雅泸瓦斯隧道专题施工方案样本.doc

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中铁隧道集团有限公司
四川省雅安经石棉至泸沽高速公路C13合同段

瓦斯隧道施工技术方案

拟制: 日 期: 年 元 月18 日
审核: 日 期: 年 元 月19 日
批准: 日 期: 年 月 日
生效日期: 年 月 日

目 录
瓦斯隧道专项施工方案 3
1编制依据 3
2瓦斯隧道工程地质概况 3
2.1徐店子隧道 3
3总体施工方案 4
4施工方案 5
4.1开挖支护 5
4.2衬砌 5
4.3通风排水 5
5主要工序施工方法 5
5.1开挖支护 6
5.2衬砌施工 10
5.3瓦斯设防段衬砌 12
5.4不良地质处理 16
6揭煤、 防突措施及排放瓦斯 17
6.1设计基本情况 17
6.2揭煤防突施工方法 17
6.3揭煤、 防突及排放瓦斯具体设计 18
6.4安全防护措施 25
7瓦斯抽放设计 27
7.1施工期间的瓦斯抽放 27
7.2营运期间抽放瓦斯 28
8瓦斯和煤尘爆炸防治技术措施 29
8.1设计指导思想 29
8.2隧道施工通风 29
9防止瓦斯突然涌出 33
10徐店子隧道防爆工程量及防爆机械设备 35
11安全保证措施 35
11.1通风系统安全技术措施 35
11.2机电设备及供配电系统安全技术措施 36
11.3安全培训 38
12质量保证措施 39
13工期保证措施及工期安排 41
14隧道安全事故处理预案 41
14.1编制目的 41
14.2应急响应机构及职责 42
14.3建立事故报告制度 42
14.4建立抢险保障系统 42

瓦斯隧道专项施工方案

1编制依据
1.1根据《两阶段施工图设计文件》
1.2《公路隧道设计规范》( TB10003- /J117-200)
1.3《铁路瓦斯隧道技术规范》( TB10120- /J163- )
1.4《煤矿安全规程》( )
1.5《公路隧道施工规范》
2瓦斯隧道工程地质概况
2.1徐店子隧道
隧道进口基岩裸露, 岩壁陡立, 节理裂隙较发育, 局部有零星崩塌或掉块现象, 地形坡度达70～80°, 坡面覆盖少量第四系残积土, 植被稀少; 出口与大宝山隧道进口相接, 第四系崩坡积层覆盖严重, 上陡下缓; 该隧道洞口段地质较差, 主要为Ⅳ、 Ⅴ类围岩, 岩层较破碎, 节理裂隙发育。隧道穿越百果湾地层揭露煤线和煤点, 左线段K107＋530～K107＋590 和右线YK107＋525～YK107＋590段有揉皱挤压带穿越, 岩体极破碎, 围岩稳定性极差, 岩石破碎影响带宽度约80m左右, 断裂带产状平缓, 受此断层构造带影响, 有瓦斯聚集和涌出的可能。
隧址区地下水类型主要为松散堆积层上层滞水、 松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水, 松散堆积层上层滞水主要赋存于残坡积层和崩坡积层中接受大气降水, 顺地形向坡下溪和下卧岩层排泄, 含水层薄, 分布不均水量贫乏; 松散岩类孔隙潜水主要赋存于冲洪层中, 接受大气降水, 农灌水及河水补给, 埋藏深、 水层厚分布广, 透水性强。根据隧址地形为单斜地层, 岩层走向与大渡河近正交, 不利于地下水的储存, 对工程影响较小。
2.2大宝山隧道
隧道进口段基岩裸露, 地形坡度40～75°, 下陡上缓, 下段陡立, 局部可达70～75°坡面植被发育。洞身围岩主要为细砂岩、 粉砂岩、 节理发育, 局部夹煤线, 根据SZK3钻孔进行瓦斯压力测试, 测得压力为0.35MPa, 隧址区煤层瓦斯具备一定的压力, 参考隧址区外围煤矿瓦斯含量综合评价大宝山隧道为低瓦斯隧道, 但在施工中应采取加强通风及配备防尘、 防爆设施等预防措施。
2.3石棉隧道
石棉隧道为分离式隧道, 线间距35m左右。洞身围岩主要为流纹岩、 流纹斑岩、 安山岩。隧道进口端洞口为第四系松散残坡积层覆盖厚度较大, 层厚达1.7～16.30m, 地形坡度40～75°, 坡面上植被发育; 隧道出口段基岩裸露, 地形坡度50～60°, 局部岩壁陡立, 第四系松散覆盖层薄且少, 植被稀少, 洞身段处于乾海子山脊中前部, 最高海拔近1262m。隧址穿越K111+800～K112+000段为断层带, 地质复杂, 为三叠系上统百果湾组三段与下伏震旦系下统开建桥、 苏雄组接触带, 推择为断层接触, 有可能导通附近煤系地层, 施工中应加强K111+800～K112+000段瓦斯监测。
2.4瓦斯隧道地质评价及处理措施
根据徐店子、 大宝山及石棉隧道的地质情况, 三条隧道均不同程度的存在瓦斯气体赋存, 隧址局部构造挤压破碎带及次级小背斜顶部有局部瓦斯聚集的条件,为保证施工安全, 在隧道围岩破碎带需加强瓦斯临测,必要时需委托有资质单位对隧道施工段瓦斯浓度及隧道穿越煤系地层期间瓦斯涌出量、 瓦斯压力和瓦斯等级进行现场勘察和技术鉴定, 并出具《隧道瓦斯测试及涌出量评价报告》。
根据瓦斯检测结果, 瓦斯浓度〈0.5%时, 按低瓦斯隧道施工, 施工方法采用常规钻爆法开挖, 支护和二次衬砌按设计施工, 施工中加强瓦斯检测, 加强通风。瓦斯浓度〉0.5%时, 按高瓦斯隧道施工; 瓦斯浓度不断增加, 压力不断增大, 大于突出临界值0.74Mpa时, 按瓦斯突出隧道施工。在隧道的施工中, 隧道内的钻爆作业、 揭煤防突、 施工通风、 电器设备与作业机械防爆、 施工安全防护措施应严格按照《铁路瓦斯隧道技术规范》执行, 以确保施工安全。
针对隧道瓦斯检测及评价情况, 检测评定为瓦斯隧道时, 施工时按瓦斯隧道进行设计施工。〖二次衬砌采用气密性混凝土, 衬砌采用全封闭复合衬砌, 模注混凝土厚45cm, 喷射混凝土应采用湿喷工艺施工, 厚24cm。喷射混凝土和模注混凝土采用气密性混凝土, 且之间设置EVA塑料防水板, 防水层兼作隔离层。二次衬砌由一般地区抗渗标号S6提高至S8。为了防止瓦斯涌出, 设置水气分离装置, 在衬砌外两侧各增设一道纵向ф100HDPE无孔排气管, 排气管下方25cm为排水管, 渗水和瓦斯经气水分离室分离后排出洞外( 考虑防止运营期间洞内瓦斯聚集) 〗。
3总体施工方案
3.1施工组织及施工目标
3.1.1施工组织
本隧道由中国中铁隧道集团有限公司雅泸高速公路C13合同段项目经理部担任施工, 经理部成立瓦斯隧道安全施工领导小组, 负责对瓦斯隧道安全施工进行全面管理。
3.1.2工期目标
隧道开工时间: 1月30日, 隧道完工时间: 10月30日完工。
3.1.3安全目标
(1)、 瓦斯隧道施工必须坚决贯彻”安全第一, 预防为主, 依靠科学, 综合治理”的方针, 防止瓦斯与煤尘灾害性事故的发生。
(2)、 以安全为中心, 杜绝瓦斯燃烧、 爆炸及死亡事故, 将职工受伤率控制0.05%以下。
(3)、 保证瓦斯隧道防爆机电的安全使用, 确保设备的防爆性能和设备的完好率, 杜绝因机械设备故障而引发事故。
3.1.4质量目标
(1)、 瓦斯煤层地段隧道质量符合设计要求, 合格率达到100%、 优良率达到90%以上。
(2)、 隧道穿越瓦斯、 煤层等断层软弱地层, 杜绝塌方和严防瓦斯从衬砌渗出, 争创优质工程。
4施工方案
4.1开挖支护
隧道出口段左线K107＋350～K108+167 ; 右线YK107＋300～YK108+176有粉质泥岩夹煤线围岩, 该段按一级瓦斯设防组织施工。开挖掘进前, 必须超前探测前方地质情况。如发现煤层, 必须按揭煤防突措施组织施工。在施工中加强通风、 加强瓦斯监测和检测、 加强超前探测、 隧道内的钻爆作业、 揭煤防突、 电器设备和施工作业机械防爆与施工安全防护措施应严格按照《铁路瓦斯隧道技术规范》执行。此段超前钻孔采用ZYY-150钻机, 钻爆作业采用ZY-28风钻。喷射混凝土必须采用矿用湿喷机进行作业。出碴采用防爆扒碴机装渣, 无轨运输, 电瓶车牵引, 矿车出碴。洞外二次倒运。洞内禁止电焊作业, 钢拱架全部采用洞外加工, 洞内螺栓连接。
4.2衬砌
隧道瓦斯设防段采用全封闭气密性防水混凝土衬砌, 衬砌采用全液压衬砌台车施工, 防爆混凝土输送泵浇筑。浇筑前, 进行接茬处理, 设防水层和透水管, 透水管与独立排水系统相连, 洞外设混凝土搅拌站, 电瓶车带动混凝土罐车运输砼。
4.3通风排水
隧道断层带采用自然顺坡排水, 通风严格按《瓦斯隧道技术规范》要求加强通风, 确保施工安全。
5主要工序施工方法
5.1开挖支护
5.1.1开挖支护原则
断层软弱围岩”新奥法”开挖支护原则: ”杆超前、 短开挖、 强支护、 早封闭、 勤量测”。
杆超前—在掌子面尚未开挖的地层中, 沿隧道拱部周边设置D25超前注浆锚杆。锚杆与锚杆之间以注浆体使围岩产生成拱圈效应, 对围岩起支撑和抑制作用, 提供完成初期支护的时间。
短开挖—每个循环距离要短, 做到开挖和支护时间尽可能缩短, 而且围岩暴露部分少, 增加施工安全性。
早封闭—开挖后初期支护要尽早封闭成环, 改变受力条件。施工中采用短台阶法施工, 仰拱封闭紧跟下台阶掌子面。
勤量测—量测是对施工过程中围岩的结构变化情况进行动态跟踪的主要手段。施工中, 将量测信息及时而准确地反馈给设计或施工主管部门, 以便及时修改设计或采取特殊的施工措施。
5.1.2隧道开挖方法
瓦斯隧道煤层段主要围岩为Ⅳ、 Ⅴ类围岩, 采用台阶法开挖。在施工中严格控制超欠挖, 减少扰动围岩, 实施光面爆破技术。穿越煤层地段按揭煤防突法组织施工。每次开挖进尺控制在0.5～1.0m以内, 必要时应采用辅助施工措施, 稳定开挖工作面, 以保证安全。
仰拱的落底和封闭在上部断面初期支护基本稳定后进行, 并采取有效措施确保支护体系的稳定。在进行下部断面开挖时, 采取以下措施:
a．认真加固拱脚, 如扩大拱脚、 打拱脚锚杆、 加强纵向联接等, 使上部初期支护与围岩形成完整体系。
b．尽量单侧落底或双侧交错落底, 避免上部断面两侧拱脚同时悬空。
c．落底长度视围岩状况采用1～3米, 并不得大于6米。
d．下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土, 并按规定做好支护。
e．量测工作必须及时, 以观察拱顶、 拱脚和边墙中部的位移值, 当发现速率增大, 要立即进行仰拱封闭。
1.3钻爆设计
Ⅳ类围岩弧形半断面采用光面爆破。
⑴、 断面光爆
a.掏槽形式
选择楔形掏槽, 如眼深较大时, 采用复式楔形掏槽。
b.周边眼
周边眼间距E为35～50cm, 装药集中度q=0.12～0.4kg/m。
⑵、 仰拱断面爆破
a.炮眼布置原则
布置仰拱炮眼时, 考虑到有两个临空面, 爆破时, 石碴向上抛掷会打坏临时支护的混凝土喷层, 故第一排炮眼的最小抵抗线以1.1米左右为宜,单眼装药量为0.3-1.2kg, 按松动爆破药量。先起爆的碴堆能够为下面几排炮眼起到覆盖作用, 防止了飞石对拱部临时支护的冲击。
b.爆破参数
周边炮眼直径38～46mm, 炮眼间距50～80cm, 装药集中度0.3～1.2kg/m。
⑶、 爆破器材
断层带爆破作业按《铁路瓦斯隧道技术规范》要求进行, 均采用3#矿用硝氨炸药, 普通型毫秒延期电雷管、 电力起爆器。最后一段的延期时间不得大于130ms。
⑷、 钻眼爆破
进口配备一台钻孔台车, 开挖工作面配备16台左右煤电钻机。在施工中要根据光面爆破设计结合现场地质变化情况进行爆破试验, 不断修正爆破参数, 实行定人、 定岗、 定标准的岗位责任制达到最优爆破效果。
a、 钻眼
钻眼前, 放出开挖断面中线、 水平和断面轮廓线, 并根据爆破设计标出炮眼位置, 经检查符合设计要求后方可钻眼。
钻眼时, 掏槽眼、 周边眼按设计的深度、 角度施工, 误差控制在规范允许范围内。
钻眼完毕, 按炮眼布置图进行检查, 并做好记录, 对不符合要求的炮眼重钻, 经检查合格后方可装药爆破。
b、 装药
周边眼采用Φ25的小直径药卷连续装药方式, 其余采用Φ35的药卷连续装药、 密集堵塞方法。
c.爆破
断层带爆破作业应遵守瓦斯设防段及揭煤防突的有关爆破规定。爆破后由专职安全员对危石清理后, 方可进行下一道工序。
5.1.4出碴运输
采用无轨运输方式。每个洞口采用2台ZLC-50侧卸式装载机装碴, 自卸汽车运输碴; 横洞采用人工配合装载机、 自卸汽车出碴。
5.1.5初期支护
K107＋350～K108+167 、 YK107＋300～YK108+176段穿越煤系地层, 为一级瓦斯设防段。采用Ⅴ类围岩全封闭复合衬砌, 支护参数为: 超前D25注浆锚杆支护, 长度3.5米, 纵向间距2米一环布置, 环向间距0.4米。18工字钢环向间距75㎝, 纵向采用Φ22钢筋与工字钢锚栓连接, 绑扎Φ8双层钢筋网片, C20气密性喷射混凝土厚26cm, 系统锚杆采用3m长D25中空注浆锚杆, 间距0.75*1.0米, 梅花型布置。
5.1.6主要施工工艺
5.1.6.1喷射混凝土
为提高喷射砼的效果, 减少回弹量和粉尘对人体的危害, 喷射砼全部采用湿喷机施喷。其中断层带采用HTS-300YⅡ矿用湿喷机。
在喷射混凝土之前, 用水或风将受喷面粉尘和杂物清除干净。拌料时严格掌握规定的速凝剂掺量和混凝土配合比, 其水灰比一般控制在0.4～0.5,喷射距离一般为0.8～1.2m, 且垂直于岩面。初喷厚度5-7cm, 复喷直至设计厚度。两次喷射间隔时间为15～30分钟。
施喷时由下而上、 分段进行。台阶法开挖拱部喷砼, 先拱脚、 后拱顶。如岩面凹凸不平时, 先喷凹处找平。喷嘴缓慢呈螺旋形均匀移动, 一圈压半圈, 行与行之间搭接2～3cm。漏水地段先用塑料管将水引出, 并根据实际情况调整混凝土配合比, 增加水泥用量, 再喷射混凝土湿喷砼施工工艺见下图:

5.1.6.3 18工字钢架加工与安设
断层带洞内禁止电焊作业, 钢拱架全部采用洞外加工, 洞内螺栓连接。钢拱架采用18工字钢按设计轮廓用液压千斤顶弯制, 在洞外加工厂分节加工, 钢拱架各单元节间用A3钢板焊接, 并进行预拼, 符合要求后运至安装点。钢拱架安装前, 必须准确定出中线和标高, 清除底脚浮碴, 铺设钢垫块, 然后在施工台架上安装钢拱架。钢拱架纵向0.75m一榀, 两榀钢拱架之间插入连接钢筋, 用螺栓连接牢固, 环向间距1m。
5.1.6.4 Φ42超前小导管注浆
其步骤为:
a．沿开挖面周边布置注浆眼。
b．按布置的注浆眼位置钻眼, 眼深3.5米( 按设计) 。
将超前小导管顶入岩层。环向间距40cm, 外插角10～15°,前后两轮重叠长度不小于1.0m, 顶入长度不小于小导管长度的90%。
c．孔口止浆封堵。小导管打入后用塑胶泥封堵孔口导管与孔壁间隙, 并在导管附近及工作面喷砼, 以防工作面上岩土坍塌, 同时作为注浆止浆岩墙。
d．压注浆液。注浆压力控制在0.2～1.0Mpa, 注浆达到设计注浆量和注浆压力时可结束注浆。注浆过程中随时观察注浆压力, 分析注浆情况, 防止堵塞、 跑浆, 做好注浆记
e.施作超前小导管注浆支护时应注意的问题
Ⅰ、 在施工过程中,钻机需隔开一定距离,否则因向岩体注水太多,可能导致围岩滑塌。
Ⅱ、 在钻进过程中, 最重要的是保证小导管及钻头水孔的畅通, 为此, 需要注意水从钻孔中流出的情况, 如发现水孔有堵塞的迹象, 则将小导管后撤50cm左右, 经重复扫孔使水孔畅通, 然后慢慢进尺, 直至达到设计深度。
Ⅲ、 液浆应严格按配合比配制, 并随配随用, 以免浆液在注浆管、 泵中凝结。
Ⅳ、 注浆过程中若出现堵管现象, 则应及时清理注浆软管和注浆泵; 如果当时注浆泵的压力表显示有压, 则应先卸压后拆接头进行处理。
Ⅴ、 为保证注浆效果, 橡胶止浆塞打入孔口不应小于30cm, 而且要待排完气之后立即用快凝水泥砂浆封闭止浆塞以外的钻孔, 这样才能保证在1.0MPa的压力下浆液不致窜出。以便分析注浆效果。其工艺详见”超前注浆锚杆工艺流程图”。

超前小导管注浆工艺流程图
封闭工作面
准备工作
安装锚杆
机具设备检查

拌浆
安装管路及密封孔 口
压水检查达到要求
注

浆
结

果
压力注浆达到要求
制作锚杆
钻

孔

否 否

5.2衬砌施工
5.2.1概述
隧道衬砌均采用12m全液压衬砌台车, 全断面一次性衬砌。洞外设混凝土搅拌站, 电瓶车带动混凝土罐车运输砼, 防爆混凝土输送泵浇筑。浇筑前, 进行接茬处理, 设防水层、 瓦斯隔离层、 透水管、 瓦斯排放管。透水管与独立排水系统相连, 瓦斯排放系统按设计施工, 混凝土振捣采用的插入式振捣棒。二次衬砌施工工艺图如下:

2.2衬砌准备工作
清理岩面, 安设盲沟软管, 布设复合式防水板, 焊接防水板接缝。瓦斯设防段安设排水及排瓦斯系统、 布设高密度PE板及垫层。施工缝防水及防瓦斯处理。质量检查。
5.2.3衬砌台车立模定位
清理模板涂脱模剂, 测量放样, 就位调整, 固定台车及模板。安装堵头板, 砼输送泵就位。浇筑时自上而下两侧对称分层进行, 插入式振捣器振捣。
5.2.4车行横通道
车行横通道用采用定型钢支架整体拆装式钢模板。
5.2.5衬砌混凝土浇筑
衬砌混凝土浇筑时先施作仰拱, 后衬砌边墙和拱, 以便及早形成受力环, 仰拱开挖后, 架空运输道路, 浇筑仰拱和仰拱填充砼。
5.3瓦斯设防段衬砌
徐店子隧道K107＋350～K108+167 、 YK107＋300～YK108+176段按一级瓦斯地段进行结构设计。该段采用全封闭复合衬砌, 喷射C25气密性混凝土厚26cm, 模筑钢筋混凝土厚45cm, 其模筑衬砌采用C25钢纤维混凝土, 钢纤维掺量为60Kg/m3。该段喷射混凝土和模筑混凝土采用气密性混凝土, 其中喷射混凝土掺用气密剂后透气系数不大于10-11cm/sec, 模筑混凝土掺用气密剂后透气系数不大于10-11cm/s。喷射混凝土与模筑衬砌之间设置高密度PE隔离层, 高密度PE板外衬闭孔PE泡沫垫层, 垫层厚不小于4cm。K107＋350～K108+167 、 YK107＋300～YK108+176段二次衬砌采用气密性混凝土, 衬砌混凝土在先后浇注混凝土界面涂界面剂, 并预埋橡胶止水带。
隧道内全封闭衬砌段大、 小避车洞采用全封闭措施, 全隧道内辅助洞室顶部均做成向外上斜不小于2%的斜面。
仰拱及填充施工: 仰拱开挖后, 经基底检验合格, 应首先进行防瓦斯施工, 然后进行混凝土浇筑工作, 其施工工艺: 仰拱开挖→基底处理→喷射混凝土→铺设瓦斯隔离层→浇筑混凝土。采用钢制简易行车梁解决运输干扰问题, 浇筑时将侧沟预留。施作仰拱填充后已形成侧沟, 自然排水。砼仰拱端部至掌子面, 采用泵排水。
5.3.2气密性混凝土生产工艺
气密性混凝土, 是在拌合普通混凝土时掺入一定比例的硅灰、 粉煤灰和高效减水剂( FDN) 而成。其作用机理是利用硅灰、 粉煤灰的高化学活性改进混凝土的整体结构和界面状况, 使之起微粒填隙、 孔结构细化、 贯通毛孔数量减少和孔隙率降低的作用; 而高效减水剂有早强、 高强和分散作用, 从而有效的提高混凝土的密实度, 达到封闭瓦斯、 防水及防腐的目的。
⑴强度和气密性指标
混凝土等级为C25, 透气性系数不大于1×10-11cm/sec。
⑵原材料
水泥采用不底于P32.5的硅酸盐或普通硅酸盐水泥; 砂采用中粗砂, 细度模数Mx<2.7, 含泥量≯3%; 粗骨料采用碎石, 粒径≯40mm, 含泥量≯1%, 针片状颗粒≯10%, 三级级配(5-10mm、 10-20mm、 20-40mm)。掺合料由硅灰、 粉煤灰、 减水剂(FDN－1000)组成。
⑶设计配合比
水灰比不大于0.5, 水泥用量不少于380kg/m3, 掺入5%硅灰及12.7%粉煤灰(均用水泥重量百分比)以及适量减水剂。1m3气密性模注混凝土材料用量为: P32.5硅酸盐水泥400kg、 水180kg、 河砂754kg、 碎砾石1108kg、 硅灰18kg、 粉煤灰39.4kg、 3.6kg减水剂(FDN－1000)( 0.8-1.1%) 。施工时应经过准确试验确定配合比。
⑷投料及搅拌
(水泥+硅灰+粉煤灰+砂+减水剂)干拌1-1.5min,颜色均匀一致+(石+水)湿拌1.5-2min。气密性混凝土的投料顺序和搅拌时间, 与传统的投料搅拌方法有别, 也不同于国内外当前正广泛应用的分次投料工艺, 其搅拌时间比普通混凝土的搅拌时间多0.5-1min。采用这种投料搅拌工艺能有效地克服粉煤灰遇水粘结成团, 不易搅拌均匀的缺点。
⑸振捣
用插入式振动器振捣时, 不宜采用垂直振捣, 而应采用斜向振捣。这是因为斜向振捣能避免气密性混凝土稠度高、 粘度强、 流动性差, 振动棒拔掉后容易留有孔隙的问题。
5.3.3气密性混凝土复合衬砌工艺
⑴、 概述
在瓦斯防范段仅靠模注气密性混凝土还不能完全封闭瓦斯, 这是因为气密性混凝土的”气密性”, 只是相对普通混凝土而言的, 它尚有一定的透气量( 设计透气性系数1×10-11cm/sec) 。因此有必要对瓦斯段布设第二道防线, 即所谓”全封闭复合衬砌”。复合衬砌的实质是把气密性混凝土分初次衬砌和二次衬砌两次进行, 在两层混凝土之间设置HDPE板作为瓦斯隔离层, 达到封闭瓦斯的目的。
⑵施工方法
复合衬砌的施工顺序视围岩类别的差异而有所不同。Ⅱ类围岩在开挖前需设超前D25锚杆并注浆, 开挖后喷射厚5cm左右的混凝土, 以封闭岩面、 堵塞岩缝、 阻止瓦斯向外泄漏。喷射混凝土后设置D25锚杆、 工字钢架及钢筋网。喷射气密性混凝土26cm, 初次衬砌后进行围岩变形量测, 在围岩变形基本稳定后固定高密度PE板。高密度PE板是一种高密度的聚乙烯板, 厚1mm, 幅宽1.3～2.5m, 具有很好的气密性、 抗拉和抗刺穿能力。
固定PE板用粘贴法, 其工艺是: 将成卷PE板由衬砌一侧自下而上, 然后由上至下的向另一侧逐步展开。展开时, 在初次支护表面及PE板的相应位置上分别涂刷胶粘剂, 并压实贴紧。涂刷胶贴剂每点长5cm×5cm, 各点呈梅花形排列。拱部点间距为0.6m, 墙部点间距为1.2m。铺设高密度PE板后, 进行模注二次衬砌施工, 二次衬砌应采取先墙后拱的施工方法。
⑶气密性混凝土施工缝施工方法
用界面粘结剂处理接缝, 初次衬砌和二次衬砌都要进行。其基本作法是在新旧混凝土的接缝处, 对旧混凝土涂刷两遍JCL－11水泥浆液, 再灌注新混凝土。
灌注混凝土时, 先把旧混凝土界面凿毛, 除去浮碴和松动的骨料, 用水冲洗后涂刷两遍JCL－11水泥浆液, 每遍厚2-3mm, 两遍间隔不超过30min, 一次涂刷厚度为0.8-1.2m, 涂刷完毕即可灌注新混凝土。第二遍JCL－l1水泥浆液涂刷后, 为避免水泥浆液硬化, 要在30min内灌注完混凝土。拆模后把施工缝表面磨平, 其上喷涂宽20cm的环氧树脂予以封闭。
5.3.4防排水和排放瓦斯
⑴、 隧道K107＋350～K108+167 、 YK107＋300～YK108+176段为瓦斯逸出段, 该段设计采用全封闭复合衬砌封闭地层中的瓦斯和水, 尽可能使地层中的瓦斯不渗入隧道。同时采用两套完全独立的排水、 排放瓦斯系统, 即洞内侧沟排水系统和衬砌外盲沟排水排放瓦斯系统, 该段水沟侧边墙不设泻水孔。
⑵、 防排水及排放瓦斯措施
a、 在模筑衬砌背后环向采用HC—3.5型软式透水管盲沟, 每5米设一环。纵向在洞内侧沟泻水孔标高处设全隧道贯通材质相同的直径为100mm的软式透水管盲沟; 该盲沟需与环向盲沟及泻水孔连通, 并不能堵管。
b、 全部模筑衬砌施工缝采用NPJ腻子型遇水膨胀止水条, 设计按每12米一环。
c、 全隧道衬砌模筑混凝土中加入WG高效复合防水剂。初期支护和二次衬砌之间设复合型防水板, 内衬无纺布。
d、 隧道内安设瓦斯自动监测系统, 其布置根据施工期间的瓦斯涌出量情况确定。出口段预留射流风机安装。
e、 洞内盲沟排水排放瓦斯系统由纵向盲沟环向盲沟和气、 水分离装置组成, 其作用流程为:
隧道左侧: 地层中的气、 水混合体经过环向盲沟和纵向盲沟, 经气、 水分离装置对气、 水分离后, 水流排入正洞非瓦斯设防段侧沟内。瓦斯经过环向瓦斯盲沟, 引排止右侧气、 水分离, 然后经瓦斯排放HDPE塑料管排放至大气中。
隧道右侧: 地层中气、 水混合体经过环向盲沟和纵向盲沟经气、 水分离室对气、 水分离后, 水流排入正洞非瓦斯设防段内, 瓦斯经瓦斯排放管排放至大气中。
f、 隧道全封闭段纵向盲沟采用2根100mm的焊接钢管, 分设于衬砌两侧边墙水沟附近, 钢管纵向铺设坡度为3%, 略小于线路坡度以便气、 水混合体能汇入气、 水分离室内。钢管周壁布置5mm钻孔, 纵向间距8-10m, 并将钢管末端封堵, 以与前方纵向盲沟隔绝。该段环向盲沟采用纵向包塑铁丝加强筋的TR加劲型软式透水管盲沟纵向间距10-15米。纵环向盲沟连接采用T型接头, 焊接长50cm。
g、 全封闭衬砌段拱墙纵向和环向盲沟采用与隔离层相同的瓦斯隔离层( 宽50cm) 和长5cm的水泥钉固定。施工时相邻固定钉间的隔离层应预留一定的松弛变形量, 以防灌注混凝土时将板拉裂。
拱墙环向盲沟及墙底纵向盲沟: 套槽→初喷2cm混凝土→埋管→瓦斯隔离层固定→初期支护→铺设瓦斯隔离层→二次衬砌。
底部环向盲沟: 套槽→初喷2cm混凝土→埋管→填砂石→瓦斯隔离层固定→喷射混凝土→铺设瓦斯隔离层→灌注仰拱。
h、 隧道开挖后预埋钢管, 接着喷射混凝土。拆除钢管后固定透水管, 并在衬砌下端设横向水管。
i、 布设位置: 按设计位置布设盲管。为防止透水软管侵占衬砌厚度, 喷射砼时预埋一根Φ150mm钢管, 喷毕后拆下钢管后, 在所喷砼面上形成一圆槽, 以利透水管安设。
j、 接头与固定: 盲管连接时采用直通式接头, 将盲管插入接头。在接头的插销孔上, 插入连接插销。在砼面上固定的方法是: 在盲管两则用射钉枪打入钢钉, 钢钉上系细铁线固定透水管。
附: 瓦斯设防段洞身施工工序图:
初期支护

超前钻探

发现煤层

无煤层

超前支护
初期支护
按揭煤防突工艺揭煤
按揭煤防突工艺揭煤
仰拱段开挖

铺设防瓦斯系统
灌注仰拱
铺设防水及防瓦斯设施仰拱
灌注边墙拱圈
仰拱初期支护
仰拱段开挖

5.4不良地质处理
徐店子隧道山体煤层处于断层段, 在施工中应进行物探和钻探, 以确定断层走向, 岩层的完整稳定程度, 填充物和地下水情况, 并据此确定施工方法。对出现突然大量涌水、 流石流泥等情况, 应根据水量大小设置排水设施。
5.4.1仰拱地基的加固处理
遇到地层破碎、 围岩软弱地段, 必须及时向设计部门反映并提出处理建议方案, 经设计部门同意后再进行处理。经检测达到设计强度指标后, 方可进行混凝土灌注。
5.4.2监控量测
5.4.2.1量测的项目
a洞内外观察;
b净空水平收敛量测;
c拱顶下沉量测;
d地表下沉量测( 不良地质段) 。
5.4.2.2量测间距:
水平净空收敛量测及拱顶下沉量测间距, Ⅱ类围岩10～15m。
5.4.2.3工具:
水平仪、 QJ-81型球绞式周边收敛计。
成立专门的量测小组, 按设计要求的频率和方法进行量测、 收集原始资料工作。采用回归分析法, 对原始资料进行分析处理, 掌握围岩及支护结构的稳定状况, 如发现问题, 及时反馈至有关部门, 以便改进施工方法、 施工进度和确定二次支护时间。必要时, 提请修改设计, 提前施作二次衬砌或进行其它特殊处理。
6揭煤、 防突措施及排放瓦斯
6.1设计基本情况
6.1.1设计范围
根据《瓦斯评价报告》, 隧道所穿越煤层可能有突出危险。根据设计文件, 该隧道在揭煤、 防突及瓦斯排( 抽) 放施工中采用动态设计, 瓦斯防范段施工应严格执行揭煤防突和瓦斯监控量测的有关规定和程序, 设计范围为隧道揭穿所有煤层的全部作业过程。
6.1.2煤层参数
由于隧道穿越山体地勘资料不详, 根据地表勘察和当前地层揭露情况综合分析认为: 隧道穿越带中含有多层煤, 煤层较薄。在施工中必须施作超前探孔, 探明煤层层位和基本煤层参数。
6.1.3隧道断面隧道开挖断面按100m2, 隧道采用台阶法开挖。
6.2揭煤防突施工方法
作业程序: 煤层超前探测→煤与瓦斯突出危险性预测→钻孔排放瓦斯→防突效果检验→石门揭煤→过石门坎→煤层掘进。
6.2.1施作超前钻孔, 探明煤层位置和瓦斯情况
全断面掘进工作面至煤层20m( 垂直距离) 时, 必须打至少3个穿透煤层全厚的超前钻孔, 并进入顶( 底) 板不小于0.5m, 详细记录岩芯资料, 推测煤层是否有畸变。施作超前钻孔时直径为75mm, 若发现地质构造变的复杂、 岩体破碎, 则必须在隧道开挖轮廓线外5m范围内布置一定数量的超前钻孔, 确保能准确掌握煤层厚度、 角度变化及瓦斯情况等。
6.2.2施作预测孔, 进行煤与瓦斯突出危险性预测
考虑到测定煤层瓦斯压力要达到原始压力值时间较长, 而且单独用瓦斯压力并不能确切判明煤层的突出危险性, 本设计揭煤前不测定瓦斯压力, 以节约施工时间。突出预测采用钻屑指标法为主, 钻孔瓦斯涌出初速度法为辅的方法。( 预测孔直径Ф50mm) 。
6.2.3防治瓦斯突出技术措施
防治突出采用多排钻孔排放或抽放。如煤层确存在较大突出危险, 可将钻孔封孔、 接抽, 以达到有效的消除突出危险性的目的。全断面钻孔控制范围: 隧道轮廓外上方7m, 左右两侧6m, 底部3m; 钻孔孔径108mm, 并进入底板岩层不小于0.5m。抽排半径取1.5m。排放孔进行瓦斯排放时, 所有洞内掘进施工应停止, 排放15天。当判定有突出性危险时顺煤层施作扇形排放钻孔, 排放瓦斯15天。
6.2.4防突效果检验
瓦斯排放完成之后, 打检查孔, 用以确定瓦斯排放是否结束。检查孔布置在揭煤端面中部, 并应位于措施孔之间, 终孔位置应位于措施孔控制范围的边缘线上。若煤层不具有突出危险性, 则结束排放。否则视排放效果应继续排放或采用水力冲孔等其它措施处理。
6.2.5放炮揭开和穿过煤层
经过排放效果检验, 煤层无突出危险性后, 封堵排放钻孔。采用D25自进式锚杆对开挖轮廓外岩体进行超前注浆加固, 同时安装18工字钢架, 而后采用震动放炮揭煤。揭煤时, 掘进工作面与煤层之间必须保持一定岩柱, 其最小垂直厚度应不小于1.5m。遇岩石松软、 破碎还应增加岩柱厚度。
6.3揭煤、 防突及排放瓦斯具体设计
隧道揭穿突出煤层, 即隧道自顶板岩柱穿过煤层, 进入底板的全部作业过程, 都必须采取防治突出措施。防治突出内容如下:
a、 控制突出煤层层位的钻孔布置;
b、 突出预测方法及预测钻孔布置;
c、 防治突出技术措施;
d、 防治突出技术措施效果检验;
e、 安全防护措施。揭煤防突施工工艺流程如下图:

煤层突出危险性预测
打超前钻探孔
无突出危险
有突出危险
多排钻孔排( 抽) 放瓦斯
防突措施效果检验
有效
无效
补救措施
安全防护措施
揭开煤层

预测瓦斯突出危险程度指标:
a、 解析指标K1值
当f≥0.35, K1>0.4 或f<0.35, K1>0.3时, 有突出危险;
b、 瓦斯瞬间解析压力P>0.03MPa
c、 钻孔瓦斯涌出初速度qm>4L/min:
d、 瓦斯压力P＞0.74MPa 有突出危险;
e、 打钻期间动力现象: 喷孔、 顶水、 顶钻、 卡钻。
当具备a或d时, 有突出危险, 同时具备b、 c、 e时, 有突出危险。
6.3.1控制煤层层位的钻孔布置
在隧道瓦斯设防段掘进过程中, 必须连续施作超前钻孔, 以探明施工前方地质情况, 防止误揭煤层。工作面掘进至距煤层20m(垂距)之前, 沿隧道前进方向打一个穿透煤层全厚且进入底板不小于0.5m的超前钻探孔; 在隧道工作面掘至距煤层10m(垂距)时, 打三个穿透煤层全厚且进入底板不小于0.5m的超前钻探孔。
钻孔布置见”探测孔布置图”。
煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

煤层

所有探孔要求详细记录岩芯资料, 以利于探明突出煤层的相对位置。若隧道工作面掘至距煤层20m(垂距)时, 发现地质构造变得复杂、 岩石破碎, 则必须在隧道断面四周轮廓线外5m范围煤层内布置一定数量的超前探钻孔, 以保证能确切地掌握煤层厚度、 倾角变化、 地质构造和瓦斯情况等。
6.3.2突出预测方法及预测钻孔布置
本设计揭煤前不测定瓦斯压力, 以节约施工时间。突出预测采用钻屑指标法为主, 钻孔瓦斯涌出初速度法为辅的方法。
6.3.2.1钻屑解吸指标K1的测定
a、 钻机一钻进煤层就取一次钻屑, 以后每钻进1m, 取一次钻屑作解吸指标测定。取样时, 把秒表、 筛子准备好(Φ1mm的筛子在下, Φ3mm的筛子在上)。钻孔钻到预定深度时, 用组合筛子在孔口接钻屑, 同时启动秒表, 一面取样, 一面筛分, 当钻屑量不少于100g时, 停止取样, 并继续进行筛分。
b、 把筛分好的Φ1～3mm的煤样装入WTC瓦斯突出参数仪的煤样杯, 将盛满煤样的煤样杯放入煤样罐中, 盖好煤样罐, 将阀门转动到煤样罐或煤样瓶与大气相通的位置。
c、 当秒表计时到预定时间t0( 一般规定t0为1～2min) , 转动阀门使煤样罐或煤样瓶与测量系统接通、 与大气隔绝, 启动仪器开始测量钻屑瓦斯解吸量。
6.3.2.2钻孔瓦斯涌出初速度q的测定
a、 钻进煤层后每钻进1m, 测定一次钻孔瓦斯涌出初速度q。
b、 当钻孔钻进至预定深度后, 立即用秒表计时。随后迅速拔出钻杆, 把封孔器送入孔底进行封孔。全部封孔操作应在规定进行流量计读数的时间以前完成。
c、 在封孔操作的同时, 应及时将流量计与导气管口连接好, 待封孔完成后即可进行测定。采用的流量计读数为瞬时流量时, 在秒表走时至2min时读数, 即为钻孔瓦斯涌出初速度值; 采用的流量计读数为累计气体流量时, 则应在秒表走时至1.5min时读出流量计数值。当秒表走时至2.5min时再读一个流量计数值, 后一数减去前一读数即为钻孔瓦斯涌出初速度值。
两种类型流量计, 使用时只能确定一种而不能混用, 以免造成较大的测量误差。
如果因封孔操作不及时等原因, 测定瓦斯流量的时间已超过了规定的时间时, 该测定结果不能作为判定工作面无突出危险的依