高竹顶隧道断层破碎带施工方案

高竹顶隧道断层破碎带施工方案1、工程概况：高竹顶隧道隧道进口里程为DK688+345，出口里程DK693+590，隧道全长5245m。隧道穿越石英砂岩、砂岩、页岩、泥质砂岩、砂质泥岩地层，并穿过3个断层，我部施工的DK690+815-DK693+590出口段全长2775米。其中DK692+420-DK692+460段通IVb类围岩断层破碎带，岩性主要为片岩、页岩、砂岩为重大危险源施工段。带内见一组宽大的石英脉发育，并包含揉皱及裂隙，为弱富水区，围岩较破碎，自稳能力极差，成型困难。2、应对措施：针对上述情况，结合施工生产要素及施工生产能力，按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则，在拱部超前小导管注浆预固结围岩的保护下，采用三台阶法进行施工。拱部预留核心土。3、施工方案：3.1、超前小导管施工3.1.1工艺原理在破碎松散岩体中超前钻孔，打入小导管并压注具有胶凝性质的浆液，浆液在注浆压力的作用下呈脉状快速渗入破碎松散岩体中，并将其中的空气、水分排出，使松散破碎体胶结、胶化，形成具有一定强度和抗渗阻水能力的以浆胶为骨架的固结体，从而提高围岩的整体性、抗渗性和稳定性；使超前小导管与固结体形成一个具有一定强度的壳体，在壳体的保护下进行开挖支护施工。3.1.2小导管及注浆设计采用4.5m/根的∮42mm小导管布设在拱部，外插角5°～10°，环向间距50cm，纵向搭接不小于100cm，即每施作一排小导管，开挖支护3m；压注1：1水泥浆液，采用425#普通硅酸盐水泥，浆液中掺水泥用量3～5％的40Be水玻璃（硅酸钠），以缩短浆液的胶化固结时间。3.1.3施工要点3.1.3.1小导管加工采用4.5m／根的∮42mm无缝钢管一端加工成尖锥形，按梅花型间距15cm布设∮10mm的孔眼，以利于小导管推进和浆液渗入破碎岩体。3.1.3.2小导管安设如岩体松软，采用风动凿岩机直接推送，如遇夹有坚硬岩石处，先用风动凿岩机钻眼成孔后再推进就位。在施作小导管前应注意：第一，喷3～5cm厚混凝土封闭掌子面作为止浆墙，为注浆作好准备工作；第二，准确测量隧道中心线和高程，并按设计标出小导管的位置，误差±15mm；第三，用线绳定出隧道中心面，随时用钢尺检查钻孔或推进小导管的方向，以控制外插角达到设计的标准；第四，施工顺序为从两侧拱腰向拱顶进行，为提前注浆留好作业空间。3.1.3.3注浆为防止浆液从其他孔眼溢出，注浆前对所有孔眼安装止浆塞，注浆顺序从两侧拱脚向拱顶。由于岩体孔隙不均匀，考虑风镐环形开挖的方便，同时要达到固结破碎松散岩体的目的，保证开挖轮廓线外环状岩体的稳定，形成有一定强度及密实度的壳体，特别是确保两侧拱脚的注浆密实度和承载力，采取注浆终压（0.6～1.0MPa）和注浆量双控注浆质量，拱脚的注浆终压高于拱腰至拱顶。拱脚终压为1.0MPa，拱腰范围为0.8MPa，拱顶为0.6MPa.注浆时相邻孔眼需间隔开，不得连续注浆，以确保固结效果，又达到控制注浆量的目的。3.2、掌子面开挖3.2.1断层破碎带与一般的软弱围岩相比，最大的不同之处是：前者破碎，后者软弱。从单轴抗压强度来说，前者均高于后者。但前者的自稳能力小于后者。隧道的施工中，采取减小地震动的控制爆破技术，可以减小爆破对隧道围岩的扰动，有效的控制破碎带塌方的几率，为隧道安全快速施工创造条件。断层破碎带的爆破除采用常规的缩短循环进尺，控制装药量外，关键是合理设计周边部位的钻眼，装药参数及装药结构，保证良好的成型，尽可能避免对隧道围岩的扰动破坏作用。即尽可能维护隧道轮廓线以外围岩的原始状态，除要求良好的成型外，还要求爆破产生的地震动强度最小。其次还应采取适宜的掏槽形式，钻爆参数及起爆顺序，减轻地震动控制爆破技术。3.2.2、爆破工艺3.2.2.1、掏槽眼形式的选择。选用楔型掏槽眼。这样不仅可以有效的控制震动速度，而且容易掏出槽来，且能使掏槽的单段用药量减小。3.2.2.2、爆破器材的选择。根据断层破碎带围岩的物理力学性质，为了充分发挥炸药的最大效率和减小对围岩的破坏，选择低爆速炸药与之匹配。3.2.2.3、选择合理的段间隔时差。为避免爆破震动叠加作用，雷管跳段使用，其时差控制在100ms左右。3.2.2.4、循环进尺每循环控制在一至两品拱架，一次进尺不得超过1.6米。3.2.2.5、爆破参数的选定。爆破参数的选定按照计算法结合工程类比法确定，并经现场试验进行检验调整。1）、炮眼深度L：以循环进尺作为炮眼深度，掏槽眼加深20%.2）、炮眼数目N：按照下式计算确定炮眼数量：N=K×S×L/L×n×r.式中，N——炮眼数目；K——单位炸药消耗量，Kg/m3；L——炮眼深度，m；n——炮眼装药系数；r——炸药的线装药密度；S——开挖断面积，m2.以上计算数据按照比钻眼数进行校核后确定。3）、炮眼布置：先布置掏槽眼、周边眼，然后是内圈眼，最后布置掘进眼。周边眼布置经验计算式如下：间距：E=（8~12）d（d为炮眼直径），cm；抵抗线：W=（1.0~1.5）E，cm；装药集中度：q=0.04~0.19Kg/m.4）、一次爆破总装药量的计算：Q=K×S×L（Kg）。式中K——炸药单耗；S——开挖断面积；L——炮眼深度；Q——一次爆破的总装药量。5）、单眼装药量的计算：周边眼参照上述光面爆破进行计算确定。其它各部位炮眼的装药量均可按下式计算：q=K×a×W×L×λ。式中，q——单眼装药量；K——炸药单耗；A——炮眼间距；W——炮眼爆破方向的抵抗线；L——炮眼深度；λ——炮眼密集系数（１．５～２．０）。3.3、锚喷初期支护3.3.1、初期支护参数系统锚杆采用3.5m／根的中空注浆锚杆，纵向、环向间距均为120cm，梅花型布置；拱墙设I18型钢钢架，间距80cm，钢格栅每侧拱脚设4m／根的中空注浆锁口锚杆，按梅花型布置在钢格栅的两侧，环向间距50cm；挂∮6双层钢筋网，网格尺寸为20cm×20cm，喷射混凝土厚25cm.3.3.2、喷射作业分段、分片由下向上依次分层进行，每段长度为3m.为加快混凝土强度的增长速度及提高混凝土的喷射效果，用多盏碘钨灯提高作业环境温度。3.3.3、喷头喷射方向与岩面偏角小于10°，夹角为45°；喷头至受喷面距离在0.6～1.0m之间，喷头呈螺旋形均匀缓慢移动，一般绕圈直径在0.4m为宜。4、监控量测初期支护完成后，在拱顶、拱脚及边墙的内轨顶面标高处埋设测点进行拱顶下沉和水平收敛量测。根据量测结果及时调整工序及预留变形量、开挖进尺等，便于指导施工，确保施工安全。