隧道防坍塌安全预警方案.doc

隧道防坍塌预警方案

第一部分：安全隐患
在不良地质段和特殊岩土地段的隧道施工如施工不当，就容易引起不同程度的塌方，造成安全事故。
造成隧道塌方的原因主要分为：自然因素、管理因素和施工因素三大类。
自然因素主要是地质条件，如断层破碎带、互层围岩、强风化围岩、层理面软弱、砂质围岩、涌水段，其次连续强降雨对浅埋隧道或黄土隧道也有影响；
管理因素有：地质资料不详，施工方法及措施欠缺，技术交底不清，现场指导不力，材料及加工构件供应和加工质量差，施工制度、责任制度不健全，工序不衔接，监控量测信息反馈不及时或未得到重视，不按设计要求，随意修改爆破参数等。
施工因素有：施工方法不当，在断层带中拉中槽、抢工期大断面开挖、大进尺，忽视地质因素，不良地质条件下长距离不衬砌，破碎岩层中不设超前支护，支护不到位、不按设计施工，出现塌方迹象时不即使采取措施，这些都是造成坍塌或使坍塌扩大的原因；
第二部分：预防措施
在造成隧道坍塌的三大原因中，自然因素是无法改变的，因此要制定有效的安全技术措施和管理措施，避免和防止坍塌的发生。
一、安全技术措施
1．施工前应编制详细的实施性施工组织设计。实施性施工组织设计的施工方案、技术措施、工程进度计划应根据项目的施工进展情况进行动态调整。应做好以下工作：
1）认真进行施工调查、核对现场地质资料、地形、地貌，水文地质。如隧道洞身通过山谷区、凹地，易形成堆积松散区、破碎区，由于地质构造作用易形成断层带，而且在有水出露地段更容易产生坍塌，项目总工程师必须组织有关技术人员进行施工调查，并编写调查报告。
2）设计文件审核时，要认真熟悉隧道设计的地质勘探资料，并随时与现场的实际地质情况相对照，比较洞口的位置、复核洞口仰坡的稳定性，进行技术条件、设计原则、施工条件的分析。研究、讨论、确定隧道进洞的方案、加固方法及隧道通过软弱围岩的技术措施。
3）要详细审核不良地质地段（断层、软弱破碎围岩、岩溶等）的设计方案，研究制订不良地质条件下的隧道施工方案。
4）通过进行技术、经济、安全等方面的比选，制定详细的施工方案。如遇隧道地质条件发生变化时，必须及时调整施工方法，加强支护，以及其他必要的技术处理手段。
5）审核应有参加审核人员签字的书面的记录，审核中发现的问题或设计与实际情况不符合时，要尽快向监理单位、设计单位及业主书面报告，提出修改意见或建议新的施工方案，经批准后实施。
2．根据隧道施工特点要有针对性的编制隧道预防坍塌的作业指导书，明确可能产生坍塌的里程、部位，制定详细的预防、控制方法，经项目总工程师审核，公司总工程师批准后，由项目经理组织实施。
3．编制隧道监控量测作业指导书，由实施监控量测的具体负责人编制、项目总工程师组织审核、公司总工程师批准，项目经理组织实施，作业指导书应包含量测项目、范围、手段，采用的主要仪器、设备，测点布置及实施计划。
4．做好各种设备、仪器的检验、标定，以保证设备的正常使用和仪器的准确性。工地试验室要做好各项材料的进场检验及试验。严禁使用不合格的材料。
5．建立地质超前预报制度，成立超前地质预报小组，配备相应的仪器、设备，由项目技术负责人组织实施，超前地质预报小组制定预报方案，为调整隧道施工及增加预加固措施提供必要的资料。对地质情况复杂，项目部可委托专业地质预报机构探测掌子面前方地质情况，以保证预报的准确性。施工过程中如发现开挖面地质情况异常，要及时汇报，以便项目经理部采取相应措施。超前预报必须要做到“及时”反馈，严禁事后补资料的做法，地质预报应填写《超前地质预报表》。
6．隧道进、出口的洞口段，地质条件一般较差，埋深浅、围岩风化严重、较破碎，施工难度较大，预防坍塌的主要措施有：
1）开工前必须复核洞口的位置、洞口边、仰坡的稳定性。
2）隧道洞口段开挖时严禁采用大爆破，宜采用控制爆破技术，以避免对边、仰坡围岩的爆破冲击和扰动。
3）洞口段的开挖根据地质情况，采用侧壁导坑法进行，当进洞10~20米后，及时修筑洞口段衬砌和洞门。
4）洞口深路堑的施工，要尽快完成挡墙、护坡、截水沟、排水沟，洞外路堑水不能流入掌子面，应将洞外排水沟与洞内排水沟连接，将洞内水及时水排出，减少水流冲刷和洞内积水向隧道基础渗透，造成洞口的坍塌。
5）修建洞顶的高山蓄水池时，蓄水池底部要有防渗漏的措施，防止渗水对围岩的侵蚀作用。
6）隧道设计有明洞的，要先修建明洞和明洞门，以保证洞口导洞施工的安全。
7．洞身开挖
1）开挖前应制定爆破设计方案和绘制爆破设计图，爆破设计方案的内容应包括炮眼（临空眼、掏槽眼、扩槽眼、掘进眼、内圈眼、底板眼、周边眼）的布置、数目、深度和角度，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，钻眼机具和钻眼要求等；爆破设计图应包括炮眼布置图、周边眼装药结构图、钻爆参数表、主要技术经济指标及必要的说明和附图。爆破施工还应有书面交底。
2）采用光面爆破、预裂爆破时，掌子面的周边眼布置应设专人负责，检查、控制钻眼的外插角、眼距、眼深，每次炸药的用药量。周边眼应使用同段位雷管同时起爆，并与内圈炮眼的雷管跳段采用，爆破后要求炮眼残留满足要求，轮廓圆顺。
3）加强地质预报工作。如遇掌子面地质情况突然变化时，由技术部门根据预报探测结果及时调整施工方案。
4）软弱围岩的开挖，可采用预裂爆破方法或采用小断面开挖，最后扩大成型，如采用导洞法，侧壁导坑法或环形开挖预留核心土的方法等，减少爆破对围岩的扰动。施工中严格遵循短进尺、弱爆破、强支护、快封闭的原则。
5）开挖施工中严禁违章指挥、盲目冒进，重开挖、轻支护，重进度、轻质量，造成工序衔接不紧密，忽视锚喷支护作用，造成围岩暴露过久，变形过大产生坍塌。
6）每次爆破完成后，技术部门应对爆破的轮廓进行测量，分析爆破后的效果及爆破对围岩的扰动情况，要不断地改进各项爆破参数，使爆破后对围岩的扰动最小，轮廓圆顺。
9．锚喷支护
1）开挖后，要及时进行锚喷支护。快速对围岩进行封闭，避免围岩暴露时间过长，加重围岩的风化及围岩的变形。初期支护应分层施作，第一次喷厚拱部3～5cm，墙部5～8cm ,两次喷射间隔时间以10分钟为宜；当时间间隔超过2h时，复喷前应用高压水湿润，确保初期支护的质量。
2）严格按设计要求施作锚杆。洞身开挖后，若发现局部有软弱夹层、节理裂隙发育的部位，报请现场监理许可后，采取增加锚杆数量、加大锚杆长度的做法进行局部补强，锚杆施作应垂直节理面。
3）软弱围岩地段当量测围岩变形超过标准时，可采取临时增加钢支撑的方法进行支护或采取施做临时仰拱等措施，抑制软弱围岩过度的变形。
4）施工中钢支撑与围岩的间隙必须用喷射砼充填密实，并将钢支撑全部包裹覆盖，保护层厚度不得小于4cm。保证喷混凝土层与钢支撑形成整体，钢筋网片可焊在锚杆头部，围岩自稳能力较强的，可先锚再喷，围岩自稳能力差的必须先喷再锚，要掌握好支护的时机。
5）锚喷支护完成后，质检工程师应认真进行检查，主要检查喷层的厚度、锚杆的数量。
6）掌握好二次衬砌的时间。二次衬砌的施作应在围岩和锚喷支护变形基本稳定，周边位移速率有明显减缓趋势，水平收敛速度在拱脚附近小于0.2mm/d；或拱顶位移速度小于0.15mm/d，并且已产生的位移量占总量的80%以上时方可施作。进出口地段的二次衬砌必须尽早完成；通过不良地质地段的洞身，也应及早施作二次衬砌，带仰拱的应尽早封闭，保证隧道的安全。
10．溶洞、断层、松散破碎地层的隧道防坍塌措施
1）由于地质勘察的局限性，设计提供的地质资料具有相对性，因此，隧道施工中要加强地质的超前预报工作，加强掌子面的地质观测分析，宜采用TSP、地质雷达、红外线探水等较先进的探测技术和设备，准确地获得掌子面前方的地质情况，特殊情况下也可采用超前钻孔获取准确的资料。
2）配备足够机具和材料，做好应急措施。
3）不良地质隧道要“先治水、短掘进、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测、稳步前进”为原则。应尽快使衬砌结构封闭，改善受力状态，确保衬砌结构的长期稳定。
4）围岩破碎，节理、裂隙发育的特殊地质条件下，可采用超前锚杆、超前小导管、管棚、地表砂浆锚杆、超前小导管周边注浆，深孔注浆、旋喷桩、冻结等措施对围岩进行加固，再进行开挖。
5）加强监控量测，利用量测来指导施工，控制围岩的变形，防止坍塌的产生。
6）溶洞地段必须通过超前地质预报，准确探测溶洞的大小，位置，探明溶洞内的充填物。根据设计资料和现场实际探测的情况制定详细的施工措施，严格按照规范进行施工，以“引、堵、越、绕”等原则处理。当施工达到溶洞边缘时要做好各工序的安排，使工序衔接紧密。严防涌水，流砂，涌泥等对后续工序的影响。
11．施工中的监控量测
隧道施工的监控量测是隧道施工管理不可缺少的重要环节，具有特殊的作用，通过对围岩及支护系统的动态监控，判定围岩的稳定及支护的可靠性，作为施工决策的依据。
1）隧道监控量测要成立专门量测小组，编制量测实施计划、测点布置图，根据实测的数据画出围岩支护的位移－时间曲线图。收集、保存、归档资料。
2）量测分为A 类量测（必测）和B 类量测（选测）。应根据具体情况确定量测的项目。
3）隧道拱顶下沉、地表下沉以及隧道收敛变形等量测，要在每次开挖后的12h内完成。
量测频率要求见下页。
量测频率要求
位移速度（mm/d）
量测频率
≥5
2次/d
1～5
1次/d
0.5～1
1次/2～3d
0.2～0.5
1次/3d
＜0.2
1次/7d
量测数据结果应进行回归分析：
a. 数据异常时可采取加厚喷层、加长、加密锚杆、增加钢支撑等措施。
b. 净空变化速度持续大于10mm/d时，围岩处于急剧变形状态，要加强支护系统。
c. 围岩位移速率不断上升时，围岩进入危险状态，应停止掘进，加强支护。
二、管理措施
1．组织机构：项目经理部建立以项目经理为主的预防坍方领导小组，项目经理为组长，项目书记、项目总工为副组长，相关各部门负责人为小组成员。领导小组建立管理任务分工表，职责明确。
2．适时召开会议：预防坍方小组适时召开会议，分析目前施工中或不良地质地段可能产生坍方的可能性、研究解决的问题办法、采取的措施及由谁去落实。会议必须有专人负责记录并保存，以便施工中检查、落实、总结、改进、提高。
3．动态管理：隧道施工过程中必须随着情况的变化，对项目目标的进行动态控制。通过比较、分析、预测、纠正、检查等一系列方法，进行管理、控制，并不断循环，进行动态管理。
4．勤检查：一要对掌子面地质情况加强核对、对开挖成型部分认真检查；二是观察初期支护开裂、变形程度。要特别注意围岩变形无明显减缓、喷射混凝土层产生较大的剪力破坏时，应停止开挖，及时采取加固措施。
5．施工中发现隧道内有险情，工班长或当班负责人应立即在危险地段设立危险标识或派人看守，并马上向上级报告。若情况严重，应立即将工作人员撤离危险地段。
6．派专人对爆破后的工作面进行找顶，将浮石、危石清理干净，避免围岩及喷射砼剥落，产生坍塌。
7．钢拱架安装要牢固，基础应垫平，纵向联接牢固。如发现扭曲、压曲现象时，应采取加固措施，必要时，应让其他人员撤至安全地带，防止坍方造成伤亡事故。
8．二次衬砌距离开挖面不能太长，初期支护稳定后要抓紧进行二次衬砌，力求衬砌尽快成环。
三、围岩稳定日常观察
1、已支护围岩应对初期支护进行观察，出现裂缝时应即使汇报，并在裂缝处贴纸条，观察其变化情况，并在贴纸上记录日期及裂缝宽度等。
2、隧道坍方前有以下征兆：
1）量测信息反应的围岩变形速度或数值超过允许值；
2）喷射砼产生纵横裂纹或龟裂且裂缝在不断变化；
3）隧道洞顶或坑壁发生不断掉块现象，缝隙间不断漏出砂、石屑等；
4）岩层的节理、裂隙变大、张开；
5）支撑梁、柱变形或折断；
6）坑道内渗水、滴水突然加剧或变浑浊。
第三部分：隧道坍塌应急预案
发生施工坍塌事故，为有效防止事故扩大，降低员工生命危险，最大限度减少经济损失，因此要制定隧道坍塌应急预案。
一、组织机构及职责
1、项目部应成立应急指挥小组，组长由项目经理担任，副经理、总工、书记担任副组长，项目部全体管理人员均为组员。
2、应急小组各人应有明确分工，主要任务有：抢救伤员、塌方处理，清理土方或杂物，同医院、劳动部门的联系，说明详细事故地点、事故情况，并派人到路口接应，现场物资、车辆的调度。
3、施工队伍中主要管理人员也应积极配合，使应急工作紧张有序，各项工作有专人负责并在组长的统一安排下进行。
4、隧道坍塌应急预案应建立组织机构图和任务分配表。
二、人员急救措施
1、发生坍塌事故后，应立即报告应急抢险指挥小组，由项目经理负责现场总指挥。发现事故发生人员首先高声呼喊，通知现场安全员，并由安全员组织施工人员紧急撤离至安全区域。
2．如有人员受伤，立即拨打“120”急救中心电话取得联系，详细说明事故地点、严重程度，并派人到路口接应。
3．在向有关部门电话求救的同时，对受伤人员在现场安全地带采取可行的应急抢救，如现场包扎止血等措施。防止受伤人员流血过多造成死亡事故发生。对呼吸、心跳停止的伤员予以心脏复苏。
4．若事故严重，要立即上报公司及有关部门，并启动公司应急救援预案。
5．如有人员被掩埋，要采取有效安全防护措施后，组织人员按部位进行人员抢救，尽快解除重物压迫，减少伤员挤压综合证的发生，并将其转移至安全地方，防止事故发展扩大。
6．在没有人员受伤的情况下，现场负责人应根据实际情况研究补救措施，在确保人员生命安全的前提下，组织恢复正常施工秩序。
三、现场处理措施
隧道发生坍塌后，应根据坍塌现场情况，及时制定有效的处理措施，防止坍塌的进一步扩大，并保证尽快恢复生产。主要步骤为：
1、评估坍方情况，主要有以下内容：
1）在保证安全的情况下观察坍方情况，确定塌方位置和估计出塌方长度及方量。
2）观察坍方段是否有涌水塌方段围岩水量大小。
3）坍方段围岩情况及埋深，观察是否出现冒顶现象等。
2、坍方原因分析
1)主要从自然因素、施工因素进行分析，一般坍方的原因都是由自然因素和施工因素综合造成的。
2）结合现场实际情况，通过多方论证（施工、监理、业主、设计），应广泛听取意见，对坍方原因深入分析，并达成一致意见。
3）通过隧道监控量测资料，地质照片记录、施工日志等资料，对坍方原因分析有一定帮助。
3、处理措施
1）坍方处理的总原则
①安全，坍方的处理必须安全可靠，做到万无一失；
②快速，即处理的时间要短，减少对工期的延误；
③保质，即保证工程质量，不得留有任何隐患；
④节约，即整个坍方处理费用要最低。
2）坍方处理的方法视现场情况而定，同时也可参考一些相似隧道坍方实例的处理措施
3）坍方处理的要点一般有：
①地表处理，并作好防排水、防止坍方的扩大（一般用于坍塌冒顶情况）；
②洞内坍体的固结，形成整体受力壳（环）；
③坍方段的开挖及初支。
4）根据以上要点，结合现场实际情况采取各种具体措施，并在处理过程中动态管理，不断调整、优化处理措施。
5）地表处理通常采用的方法有：
①采用喷射砼和锚杆、钢筋网，封闭地表；
②地表打设注浆管，灌注水泥砂浆；
③采取截水、排水等方法，防止地表水灌如坍体内；
④坍体处理稳定后回填凹陷部分至原地表。
6）洞内坍体稳定通常采用的方法有：
①加固未坍方附近未坍塌部分围岩，防止坍方的进一步发展，通常采用锚喷支护和小管棚或小导管；
②洞内坍体注浆，设止浆墙，采用单液浆，渗水较多采用双液浆；
③对洞内坍体开挖面轮廓线外加设大管棚或小导管，并进行注浆加固；
④地下水较丰富段可采用深（浅）孔周边预注浆辅助加固岩层。
7）坍方段开挖及初支通常采用的方法有：
①超前支护，管棚、小导管、超前锚杆等；
②多断面开挖，如核心土法、单（双）壁侧导坑法、多台阶法；
③初期支护加强，如采用型钢拱架，加密拱架间距，增加锚杆和钢筋网，喷射砼增厚等；
④初期支护分步进行，及开挖后立即支护，如上台阶开挖后立即施作初期支护；
⑤对初支后围岩加强监控量测，保证施工安全；
⑥二次衬砌紧随施工，加强为钢筋砼，采用简易衬砌台车或拼装小模板施工，每循环长度为4～6米，使二衬与初支共同受力。
四、教训总结
1、项目部安全员应对本次倒塌事故进行原因分析，制定相应的纠正措施，认真填写伤亡事故报告表、事故调查等有关处理报告，并上报上级有关部门。
2、严格按照公司规定的“四不放过”的原则，对事故的原因、责任进行查处。
3、详细记录坍塌时间发生后的评估、分析、处理全过程，并对处理后的情况如实记录，以作为此类事件处理的参考依据；
4、作好自我检讨和教训总结，并将事故教训警示同类工程的施工人员，尽量避免同类事件的发生；
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