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第23章 灾害控制与处治(3)

(5)爆破后,施工支护及时施做。衬砌按耐腐蚀砼灌注,抗渗不小于S6,衬砌跟紧开挖面,以便及时封闭瓦斯溢出。

(远)瓦斯浓度超过规定值,要进行瓦斯排放,排放前编制排放措施,有步骤地组织排放。瓦斯排放时,应由外向里逐段排放。开始时,严格控制送风量,使回风流中沼气浓度不超过1%,当被排放的沼气浓度降到1%以下时,方可逐渐加大风量,并由外向内逐步接长风筒。在排放过程中,应加强瓦斯检测。

2.施工方法

(1)开挖

开挖时,坚持超前钻探,分次起爆,随时支护,保证安全的原则。

钻孔时采用湿式钻孔。装药采用正向连续装药结构,电雷管只许由药卷的顶部顶入,并全部插入药卷内。装药长度不得超过炮眼深度的1/2。管药以外全部用炮泥堵塞密实。电雷管的连线,只能采取串联方式。

起爆前,应仔细检测瓦斯浓度,在放炮地点附近20米以内风流中,沼气浓度大于1%时,不能起爆。另外还要检查一下风量大小及方向,炮眼内有无异状,炮眼堵塞情况以及全线路的电阻值和导通情况等。当符合起爆要求后,方能起爆。每次起爆的电雷管段别最后一段的延期时间不能超过130MS。

爆破器材选用煤矿许用炸药和煤矿许用雷管,采用电力起爆。

(2)支护

爆破开挖之后,应及时进行初期支护:架设钢架和喷混凝土支护。若喷射混凝土不能及时有效地封闭开挖面时,应使二次衬砌紧跟开挖面,保证开挖段的安全稳定。进行支护作业时,应随时检测瓦斯浓度,重点检查拱顶及超挖处,台架等易于形成瓦斯积聚的地方。

(3)穿越煤层施工

进入煤层前,应进行超前钻孔探测煤层情况,以便准确掌握煤层的位置、储量条件及瓦斯的情况。若探测的瓦斯压力为0.6~1MPa 时,可采用震动放炮法揭穿煤层,若瓦斯压力小于0.6MPa时可正常掘进。瓦斯压力大于1MPa 时,应停止施工,进行处理。有瓦斯突出危险的煤层,应对突出区段进行超前预注浆。

采用震动放炮措施揭穿煤层时,开挖工作面到煤层间应留有岩柱。岩柱的大小应根据岩石性质,煤层情况等确定,但应保证开挖工作面距煤层之间的最小垂直距离不小于2m。

(4)施工通风瓦斯地段施工期间,必须保持连续通风,无特殊理由,不得停风。并且瓦斯地段设有独立的通风系统,满足施工期间的通风要求。

独立通风系统选择设置局扇通风,局扇安装在通风管的端头附近。采取二次供风的方式来满足其通风要求,瓦斯地段的风速最小不低于0.25m/s,最大不超过6m/s。

瓦斯地段的通风设置专门的队伍负责管理。负责通风系统各种设备的管理和维修,并按要求定期测试洞内风速、风量、气温、气压、瓦斯浓度等。特殊情况下需要停风,停风前要同时切断一切电源,停止工作,撤出人员。恢复通风前首先要检查瓦斯浓度,当符合下列标准时,方可恢复通风,否则,应进行瓦斯排放处理。

隧道中沼气浓度不超过1%,二氧化碳不超过1.5%,局扇及其开关附近10m 内沼气浓度不超过0.5%。

12.9岩爆地段施工控制措施

岩爆是指在高地应力区,隧道开挖后的围岩应力调整过程中,由于岩体弹性应变能力释放,造成岩体发生开裂、剥落或岩块弹出的现象。若处理或预防不当,往往会造成人员和设备损伤。应制定岩爆防治措施:

1.改善爆破设计:将深孔爆破改为浅孔爆破,减少一次装药量,拉大不同部位炮眼的雷管段位间隔,延长爆破时间,减弱爆破对围岩的影响,减小爆破应力场的叠加,降低岩爆频率和强度。

2.在强烈岩爆区打应力释放孔。

3.喷洒高压水:爆破后立即向工作面及附近洞壁岩体洒高压水,以降低岩体的强度,减弱岩体的脆性,降低岩爆的剧裂程度;同时起到降温除尘的作用。

4.采用锚、网、喷联合支护。采取系统锚杆挂网喷射砼或喷射钢纤维砼,以改善洞室岩体的应力状态,增强支护与安全防护。

5.衬砌紧跟开挖工序,尽可能减少岩层爆露时间,减少岩爆发生,确保人员安全。

6.加强巡视,及时撬顶,清除爆裂的岩石,确保施工人员安全。

7.增加临时防护措施,给施工设备安装防护棚架和防护网,给施工人员配发钢盔、防弹背心。

8.岩爆剧烈时,人员在安全距离地段躲避,直至岩爆平静为止。

12.10高地温地段施工控制措施

注意岩爆及高地温根据地表埋深及洞内开挖后实测温度,如果存在高地温地段,则采取以下措施:

1.加强通风。增加通风时间,必要时设双机双管路通风。

2.掌子面处设局扇以加强空气流动,增加通风效果。

3.洒水降温。经常向掌子面或岩面洒水,爆破后及时向洞室四周、碴堆洒水,以降低温度。

4.对衬砌砼加强洒水养护,还可以起到降低砼水化热所产生的热量。

12.11软岩大变形施工控制措施

大断面软岩隧道可能发生大变形现象,采用“加固围岩,改善变形、先柔后刚,先放后抗、变形留够、底部加强”的施工原则:

1.作好地质超前预测预报工作,量测围岩的压力和变形情况。随时观察和量测现场工程地质和水文地质变化情况,研究变异规律,制定施工对策,及时预报岩体稳定情况和发生变形的可能性。

2.施工中采用孔径变形法、Kaiser 效应测试法和简易应力解除法进行地应力测试,每个正洞开挖面各进行3组测试(3个30m孔/组)。对岩石的矿物成分、含水率、单轴抗压强度进行系统测试,预测产生大变形的可能性和变形等级。

3.降低一次爆破用药量,采用短进尺、多循环的作业方式实施光面爆破。必要时在掌子面进行加强支护,正面锚杆支护配合正面喷射混凝土支护。增加围岩的自稳能力,减少岩面暴露时间。

4.施工支护采用先柔后刚、先放后抗。尽量减少对围岩的扰动。及时支护,尽量缩短开挖与支护时间间隔,减少暴露时间和有害的松动。尽早施工仰拱,封闭成环。

5.加大预留变形量,为防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空,加大拱部、边墙和隧底预留变形量。

6.提高二次衬砌的刚度,使其有足够的安全储备。主要是通过衬砌中增加受力钢筋数量,同时加强仰拱。

7.加强监控量测,注意围岩变化,随时调整开挖和支护参数,防止围岩因变形过大而失稳坍塌。

12.12地下水腐蚀施工控制措施

1.隧道二次衬砌拱部、边墙及仰拱(底板)采用防水混凝土,其抗掺等级不低于P8。隧道初期与二次衬砌之间拱部及边墙部位铺设EVA塑料防水板加土工布。全隧道纵、环向施工缝均涂抹砼界面剂并加设中埋式橡胶止水带,拱墙部分环向施工缝内缘采用双组分聚硫密封膏嵌缝,环向按10m一道,纵向2道。斜切式衬砌段、环框衬砌段与暗挖段连接处及软硬岩层分界处设置变形缝一道,宽度约2cm,变形缝涂抹砼界面剂加设中埋式橡胶止水带,拱墙部分变形缝内缘采用双组分聚硫密封膏嵌缝。二衬拱部每隔3m预留回填注浆孔,待混凝土达到设计强度后,进行充填注浆。所使用的防水材料,应有产品的合格证书和性能检测报告,材料的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。

2.开挖面采用光面爆破及微震爆破,以保证开挖面的平整和严格控制超欠挖。进行防水结构或防水层施工,现场做到无水、无泥浆,因此,在地下防水工程施工期间必须做好周围环境的排水和降低地下水位的工作。

3.严格控制喷层厚度及喷砼的质量,确保达到设计要求,以达到防水目的。郁、吁级围岩初期支护之拱墙喷砼中掺加聚丙烯纤维,掺量1.2kg/m3。喷层厚度有60%不小于设计厚度,平均厚度不得小于设计厚度,最小厚度不得小于设计厚度的50%。用针探或钻孔检查。对喷层厚度检查宜通过在受喷面上埋设标桩或其他标志控制,也可在喷射混凝土凝结前用针探法检查,必要时可用钻孔或钻芯法检查。喷层与围岩及喷层之间黏结紧密,锤击法检查不得有空鼓现象。喷射混凝土应密实、平整,无裂缝、脱落、漏喷、露筋、空鼓和渗漏水。当发现喷射混凝土表面有裂缝、脱落、露筋、渗漏水等情况时,凿除喷层重喷或进行整治。

4.塑料板防水层的基面应坚实、平整、圆顺,无尖锐物,无漏水现象;阴阳角处应做成圆弧形。塑料板防水层的铺设符合下列规定:塑料板采用无钉铺设,施工时采用塑料板背后焊绳吊挂;两幅塑料板的搭接宽度为10cm,下部塑料板压住上部塑料板;搭接缝采用双条焊接,单条焊缝的有效焊接宽度不小于10mm;复合式衬砌的塑料板铺设与混凝土的施工距离不小于5m。

塑料板的搭接缝必须采用热风焊枪进行焊接。焊缝的检验一般是在双焊缝间空腔内进行充气检查。充气法检查,即将5#注射针与压力表相接,用打气筒进行充气,当压力表达到0.25MPa 时停止充气,保持15min,压力下降在10%以内,说明焊缝合格;如压力下降过快,说明有未焊好处。用肥皂水涂在焊缝上,有气泡的地方重新补焊,直到不漏气为止。

土工织物的搭接在水平铺设的场合采用缝合法或胶结法,搭接宽度不小于30cm;缝合法是使用移动式缝合机将尼龙线或涤纶线面对面缝合,缝合处强度应达到纤维强度的60%耀80%;胶结法是使用胶黏剂将两块土工织物胶黏结在一起,搭接宽度不得小于10cm,黏后应停放2h以上,以便增强接缝处强度。

初期支护基面清理后即用暗钉圈将土工织物固定在初期支护上,应使土工织物迎水面面向基面,使涂膜(塑)面与后浇混凝土或水泥砂浆相接触,以防土工织物被水泥浆堵塞。

全隧二次衬砌背后设环向盲沟,采用椎50双壁打孔波纹管,外裹无纺布,每10m一环,两侧边墙脚设纵向透水盲沟,椎100双壁打孔波纹管,外裹无纺布,并要求纵、环向盲管、泄水管采用变径三通连接牢固,泄水管的出口离开水沟内壁一定距离,不紧帖沟壁表面。必须保证所有排水系统连接畅通,无阻塞。

隧道二次衬砌拱部、边墙及仰拱(底板)采用防水混凝土,其抗渗等级不低于P8。

隧道初期与二次衬砌之间拱部及边墙部位铺设EVA塑料防水板加土工布防水。

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