红岩湾隧道低瓦斯工区专项施工方案XXXX-5-15.docx

目 录
第一章 编制说明 - 1 -
第一节 编制依据 - 1 -
第二节 编制原则 - 1 -
第二章 工程概况 - 2 -
第一节 红岩湾隧道瓦斯采空区工程概况 - 2 -
第二节 地层岩性和地质状况 - 3 -
第三节 瓦斯采空区概况 - 4 -
第三章 超前探测 - 6 -
第三章 超前探测 - 7 -
第四章 施工方案 - 9 -
第一节 开挖爆破 - 9 -
第二节 施工支护 - 9 -
第三节 其他施工措施 - 15 -
第五章 施工通风 - 15 -
第一节 施工通风设计依据 - 15 -
第二节 施工通风设计标准 - 15 -
第三节 施工通风设计原则 - 16 -
第四节 施工通风方式选择 - 16 -
第五节 风量、风压计算和通风设备的选择 - 16 -
第六章 监控量测 - 20 -
第一节 监控量测的目的 - 20 -
第二节 监控量测的管理 - 20 -
第三节 监控量测方案 - 21 -
第四节 监测的动态管理 - 23 -
第五节 监控量测的数据处理 - 24 -
第六节 初期支护监测结果异常的处理 - 26 -
第七节 量测结束标准 - 26 -
第七章 瓦斯检测 - 26 -
第一节 瓦斯检测的目的及意义 - 26 -
第二节 瓦斯检测方案 - 27 -
第八章 安全目标、安全保证体系及措施 - 31 -
第一节 安全目标和安全保证体系 - 31 -
第二节 安全生产方案 - 31 -
第三节 综合保证措施 - 60 -
第四节 施工机械的安全保证措施 - 61 -
第九章 红岩湾瓦斯隧道安全应急预案 - 62 -
第一节 建立应急处理机制 - 62 -
第二节 应急处理程序 - 63 -
第三节 人员培训、应急材料和设备的储备 - 64 -
第四节 应急处理方案 - 64 -

红岩湾隧道瓦斯采空区专项施工组织设计

第一章 编制说明
第一节 编制依据
1.万源（陕川界）至达州（徐家坝）高速公路土建路基工程项目D4合同段土建路基工程投标文件。
2.万源（陕川界）至达州（徐家坝）高速公路土建路基工程D4合同段施工合同文件。
3.万源（陕川界）至达州（徐家坝）高速公路土建路基工程D4合同段红岩湾隧道设计文件、施工图及通用图。
4.国家和交通部的适用于本合同段红岩湾隧道的设计和施工规范、规程、规则、规定、质量检验与验收标准。
《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB10120-2002 J160-2002）、《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94）、《公路工程质量检验评定标准》（第一册土建工程）（JTG F80/2-2004）、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ 076-95）、《防治煤与瓦斯突出细则》、《煤矿安全规程》其它能收集到的相关规范、规定及设计图。
5.对红岩湾隧道的现场踏勘，现有的施工技术水平、施工管理水平和机械设备配备能力及对红岩湾隧道土建工程的理解。
第二节 编制原则
1.严格执行《公路隧道施工规范》、《铁路瓦斯隧道技术规范》、《防治煤与瓦斯突出细则》及施工过程中涉及的其它相关技术标准、规范和规程。对煤系地段的处理，以《煤矿安全规程》的技术要求为强制性标准。根据瓦斯隧道的施工特点，合理配置生产要素：包括开挖、运输、支护、衬砌、通风等防爆设备的选型购置等。
2.根据瓦斯（天然气）的物理化学特性，科学设置瓦斯监控系统：包括瓦斯自动监测报警系统、便携式瓦斯检测报警仪等选型、检测手段、设备安设位置。
3.根据隧道设计图纸及地质条件，进行设计和施工方法优化：包括在瓦斯条件下合理划分开挖分部，科学组织工序。
4.根据瓦斯隧道特点，考虑瓦斯溢出的不确定因素对隧道工期的影响，在确保瓦斯隧道施工安全的前提下，合理安排施工工期。遵循合同条款,确保实现业主要求的安全、质量、工期、环保等各方面的工程目标。
5.坚持按项目法管理的原则。通过与建设单位、监理单位和设计单位协作，综合运用人员、机械、物资、资金和信息，实现质量和造价在保证安全和工期前提下的最佳组合。
6.重视隧道的工程地质、水文地质调查及超前地质预报工作，建立以地质工作内容为先导、以量测为依据的隧道信息化施工管理体系。
7.坚持用工制度的动态管理。根据工作的需要，合理配置劳动力资源。
8.按照ISO9001(2000版)的要求编制质量管理体系程序文件，按照投标文件对安全、质量、工期以及环保目标的承诺进行严格的管理和有效的实施。
第二章 工程概况
第一节 红岩湾隧道瓦斯采空区工程概况
红岩湾隧道位于万源市梨树乡大巴山山脉腹部地区，为分离式隧道，地面标高1164.12～758.18m，相对高差405.94m，地面平均自然坡角40～60°，属构造剥蚀中低山地貌。山脉延伸一般与构造走向一致，呈北西向。沟谷呈树枝状分布，沟谷深切，岸坡陡峭或呈悬崖绝壁。沿线地形地势特点为西北高、东南低，中间高，两端低了正题地势群峰屹立，峰峦高耸，山势雄伟，峡谷纵横，多悬崖峭壁，地形起伏大，地表植被发育。隧道洞身基岩出露较少，进口端位于既有S302省道附近，新建施工便道通至洞口，出口端位于S302省道上方，紧邻省道，新建施工便道连接省道及洞口，交通较方便。洞身无村落，隧道左线长3252.433m，右线长3311.343m。沿线有多处小煤矿，村舍稀少。
第二节 地层岩性和地质状况
1.地层岩性
红岩湾隧道上出露地层较少，除第四系外，仅有三叠系、二叠系地层出露。第四系全新统冲、洪积卵石，主要由块石、卵石等组成，第四系全新统残、坡积含碎石亚粘土，主要由灰岩、砂岩等组成，三叠系下统嘉陵江组第一-四段、大冶组一-三段，薄-中厚层状灰岩、盐溶角砾岩白云岩，二叠系为一套碳酸盐类岩石，岩相、厚度变化不大，隧道仅于偏岩子背斜核部通过该地层。
2.地质状况
隧道区受燕山运动的影响，侏罗系以前地层均发生强烈褶皱，褶皱排列紧密，并有较大断裂产生。主要构造有：杏树坪背斜、红岩湾向斜、偏岩子背斜；鱼家山正断层、两河口正断层。
2.1. 杏树坪背斜：轴线呈NW-SE向展布，约为335°，背斜轴面略向NE方向倾斜，北东翼产状75°∠60°，南西翼产状225°∠65°，核部出露地层为三叠系下统大冶组第二段（T1d2）薄-中厚层状泥质、白云质灰岩，与隧道相交于K8+280附近，交角约76°。
2.2. 红岩湾向斜：轴线呈NW-SE向展布，约为322°，向斜轴面略向NE方向倾斜，北东翼产状225°∠60°，南西翼产状55°∠70°，核部出露地层为三叠系下统嘉陵江组第一段（T1j1）泥质灰岩，与隧道相交于K8+760附近，交角约69°。
2.3. 偏岩子背斜：轴线呈NW-SE向展布，约为330°，背斜轴面产状240°∠60°，北东翼产状55°∠68°，南西翼产状230°∠38°，核部出露地层为二叠系上统（P2w+c），局部夹页岩，吴家坪组下部夹厚约0.5m煤层，与隧道相交于K9+540附近，交角约76°，核部为强岩溶含水层，地下水较发育。
2.4. 鱼家山正断层（F9）：线路附近断层走向约为325°，三叠系大冶组二段泥质灰岩与三叠系大冶组一段泥岩断层接触，断层面产状约为55°∠70°，断裂破碎带宽约2-3m，该断层地表于线路K9+940附近相交。
2.5. 两河口正断层（F10）：线路附近断层走向约为330°，两盘产状倾向相反，断层面产状约为230°∠75°，断层发育于T1j2地层之中，断裂破碎带宽约20m，原岩为灰岩，受构造影响，岩体破碎，局部夹构造角砾岩、断层泥、断层夹片。该断层地表于线路K10+800附近相交，对隧道出口稳定影响较大。
第三节 瓦斯采空区概况
1、红岩湾隧道洞身接煤段的瓦斯含量2.19m3/吨。背斜NE翼煤层瓦斯涌出量0.286m3/min，背斜SW煤层瓦斯涌出量0.237 m3/min，红岩湾隧道偏岩子背斜处瓦斯等级为二级瓦斯地段低瓦斯工区。
2、红岩湾隧道偏岩子背斜吴家坪组（P2w）煤层历史悠久，仅后河右岸背斜两翼便有小窑14个（两翼各7个），设计资料显示，其中14个煤洞均因煤层薄、厚度不稳定，分布不均匀，掘进困难，现已为废弃老洞。
3、洞身多次穿越偏岩子背斜吴家坪组（P2w）煤层采空区，隧道两翼各7个共14个小煤窑，施工图设计均为废弃老洞（详见设计图纸第四册S6-1-1第8页）。
4、设计文件将红岩湾隧道左线LK9+350-LK9+400（50m）、LK9+710-LK9+760（50m）、K9+354-K9+404（50m）、K9+689-K9+749（60m）段共210米设计为采空区（设计图纸第四册S6-4-3、4、8、9、第25、26、30、31页），隧道多次上跨、横穿、下穿这些采空区（设计图纸第四册S6-12-17～22、第222～227页）。采空区断面均较小，一般为1.4m×1.7m。
5、根据煤矿企业提供的相关资料，以及我项目部会同驻地办监理测量工程师对隧道下方小煤窑进行勘测，初步探测煤窑巷道与红岩湾隧道的相对位置（后附煤窑巷道与红岩湾隧道主洞相对位置示意图）
6、目前，红岩湾隧道出口段开挖掌子面桩号分别为：LK9+803、K9+923，距设计采空区位置距离分别为43m、174m。
7、设计文件显示：PD1、PD6段采空区采用隧底注浆；PD3、PD4段采空区对隧道基本无影响，施工时应加强观测；PD2段采空区衬砌两端采用浆砌片石回填，回填范围为隧道两侧各5m，要求回填密室，衬砌与采空区相接处采用注浆封堵；PD5段采空区底部与隧道顶相距约10m，施工时应按照“管超前，严注浆，短开挖，强支护，勤量测，早封闭”的原则，确保施工安全。具体分布情况见下图。

第三章 超前探测
按照设计文件要求，瓦斯地段施工时，要施工超前钻孔。
超前钻孔在上台阶布设3个，钻孔直径65mm，每个钻孔深度80m，其中孔1为水平钻孔，孔2、孔3钻孔为倾斜钻孔，孔2、孔3钻孔终孔点超出隧道开挖轮廓线10m，前后两循环钻孔搭接长度为5m。
每循环超前钻孔施工完成后对前方的瓦斯压力、钻孔瓦斯涌出量、钻孔瓦斯涌出衰减系数进行测定，并计算在隧道开挖过程中瓦斯涌出量，根据瓦斯涌出量核定施工工区的瓦斯等级，同时预测施工前方可能出现异常瓦斯涌出情况或判定是否存在煤与瓦斯突出的可能性。

超前瓦斯探孔开孔横断面图

超前瓦斯探孔平面布置图

钻孔瓦斯侧式工艺

第四章 施工方案
第一节 开挖爆破
4.1.1.开挖方式及进尺
瓦斯采空区段遵循“短进尺、弱爆破”的施工原则，采用风动凿岩风机人工钻孔方式钻眼，光面爆破方式爆破。
按照上、下断面法进行施工，上断面一次开挖长度不大于0.9m，下断面一次开挖长度不大于1.8m，仰拱一次开挖长度不大于5m，上、下断面之间的距离为6-10m，下断面与仰拱或填充之间距离0-10m，掌子面与二衬之间距离不大于50m。
4.1.2.爆破施工方案
按照光面爆破设计钻爆参数，具体见下表：

光面爆破钻孔示意图：

4.1.3.爆破施工方案

第二节 施工支护
4.2.1.施工参数
红岩湾隧道采空区施工参数为：超前支护采用φ42mm超前小导管，L=4.3m，环向间距40cm，α=10°，每环32根；洞身锚杆采用φ22mm中空注浆锚杆，L=4.0m，间距100×75 cm（纵向75cm），每环23根，，α=10°；φ8钢筋网，20×20cm；I18工字钢，纵向间距75cm；喷C25早强混凝土24cm（掺用气密剂）；C25钢筋混凝土二次衬砌厚度50cm（掺用气密剂）。
4.2.2.超前锚杆
红岩湾隧道采空区段设置φ42mm超前注浆小导管。
超前小导管的制作：采用φ42mm壁厚4mm钢管制作。前端10cm做成尖锥形，管壁上间距15cm交错布置φ8mm注浆孔，每根长4.3米，环向间距0.4m，每环共计33根，两环之间搭接长度不小于1.0米，外插角α=10-20°。详见下图。

430
注浆小导管大样图

开挖前沿拱部开挖轮廓线外10cm施作，采用YT24风枪钻孔，用高压风清孔。
小导管安装：采用ZM-12T型煤电钻钻设锚杆孔后，将小导管按设计要求插入孔中，或凿岩机直接将小导管从型钢钢架上部中部打入，外露端支撑于开挖面后方的钢架上，与钢架共同组成预支护体系。超前小钢管纵向两排的水平投影应有不小于100cm的搭接长度。
浆液采用水泥净浆，水泥浆水灰比1：1，注浆压力为0.5MPa-1.0MPa，注浆采用UBJ高压注浆泵，浆液由水泥砂浆拌合机和ZJ-400高速制浆机拌制。注浆采用隔孔注浆，必要时在孔口处设置止浆塞，止浆塞应能承受最大注浆压力，注浆前应先进行现场试验，以确定最终的注浆参数。达到最大注浆压力时持续15分钟即可终止注浆。
4.2.3.初期支护
1、中空注浆锚杆
Φ25mm中空注浆锚杆采用梅花形布置，长度为400cm，间距为100×75 cm（纵向75cm），每环23根，杆体为厂家定型产品，配带锚头、垫板、紧固螺母和止浆塞等附件。
按照设计文件要求的施工间距，采用风动凿岩机钻孔，钻孔后用高压风清孔，将安装好锚头的锚杆插入锚孔。安装止浆塞、垫板、螺母，在锚杆尾端安装止浆塞、垫板和螺母。连接注浆机：通过接头将锚杆端和所选注浆机联接成功。注浆设备采用XLE-130A型专用锚杆注浆泵或2TGZ-60／120注浆泵注浆施工。
按配合比设计的注浆灌入注浆机并开机注浆。浆液采用水泥净浆，水泥浆水灰比为1：1，注浆压力0.5～1.0Mpa。当注浆压力达到最大值15分钟时，可以停止注浆。
2、钢筋网
全断面布设钢筋网片，按设计要求采用Ⅰ级φ8钢筋在洞外分片加工，网格间距为20cm×20cm，钢筋网使用前清除锈蚀，其钢筋直径和网格间距符合图纸规定。按图纸标定的位置挂钢筋网，钢筋网绑扎固定于钢架之间和系统锚杆之上，与锚杆交接处必须进行焊接，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。
3、钢拱架
红岩湾隧道采空区段，设计采用I18型钢拱架，纵向间距75cm，每榀拱架890.64kg，每榀拱架由7个单元拼装而成，两榀钢拱架之间用Φ25钢筋连接。
(1)钢架加工制作
先将加工场地用砼硬化，精确抹平，按设计放出加工大样。型钢钢架弯制采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，格栅钢架先按照单元所需材料备料，然后按照大样分节焊接成单元，钢架单元制作完成后，先在加工大样上进行试拼。拼装允许误差为：沿隧道周边轮廓线的误差不得大于±3cm，平面应小于±2cm，连接底板螺栓孔眼中间误差不超过±0.5cm，接头连接要求每榀之间可以互换。各节钢架成型后，要求尺寸准确，弧形圆顺，结构完全可靠；钢架的截面尺寸，应满足强度、刚度稳定性的要求。
(2)钢架架设施工方法
为保证各节钢架在全环封闭之前置于稳固的地基上，安装前应清除各节钢架底脚下的虚碴及杂物。并在钢架基脚处设槽钢以增加基底承载力，同时每侧打设2根，每根长3.5米的Φ22mm锁脚锚杆将其锁定。底部开挖完成后，底部初期支护及时跟进，将钢架全环封闭。
钢架平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°，钢架的任何部位偏离铅垂面不大于±5cm。各部开挖后，先喷射混凝土2cm，然后再架立钢架。为保证钢架位置安设准确，隧道开挖时在钢架的各连接处预留连接板凹槽。初喷砼时，在凹槽处打入木楔，为架设钢架留出连接板（和槽钢）位置。钢架按设计位置安设，在安设过程中当钢架和初喷层之间有较大间隙应每隔2m用砼预制块楔紧，钢架背后用喷砼填充密实。
为增强钢架的整体稳定性，将钢架与锚杆焊接在一起。沿钢架设直径φ25mm的纵向连接钢筋，间距按1m设置。架设钢架时尽量利用径向锚杆定位固定。钢架的安设应在开挖后2h内完成，架立钢架后应尽快进行挂网和喷砼作业，并将钢架全部覆盖，确保喷射砼覆盖钢架厚度在5cm以上，以使钢架与喷砼共同受力。喷射砼分层进行，每层厚度5～6cm左右，先从拱脚和墙角处向上喷射以防止上层喷射料虚掩拱脚（墙角）不密实，造成强度不够，拱脚（墙角）失稳。
（3）、喷射混凝土
红岩湾隧道采空区段为全断面喷射C25早强混凝土（掺用气密剂），确保透气系数不大于10-10cm/s。钢拱架与开挖轮廓间所有间隙喷射C25早强混凝土充填密实，顺序为：先喷拱架与轮廓之间间隙，喷射头与围岩呈10-15度夹角，再喷拱架周围，然后再喷拱架之间，喷射混凝土厚24cm，必须将拱架完全覆盖。
（4）.锁脚锚杆
设计文件要求：上台阶钢拱架施工完成后，施作Φ22mm砂浆锚杆作为锁脚锚杆，每榀拱架为4根，L=3.5m，锚杆施作范围为拱脚上方30-50cm。施工工艺同洞身砂浆锚杆。
4.2.4.二次衬砌
1、防水板材安装
（1）、防水板全断面敷设形成瓦斯隔离层的作用。
（2）、对初期支护钢筋网凸处部分进行处理，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰；
（3）、如有凸出的管道时，切断、铆平后用砂浆抹平；
（4）、如锚杆有凸出时，螺头顶预留，切掉距螺头顶5mm以外的螺栓，预留螺栓头罩上塑料帽后用砂浆做保护处理；
（5）、对初喷砼不平整的地方进行补喷，使其表面平整圆顺，凹凸量均不能超过±5cm；
（6）、在砼表面先把土工布用衬垫贴上，有排水板时同时贴，然后用射钉枪钉上水泥钉锚固，水泥钉长度不得小于50mm，拱顶平均点3-4个/m2，边墙点平均2-3个/ m2；
（7）、铺设防水板时，采用手动专用熔接器热熔在衬垫上，两者粘结剥离强度不得小于母体拉伸强度的80%；
（8）、防水板之间采用专用熔接器热熔粘结，结合部位不得小于100mm，且粘结强度不得小于母体拉伸强度的80%
（9）、防水板之间粘结结合部位采用真空加压检测，在0.25Mpa压力作用下5分钟不得小于0.16Mpa。
2、钢筋制作安装
砼衬砌钢筋在洞外现场加工，钢筋绑扎在防水板敷设完毕后进行。衬砌工作面设自制多功能台架，衬砌钢筋的绑扎、焊接在台车上进行。
钢筋在焊接前，必须按实际施工条件焊接试样进行试验，合格后才能进行焊接施工。衬砌钢筋受力钢筋采用焊接接头时，焊接接头相互错开。钢筋焊接时采取防护措施，避免损伤防水板；钢筋交叉点用铁丝全部绑扎牢固。
3、砼配料及拌合、运输
在隧道出口设自动计量砼拌合站，搅拌好的砼由砼运输车运输至洞内衬砌位置，采用两台砼输送泵泵送入模对称浇筑。
砼拌制严格按照施工配合比施工，拌制砼所用各项材料按照重量投料。砼施工过程中要进行粗、细骨料含水率、砼坍落度等项目的测定，根据实测结果，对砼施工配合比进行适当调整。
4、衬砌立模及浇筑
隧道仰拱部分二衬C25钢筋混凝土厚度为50cm，拱墙及其他部位C25钢筋混凝土厚度为50-80cm。
台车两端头挡头模板采用木模，洞口段木模上钻孔穿设衬砌纵向连接钢筋，便于明洞施工时与洞身衬砌相连。
隧道衬砌施工前先复核隧道断面尺寸，保证衬砌厚度。同时检验防水板敷设是否符合要求，有无破损。衬砌钢筋保护层厚度能否满足要求。如有上述任何一项问题，必须经处理满足规范要求后方可进行施工。
砼浇筑前，将模板内的杂物和钢筋上的油污等清除干净。然后将衬砌台车推至指定未至，并采用加固措施，确保台车整体的稳定牢固，保证混凝土浇筑过程中台车不变形，不挪位。台车定位后，安装挡头模板，挡头模板采用木模，挡头板缝隙及孔洞要填塞密实，不漏浆。
砼采用砼输送泵泵送入模，两侧对称，防止偏压造成台车倾斜变形。砼要连续进行，防止出现水平和倾斜接缝，如砼因故中断，则在继续施工前，先凿除已硬化的表面松软层及水泥砂浆薄膜，并将表面凿毛，高压水冲洗干净。施工过程中，要适当振捣，避免振捣不足，混凝土不密室，形成空洞、蜂窝麻面，避免振捣过度，造成混凝土离析，影响混凝土质量及外观。确实做到内实外美。
砼施工前，根据设计要求布置预埋件，预留孔洞或洞室，并复核其位置。在施工过程中监测其位置及形状有无变化，必要时采取加固措施处理。
第三节 其他施工措施
在整个穿越煤层采空区的过程中，所有隧底都要进行注浆加固，具体措施如下：
Ф108mm注浆管，间距1.5m×1.5m，注浆深度为30m，孔口设置Ф127mm钢管，注浆材料采用水泥浆，水灰比为1：1，注浆施工完7天后布设检查孔，检查孔数量不少于注浆孔总数的5%，同时应进行钻孔取芯，取芯的28天单轴抗压强度应不小于2.5MPa。
为防止采空区突水突泥灾害性事故的发生，，施工前应制定应急预案，以确保安全。
第五章 施工通风
第一节 施工通风设计依据
《红岩湾隧道总体设计图》、《公路隧道施工规范》、《铁路瓦斯隧道技术规范》相关内容和红岩湾隧道附近煤矿相关资料。
第二节 施工通风设计标准
1.隧道中氧气含量按体积百分含量计不得小于20%。
2.粉尘最高容许浓度，每立方米空气中含有10%以上游离二氧化硅的粉尘为2mg。
3.有害气体最高允许浓度：
（1）.一氧化碳最高容许浓度为30mg/m3。在特殊情况下，施工人员必须进入工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作时间不得超过30min。
（2）.二氧化碳，按体积百分含量计不得大于0.5%。
（3）.氮氧化物（换算成NO2）为5mg/m3以下。
（4）.隧道内瓦斯浓度低于0.5%。
4. 隧道内气温不得大于28℃
隧道内要求的瓦斯报警标准为1%，按瓦斯计算通风量时，依据《铁路瓦斯隧道技术规范》要求，将洞内各点瓦斯浓度稀释到0.5%以下，通风量计算时采用这一标准。
《铁路隧道施工规范》要求隧道内最低风速为0.25m/s，以此风速校验通风量大小是否满足要求。
第三节 施工通风设计原则
1.红岩湾隧道为低瓦斯工区，施工通风方式采用压入式。
2.各开挖工作面采用独立通风，两个工作面之间不串联通风。
3.采用抗静电、阻燃的风管，备用一套同等性能的通风机。
4.在隧道断面净空允许的情况下，尽可能采用大直径风管配大风量通风机，以减少能耗损失。
5 .风量计算时考虑瓦斯涌出不均衡系数。
第四节 施工通风方式选择
依据《铁路瓦斯隧道技术规范》的要求，红岩湾隧道采用压入式通风施工通风方式。
第五节 风量、风压计算和通风设备的选择
施工通风开挖作业面所需风量按同时工作的最多人数计算、一次性爆破所需要排除的炮烟量、瓦斯涌出量分别计算，并按允许最小风速进行检验，取其中最大值作为控制风量。
5.5.1.通风量计算
1. 按洞内作业人数计算需风量

式中：Q—同时作业人员所需风量，m3/min；N—同时作业人数，50人；q—每人供应新风量，4m3/min。
经计算需风量为200 m3/min。
2. 按开挖面爆破排烟计算需风量

式中：Q—爆破排烟所需风量，m3/min；—通风时间，30min；—一次爆破炸药消耗量，350kg；—开挖断面积，正洞取130m2；—通风换气长度，100m。
经计算正洞需风量为933m3/min。
3.瓦斯涌出量计算需风量

式中： Q—防瓦斯所需的通风量，m3/min；—瓦斯涌出量，取8.3m3/min；—瓦斯浓度法定值，取0.5；k—瓦斯涌出不均衡系数，1.6。
瓦斯涌出量计算需风量为2656m3/min。
4. 允许风速检验通风量

式中：Q—风速检验需风量，m3/min；V—最小允许风速，正洞取0.25m/s；S—隧道断面积，正洞取130m2。
经计算：正洞需风量为1950 m3/min。
5.通风量的确定
根据以上计算结果：在采空区之前，正洞也以允许风速为控制风量，所需风量为1950 m3/min。在进入采空区地段时，以瓦斯涌出计算风量为控制风量，需风量取2656m3/min。
6.风阻计算
通风阻力计算取决于通风管的管径和送风距离的长短。
正洞选择直径1500mm的通风管，最长通风距离取1500m。经理论计算，正洞管路通风阻力表达式如下：
H=1.9338Qf2
式中： H—通风阻力，pa；Qf2—为风机出口风量，m3/s。
5.5.2.通风机选择
通过风阻特性曲线和不同通风机的性能曲线联合做图，可以选择合适的通风机、确定通风机的工况点，得到通风机的供风量和风压。
图9-1 风机性能曲线与管网特性曲线联合图

5.5.3.通风设备配置表
通风设备配置表
设备
名称
型号
技术参数
数量
备注
风压 Pa
风量m3/min
功率 KW
轴流风机
SDF（C）-No12.5
355～5355
840～2912
220
2台
备用1台
轴流风机
SDF（C）-No11
235～4200
590～1950
110
2台
备用1台
软风管
PVCФ1500㎜
百米漏风率0.02，摩阻系数0.02
4000m
抗静电阻燃型
5.5.4. 施工通风布置
施工通风采用压入式，单独向各自掌子面供风，新风由洞外经通风管压入，污风由洞内排出。
5.5.5. 施工通风管理
1.由专业队伍进行现场施工通风管理和实施，风管安装必须平、直、顺，通风管路转弯处安设刚性弯头，并且弯度平缓，避免转锐角弯，以减小管路沿程阻力和局部阻力，并且要加强日常维修和管理工作。
2. 必须配有专业技术人员对现场通风效果和瓦斯涌出状况进行检测，根据检测结果及时调整通风机的运行状态。
3. 必要时可以根据检测结果及时对通风系统作局部调整，必须保证洞内瓦斯浓度不超过1%，气温不得高于28℃、一氧化碳（CO）和二氧化氮（NO2）浓度在通风30min后分别降到62.5mg/m3和5mg/m3以下，以满足施工需要。
4.风机必须配有专业风机司机负责操作，并作好风机运转记录。上岗前必须进行专业培训，培训合格后方可上岗。
5. 对施工的要求:
（1）.为了保证通风机能够正常启动和运转，必须为通风机提供合适的供电设备，按规定要配备双回路电源。
（2）.加强日常通风检测，保证足够的风量和风压，并且要爱护通风管路，避免对通风管路的破坏，降低漏风率。
（3）. 洞口风机需要安设在距离洞口10m以外的上风向，避免发生污风循环；风管出风口距开挖工作面的距离不超过5m。
（4）. 因为所选择的风管直径较大，必须保证隧道断面有足够的净空，避免过往车辆和机械刮破风管而影响施工。
5.5.6. 防止瓦斯措施
1.防止瓦斯聚积
由于工区的瓦斯涌出量的不确定性，瓦斯涌出量要经超前探测才能确定，因而在施工过程中要通过加强通风和瓦斯检测来防止瓦斯积聚，施工通风要做好以下工作：
（1）. 通风管出口距开挖面较远供风不足造成瓦斯积聚时，应及时接长通风管以消除瓦斯积聚。
（2）.通风管漏风严重供风不足造成瓦斯积聚时，应及时修补或更换破损的通风管，减少漏风增加出口风量以消除瓦斯积聚。
（3）. 通风量设计不足造成瓦斯积聚时，修改通风设计，增加一路风管，改善通风效果以消除瓦斯积聚。
2.瓦斯积聚处理措施
在施工过程中，当检测到瓦斯超限或放炮后瓦斯浓度超过安全范围，根据检测数据，采取以下措施进行处理：
（1）.人员严禁进入超限区，采用变风量送风的方法控制进风量，逐步排出超限瓦斯。变风量送风的方法可以把风管接头的拉链拉开，通过改变接合缝隙的大小调节送风量，还可以在风管上捆上绳子，通过收紧或放松绳子调节送风量。
（2）. 排放瓦斯时，瓦检员在回风风流中经常检查瓦斯浓度，当瓦斯浓度达到1%时，减少送风量，确保洞内内排出的瓦斯不超标。
（3）. 排放瓦斯时，要检测风机处的瓦斯浓度，防止产生污风循环。
（4）.瓦斯浓度降到1%以下，30min内没有变化后，才能恢复通风机正常通风。
（5）. 恢复正常通风后，对断电区内的机电设备进行检查，证实完好后，方可恢复送电正常施工。
第六章 监控量测
第一节 监控量测的目的
1.掌握围岩和支护的动态信息，并及时反馈，指导施工作业。
2.通过对围岩和支护的变形、应力量测，对设计的支护系符合性验证。
3.通过对围岩、支护的观察和动态量测，达到合理安排施工程序，确保施工安全。
4.进行日常施工管理和资料累积。
第二节 监控量测的管理
成立隧道现场监控量测组，负责测点埋设、日常量测、数据处理、仪器保管维修工作，并及时将量测信息反馈于施工和设计。
项目总工：于浩利
量测组长：李铭博
量测组员范志光
量测组员崔永续
量测组员张洪光

量测组织机构图

第三节 监控量测方案
7.3.1.施工监控量测计划
根据设计要求及相关技术规范，结合红岩湾隧道的实际情况，本隧道进行周边位移、锚杆抗拔力、拱顶下沉等项目监测，监测项目、监测仪器设备及量测频率见下表：
量 测 频 率
项 目
量测仪器设备
量测时间间隔
地质及支护状态观察
目测，地质罗盘等
掌子面每次开挖后进行
已施工初期支护地段喷砼、锚杆、钢架1次/天
拱顶下沉
精密水准仪、钢尺
1～15天
16～30天
1～3月
3月以上
1-2次/天
1次/2天
1～2次/周
1-3次/月
周边位移
收敛仪
同上
锚杆抗拔力
锚杆拉拔仪
每300根检查一组，每组至少做3根锚杆拉拔试验
注：B为隧道宽度
7.3.2.监控量测方法
1.测点布置
①.地表下沉量测点布设于洞口段，因该地形坡陡、高差大且地表无建筑物，故洞口地表下沉量测点布设一个断面，测点布设见下图。
地表下沉量测范围及测点布置图

②.拱顶下沉及周边位移量测每10-50m一个断面，每断面周边位移2-3对测点，拱顶下沉测点原则上设置在拱顶中心线上。拱顶下沉及周边位移的测点间距：Ⅳ类围岩30m一个断面。每断面测点布设见下图。
拱顶下沉及周边位移量测布置图

注：图中E点为拱顶下沉量测点，其余为周边位移量测点。
2.主要监控量测项目监测方法
①.地质及支护状态外观察
地质和支护状态观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察。每一循环进尺，进行一次工作面观察，并作好记录和地质素描；对已成洞地段主要是支护效果的观察，频率同工作面观察；
②.周边位移量测
周边位移采用收敛仪进行量测。按测点布置示意图所示测点位置在开挖成型的断面上定出标记，并钻孔埋设测点(须保证测点的稳固)，采用周边收敛仪按量测频率进行量测。根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计(施工)和衬砌的浇注时间是否妥当。
③.拱顶下沉量测
在拱顶中心线上埋设测点后，可用精密水准仪、水准尺进行测量。在全断面开挖地段，水准尺长度不够时，可在测点上设置挂勾，采用精密铟钢尺悬挂代替水准尺进行读数。监视隧道拱顶的绝对下沉量，掌握断面的变形动态，判断支护结构的稳定性。
④.锚杆拉拔试验
锚杆拉拔试验主要以锚杆的抗拉拔力检查锚固力。施作锚杆地段每10m或300根检查一组，每组至少做3根锚杆拉拔试验。作为检测的锚杆，可采用预留长度或现场焊接搭长，其预留长度以能满足该类型拉拔仪检测为宜。
⑤.瓦斯的检测
通过超前地质预报推测出瓦斯气体，在施工中及时采用瓦斯检测仪的手段，对隧道内瓦斯浓度进行监测，根据获取的信息及时调整隧道的通风量以满足隧道通风需求。
第四节 监测的动态管理
7.4.1.为更好地做好监控量测工作，我们将在施工中认真处理好管理地段、管理基准和管理水平三个方面的问题，施工管理各种允许参考值见下表：
初期支护结构允许相对位移（%）
埋深
围岩类别
＜50m
50～300m
＞300m
拱脚水平相对净空变化值
Ⅳ
0.1～0.30
0.20～0.80
0.70～1.20
Ⅴ
0.2～0.50
0.4～2.0
1.8～3.0
拱顶相对下沉
Ⅳ
0.06～0.10
0.08～0.40
0.3～0.8
Ⅴ
0.08～0.16
0.14～1.10
0.8～1.40
注：①相对位移指实测位移值与两点间距离之比或拱顶下沉实测值与隧道宽度之比
②脆性围岩取表中较小值，塑性围岩取表中较大值。
位移管理等级表
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
Uo＜Un/3
可正常施工
Ⅱ
（Un/3）≤Uo≤ (2Un/3)
应加强支护
Ⅰ
Uo＞2Un/3
应采取特殊措施
注：Uo—实测位移值；Un—允许位移值
各类围岩位移允许值（m）
埋深
围岩类别
＜50m
50～300m
＞300m
IV
0.052
0.104
0.128
V
0.08
0.16
0.24
位移速率控制基准表
序号
监测项目
位移速率（mm/d）
施工情况
1
地表下沉
3
可正常施工
5
施工中应注意
8
加强支护或采取特殊措施
2
拱顶下沉
周边收敛
5
可正常施工
8
施工中应注意
10
加强支护或采取特殊措施
7.4.2.建立监测管理等级基准
建立监测变形管理等级标准，管理等级分三等，其等级划分及相应基准值见位移管理等级表。通过对监测结果的比较和分析来判定支护结构的稳定性和安全性，并指导施工。
7.4.3.建立快速信息反馈渠道
为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，建立快速信息反馈平台，监控量测设置洞内和地表两个监测小组。每个小组的监测数据均由计算机管理，如有变形超过管理标准，要及时上报项目总工，并根据相关要求制定对策，同时通知监理及设计单位。周报、月报以书面形式由项目部按期向施工监理、设计单位和业主单位提交监测报告，并附上相对应的测点位移或应力时态曲线图，和对施工情况进行评价并提出施工建议。
第五节 监控量测的数据处理
7.5.1.量测成果整理
每次量测后，将原始记录及时整理成正式记录，对每一个量测断面内每一种量测项目，均应进行以下资料整理：
1.原始记录表及实际测点布置图；
2.位移（应力）值随时间及随开挖面距离的变化图；
3.位移速度、位移（应力）加速度随时间以及随开挖面变化图。
7.5.2.数据处理
每次量测后均应对量测面内的每个量测点（线）分别回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移(应力)和掌握位移（应力）变化规律，并由此判断隧道及基坑的稳定性。
总变形量应在规范允许值内，且不大于预留变形量，否则采取必要措施减小变形量，防止围岩过度松弛。
从速度、加速度方面来看当出现加速和异常加速时，则表明围岩可能出现失稳或支护出现裂缝，此时应密切监视围岩状态，并加强支护必要时应停止开挖，采取应急措施。
数据整理：把原始数据通过一定的方法，如大小顺序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。
回归分析和曲线拟合：
绘制量测数据的时态变化曲线图(即时态散点图)和距开挖面关系图。
在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。还可通过插值法，在实测数据的基础上，采用函数近似的方法，求得符合测量规律而又未实测到的数据。
常用的回归函数有：
对数函数 U=Alg(1+t)+B

指数函数 U=Ae-B/t U=A(e-Bt-e-Bt0)
双曲函数

式中：U—变形值(或应力值)；A、B—回归系数；
t、t0—测点的观测时间(day)；
T—量测时距开挖时的时间(day)。
7.5.3.反分析计算
利用已经得到的量测信息，采用位移反分析法和荷载反分析法，利用3D