参加施工的人员高度重视报告程序，严格遵照执行。施工现场24小时有专人值班，发生事件以电话方式进行报警。突发事件发生后，昼夜24小时与部门保持电话联系，以便应急指挥和疏散居民。明确报警的标志、方式、信号等，以免有关人员误解。

(5)紧急处理方案

隧道施工中建立和配备一套瓦斯及有害气体检测仪表和控制装备，洞内定点设置瓦斯报警仪，洞内作业领班人员配带携带式瓦斯报警仪，指派专业人员定时检测洞内瓦斯及有害气体浓度，掌握瓦斯及有害气体涌出变化及分布动态，发现异常情况及时警报并停止施工，进行排放，瓦斯压力超过规定时应进行钻孔释放。

当在隧道开挖中出现瓦斯的溢出，瓦斯报警器发出警报时，现场调度人员立即通知作业人员全部撤离工作面，并通知洞外调度及时将通风机通风能力加到最大。立即组织人员利用瓦斯浓度仪到隧道内测定瓦斯的浓度，初步确定瓦斯溢出量。

高层风稀释：出现瓦斯溢出现象，立即采用高压风将瓦斯稀释，以防止瓦斯浓度过高引起爆炸。高压风稀释瓦斯直到通风系统调整好为止。 

通风与防尘：在原有基础上加大通风机风量，在通风系统调整完后，立即着手用高压水对工作面以及易产生粉尘地方进行降尘处理，防止粉尘浓度过高产生静电引发瓦斯爆炸。 

煤层瓦斯的引排堵：当洞内的瓦斯浓度在0.3％以下时，可以恢复各项工作，但所有机械设备必须为防爆型。在能进行工作时，及时将瓦斯源进行封堵，封堵墙采用C25钢筋砼。封堵后用潜孔钻打孔安设引排阀，安设钢管引出洞外稀释。当瓦斯处阀压力小于1Mpa时，将引排阀关闭，将瓦斯源进行注浆封堵，注浆方法可以参照堵水注浆方案，采用小潜孔钻开孔，前进式双液注浆。