公路瓦斯隧道的设计与施工要点.pdf

公路隧道
2013年第1期(总第81期)
公路瓦斯隧道的设计与施工要点
杜其益
(中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉430056
摘要简要回顾了近年来公路及铁路瓦斯隧道的设计、施工状况,以仁赤高速邓家沟瓦斯隧道为依托,初步介
绍了公路瓦斯隧道的设计与施工要点,并对此提出了建议和展望。
关鍵词公路瓦斯隧道设计与施工
近年来,随着国家交通基建工程的突飞猛进,非式中q一一开挖工作面爆落煤块瓦斯涌出量
典型性隧道也在不断涌现,瓦斯隧道就是其中突出
q=Vaw/1440
的一例,并具有相当的危害性。像都汶高速董家山
q2-一新爆落煤壁瓦斯涌出量,2=AQf(t);
隧道瓦斯爆炸造成44人重大伤亡?。近年施工完
g一一喷射混凝土地段泂壁瓦斯逸出量(采用
成的瓦斯隧道诸如宜巴高速马家坡高瓦斯隧道、南
气密性喷射混凝土,q。相对q1、q2涌出
大梁高速华蓥山高瓦斯隧道、赣龙铁路枫树排瓦斯
量很小,可不计)。
隧道、达成铁路扩能改造工程云顶高瓦斯隧道等,在
式中相关符号详见《规范》附录L。参照专家会
设计与施工中均充分考虑瓦斯的危害性。尤其是在推荐的数据,经保守分析估算邓家沟隧道瓦斯涌出
前期勘察和后期工程管理上,采取加强探测和通风量q≈7.0>0.5m3/min,因此判定邓家沟隧道为
等措施,保证了工程安全、顺利完成。
高瓦斯隧道。同时受地质资料的局限性,暂不能判
仁赤高速邓家沟隧道位于贵州省习水县桑木定隧道的瓦斯突出级别,暂按有瓦斯突出风险考虑
镇,设计为上下行分离式长隧道,隧址区发育有桑木以策安全。
场断层,隧道经过岩层主要为中风化泥岩、中风化泥
超前探孔终孔线
质灰岩,原设计不良地质现象主要为断层、岩溶,未
8
80超朗初探孔
显示有瓦斯,后在施工中发现有瓦斯逸出(焊接发现
(距预计媒层15-》和n施工)
有明火)和薄煤层,遂停工重新进行勘察设计,并定
开挖外轮靠线
性为含煤层高瓦斯隧道,后对施工设备进行更换、改
装,按高瓦斯隧道进行施工,现隧道已安全顺利贯
衬砌中
通
公路瓦斯隧道的设计
80超前採孔
距初煤层10m在
1瓦斯隧道设计重点
首要的是对瓦斯隧道进行分类,从低到高分为
低瓦斯隧道、高瓦斯隧道和瓦斯突出隧道,针对不同
图1隧道煤系、瓦斯地层超前探孔预报
等级的瓦斯隧道采取不同的处置措施。瓦斯隧道工
受隧道地质勘察的局限,煤系地层的瓦斯存在
区分为非瓦斯工区、低瓦斯工区、高瓦斯工区和瓦斯着多变性和不确定性,不可能完全做到隧道瓦斯的
突出四个类型。瓦斯涌出量q<0.5ms/min时,为定量、定点和定段。为了保证瓦斯隧道的施工运营
低瓦斯工区,g0.5m2/min时,则为高瓦斯工区。安全,必须认真做好煤系地层和瓦斯的专项超前地
瓦斯隧道类型按隧道内瓦斯工区的最高级确定。
质预报2。除常规的GPR地质雷达、TSP等预报
参照《铁路瓦斯隧道技术规范》(以下简称《规手段外,还应增加瓦斯隧道的专项超前地质预报内
范》),单向掘进的隧道瓦斯涌出量q(m'/min)可按容。其方法应以地质分析为基础,辅以防爆物探等
下式计算
手段,结合超前钻探(布置如图1)和瓦斯浓度及压
+g2+
力检测的综合预报手段。一旦发现地质变化异常或
杜其益等公路瓦斯隧道的设计与施工要点
瓦斯浓度变化异常应及时通知相关各方,以及时采(与初支间需采用厚4mm闭孔型泡沫愬料垫层),
取有效的处治揹施。
鉴于公路隧道需检修、行人的特点,瓦斯隔离层宜全
根据《规范》要求,瓦斯隧道衬砌需采取防瓦斯包;透水管终点设置气水分离装置;施工缝气密处理
措施。具体为喷射混凝土、模筑混凝土中掺用气等措施
密剂(《规范》推荐为FS一KQ型);设置瓦斯隔离层
表1瓦斯隧道衬砌支护参数表
S-vaw
S-vbw
S-vcw
S-JⅣaW
S--wbw
S-ⅢW
喷射混凝女26cmn厚(C20喷射「25~m厚C20喷射「25cm厚C20喷射22m厚C20喷射20cm厚C20喷射「16cm厚C20喷射
混凝土
混凝土
混凝土
混凝土
混凝土
混凝土
925中空注浆错g25中空注浆備q25中空注浆g25中空注浆
22药卷锚杆,L922药卷锚杆,L
系统错杆杆,L=40m,纵杆,L=3.5m,纵「杆,L=3.5m,纵「杆,L=3.5m,纵
环间距60*环间距60*「环间距80*环间距80
=3.0m,纵环间=2.5m,纵环间
距100×120m「距12*X120
120mm
120mm
120mm
20mn
钢筋网9.5,网格间距g6.5,网格间距g6.5,格间距q6.5,网格间距g.5,网格间距g.5,网格间距
20*20cm
20*20cm
20 20cm
25兴25
25关25cn
25*25cm(拱部)
果工字;距」字,纵15王字,纵距0ェ字张,级=1如格
60cm
60cm
80cm
80cm
架,纵距100cm
二衬
0cm厚C25钢筋「45cm厚C25钢筋「45cm厚C25钢筋「40cm厚C25钢筋「40cm厚C25素混「40cm厚C25素混
混凝土
混凝土
混凝士
混凝士
凝土
凝土
50cm厚C25钢筋「45cm厚C25钢筋「45cm厚C25钢「40cm厚(C25钢筋140cm厚C25素混
仰拱
泥凝土
混凝士
泥凝土
混凝土
凝土
超前支か12超前小导管,q%2超前小导管,で42超前小导管,「q42超前小导管,g2超前锚杆,L
L=4,0m
L=4.0m
I.=4,0m
L=4,0m
350m
瓦斯隧道的辅助坑道设置,应按瓦斯工区与非设置气水分离装置(如图2所示),用金属管将分离
瓦斯工区,结合施工通风的需要,综合研究后确定方出的瓦斯气体引出洞外在高空放散,以免瓦斯气体
案,本项目因隧道长度较短、地质情况尚可,未设置随意泄露造成人员伤害和财产损失。瓦斯放空管上
辅助坑道。
端应高于隧道拱顶高程5m,并妥善接地?。
瓦斯隧道的通风是至关重要的,无论是施工阶
段还是运营阶段。施工阶段洞口送风机和洞内局部
小203瓦斯排放钢管
风扇需和其他设施一起进行防爆改装,运营阶段通
风机可采取普通型。需要注意的是瓦斯隧道在运营
泄水室
中,瓦斯浓度在任何时间、任何地点都不得大于
40中心沟
0.5%2。
中の?水孔
1气水混合体
1.2瓦斯隧道衬砌结构设计
结合隧道围岩地质情况,邓家沟高瓦斯隧道衬
气水龍
C25钢筋泥凝土
砌分为S-VaW、S-VbW、S-VcW、S-IaW、S
220
ーⅣbWW、S-ⅢW五种,各类型衬砌支护参数如表1
所
图2瓦斯隧道气水分离室
瓦斯隧道衬砌支护参数是根据隧道围岩地质情
为防止运营期间瓦斯窜逸,可在瓦斯工区两头