长山隧道专项施工方案.doc

乐自高速公路
路基土建工程八合同段

长山隧道专项施工方案
版本号：A-20110131

编制单位：中交四航局乐自高速公路路基土建工程八合同项目经理部

2011年1月31日

中交四航局乐自高速公路路基土建工程八合同段

长山隧道专项施工方案

版本编号：A-20110131

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批 准 日 期： 年 月 日

中交四航局乐自高速公路路基土建工程八合同项目经理部
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单 位 主 管 ： 霍 建 广
技术负责人： 张杰华
编 制 人：
报 送 日 期 ： 年 月 日

版本号：A-20110131 编制单位：中交四航局乐自高速公路路基土建工程八合同项目经理部
长山隧道专项施工方案 第46页 共99 页
目 录
第一章 工程概况 6
1.1、总体概况 6
1.2、施工平面布置 6
1.2.1、隧道施工平面图 6
1.2.2、长山隧道纵断面图 6
1.3、技术标准 7
1.4、技术保证条件 8
第二章 编制依据 9
2.1、编制依据 9
第三章 隧道工程地质条件 10
3.1、自然地理条件 10
3.1.1、地形地貌 10
3.1.2、气象 10
3.1.2、水文 10
3.2、地层岩性 11
3.3、地质构造 11
3.4、水文地质条件 11
3.5、主要工程地质问题 12
3.5.1、煤层瓦斯 12
3.5.2、偏压 16
3.5.3、膨胀性泥岩 16
3.5.4、煤矿采空区、压矿 16
3.5.4、可能出现的集中涌水段（突涌水） 17
第四章 施工工艺方案 19
4.1、施工准备 19
4.2、施工方案 19
4.2.1、施工总原则 19
4.2.2、洞口工程 22
4.2.3、洞身开挖 22
4.2.4、洞身初期支护 24
4.2.5、防排水施工 32
4.2.6、洞身衬砌 34
4.2.7、路面工程 36
4.2.8、内装工程 36
4.2.9、风、水、电作业 37
4.2.10、辅助工程施工 38
4.2.11、隧道施工监控量测 40
4.2.12、隧道施工超前地质预报 42
第五章 特殊地质条件下隧道施工 45
5.1工程重点、难点 45
5.2特殊地质条件下隧道施工方案 45
5.2.1、煤层瓦斯 45
5.2.2、顺层偏压 61
5.2.3、涌突水处理 66
5.2.4、煤矿采空区处理 73
第六章 施工质量保证 76
6.1施工质量保证措施 76
6.2质保体系运行机制 77
第七章 安全保证措施 79
7.1 安全保证体系 79
7.2 安全管理组织机构 79
7.3 实现安全目标的保证措施 79
第八章 安全应急救援预案 85
8.1 预案总则 85
8.2 应急行动方案 86
8.3临灾及灾害应急 86
8.4瓦斯爆炸、突出应急救援措施 87
8.5突泥、突水应急救援措施 88
8.6坍塌事故应急救援措施 89
8.4 应急设备与物质 90
第九章 施工计划 91
9.1隧道施工进度计划 91
9.1.1、主要节点工期 91
9.1.2、施工进度计划 91
9.2材料使用计划 91
9.2.1、工程材料需用量计划 91
9.2.2、材料汇总 94
9.3工程机械使用计划 95
第十章 劳动力计划 98
10.1劳动力计划 98

第一章 工程概况
1.1 总体概况
长山隧道乐山端位于自贡市荣县长山镇瓦窑坝，地形由丘陵、低山、平坝及沟谷组成，地势西北高，东南低，海拔多介于350～450m之间。最低288m，最高901m。地势分区特征较明显，由北向南波状起伏，北部多为低山高丘地形，中部多为低丘、中丘、缓丘地形；南部多为中丘、高丘地形，平坝主要分布在沿河两岸。隧道主要不良地质现象为：煤矿瓦斯、采空区、洞口浅埋偏压。该隧道设计为双向四车道上下行分离式隧道，其中隧道左线起讫桩号为ZK55+742～ZK58+300,全长2558m，隧道右线起讫桩号为K55+716～K58+300,全长2584m，为特长隧道。
1.2 施工平面布置
1.2.1、隧道施工平面图

图1.2.1：施工平面布置图

1.2.2、长山隧道纵断面图
附件一：图1.2.2长山隧道左线纵断面图
附件二：图1.2.3长山隧道右线纵断面图
1.3 技术标准
公路等级：双向四车道高速公路
设计速度：80km/h
荷载等级：公路I级
安全设施：A级
隧道建筑限界：
净宽：10.25m=0.75m（左侧检修道）+0.5m(左侧侧向宽度)+3.75m×2（行车道）+0.75m(右侧侧向宽度)+0.75m（右侧检修道）
净高：5.0m

图1.3.1：长山隧道建筑限界及内轮廓设计图(有仰拱)

图1.3.2：长山隧道建筑限界及内轮廓设计图(无仰拱)
1.4 技术保证条件
1、熟悉施工设计图纸及地质勘探资料。
2、隧道施工前，编制实施性施工组织设计，并做好技术准备和组织落实工作。
3、施工前对施工人员进行安全培训和安全、技术交底。
4、配备满足工程需要的施工设备和仪器，并完成相应检定工作
第二章 编制依据
2.1、编制依据
a 《公路工程技术标准》 JTG B01-2003
b 《公路隧道设计规范》 JTG D70-2004
c 《公路隧道通风照明技术规范》 JTJ026.1-1999
d 《公路隧道施工技术规范》 JTG F60-2009
e 《公路工程质量检验标准》 JTG F80/1-2004
f 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB 50086-2001
g 《第一册图纸》
g 《第四册图纸》长山隧道图纸
h 《第六册图纸》及现场踏勘
i 《 乐自高速公路路基土建工程施工组织设计》

第三章 隧道工程地质条件
3.1、自然地理条件
3.1.1、地形地貌
隧址区属侵蚀构造低山地貌，地貌基本形态主要受地质构造控制并与地层岩性密切相关，隧址区山岭逶迤，位于威远背斜核部西南端，“V”形横向谷比较发育，植被发育，主要由三叠系须家河组砂、泥岩夹煤层、煤线和侏罗系珍珠冲组、自流井组、沙溪庙组砂、泥岩、灰岩、泥灰岩等组成，地层倾角较平缓，受断层影响，局部多波状起伏，褶曲发育，砂岩出露地段多形成陡壁，泥岩出露地段多形成缓坡。一般海拔标高450～740m，隧道所穿越山体最高点海拔标高约734.4m，相对低点标高约400m，相对高差约334.4m。
3.1.2、气象
隧址区中亚热带湿润季风气候，年均气温17℃，气候温和，湿润。冬无严寒，夏无酷热，雨热统计，雨量充沛，无霜期长、四季分明。自贡市荣县年均降雨量922.03mm。
3.1.2、水文
场地属沱江水系，场地无大江大河，主要地表水为溪沟水及处于隧道洞身段的水塘水，场地沟谷纵横交错，沟内大多无长年地表明流，调查时局部溪沟有少量水流，但流量均小，调查时主要沟谷地表水流量：隧道进口老鸹沟流量约4L/S，洪水时可增大数十倍，洞身桩号K57+500石梯沟流量约1～3L/S，溪沟地表水易沿裂隙下渗，可能对施工造成较大影响。
洞身段大小水塘众多，主要水塘有3个，见表3.1.1：洞身水塘分布情况表
表3.1.1：洞身水塘分布情况表
编号
位置
面积（m2）
调查时蓄水量(m3)
主要用途
目前渗漏情况
对隧道影响
1#
位于K56+685
4200
约8000～10000
农田灌溉、养鱼
局部少量渗漏
距洞轴线近或直接位于洞线且隧道埋浅，下伏徐家山第四段透水性较强，地表水易沿裂隙下渗，隧道开挖时塘被疏干的可能性较大，对水塘有很大影响。
2#
位于ZK57+800
1450
约2000
农田灌溉
未见渗漏
下伏泥岩、砂岩。隧道埋深较大，影响较小
3#
位于ZK58+000左约60～100m
8200
约25000～30000
主要用于农田灌溉
少量渗漏
下伏珍珠冲组砂泥岩，距隧道较近，有影响
场地据调查，除上表中水塘外，还分布有较多面积小于500 m2的水塘，大部分水塘均蓄水量小，根据对场地水塘分布的居民点调查，现状水塘无渗漏或少量渗漏，但据初勘相邻比较线对水塘的调查，场地开采煤矿时，形成采空区，且采煤爆破时，使采空区上部岩体产生裂隙，场地大部分水塘和水田均产生渗漏问题和造成水塘和水田局部的渗漏和疏干现象，因此在隧道施工开挖过程中，也有可能扩大深部裂隙，从而使水塘、水田等地表水进一步产生疏干作用。
3.2、地层岩性
据地面调查及钻探揭露，隧址区内主要地层为新生界第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）、崩坡积层（Q4c+dl）、中生界侏罗系中统沙溪庙组（J2s）、中下统自流井组（J1~2z）、下统珍珠冲组（J1zh），及三迭系上统须家河组（T3xj）。
3.3、地质构造
据地质调查及区域资料，场地位于威远背斜南东翼近轴部，隧址区威远背斜轴部于K56+600附近通过，威远背斜轴向50~70°或近于东西向，局部北东向，延伸达105km，轴部平缓，北翼缓，岩层倾角4~6°，南翼较陡，岩层倾角8~30°，西南端褶皱紧密，背斜内次级褶曲发育，其轴向与主背斜一致，断层发育。
3.4、水文地质条件
隧址区地下水类型主要有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙孔隙水、采空区积水及老窑充水。
（1）松散堆积层孔隙水
隧址区松散堆积层孔隙水主要赋存于崩坡积层（Q4c+dl）、冲洪积层（Q4dl+ell）、坡残积层（Q4dl+el）中，主要接受大气降水的入渗补给，向坡下沟谷及下卧层分散性排泄。由于崩坡积层（Q4c+dl）、冲洪积层（Q4dl+ell）、坡残积层（Q4dl+el）主要由块石、含角砾（块石）粉质粘土、粉质粘土组成，结构不均，透水性一般较差，厚度较小，由于分布位置较高，范围小，补给源有限，地下水存储条件较差，地下水富水性不强，水量较贫乏。
（2）基岩裂隙孔隙水
基岩裂隙孔隙水主要赋存于（J2s）、（J1~2Z）、（J1zh）、（T3xj）基岩裂隙及砂岩孔隙中，因场地岩性较多，破碎程度不一，不同岩性的富水性、透水性差异较大，主要接受大气降水和部分地表水（溪、溪沟水、水塘水）的补给，向坡下沟谷内排泄，部分以泉形式排泄，泉流量一般<2Z/S。其中粉、细砂岩、砂岩是场地内的主要含水层，透水性较好，泉流量约0.5~2L/S，粉砂质泥岩、泥岩、页岩含水透水性较差，为相对隔水层。
（3）采空区积水及老窑充水
隧道进口~K58+800段（包括左线相对位置）解放前或20世纪60~80年代开挖过煤和铁矿，分布有较多的老窑，据调查这些老窑标高大部分处于隧道设计标高之上，且大部分老窑采空区处于地下水标高之下，即处于饱水带内，虽然这些老窑大部分规模不大，但老窑采空区积水极易沿裂隙下渗，且局部老煤窑洞口处于溪沟内，沟水等地下水易沿矿坑涌入地下（特别是暴雨季节），补给地下水，因此隧道开挖后局部仍有可能产生集中涌水或突水的可能性，特别是在桩号K56+960石梯沟~K57+640金竹林煤矿老窑采空区，开采面积较大，老窑采空充水的空间范围较大，据调查金竹林煤矿老窑洞口及通风洞口均被水淹没，且该段处于断层附近，因此施工时要密切关注老窑水造成隧道突水和集中涌水的可能性，特别是暴雨季节，因此隧道开挖要加强探放水工作并保证洞内排水畅通。
3.5、主要工程地质问题
隧址区内主要的不良地质为煤层瓦斯、涌突水、岩溶、顺层偏压及可能存在的煤矿采空区影响。
3.5.1、煤层瓦斯
（1）煤层
工程区含煤地层为三叠系须家河组，属陆相含煤地层，可划分为六段，其中T3xj2、T3xj4、T3xj6主要为砂岩段，T3xj1、T3xj3、T3xj5为含煤段，其含煤性各不相同：
须家河组第一段（T3xj1）：位于煤系底部，据区域资料煤层主要分布于含煤段中部，一般含薄煤1～2层，煤厚约0.1～0.5m，最厚达0.7m，煤层呈不稳定的薄层状或透镜状，局部可采。在隧道区内未揭露，距隧道设计标高200m以上。
须家河组第三段（T3xj3）位于煤系中段，据区域资料含薄煤2～3层，煤厚0.13～0.70m，厚度变化较大，多呈层状或透镜状，其中下部所含煤层相对较稳定，在隧道区内为揭露，距隧道设计标高100m以上。
须家河组第五段（T3xj5）位于煤系上段，为隧道通过含煤性较好的层段，一般含薄煤1～3层，一般煤厚0.10～0.50m不等。有两层较好，均为局部～大部可采煤层，该层煤为拟建隧址主要采煤层。
上部一层可采煤层，纯煤厚0.28～0.45m，含0～2层夹矸，矸石为灰色薄层状泥质粉砂岩，厚度变化较大，一般厚0～0.35m。
最下一层可采煤层，纯煤厚0.30～0.55m，含1～3层夹矸，矸石为灰色薄层状泥质粉砂岩，厚度变化较大，一般厚0.05～0.6m。
（2）煤质
1、（夹壳炭）独层子煤层
物理性质：煤层呈黑色，微玻璃光泽，具条带状结构，较坚硬，层状、块状构造，参差状断口，外生裂隙发育。
化学性质：本区煤层的主要煤质指标：原煤水分（Mad）为0.60~0.83%，浮煤水分（Mad）为0.48~0.70%；原煤灰分（Ad）为16.85~25.29%，浮煤灰分（Ad）为6.46~10.9%；原煤挥发分（Vd）为27.31~28.67%，浮煤挥发分（Vdaf）为35.32~36.57%；原固定碳（FCd）为47.40~55.70%，浮固定碳（FCd）为56.52~60.50%；全硫分（SQ.d）为0.98~1.68%；发热量（Qg.r.v.d）为25.62~28.34MJ/Kg。真相对密度（TRD）为1.43～1.53。区内独层子煤层属低～中高灰分、中～低硫、中～高热值气煤（QM），煤质较好。
2、三二炭煤层
物理性质：煤层呈黑色，致密块状，微玻璃光泽，具条带状部分为粉状结构，较松软～半坚硬，层状构造，参差状断口，内生裂隙发育，易碎。
化学性质：本区煤层的主要煤质指标：原煤水分（Mad）为0.68~0.94%，浮煤水分（Mad）为0.36~0.61%；原煤灰分（Ad）为11.88~13.59%，浮煤灰分（Ad）为5.64~8.43%；钻孔原煤灰分（Ad）为46.88%，钻孔浮煤灰分（Ad）为8.61%；原煤挥发分（Vd）为32.48~33.49%，浮煤挥发分（Vdaf）为36.56~37.17%；原固定碳（FCd）为52.92~55.64%，浮固定碳（FCd）为57.60~59.65%；全硫分（SQ.d）为1.69~3.72%；发热量（Qg.r.v.d）为30.36~30.88MJ/Kg。真相对密度（TRD）为1.39～1.40。三二炭煤层属低灰分、低～中硫、中～高热值气煤（QM），煤质较好。
（3）煤层瓦斯
隧址区内三叠系须家河组所含煤层为烟煤，变质阶段属中等变质阶段的气煤，具有生成煤层瓦斯的能力；煤系地层中各含煤段还夹有炭质泥岩（高炭泥岩）和富含有机质的深色泥质岩，也具有生成瓦斯的能力。由于区内各含煤地层总厚不大，一般30～40m，含煤层数少，为1～3层，煤层单层厚度很小，一般厚仅0.10～0.55m，因此煤层及其它泾源岩所形成的瓦斯总量有限。煤系地层含煤段以泥质岩为主，透气性较差，煤层中内生裂隙及外生裂隙较发育，孔隙率约5%，储集瓦斯量很小，瓦斯一般以吸附方式赋存于煤层中，少量瓦斯以游离状态赋存于煤层节理及其顶底板裂隙中，当掘进到该层位时，瓦斯将逐渐释放出来。煤层倾角较缓，加之区内岩层中节理较发育，且两组节理连通性较好。隧道穿越煤层位置距地表一般64～88m左右，隧道最大埋深约191～200m，因此，瓦斯封闭条件一般，煤层瓦斯有聚集。
1、煤层瓦斯压力
在由公路院施工的SZK2钻孔、SZK3钻孔、SZK3-1钻孔和SZK4钻孔揭露的独层子和三二炭煤层分别进行了瓦斯压力测试，测试结果如表3.5.1：钻孔瓦斯测试表。
表3.5.1：钻孔瓦斯压力测试表
序号
工点位置
钻孔编号
测试煤层孔深（m）
煤层编号
煤厚（m）
测试值（MPa）
备注
1
长山隧道
SZK3
74.9～75.20
三二炭
0.30
0.77
K58+981左15m
2
SZK3-1
86.10～86.30
独层子
0.20
0.55
K59+202R30m
3
SZK2
112.75～113.00
三二炭
0.25
0.48
K57+500左15m
4
SZK4
260.85～261.20
独层子
0.35
1.12
K60+166左15m
5
283.10～283.24
三二炭
0.14
0.72

2、瓦斯含量
通过测试隧址区瓦斯含量，发现瓦斯压力值偏高，独层子为0.55～1.12MPa，三二炭为0.48～0.77MPa。
另据收集自贡市经委2005年度对荣县煤矿瓦斯等级进行鉴定结果显示，隧址区大部分煤矿为瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量2～8m3/t，度新煤矿及附近大林坝煤层为高瓦斯矿井，相对瓦斯涌出23.04～29.16 m3/t。参照《铁路瓦斯隧道技术规范》，隧道均按高瓦斯隧道进行设防。
3、影响瓦斯突出、涌出的地质因素及对隧道的影响评价
隧道穿煤区位于资威穹窿延至威远背斜西南端，瓜瓢洞断层下盘地层，呈缓倾的单斜构造，地层走向N40～60°W，倾向SE，倾角8～20°。压扭性的瓜瓢洞逆断层对煤层影响较大，该断层上盘须家河组（T3xj）覆盖于珍珠冲组（J1zh）之上，在断层带之下形成挤压煤包体，封闭瓦斯释放通道。
煤层顶、底板及整个煤系围岩均为低空隙性、低渗透性的泥岩、砂质泥岩及粉（细）砂岩，围岩封闭性较好。
本区煤层的煤质较好，煤岩类型以半暗～半亮型煤为主，次为半亮～半暗型煤。属低～中灰分、低～中硫、中～高热值气煤。煤层变质阶段为烟煤阶段中的气煤，为瓦斯气体主要生气阶段。区内含煤层数少，含煤性差，煤层厚度小，一般0.30～0.50m，最厚达0.70m，煤层厚度变化大，煤层结构破坏较小多呈块状，在煤层厚度突然增厚或减薄的变化地带，在构造推扭挤压应力条件下易形成高瓦斯的“煤包”，导致煤层瓦斯突出。
4、煤层瓦斯对隧道的影响评价
根据实测瓦斯情况，以及对隧址区所处各煤矿的调查，隧址区大部分煤矿的煤层瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯涌出量属低瓦斯工区，煤层具有煤尘爆炸危险性，独层子煤层具自燃倾向性。煤层瓦斯对隧道的危害主要为瓦斯涌出，施工中加强通风和瓦斯监测预报工作，及时处理工作面上隅角等的局部瓦斯积聚，注意隧道施工工艺，加大瓦斯积聚地点的风速与风量，强制冲淡瓦斯到允许浓度后方可施工。
隧道各段瓦斯设防等级见表3.5.2：隧道各段瓦斯设防等级及工程评价表

表3.5.2：隧道各段瓦斯设防等级及工程评价表

桩号段落
隧道所穿越的主要地层
隧道所处瓦斯等级工区
工程评价
左线
ZK55+735～ZK57+640
T3xj4
低瓦斯工区
须家河组第四段厚层砂岩可能存在游离状赋存的瓦斯气体。
ZK57+640～ZK57+780
T3xj3~4
低瓦斯工区
断层破碎带及影响带
ZK57+780～ZK58+080
T3xj3
低瓦斯工区
因三二炭煤层未开采，瓦斯聚集的可能性较大，因而建议按高瓦斯设防。
ZK58+080～ZK58+300
T3xj3~4
低瓦斯工区
须家河组第四段厚层砂岩可能存在游离状赋存的瓦斯气体，第3段煤层存在瓦斯，因未揭露，瓦斯情况不详，要注意。
右线
K55+710～K57+640
T3xj4
低瓦斯工区
须家河组第四段厚层砂岩可能存在游离状赋存的瓦斯气体。
K57+640～K57+760
T3xj3~4
低瓦斯工区
断层破碎带及影响带
K57+760～K58+080
T3xj3
低瓦斯工区
因三二炭煤层未开采，瓦斯聚集的可能性较大，因而建议按高瓦斯设防。
K58+080～K58+300
T3xj3~4
低瓦斯工区
须家河组第四段厚层砂岩可能存在游离状赋存的瓦斯气体，第3段煤层存在瓦斯，因未揭露，瓦斯情况不详，要注意。

综上所述，依据《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002），“瓦斯隧道的类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定”，因此定义长山隧道为高瓦斯隧道，隧道施工时要全隧道按高瓦斯工区设防并按高瓦斯隧道进行管理。
3.5.2、偏压
隧道进口段岩层倾角4～9°，隧道轴线与地形交角较小，部分段落与等高线平行，通过该段时，右侧围岩可能产生不均匀应力，从而引起顺层偏压现象。
3.5.3、膨胀性泥岩
根据钻孔揭露情况，工程区泥质膨胀岩主要发育于侏罗系下统珍珠冲组J1zh底部以灰色夹红色斑点和团块为主的泥岩，厚度约15～18m，且连续好，分布稳定，局部T3xj5泥岩及J1-2z2地层中粉砂质泥岩亦有微～弱膨胀性。工程区段的泥质膨胀岩存在遇水膨胀的现象，岩石的水理性质不良，其遇水膨胀、失水干裂的特性对隧道开挖围岩的稳定性有一定影响。
3.5.4、煤矿采空区、压矿
隧址区小煤窑纵多，多为无序开采，隧址区内须家河组第5段，是区域上的主要含煤段之一，三二炭与独层子为区域采层，也是隧址区主要采煤层，采空区主要为开采该两层煤后形成的。
隧道各段煤层分布及采空区工程评价见表3.5.3。
表3.5.3：隧道各段煤层分布及采空区工程评价表
里程桩号
段长（m）
开采煤层层位
煤层采空情况
工程评价
K55+710～K56+950、ZK55+735～ZK56+965
1250、
1230
独层子、
三二炭
属五通煤矿矿权范围，目前五通煤矿大面积采空区位于隧道南侧700m～1km，距拟建隧道较远，五通煤矿在隧道范围内尚未开采，未形成采空，属压矿范围，该段主要为民用私采老煤窑形成的小范围采空，采高约0.5m，无回填。
该段老煤窑小范围采空标高（540～560m之间）位于隧道设计标高之上。隧道围岩主要为须家河组第4段砂岩，采空对隧道稳定性基本无影响，但局部存在老窑积水，施工时要注意
K56+950～K57+320、ZK55+965～ZK57+540
370、
575
独层子、
三二炭
金竹林煤矿采空区由度新公社60～70年代开采，于80年代停采，属老窑采空区，开采独层子，采空巷道高约2m，煤层采高0.5～0.7m,回填矿碴。
该段老煤窑采空标高（535～560m之间）位于隧道设计标高之上。隧道围岩主要为须家河组第4段砂岩，采空对隧道稳定性基本无影响，但洞口已垮塌被水淹没，采空区处于饱水带，存在老窑积水，隧道开挖局部可能造成集中涌水或突水。
K57+320～K58+300、ZK57+540～ZK58+300
980、
760
主采夹壳炭（相当于独层子）、
三二炭
民用私采老煤窑形成的采空，采空依据是135煤田地质队1881年第364号文提供的煤田地质图和度新矿井勘探线地质剖面图，该段开采历史悠久，上可追溯到清朝及上世纪二十年代，有上百年的开采历史，由于开采历史久远大部分老窑已垮塌，采空范围只能是推测。
推测该段老煤窑采空标高（518～675m之间）位于隧道设计标高之上。采空对隧道稳定性基本无影响，但采空区可能存在老窑积水，隧道开挖可能造成局部集中涌水或突水。
3.5.4、可能出现的集中涌水段（突涌水）
隧址区煤矿采掘历史悠久，采掘情况极为复杂，隧道顶局部存在老窑采空区且部分可能存在老窑积水，由于这些老煤窑大部分处于冲沟内，大量沟水易沿矿坑涌入地下（特别是暴雨季节），补给地下水，且隧道轴线上方地表水塘及小型水库纵多，部分存在渗漏问题，易沿沟谷渗入地下，当隧道开挖接近上述区域时可能产生突涌水及透水。
（1）桩号K56+400~K57+640（包括左线相对位置）段位于石梯沟（分布有水塘）和威远背斜轴部和区域瓜瓢洞断层部位，受地质构造作用强烈地带，褶皱断层发育，岩石在构造作用下裂隙也较发育，且以高角度裂隙为主，有利于地表水的渗入补给，沿背斜轴部以纵向运移为主，兼有横向运动，补给径流条件较好，且T3xj5三二炭与独层子煤层开采，小（老）煤窑纵多，老窑水也易沿裂隙下渗补给，加之T3xj4砂岩含水层厚度大富水性透水性较好，隧道开挖局部存在集中涌水可能性较大；特别是在K56+800石梯沟~ K57+640段金竹林煤矿老窑采空区，开采面积较大，老窑采空充水的空间范围较大，据调查煤矿洞口与通风洞口均被水淹没，隧道开挖受老窑地下水的影响可能性较为突出，因此隧道施工至该段时形成局部集中涌水可能性较大，同时该段受断层影响，岩层变化形成局部向斜储水构造，有汇水、蓄水作用。
（2）桩号K57 +640~K57+760（包括左线相对位置）将穿越区域性瓜瓢洞断层，由于为压性断层，断层本身可能富水性不强，局部还起阻水作用，但受断层影响，影响带岩体破碎，裂隙发育，断层上盘T3xj4厚层状砂岩赋存大量地下水的可能性大，隧道施工时可能会形成集中涌水和塌方，从而影响隧道施工（特别是暴雨季节），施工时要考虑该段有突泥、突水事故发生的可能性。
（3）桩号K58+140~K58+300（包括左线相对位置）处于上堰沟及水塘部位，T3xj6砂岩裸露，透水性较好，轴向垂直的张裂隙发育及与断层走向北东与北西的扭裂隙发育，溪沟内有地表水分布，有利于地表水的渗入补给，地下水补给条件较好，处于背斜东南翼地下水迳流区，迳流条件优越，推测该段存在富水段的可能性较大。

第四章 施工工艺方案
4.1、施工准备
1、做好控制网的复测工作，按三等水准和一级导线测量要求进行控制网复测。

2、熟悉施工设计图纸及地质勘探资料并了解公路隧道洞身工程相关的施工工艺、技术规范。
3、洞身施工所需的人员、材料及机械设备数量均满足施工要求。
4、开挖前做好超前地质预报。
5、在施工过程中设置必要的监测项目，根据监测反馈信息及时采取相应的措施以保证施工安全和施工质量。

4.2、施工方案
4.2.1、施工总原则
1、施工总原则
本隧道按新奥法原理进行设计、施工，采用复合式衬砌结构，锚、网、喷砼作为初期支护手段，在洞身辅以型钢拱架、钢格栅和超前小导管超前支护，隧道洞口段采用双层小导管作为超前支护。软弱围岩及不良地质地段隧道施工时要严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、快封闭、勤量测”的施工原则。施工坚持“光面爆破、喷锚紧跟、监控量测及时反馈和修正”的原则。施工过程中，进行超前地质预报和监控量测，采用先进的监控探测技术，对围岩变形作出判断，拟订相应的施工方案；由于本隧道为高瓦斯隧道，在隧道施工中必须对瓦斯进行严密监测。
本工程长山隧道地质条件复杂，施工中会遇到煤层瓦斯、涌突水、顺层偏压及可能存在的煤矿采空区等不良地质，因此施工中将采用信息化施工，准确及时反馈给设计及业主，实施地质超前预报，加强对围岩变形和支护结构受力状态和支护结构可靠性的信息，不断修正支护参数，调整施工方法，确保隧道安全顺利施工。见图4.2.1：信息化施工及动态反馈实施流程图

地质勘察报告掌子面地质情况
判断是否采用地质超前预报设计，采用地质超前预报类型是否合适地质情况
反馈业主和设计
实施地质超前预报
重新确定超前地质预报方案
判断用地质情况是否与设计一致设计采用各项支护参数是否合适
进行开挖和初期支护施工
反馈业主和设计

重新确定施工方法和支护参数

监控量测
判断支护结构能否满足设计
施工二次衬砌
进行下一步施工
反馈业主和设计

加强初支或二衬
图4.2.1：信息化施工及动态反馈实施流程图

2、施工工艺流程图

施工准备：确定总体施工方案，配备劳力、机械、材料
地质超前预报
量测设计
确定辅助方法
确定施工方法：开挖断面形式，支护类型，开挖方法，施工顺序，断面闭合方式
排水
注浆
开 挖
超前支护
施工支护
稳定、安全性检查
边墙基础及仰拱
模注衬砌
铺 底
结 束
修正施工方法
加强
增设临时仰拱
否
是
加强
否

图4.2.2：施工工艺流程图

4.2.2、洞口工程
1、截水沟施工
考虑隧道洞口施工安全，隧道进洞前，必须先完成洞顶截水沟砌筑，待截水沟砌筑完成后，方进行浅埋段洞口施工，防止下雨时对洞口边仰坡冲刷。
2、洞口土石方开挖
洞口土石方开挖采用分层开挖，上层履盖土层用反铲挖掘机装碴，并配合自卸汽车运土。路堑底部少量石方，采用人工气腿式凿岩机钻孔，进行控制爆破，装载机配合自卸汽车倒运至弃碴场，坡面按设计坡度进行人工修整，开挖时应保留10～15cm作为人工修坡。
3、边、仰坡施工
仰坡土石方在仰坡顶的截水沟完成后进行，采用反铲挖掘机自上而下进行仰坡土石方开挖，严禁掏底取土或使用大爆破，施工尽量减小对原地层的扰动，山坡危石应及时处理，不留后患，否则易造成边、仰坡损坏或坍塌。采用自卸汽车运土，开挖到仰坡坡脚后检测仰坡的坡度和平面位置坡面应平顺，无明显凹凸不平。符合设计时，用锚杆、钢筋网和喷射砼进行边仰坡防护等工程施工。
4、明洞施工
在洞口边仰坡防护施工后和隧道上台阶掘进15～20m后进行明洞拱部二衬施工，达到强度要求后进行洞顶防水层、回填土石、粘土隔水层施工，回填应两侧同时对称进行。
4.2.3、洞身开挖
1、洞身开挖方式
① V级围岩小净距段
长山隧道洞口段地质条件较差为V级围岩小净距地段，采用预留核心土法（先行洞）和单侧导坑法（后行洞）开挖。小净距隧道开挖过程中左右线的掌子面要错开40m洞径以上的距离。

图4.2.3：V级围岩小净距段施工工序图
② 较差V级围岩段
主洞较差V级围岩的施工采用环形开挖预留核心土法开挖，开挖作业由上至下，衬砌施工由下而上。

图4.2.4：较差V级围岩段施工工序图
③ 一般III加强、IV、V级围岩
主洞V级围岩段仰拱不带初期支护的衬砌及IV级围岩段采用台阶法开挖，上台阶掌子面稳定性差时采用留核心土环形开挖，开挖作业由上至下，衬砌施工由下而上。

图4.2.5：一般III加强、IV、V级围岩段施工工序图
2、爆破施工
（1）钻孔施工
钻孔施工在导洞开挖时采用人工搭建施工平台配多台风动凿岩机钻孔，正洞开挖时，使用自制简易台车配多台风动凿岩机钻孔。
钻孔前，先进行钻爆设计，钻工要熟悉炮眼布置图，施工时严格按钻爆设计实施，钻工要熟悉炮眼布置图，定人、定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻确保位置和角度的正确。
严格控制炮眼间距，误差不得大于5cm，特别是掏槽眼和周边眼，采用斜眼掏槽时，外插角必须控制好，严禁相互交错穿孔。采用直眼掏槽时，钻孔要相互平行，且垂直于开挖断面。
周边眼数量，间距要严格按照钻爆设计施作。爆破后要求硬岩残眼率达80%以上，中硬岩达到70%以上，软岩开挖轮廓要圆顺，符合设计轮廓，周边眼外插角应严格控制，并根据钻孔深度进行调整，使相应邻两茬炮之间错台不大于15cm。
钻孔施工时，应满足以下要求：
a.掏槽眼眼口间距和眼底间距误差控制在5cm以内。
b.辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm。
c.周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不大于5cm，外斜率不大于5cm/m，眼底不超出开挖轮廓线10cm，最大不得超过15cm。
d.内圈炮眼到周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼应采用相同斜率。
e.当开挖面凹、凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度和装药量，力求除掏槽眼外的所有炮眼底部处于同一垂直面上。
(2)、瓦斯隧道钻爆要求
a、必须采用电力起爆，并使用煤矿许用电雷管，严禁使用秒和半秒延期电雷管，使用煤矿许用毫秒延期雷管，最后一段延期时间不得超过130ms。
b、必须采用煤矿许用炸药。
c、必须采用湿式钻孔，炮眼深度不应小于0.6m，所有炮眼的剩余部分应用炮泥封堵。
d、爆破作业必须严格执行“一炮三检制”及“三人联锁放炮制”规定。
e、打眼、装药、封泥和放炮都必须符合瓦斯防爆的有关规定，严禁采用糊炮或明火放炮。
f、洞内放炮工作必须由专门参加过防瓦斯爆炸培训过的放炮员担任。
(3)、出碴
洞内出碴采用无轨运输，装载机装碴，反铲挖掘机清理掌子面和凿顶，自卸车运碴。
4.2.4、洞身初期支护
洞身初期支护顺序为：初喷砼3～5cm——施工锚杆——安设钢筋网——钢架架设——复喷砼至设计厚度。喷射砼要求必须采用湿喷工艺；锚杆必须安设垫板；钢筋网与锚杆联结牢固，喷射砼时要适时调整喷射角度，保证钢筋与壁面间砼的密实性；钢架与壁面的间隙必须用喷射砼充填密实。

表4.2.1：隧道主洞洞身衬砌支护参数表
衬砌类型
喷砼（cm）
锚杆（cm）纵×横
钢筋网
钢架（cm）
预留量（cm）
砼拱墙（cm）
砼仰拱（cm）
备注
V加强
24（含仰拱）
300
@50×100
φ6.5
@20
I18
@50
12
50
钢筋砼
φ22@25
50
钢筋砼
φ22@25
锚杆均全断面设置
V（X）
24（含仰拱）
300
@50×100
φ6.5
@20
I18
@50
12
50~70
钢筋砼
φ22@20
50
钢筋砼
φ22@20
V浅
24
300
@70×100
φ6.5
@20
I18
@70
10
50
钢筋砼
φ22@25
50
钢筋砼
φ22@25
V偏
24
300
@60×100
φ6.5
@20
I18
@60
10
50~70
钢筋砼
φ22@20
50
钢筋砼
φ22@20
V
24
300
@80×100
φ6.5
@20
I18
@80
10
40
钢筋砼
φ18@20
40
钢筋砼
φ18@20
IV
18
300
@100×120
φ6.5
@25
@100
格栅10×15
7
40
40
III加强
18
250
@120×120
φ6.5
@25
@120
格栅10×15
3
40
/
锚杆1800设置
注：1、二衬砼采用C30砼。
2、V级围岩净距6~12m时采用施工控制爆破、监控量测等手段控制岩墙变形。

表4.2.2 紧急停车带衬砌支护参数表
衬砌类型
喷砼（cm）
锚杆（cm）纵×横
钢筋网
钢架（cm）
预留量（cm）
砼拱墙（cm）
砼仰拱（cm）
IV停
26（含仰拱）
350
@80×100
φ6.5
@20
I18
@80
10
50
钢筋砼
φ22@25
50
钢筋砼
φ22@25
III停
24
300
@100×120
φ6.5
@25
@100
格栅12×15
7
45
钢筋砼
φ22@25
45

①钢拱架