1、中鐵二十局集團二公司雅康高速公路C14合同段 隧道防坍塌專項方案中鐵二十局集團第二工程有限公司雅康高速公路C14合同段隧道防坍塌專項方案編 制 復 核 審 核 中鐵二十局集團第二工程有限公司雅康高速公路C14合同段項目經理部目 錄一、工程概況4二、隧道工程地質條件41、地形地貌42、水文地質條件43、地層巖性54、地質構造5三、隧道發生坍塌原因51地質因素52施工方法和措施不當6四、防坍塌方案61、施工原則62、超前支護73、隧道開挖94、隧道圍巖變化時動態調整措施115、隧道襯砌13五、隧道坍塌處理措施14（一）坍塌發生前征兆14（二）隧道坍方處理措施141、防止坍塌擴大范圍142處理坍塌方

2、措施14六、安全保障措施21（一）個體防護措施21（二）開挖支護安全防護措施22（三）加強圍巖量測、超前地質預報工作22（四）安全注意事項23（五）坍方事故應急措施23七、制度保證措施23隧道防坍塌專項方案一、工程概況四川省雅安至康定高速公路C14標段隧道全長9412m，其中前碉2號隧道左線長566m；前碉2號隧道右線長562m；前碉3號隧道左線長1839m；前碉3號隧道右線長1661m；大柏牛隧道左線長2348m；大柏牛隧道右線長2423m。二、隧道工程地質條件1、地形地貌隧址區屬構造、剝蝕高中山地貌區，區內地貌多形成高山、峽谷。溝谷多呈“V”型，谷底陡窄，溝床坡降大，水系呈樹枝狀。山脊最高

3、約1680m，溝谷最低約1250m，地形總體變化大。2、水文地質條件隧址區地下水主要有松散層孔隙水和巖漿巖裂隙水。（1） 松散孔隙水松散孔隙水主要賦存于第四系松散堆積層中，接受大氣降水及地表水的補給，順地形向溝以及溝下游排泄，并部分補給下伏地下水，具有補給條件差、徑流距離短的特征，地下水不豐富。（2） 巖漿巖裂隙水巖漿巖裂隙水主要賦存于花崗巖的裂隙中，埋藏分布于風化帶裂隙和構造裂隙中。其豐富性和透水性較好。本次降水未見泉水出露，但在雨季時季節性泉水出露，泉水多沿破碎裂隙處滲出，泉水量小，約0.03L-0.1L/s。3、地層巖性場地出露的地層有第四系全新統松散堆積層及元古代基底構造層。（1） 第

4、四系全新統松散堆積層：主要由坡殘積層成因類型的碎石及粘土組成，在隧道地表零星分布，對擬建隧道無影響。（2） 元古代基底構造層花崗巖類：為肉紅色斑狀，灰白色花崗巖類，中粗粒結構，塊狀結構；局部可見流層狀構造。風化后顏色呈褐黃色、黃色，局部可見鐵銹。工作區大面積出露。4、地質構造工程區大地構造上處于揚子地臺西緣，龍門山、大巴山臺緣斷褶帶之西南端，西鄰康滇地軸，東接四川臺坳，西北側相鄰松潘-甘孜地槽褶皺系。構造部位上處于NE向龍門山斷裂帶和NW向鮮水河斷裂帶及SN向安寧河斷裂帶構成“Y”字形構造交匯部位東側，具體構造部位處于龍門山斷裂帶西南端內。工作區地質構造簡單，無褶皺及斷層。隧址區內地震動峰值加

5、速度為0.2g，地震動反應譜特征周期0.40s，對應地震基本烈度為度。三、隧道發生坍塌原因1地質因素(1)隧道穿過斷層及其破碎帶,一經開挖,潛在應力釋放，承壓快、圍巖失穩而坍塌；(2)當通過各種堆積體時，由于結構松散，顆粒間無膠結或膠結差，開挖后引起坍塌；(3)在擠壓破碎帶，巖脈穿插帶、節理密集帶等碎裂結構地層中，巖塊間互相擠壓鉗制，經開挖則失穩，常見圍巖掉塊、坍落。在軟弱結構面發育的情況下，或泥質充填物過多，均易產生較大的坍塌；(4)在構造運動的作用下，薄層巖體形成的小褶曲、錯動發育地段，施工中常常發生坍塌；(5)巖層軟硬相間，或有軟弱夾層的巖體，在地下水的作用下，軟弱面的強度大大降低因而發

6、生滑坍；(6)地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用加劇巖體的失穩和坍塌。2施工方法和措施不當(1)施工方法選擇不當，或工序間距安排不合理。各工序間距拉得較長久，引起圍巖松動、風化、招致坍方的發生；(2)噴錨不及時，或噴混凝土質量、厚度不符合要求；(3)采用鋼支撐時，支撐架設質量欠佳，支撐與圍巖不密貼，兩者間的空隙填塞不密實，或聯接不夠牢固，不能滿足圍巖壓力所需要的強度要求；(4)當初期支護鋼支撐出現受力過大的現象時，未及時加固；(5)爆破作業不當，用藥量過多,對圍巖擾動大；(6)處理危石措施不當，引起危石墜落，牽動巖層坍塌。四、防坍塌方案1、施工原則隧道施工嚴格遵循超前地質預報先行，圍巖破碎段

7、“管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、快加固、早成環、勤量測”的原則進行施工。2、超前支護2.1大管棚隧道進口及出口較軟弱段采用大管棚作超前支護，大管棚采用108熱軋無縫鋼管，環向間距40cm，壁厚6mm，環向間距40cm。兩段鋼管采用“V”型對焊或絲扣連接，鋼管上鉆孔徑為12mm注漿孔，間距15cm，呈梅花型布置，尾部3m不鉆孔作止漿段。管棚安裝完成后插入4根B16鋼筋制作的鋼筋籠，注漿采用1:1純水泥漿，水泥強度等級為42.5，注漿壓力0.51.0Mpa。施工順序：套拱范圍環形開挖臨時開挖支護導向墻及套拱施工鉆機就位鉆孔掃孔插入鋼管孔口密封處理管棚鋼管注漿開挖及支護進入開挖支護循環鉆孔

8、：采用地質鉆機鉆進，并頂進長管棚鋼管，開孔時低速低壓。鉆機縱軸方向準確定位，保證孔向正確，每鉆完一孔即頂進一根鋼管，注一孔漿。管棚插入：鋼管節采用“V”型對焊或絲扣連接，為確保同一橫斷面內接頭數量不超過50%，相臨鋼管的接頭錯開量不小于1m，施工前先確定每節的頂入長度，編排好每孔管節頂入順序，采用機械頂進，并做詳細交底。注漿：注漿壓力控制在0.51.0Mpa。注漿時做好記錄，根據注漿壓力及注漿量確定終止時間。主要技術措施：a.注漿操作人員必須經過專門培訓,并實行崗位責任制，在注漿前充分做好各項準備工作。b.注漿前，在洞外將管路全部接通，進行試壓，試壓可用清水進行。在試壓時，如管路不通或接頭有漏

9、水現象，予以排除，保持管路系統各部件完好暢通。c.注漿完畢后，清除管內漿液，用水泥砂漿緊密充填，以增強管棚的強度和剛度。認真清洗干凈所有的機具設備，特別是攪拌機、注漿管、接頭、閥門、貯漿桶等，以備下階段注漿時使用。2.2超前小導管、超前錨桿超前小導管采用42熱軋無縫鋼管，長4.5m、壁厚4mm，管壁應鉆孔注漿，孔徑8mm，間距10cm呈梅花型布置，尾部30cm不鉆孔作止漿段；小導管前端應從鋼架腹部穿過，導管就位后應焊接在剛加上，搭接長度不小于1m；注漿采用1:1純水泥漿，水泥強度等級為42.5，注漿壓力0.51.0Mpa。表1 超前小導管每延米工程數量表超前支護類型襯砌類型單位數量超前支護類型

10、環向間距備注BZ5j、Z5qm9042注漿小導管40cm雙層每環70根CZ5m43.7142注漿小導管40cm每環34根Z4jm42.4342注漿小導管40cm每環33根T4m7242注漿小導管40cm每環56根DZ4m32.1422藥卷錨桿40cm每環25根施工順序：測量放樣鉆孔清孔鋼管插入封口注漿與鋼架焊接。采用風鉆鉆眼，并將鋼管頂入孔內，鋼管尾端與鋼架或系統錨桿焊接在一起，必要時加環向鋼筋。注漿根據壓力狀況和跑漿情況確定終止時間，確保注漿效果。超前錨桿施工方法和系統錨桿一樣，施工時根據巖體節理產狀確定錨桿的最佳方向，并保持不小于1m的搭接長度，尾部焊接在鋼架。3、隧道開挖根據隧道圍巖情況

11、采用不同的開挖方法：表1 隧道開挖方法選擇圍巖級別開挖方法爆破及監控量測V預留核心土法嚴格爆破控制，嚴格監控量測IV臺階法嚴格爆破控制，嚴格監控量測全斷面法3.1施工要求（1）施工原則：施工時先超前支護、后開挖，開挖后及時初期支護。（2）隧道左右線同時開挖時，掌子面之間距離不小于50m。（3）隧道爆破開挖前，必須根據開挖段圍巖的地質條件、開挖斷面、開挖方法、掘進循環進尺、爆破材料等因素編制詳細的爆破設計。鉆爆設計的主要內容包括炮眼的布置、數目、深度和角度、裝藥量和裝藥結構、起爆方法和爆破順序等。爆破人員應按爆破設計圖表及說明嚴格施工，并根據爆破效果及時修正有關參數，以達到理想的爆破效果。（4）

12、爆破應采用光面爆破或預裂爆破，分布開挖時可采用預留光面層光面爆破。光面爆破的參數應根據工程類比法或現場試爆確定，在軟弱圍巖中開挖時，一次進尺應根據開挖寬度和圍巖自穩時間嚴格控制；在堅硬完整的圍巖中開挖爆破時，應考慮有利于控制超欠挖因素綜合確定進尺。另外，軟巖爆破時周邊眼間距應控制在40cm以內，中硬巖爆破時周邊眼間距不宜大于50cm。3.2監控量測 (1)洞內施工監控量測項目監測項目分必測項目（A類）和選測項目（B類）。必測項目是用以判斷圍巖的變化情況和支護結構工作狀態的經常性量測。選測項目是用以判斷隧道圍巖松動狀態、噴錨支護效果和積累資料為目的的量測。各類圍巖量測項目見表3。表3 圍巖量測項

13、目表 項目圍巖條件洞內外觀察(A)周邊位移(A)拱頂下沉(A)地表下沉(B)圍巖體內位移(B)錨桿軸力(B)襯砌內應力(B)圍巖壓力(B)鋼架內力及外力(B)(級)××××××××××××××××××××××注：×××必測項目；××選測項目(2)測點布置量測斷面測點布置見下圖。圖3 監控量測點布設斷面圖(3)量測注意事項量測項目

14、的初次讀數必須在安裝后12小時內完成，并在下一次開挖前完成。量測斷面間距凈空變形，拱頂下沉量測間距S應符合下表要求：級圍巖不大于25m；級圍巖應小于20m。圍巖變化處應適當加密，在各類圍巖的起始地段增設拱頂下沉測點12個，水平收斂12對。當發生較大涌水時，、級圍巖量測斷面的間距應縮小至510m。地表下沉量測的隧道縱向間距S為：H<15m時，S=5m；15m<H<30時，S=10m。地表下沉量測與周邊位移和拱頂下沉量測位置在同一斷面。周邊位移和拱頂下沉為：1-15d，2t/d；16d-1m，1t/2d；1-3m，1t/7d，以后每月一次。地表下沉為：掌子面距量測斷面前后<

15、30m時，2t/1d；<60m時，1t/2d；<80m時，1t/7d。當量測斷面離掌子面約1020米時，內空變位應開始收斂，如不收斂則加錨桿和噴混凝土厚度，再行量測視察是否收斂。二次襯砌施做時間在圍巖和初期支護變形基本穩定并具備下列條件后施做：隧道周邊位移速率有明顯減小趨勢；水平收斂（拱腳邊墻中部）0.2mm/d；施做二次襯砌前的位移值已達總位移值的80%以上。4、隧道圍巖變化時動態調整措施根據“動態施工調整”原理，當隧道圍巖出現變化時，采取措施調整支護方式。（1）當圍巖出現局部小掉塊、松散時，如出現小斷層、局部夾層等情形時，可以采用如下的處理措施：采用等效替代的原則，現場采用工字

16、鋼鋼架代替格柵鋼架施工。在鋼支撐總數量不變的情況下，局部調整鋼拱架的間距，圍巖破碎時，按照較設計值小的間距布置，圍巖較完整時，按照較設計值稍大的間距布置。調整超前支護的數量，圍巖破碎時，增加超前支護的數量，調整間距。若有必要，采取雙層鋼筋網片代替單層鋼筋網片。當前方圍巖極其破碎，施做超前支護時會造成圍巖掉塊時，調整施工工藝：首先施做初支拱架并噴射砼，然后再施做超前支護。（2）當圍巖出現較大變化時，如出現大斷層、較大涌水、裂隙發育等情形時，可以采用變更的方式保障施工安全：圍巖實際揭露面與設計中圍巖情況不一致，揭露圍巖較破碎，需要圍巖降級。圍巖拱頂或拱腰部位出現平層、滑層等容易掉落石塊的情況，要進

17、行加強支護或局部增加系統錨桿。裂隙水突然變大，對拱腳形成浸泡，或出現溶洞、暗浜等意外地質情況。監控量測數據發現沉降變形量大于設計值，或出現異常變形的情況，要采取加強支護措施時。超前地質探測發現前方不良地質體時，提前采取加強支護措施監理工程師、業主工程師認為需要加強支護的部位。 通過圍巖變更，加強圍巖支護參數，確保圍巖段開挖支護始終處于可控狀態。防止因圍巖加強支護不及時造成的落石傷人或隧道坍塌事故。 5、隧道襯砌隧道洞身襯砌按新奧法施工原理設計，即以系統錨桿、噴混凝土、鋼筋網等組成的初期支護與二次模筑混凝土相結合的復合襯砌形式，按設計支護參數如下表： 表2 隧道洞身襯砌支護參數（除鋼筋直徑以mm

18、計外，其余均以cm計）序號襯砌類型二襯厚度預留變形量噴砼厚度鋼筋網片錨桿鋼架1Z440cm6cm18cm6.5, 25cm×25cm3.0m，環×縱1.2m×1.0m格柵10×151.0m2Z4j40cm8cm22cm6.5, 20cm×20cm3.0m，環×縱1.2m×0.8mI160.8m3Z545cm10cm24cm8, 20cm×20cm3.0m，環×縱1.0m×0.8mI180.8m4Z5j60cm12cm26cm8, 20cm×20cm/I20b0.6mZ5q50cm12c

19、m24cm8, 20cm×20cm3.0m，環×縱1.2m×1.0mI180.6mZ4w40cm6cm18cm6.5, 25cm×25cm3.0m，環×縱1.2m×1.0m格柵10×151.0mZ3j35cm5cm15cm6.5, 25cm×25cm2.5m，環×縱1.2m×1.2m格柵1.2mZ335cm3cm10cm6.5, 25cm×25cm2.5m，環×縱1.2m×1.2m襯砌施工工序及施工要求：初噴砼35cm施工錨桿安設鋼筋網鋼架架設復噴砼至設計厚度。噴射

20、砼必須采用濕噴工藝；錨桿必須安設墊板；鋼筋網應與錨桿聯接牢固，噴射砼時要適時調整噴砼角度，保證鋼筋與壁面砼間密實性；鋼架與巖面的間隙必須用噴射砼充填密實。初期支護應及時封閉成環，二次襯砌應及時澆筑；二襯必須采用模板臺車和有壓泵送砼整體澆筑，并要求在澆筑時保證電、料得持續供給，澆筑不得中斷；由于開挖造成的超挖部分，采用與二次襯砌同級的砼回填。五、隧道坍塌處理措施（一）坍塌發生前征兆(1)量測信息所反應的圍巖變形速度或數值超過允許值；(2)噴射混凝土產生縱橫向的裂紋或龜裂；(3)在拱頂發現不斷掉下土塊、小石塊或構件支撐間隙隙不斷掉落砂、石屑；(4)巖層層理、節理縫或裂隙變大、張開。(5)鋼支撐發生

21、變形或折斷。；(6)初期支護內內滲水、滴水突然加劇或變渾。（二）隧道坍方處理措施1、防止坍塌擴大范圍坍方發生后，首先應防止坍方繼續擴大：(1)在坍方范圍頂部、側壁上的危石及大裂縫，應先行清除或鉗固；(2)對坍方范圍前后原有的支護進行加固，以防止坍方擴大；(3)在坍塌方范圍內架設支撐或噴射混凝土，必要時加設錨桿；(4)加快襯砌。對坍方兩端應盡快作好局部襯砌，以保證坍塌方不再擴大。2處理坍塌方措施(1) 小規模塌方采用在原初支拱架上部安裝小拱架的方式，用拱架把坍塌面支撐起來，同時對坍塌面用噴錨網進行封閉。然后再對原斷面進行噴射砼施工，原斷面初期支護施工時要在坍塌位置的拱部預留注漿管。待支護穩定后第

22、一次對坍塌的空腔壓注砂漿或泵送砼進行填充，第一次填充高度以4060cm為宜。待此處二襯施作完畢后再進行第二次填充(此處二襯必須盡早施作)。如下圖所示。圖4 小規模塌方處理方法示意圖(2)若坍塌方體較大，或地表已下沉，或因坍體堵塞，無法進入坍方范圍進行支護時，則可注漿加固坍塌體，然后用“穿”的辦法在坍塌體內進行開挖、襯砌。首先對坍塌段掌子面的后方一定范圍內進行支護加固（如增加套拱等措施）。開挖支護采用三臺階法施工。上臺階支護加固至距坍塌里程1.5m處停止，同時對上臺階坍塌堆積表面掛鋼筋網噴射砼進行封閉。封閉后對前方上部進行注漿導管安裝及注漿施工。加固范圍為開挖輪廓線外4m，深度4m。然后改變上臺

23、階高度，按每循環50cm進行開挖支護施工。保證注漿搭接長度1m。而后重復上述注漿及開挖支護施工。具體步驟如下：(1)在坍塌所形成的碴堆后方進行回填，回填長度45m，回填到上臺階底部的標高。主要有2個方面的作用：一是能穩定坍塌的碴堆；二是作為立設拱架的施工平臺。(2)對塌方體表面用噴射砼進行封閉，封閉范圍為整個上臺階的所有坍塌體及掌子面外露部分，噴射砼封閉厚度10cm，局部需要鋪設鋼筋網的先鋪設6.5鋼筋網（25×25）再進行噴射砼施工。然后對坍塌段后方一定范圍內采用上臺階、中臺階、下臺階三臺階法進行支護加強。上臺階高度為2.7m，中臺階高度為2.5m，下臺階高度2.5m。拱架采用I1

24、8的工字鋼，間距0.8m。全環鋪掛20×20cm鋼筋網，3m長22藥卷錨桿，環向×縱向間距為1.2m×1m。對后方進行注漿加固時，不能擾動塌方體。上臺階加強支護施工至距坍塌區1.5m處停止。(3)在距坍塌區0.5m處，上臺階高度改為2m，在此處立設1榀拱架。(4)對坍塌區上方及前方3m范圍內進行注漿加固。然后在坍塌區開始處的位置環向安裝一排導管并進行注漿，接著在隧道輪廓線內50cm處安裝第二排導管并進行注漿，最后在坍塌區后退50cm處沿隧道壁環向安裝第三排導管進行注漿。導管采用42×4mm的鋼管，第一排長度4.5m/根，外叉角45°。第二排長度

25、3.5m/根，外叉角34°。第三排長度3.5m/根，外叉角58°。導管環向間距均為1m，梅花型布置。(5)注漿加固完成后，進行上臺階開挖及立拱支護。進行上臺階開挖前，必須先施作超前導管。超前導管長度4.5m，環向間距40cm。然后才能進行開挖及立拱支護施工。每循環開挖進尺不得超過80cm，拱架間距60cm，每次只立設一榀拱架。噴射砼厚度24cm。立設上臺階拱架時，采用25鋼筋作鎖腳錨桿，在拱架兩側對稱安裝，鎖腳錨桿必須鎖牢。同時，拱腳墊板必須安裝牢固，避免拱架懸空和變形。開挖拱腳時，深度可多開挖20cm，拱架立設完畢后，對拱腳及拱架墊板底部噴射砼把拱腳包起來，這樣可避免拱腳

26、不實的情況。坍塌段開挖及拱架尺寸預留變形量按20cm考慮。(6)在上循環注漿加固區還剩余1m時，停止開挖，進行第二循環的注漿加固，上循環注漿及下循環注漿必須有1m的重疊區。依次累推，進行第三、第四循環的注漿加固。在進行下循環注漿加固的同時，對已掘進坍塌段進行徑向注漿，對已施工段再進行注漿加固圍巖。徑向注漿導管環向及縱向間距1.5m，導管長3m，采用42×4的鋼管。(7)在下循環的注漿加固及上循環的徑向注漿完成后，繼續進行上臺階的開挖及立拱支護施工。(8)在上臺階開挖及支護完成后，進行中臺階的開挖及接拱架支護施工。進行中部開挖及接拱架初期支護施工時，左右側跳槽施工，每循環進尺0.6m，

27、每次只接一榀拱架。(9)中間臺階開挖及支護完成后，進行下臺階開挖及拱架接腿、初期支護施工。(10)坍塌段處理完畢后，鉆設并安裝100鋼管到坍塌的空腔里面，對空腔采用輸送泵泵送C25砼或吹砂對空腔進行充填，充填厚度不少于60cm。利用充填的砼在隧道范圍外側形成護拱。充填砼采用大塌落度的砼，以利于砼的流動。六、安全保障措施 （一）個體防護措施1、進入施工現場必須正確戴好安全帽，系好帽帶。2、進出隧道要在洞口值班室進洞人員登記表上進行登記，如實填寫進出洞時間。3、作業人員應戴好手套，穿好防護服，戴好防塵口罩。4、作業人員禁止穿拖鞋作業；隧道內禁止赤身裸背。5、作業人員禁止飲酒后上崗作業；人員疲勞時要

28、進行休息，禁止疲勞作業，禁止在洞內躺臥休息。6、電焊作業人員還應戴好護目鏡和面罩。7、洞內車輛附近不得站人，禁止洞內乘坐裝載機、挖機等施工機械進出。（二）開挖支護安全防護措施1、采用“短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的原則。2、開挖后進行機械排險。挖機應在指揮人員的指揮下，自上而下沿斷面清除危石，確保排險到位。機械排險后，進行人工排險，清除松動石塊。 3、找頂排險后，進行初噴混凝土。初噴混凝土噴射時要填平巖面凹洼處，使初噴面大致圓順，減少應力集中。 4、初噴后進行系統錨桿、鋼筋網片及鋼架按照設計圖紙及施工規范施做。無鋼架時，鋼筋網片要沿初噴面鋪設，并與系統錨桿焊接；有鋼架時，鋼筋網片沿鋼架外緣鋪設并與鋼架焊接。系統錨桿垂直于巖面施做。 5、復噴混凝土要分層噴射，每層厚度在56cm，復噴至設計厚度。在復噴時按照監控量測要求埋設測量點。6、復噴結束后至下一循環爆破間隔不得小于3小時。7、出現局部圍巖節理發育時，增加系統錨桿的施做密度。（三）加強圍巖量測、超前地質預報工作加強圍巖量測和超前地質預報工作，能夠做到提前預防隧道坍塌事故。根據圍巖量測和超前地質預報的結果及時采取相應的措施，確保隧道施工安全。1、根據設計及規范要求，設置監控量測觀測斷面，每天2次進行隧道拱頂沉降、周邊收斂的量測工作。2、當累積沉降量