高黎贡山隧道进口软岩大变形专项施工方案

表A.0.1 施工组织设计(方案)报审表

监理合同段：DRBRJL-1 施工合同段：DRBRTJ-1 编号：

新建大理至瑞丽铁路保瑞段怒江至龙陵段站前工程土建1标

高黎贡山隧道

软质岩大变形施工方案

编制：

审核：

审批：

中铁十八局集团有限公司

大瑞铁路怒江至龙陵段项目经理部

二〇一四年十月

目录

1．编制依据 (1)

1.1编制依据 (1)

1.2编制范围 (1)

2．工程概况 (1)

3．设计中软质岩大变形段以及相关设计参数 (2)

3.1软质岩大变形段 (2)

3.2.软质岩大变形段衬砌类型及支护措施 (3)

4．综合分析 (3)

5．施工方法及处理方案 (4)

5.1施工方案 (4)

5.2超前地质预报 (6)

5.3开挖施工 (7)

5.4支护结构确定 (8)

5.5仰拱施工 (9)

5.6二次衬砌 (9)

5.7软质岩大变形风险控制 (9)

6施工领导小组的分工及领导干部带班制度 (10)

6.1成立领导小组 (10)

6.2领导小组成员分工 (12)

6.3施工期间领导干部带班制度 (12)

6.4项目部分部巡查制度 (13)

6.5险情上报制度 (13)

7.隧道工程软质岩大变形应急预案 (13)

7.1应急物资与装备保障 (13)

7.2应急预案 (14)

7.3应急逃生预案 (14)

高黎贡山隧道进口软质岩大变形专项施工方案1．编制依据

1.1 编制依据

1.国家法律、法规和原铁道部规章制度；

2.国家对本项目的批复文件；

3.本项目采用的标准、规范、规程等；

4.科学研究及试验成果；

5.云桂公司编制的指导性施工组织设计、招标文件以及本单位的投标文件等。

6.怒江至龙陵段DRBRTJ-1标实施性组织设计，高黎贡山隧道实施性施工组织设计；

7.高黎贡山隧道施工图及相关参考标准图；

8.云桂公司隧道风险管理相关文件；

9.新建大瑞铁路怒江至龙岭段DRBRTJ-1标段风险管理实施细则；

10.我单位实地核对资料、施工能力、类似工程施工工法及为完成本工程拟投入的管理、专业技术人员、机械设备等资源。

1.2 编制范围

编制范围为高黎贡山隧道进口正洞、平导，正洞起止里程D1K192+302～D1K198+193，平导PDK192+245～PDK197+840。软质岩大变形高风险施工段。

2．工程概况

高黎贡山隧道全长34586.468米，其中进口正洞全长5891m，全隧道均位于直线上。D1K192+302～D1K198+337为三线隧道，D1K192+337～D1K192+800

为双线隧道，D1K192+800～D1K198+193为单线隧道。高黎贡山隧道位于怒江车站与龙陵车站之间，隧道最大埋深约1155m，隧道纵坡设计为人字坡，最大线路纵坡坡度为23.5‰。洞身主要穿越地层岩性为：勐戛上段（J2m2）玄武岩夹泥岩、砂岩，下段（J2m1）砂岩、砂岩夹泥灰岩、白云质灰岩，三叠系中统河湾街组（T2H）白云岩、白云质灰岩，奥陶系下统老尖山组（O1L）砂岩、粉砂岩，曼塘组（O1rn）长石英砂岩、石英夹砂岩，寒武系上统沙河厂组上段（C3s2）板岩、粉砂岩夹灰岩、泥灰岩。隧道地下水主要为基岩裂隙水、岩溶水和断层水。洞身穿越三叠系中统河湾街组（T2H）白云岩、灰岩段岩溶弱～中等发育。穿越董别断层、大山头断层、下腊勐断层、大坪山断层、田头寨-腊勐街断层、推测断层、上马头-帮别断层等7条断层。

高黎贡山隧道穿越腊勐断层（F1-5-6）、田头寨-腊勐街断层（F5-1）、大坪山断层(F1-5-7)区域性断层，易发生结构区域控制软质岩大变形。

3．设计中软质岩大变形段以及相关设计参数

3.1 软质岩大变形段

（1）D1K193+970～D1K194+020为隧道穿越下腊勐断层段，断层与隧道交角为86o，为正断层，断层破碎带宽22m，NE盘为T2h白云岩，SW盘为J2m1泥岩、砂岩夹泥灰岩、灰岩。地下水位较高，推测最大涌水量850m3／d，采用软岩变形预案（大变形Ⅱ型衬砌）设计。

（2）D1K194+110～D1K194+240为隧道穿越田头寨-腊勐街断层段，断层属怒江断裂带，断层与隧道79o相交，为逆断层，断层破碎带宽90m，NE盘为T2h白云岩，SW盘为S2灰岩、白云岩。地下水位较高，推测最大涌水量3453m3／d，采用软岩变形预案（大变形Ⅰ型衬砌）设计。

（3）D1K194+460～D1K194+520采用软岩变形预案（大变形Ⅰ型衬砌）设计。

（4）D1K196+890～D1K196+940采用软岩变形预案（大变形Ⅰ型衬砌）设计。

（5）D1K197+070～D1K197+120采用软岩变形预案（大变形Ⅰ型衬砌）设计。

（5）D1K197+190～D1K197+265用软岩变形预案（大变形Ⅰ型衬砌）

3.2. 软质岩大变形段衬砌类型及支护措施

表3-1-1 软质岩大变形段洞身衬砌及支护表

4．综合分析

（1）软质岩大变形影响因素

隧道软质岩大变形主要影响因素主要包括：地应力条件、岩体强度、地质构造影响程度、地下水发育特征、围岩分级、岩石膨胀性。其中地应力条件、岩体强度、地质构造影响程度为主要控制因素。

（2）软质岩大变形判定标准

高黎贡山隧道地质条件复杂，断层发育，穿越地层为泥岩板岩及断层角砾岩等软岩，易发生软质岩大变形。

5．施工方法及处理方案

5.1 施工方案

针对高黎贡山隧道软质岩大变形的特点，我部制定了“加固围岩、改善洞形、支护加强、变形留够、底部加强、”的整治原则和总体方案。开挖后采取及时施做长锚杆、加大锚杆密度、注浆等措施，加固围岩使加固圈形成的自然拱整体强度提高；监控面急早封闭，必要时施做掌子面纤维锚杆，预制纵向岩体变形；调整预留变形量，达到允许变形、控制变形、利用变形的目的。

(1)采用超前小导管、超前中管棚支护，开挖后及时封闭围岩；加强初期支护的刚度，采用型钢拱架封闭成环；为达到稳固围岩的目的，系统锚杆采用中空注浆锚杆加固地层，锚杆长度应稍大于塑性区的厚度。初期支护措施如下：

①、喷射砼采用早高强纤维混凝土，采用湿喷工艺。

②系统锚杆拱部采用中空注浆锚杆，锚杆设置排气装置，边墙采用全长粘结型砂浆锚杆，各种锚杆设置托（垫）板。

③、钢筋网用HPB300钢筋，网格间距20cm，钢筋网喷射混凝土保护层不

小于3cm。

④、据岩性及地应力选用型钢钢架，钢架与围岩之间喷射混凝土保护层厚度不小于4cm，钢架临空面喷射混凝土保护层厚度不小于3cm，大变形Ⅰ型复合衬砌段采用I18型钢钢架加强支护，大变形Ⅱ型衬砌采用I20b型钢钢架加强支护。

⑤临时加强支护，采用锁脚锚管固定钢架，掌子面施作φ25纤维锚杆，预制岩体纵向变形。

(2)加大预留变形量。为了防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空，开挖时即加大预留变形量，另外采取了不均衡预留变形量技术。

(3)施工支护采用“先柔后刚，先放后抗、刚柔并济”原则，使初期支护能适应大变形的特点。

(4)及时封闭仰拱、特别是仰拱初支，是减小变形、提高围岩稳定性的措施之一；另外加大仰拱厚度，增大仰拱曲率，也有利于改善受力状况。

(5)改善隧道结构形状，加大边墙曲率，根据围岩实际和监控量测数据，采用受力结构最为合理的“蛋形”断面；改善结构另一措施是提高二次衬砌的刚度，即加大二次衬砌厚度，增加受力钢筋数量，提高衬砌材料的强度和弹性模量。

(6)根据隧道始终存在顺层偏压的特点和顺层岩层施工力学行为分析，确定地质顺层情况下岩石倾角对隧道稳定性的影响，采取了不均衡预留变形量技术，不对称支护措施，间隔空眼、微差爆破技术，以及左右侧不均衡装药爆破技术，尽量减少对围岩的扰动。

(7)全过程实施施工地质超前预报工作。

5.2 超前地质预报

由于本风险段地质复杂，施工可能存在软质岩变形。对地质进行超前探测，作出准确的预报是施工的重点及关键。隧道施工过程的地质超前预报预测，主要是根据地表和已经开挖的隧道的地质调查和各种探测方法取得的资料，以及地质推断法预测开挖工作面前方一定长度范围内围岩的工程地质条件，本风险段采取物探和钻探两大类预测方法，物探采用WT-1、WT-2、WT－3，具体方法为：地震波反射波法、地质雷达探测法、红外探测法和时域瞬变电磁法；钻探打孔用ZT－2超前钻孔1孔和加深炮眼5孔；ZT－4超前钻孔1孔和加深炮眼5孔；ZT－5超前钻孔1孔和加深炮眼3孔；ZT－6超前钻孔1孔和加深炮眼5孔；ZT－7超前钻孔3孔和加深炮眼5孔；各种主要预报方法如下：地质素描：高黎贡山隧道进口平导采用全断面地质素描，填写施工地质围岩级别判定卡，建立地质素描管理台帐。地质素描过程中发现地质出现异常情况，可能影响施工安全时，立即采用相应的施工技术措施。

物探法

（1）地震波反射法

高黎贡山隧道采用地震波反射法，每次预报距离不大于120m，搭接不小于20m。

(2)地质雷达探测法

主要对岩溶探测，每25m施作一次，一次范围为30m，两次重叠长度在5m 以上。

（3）红外探测法

判定探测点前方有无水体存在及其方位，每25m施作一次，一次范围为30m，两次重叠长度在5m以上。

（4）时域瞬变电磁法

探测地层中存在的地下水体，断层破碎带、溶洞、溶隙、暗河等。每60m 施作一次，一次范围为70m，两次重叠长度在10m以上。

钻探法

（1）超前地质钻孔

采用冲击钻和回转取岩芯，钻孔直径Φ76.活动断裂带超前探测长度80～100m，搭接长度不小于10m，其余地段超前探测长度不小于30m，搭接长度不小于5m，

（2）加深炮孔

加深炮孔超前探测，利用风钻在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息，加深炮孔较爆破孔深3m以上，孔数、孔径根据地质复杂程度确定，本风险段设计为每循环5孔。

TS203探测法：TS203是最新一代智能型预报仪，传感器能采集不同方向的地震信号，能根据地震反射波判断发射截面的三维几何形态，经电脑分析，自动得出图像和结果。鉴于此种方法探测距离远，能更好的指导施工，我部在进口正洞采用此种方法进行超前地质预报，在软弱围岩或岩溶发育地区，每次预报距离采用100m，在完整的硬岩地层每次预报距离采用150m，本风险段设计为Ⅴ级，每次预报长度采用100m。

5.3 开挖施工

根据围岩岩性，确定光面爆破周边眼间距、最小抵抗线、不耦合装药结

构、起爆顺序、堵塞长度等爆破参数，确定主爆孔特别是掏槽眼的爆破参数。周边眼采用搭接法钻孔和间隔装药结构，严格控制每循环进尺及周边眼间距，周边眼间距控制在20～25cm之间。五分部同时起爆，采用毫秒雷管微差控制爆破技术，严格控制段装药量和段延期时间，达到控制爆破振速的目的，最大限度的减小对周边围岩的扰动和破坏。

上台阶开挖一榀钢拱架、支护一榀；地质变化时，必须减少每循环的掘进进尺；掌子面开挖严禁左右侧对开，必须按照施工规范施工，两侧交错施工距离控制在2～3米范围内，台阶马口长度原则上按照一榀一支一喷，最大长度不超过3米，并根据围岩情况及时调整增大错开距离；缩短台阶长度，控制在5米左右范围。

5.4 支护结构确定

(1)支护参数

高黎贡山隧道原设计Ⅴc型衬砌初期支护采用工18型钢钢架，间距0.6m/榀；拱部中空注浆锚杆，边墙砂浆锚杆，锚杆长L=3.0m，间距1.2m×1.0m；网喷混凝土厚25cm；预留变形量5～8cm。Ⅴb型衬砌初期支护采用工18型钢钢架，间距0.8m/榀；拱部中空注浆锚杆，边墙砂浆锚杆，锚杆长L=3.0m，间距1.2m×1.0m；网喷混凝土厚23cm；预留变形量5～8cm。

(2)设计优化

由于施工变形较大，超过预留变形量，并侵入二次衬砌，为此必须制定合理的支护参数和施工方案、工艺方法。并对变形较大和侵限部位进行加固和处理。

5.5 仰拱施工

根据围岩及监控量测情况，及时施做仰拱及矮边墙，以早日形成闭合环。仰拱混凝土施工开发利用“支墩式栈桥抗干扰仰拱施工法”，做到了仰拱全断面施做，避免了纵向施工缝，保证了仰拱的整体性。

5.6 二次衬砌

在围岩量测稳定后施做二次衬砌，但软质岩大变形是一个缓慢的蠕变过程，即便量测数据稳定，但地应力仍缓慢不断向支护施加，因此除了加大初期支护的刚度、强度和厚度外，还应适当加大二次衬砌的强度和厚度，采取钢筋砼施工。根据量测和工程实际，发现地质异常，必要时及时施做二次衬砌。

5.7 软质岩大变形风险控制

1、衬砌内轮廓设计

根据软质岩变形等级，对轻微大变形地段，采用大变形预案Ⅰ型衬砌，对中等大变形地段，采用大变形预案Ⅱ型衬砌。大变形Ⅰ型采用马蹄形断面，大变形Ⅱ型采用蛋形衬砌断面。

2、初期支护

初期支护组成形式根据工程地质与水文地质情况、隧洞净空、覆盖厚度、开挖方法、工序等因素选用，并根据监控量测提供的围岩和支护的变形量、变形速率、应力、应变等信息，对设计参数和施工方法进行必要的调整和修改，保证施工阶段的安全和支护系统有足够的安全性。初期支护措施如下：

①、喷射砼采用早高强纤维混凝土，采用湿喷工艺。

②系统锚杆拱部采用中空注浆锚杆，锚杆设置排气装置，边墙采用全长

粘结型砂浆锚杆，各种锚杆设置托（垫）板。

③、钢筋网用HPB300钢筋，网格间距20cm，钢筋网喷射混凝土保护层不小于3cm。

④、据岩性及地应力选用型钢钢架，钢架与围岩之间喷射混凝土保护层厚度不小于4cm，钢架临空面喷射混凝土保护层厚度不小于3cm，大变形Ⅰ型复合衬砌段采用I18型钢钢架加强支护，大变形Ⅱ型衬砌采用I20b型钢钢架加强支护。

⑤临时加强支护，采用锁脚锚管固定钢架，掌子面施作φ25纤维锚杆，预制眼体纵向变形。

3、预留变形量

复合式衬砌的开挖断面除满足隧道净空要求外，预留初期支护变形量，根据工程地质、埋置深度、施工方法、支护情况及监控量测数据采用工程类比法确定。

4、施工管理

在大变形段的施工过程中，采用合适的施工方法，工序衔接紧密，施工循环进尺合理，尽量减少围岩的扰动，根据量测结果确定合适的二衬施作时机。

6施工领导小组的分工及领导干部带班制度

6.1 成立领导小组

针对大瑞铁路一标一分部风险源管理，项目部分部成立以常务项目副经理魏建超为组长，安全总监卢震忠、总工张进军为副组长，工程部长曹运周、安质部长梁福生、工程部、安质部为组员的领导包保小组。项目部管理机构

图见6-1-1。

图6-1-1 项目部管理机构图

图6-1-2 管理机构见图

一分部成立以项目经理王志刚为组长，书记马越岗、副经理赵传军、副总工向超为副组长，相关部室人员为成员的施工领导小组。架子队为具体操作层的领导包保小组。管理机构见图6-1-2。

6.2 领导小组成员分工

项目部常务副经理主抓全面工作，项目总工负责大瑞铁路一标一分部所有风险隧道的管理工作，项目部工程部长、安质部长配合副组长工作，部室成员负责每日收集施工现场信息，并及时向上反馈。

一分部：分部项目经理王志刚负责全面工作，总工程师张进军负责全面技术工作及安全工作的总体部署，现场副经理负责现场指挥，工程部负责人组织人员进行现场技术指导，物资设备部负责人组织人员对救援物资设备进行调拨和分发，安质部和计划部负责人组织人员进行现场抢险和疏导工作，办公室和财务负责人组织人员进行后勤保障等工作。

领导小组成员联系方式如下：

组长王志刚：

副组长张进军：、副组长赵传军：

副组长卢震忠：

6.3 施工期间领导干部带班制度

为切实抓好施工安全，提高风险控制能力，进一步落实安全责任制，分部实行领导干部带班制度，制度如下：

分部项目经理每周不小于8小时带班作业，书记、总工每周不小于16

小时带班作业，工程部、安质部每人每周不小于20小时带班作业，架子队队长每周不小于70小时带班作业，现场技术员、安全员全程跟班作业。

6.4 项目部分部巡查制度

因高黎贡山隧道风险段落较多，对隧道高风险施工段落项目部领导小组加大巡查力度。针对隧道风险段落常务副经理每月巡查不少于1次；总工程师每月巡查不少于4次；工程部长、安质部长每月巡查不少于8次；工程部、安质部部员每月巡查不少于16次。

6.5 险情上报制度

为确保施工过程中发生险情能够得到及时处理、消息畅通，现场安全员遇到有软质岩大变形时，及时对洞内人员进行疏散，同时按下警报系统，洞口值班调度接到警报后立即电话通知现场监理工程师、分部、项目部，项目部接到通知后及时将消息上报监理项目部、指挥部、云桂公司和设计院。分部与项目部领导在第一时间赶到施工现场，按照应急处理方案组织抢险。

7.隧道工程软质岩大变形应急预案

7.1 应急物资与装备保障

项目部分部根据风险段软质岩变形情况储备注浆机一台、电缆线500m、φ200焊接钢管200m、φ42超前注浆小导管若干、水泥、钢拱架、方木、编织袋等其它小型器材若干，配备应急救援器材、设备。分部物资部负责物资装备的检验、保养、维修工作，监督应急物资的储备情况、掌握应急物资的生产加工能力储备情况，保证各种应急资源处于良好的备战状态。

7.2 应急预案

当事故的评估达到应急预案启动条件，即出现软质岩大变形时，立即向应急救援组长项目经理上报，组长给现场应急救援队发出启动预案的指令，工程部负责人组织人员进行现场技术指导，物资设备部负责人组织人员对救援物资设备进行调拨和分发，安质部和计划部负责人组织人员进行现场抢险和疏导工作，办公室和财务负责人组织人员进行后勤保障等工作。

各应急救援队接到指令后，要立即赶赴事故现场，组织、实施抢救排险，并随时贯彻执行项目部针对险情作出的决策。救援结束后，救援领导组宣布响应终止，之后事故调查组开展事故调查取证，善后工作组开展善后处理工作。项目部根据应急救援实施过程对重大危险源应急预案进行补充改进，并根据规定向监理、指挥部、云桂公司上报详细的事故报告。

7.3 应急逃生预案

7.3.1超前探孔出泥响应：

地应力较大，有发生软质岩大变形的可能，值班安全员按响随身携带

的遥控报警器，发出泥情警报的命令，由洞内带班人员和安全值班安全员

共同组织、指挥洞内作业人员紧急向洞外撤离。

7.3.2各项逃生应急设备逃生时的使用

（1）应急灯：应急灯每50m一个，在断电的情况下，沿应急灯指示方

向逃生。

（2）救生圈：逃生时身戴救生圈防止出泥过大逃离困难。

（3）安全绳：逃生时手抓安全绳逃生，同时也为逃生指导方向。

（4）逃生爬梯：当泥量过大，逃生困难时爬高，为逃生时创造一个安全平台。

（5）安全逃生指示灯指示牌：挂设于安全逃生横通道口，为逃生提供一个醒目的标志。

7.3.3逃生时注意事项

（1）当发生紧急情况下，由值班安全员按响随身携带的遥控报警器，发出泥情警报的命令，由洞内带班人员和安全值班安全员共同组织、指挥洞内作业人员紧急向洞外撤离。严禁其他人随意按响报警器。

（2）洞内作业人员听到警报后，在带班人员和安全值班员的指挥下，有秩序地向洞外撤离，避免发生拥挤、踩踏现象，造成不必要的伤亡和耽误逃生时间。

（3）当报警器响起后，严禁洞内逗留，立即撤离，撤离时严禁拥挤撤离。

（4）撤离时必须配戴逃生设备，手抓安全绳有序撤离。

（5）撤离时必须听从安全员和现场带班人员的指导，严禁盲目撤离。

（6）当泥量过大来不及撤离的情况下，爬至安全逃生平台内。

（7）撤离时严禁携带任何重型物品。

（8）撤离至洞外时严禁在洞口逗留、停步，当撤离至安全范围之后方可停步。

（9）撤离至洞外后，由洞外安全员指导、组织、接应洞内撤离人员，洞口值班员要清点出洞人员，对受伤人员及时送往现场医务室进行治疗，

并组织洞外人员向附近山地高处转移。

7.3.4 应急演练：于2014年10月25日在高黎贡山隧道进口平导进行了有针对性的应急演练。