隧道断层破碎带施工方案

东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案1富阳市公园路向东延伸（大桥路-高尔夫路）工程第一标段东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案编制：复核：审核：中铁一局集团有限公司公园路向东延伸工程项目经理部二O一五年九月东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案2目录一、工程概况............................................3二、工程地质............................................3三、断层破碎带施工方案..................................43.1超前地质预报........................................43.2注浆堵水加固........................................53.2.1全断面帷幕注浆堵水................................53.2.2全断面周边预注浆堵水..............................53.2.3局部断面预注浆堵水................................53.2.4局部断面排水......................................63.2.5预注浆参数........................................63.2.6预注浆结束标准....................................63.2.7堵水注浆效果检查..................................73.2.8东洲新城隧道全断面（帷幕）超前注浆图..............73.3隧道开挖支护及二衬施工.............................103.3.1开挖支护参数.....................................103.3.2监控量测.........................................11四、质量保证措施.......................................11五、安全保证措施.......................................12东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案3东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案一、工程概况东洲新城隧道0+705～1+600左右线单洞合计1790m，设计为双洞机动车双向六车道，两隧进口端间距为11.75m，为小净距隧道。隧道开挖断面Ⅲ级围岩117㎡、Ⅳ级围岩130～136㎡、Ⅴ级围岩140～143㎡，线路设计标准：二级城市隧道，双向六车道；设计时速50km/h；暗挖隧道建筑限界三车道段单洞净宽13.5m，车道限高4.5m，检修道净空2.5m。二、工程地质隧道岩性主要为中风化、微风化花岗闪长岩和石英砂岩，洞口有粘土夹碎石覆盖层。洞身穿越地质Ⅲ级围岩790m，占总长44.2%；Ⅳ级围岩290m，占总长16.2%；Ⅴ级围岩690m，占总长38.5%；明洞20m，占总长1.1%。并穿越F1、F2等不良地质断裂带，F1破碎带位置在左线里程为K0+925～K0+965段，长约40m；在右线里程为K0+974～K1+025段，长约51m。F2破碎带位置在左线里程为K1+300～K1+350段，长约50m，右线里程为K1+330～K1+390段，长约60m。根据设计地质，F1断层破碎带主要已充填粘土为主，其余为灰岩、白云质灰岩成分的断层角砾，碎裂岩。受F1断层的影响，岩体较破碎，呈碎石状压碎结构，围岩稳定性较差，拱顶易坍塌、侧壁不稳，处理不当会造成大的坍塌，隧道出水形式为线状、淋雨状、涌水，流量约400～700m3/d，多雨季节流量约800～1600m3/d。F2断层破碎带岩性主要为岩溶角砾岩，灰岩、白云质灰岩成分的碎裂岩，受东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案4F2断层及大裂缝影响，岩体破碎～较破碎，围岩稳定性较差，破碎带内水量相对集中，开挖时可能会有渗水状、线状、小股状出水，局部淋雨状，核部破碎带可能出现较大的涌流、涌泥及坍塌现象，处理不当会造成大的坍塌，流量约400～700m3/d，多雨季节流量约800～1600m3/d。三、断层破碎带施工方案由于断层破碎带地存在涌水、涌泥及发生大规模隧道坍塌的危险，为确保施工过程中不发生安全事故，顺利通过断层破碎带，有效降低施工阶段发生地质灾害所引发的风险，特制定以下施工方案。首先采用综合超前地质预报系统（主要采用TSP203及地质雷达）进行超前地质预测预报，结合地质勘测资料和地质素描对前方地质进行综合判断，根据判断结果确定是否注浆和采取哪种注浆方案，以及后续开挖过程中采取什么样的辅助措施，开挖过程中加强对开挖后的地段进行监控量测，根据量测结果指导后续施工。3.1超前地质预报主要采用TSP203超前地质预报技术对前方围岩地质进行地质探测，根据TSP203超前地质预报结果和地勘资料进行对前方100米范围内围岩情况进行判段，在现场施工条件未能达到TSP203超前地质预报的施工条件时，则先采用地质雷达对前方25米范围内围岩地质进行探测，然后根据以上几种探测手段所探测的结果对前方围岩进行综合判定。东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案53.2注浆堵水加固施工过程中遇大量涌、突水情况时，应结合超前地质预报报告、地质素描资料综合分析，查明掌子面前方地下水分布状况及水量情况后，采取以“防、排、堵、引相结合”的施工措施，根据不同的情况，分别采用全断面帷幕注浆、全断面周边注浆、局部断面注浆等注浆方式，将地下水尽可能封堵在围岩内，集中排放，通过隧道二次衬砌防排水系统排出洞外，以确保施工及结构的安全。3.2.1全断面帷幕注浆堵水当隧道穿越的厚度较大（不小于30m）的软塑状断层破碎带、大型溶洞软塑状充填体，2/3探水孔出水，总水量大于10m3/h时，采用全断面帷幕注浆堵水。注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度按31米设计，分三环实施，第一环22个注浆孔，孔深15m，第二环22个注浆孔，孔深22m，第三环61个注浆孔，孔深31m，全断面共布设105个注浆孔。3.2.2全断面周边预注浆堵水当隧道通过岩溶地层及非岩溶地层界面、厚度较小（小于30m）的断层破碎带、溶蚀裂隙，任一探水孔流量＞2m3/h，总水量小于10m3/h时，采用全断面周边注浆堵水。注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度一般按31米设计，分三环实施，第一环22个注浆孔，孔深15m，第二环22个注浆孔，孔深22m，第三环50个注浆孔，孔深31m，全断面共布设94个孔。3.2.3局部断面预注浆堵水东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案6当隧道通过灰岩地区，断面内局部发生涌、突水时，采用局部断面注浆堵水。注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度一般按31米设计，分三环实施，第一环10个注浆孔，孔深15m，第二环10个注浆孔，孔深22m，第三环14个注浆孔，孔深31m，全断面共布设34个孔。3.2.4局部断面排水当隧道开挖掌子面只有1～2处涌突水，且流量不大时，应采取排水为主的施工措施。采用80㎜钻头成孔，孔深30m，先把涌水暂时排出，后与二次衬砌防排水系统相结合，排出洞外。3.2.5预注浆参数一个注浆段完成后留10m不开挖，作为下一阶段的止浆岩盘。注浆孔自掌子面沿开挖方向，以隧道中轴为中心呈伞状布置，注浆孔前段暗设φ76×4㎜套管,采用80㎜钻头成孔，后续注浆段采用60㎜钻头成孔。注浆孔孔底间距不大于3m，浆液扩散半径为2m，注浆压力为静水压力（2.5～4）倍，注浆材料采用水泥、水玻璃双液浆，浆液浓度应根据地质及水文条件进行调整。初拟为：C：S（体积比）=1：（0.6～1.0），水泥浆水灰比0.8:1～1:1,水玻璃浓度模术2.6～2.8,水玻璃浓度为35Be。注浆压力初拟1.7～2.6Mpa。注浆前在止浆墙内埋Φ80㎜无缝钢管为孔口管，孔口管长3m，孔口外露20～30cm。3.2.6预注浆结束标准单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆，单孔注浆量与设计注浆量基本相同，结束时的进浆量在20L/min东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案7以下时可结束本孔注浆。3.2.7堵水注浆效果检查一个注浆段的全部注浆孔注浆完成后，在主要出水点附近设置至少5个检查孔，测孔内涌水量，一般每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的应追加钻孔注浆，再次压注直到达到设计要求为止。3.2.8东洲新城隧道全断面（帷幕）超前注浆图东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案8东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案9东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案10现场施工图3.3隧道开挖支护及二衬施工隧道开挖施工时严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则进行组织施工，开挖初支施工完毕后，加强仰拱距掌子面、二衬距掌子面的步距控制，及时施做仰拱和二衬施工，合理安排二次衬砌尽快封闭成环，确保现场施工安全。3.3.1开挖支护参数双层注浆小导管超前支护，小导管直径Φ42mm，单根长4.5m、环向间距0.4m,纵向间距3m。循环进尺控制在1m以内，爆破时采用微弱爆破，C25喷射砼26cm；I20a工字钢钢拱，间距0.75m；Φ25中空注浆锚杆间距75×75㎝，单根长4.5m；双层Φ8钢筋网，间距东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案1120cm×20cm。3.3.2监控量测开挖过程中严格实施监控量测工作，针对监控量测数据及时分析，以真实有效的监控量测数据为指导，根据监控量测结果变化突变时，及时调整现场施工参数。四、质量保证措施⑴应严格按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时应进行补孔。⑵注浆材料应满足设计要求，严禁使用过期结块的水泥，必要时进行检验。⑶浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为：水泥、水玻璃、水±5%，外加剂±1%。⑷浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。⑸注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。⑹注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理，确因浆液凝胶时间过短，则应停水玻璃泵，只注水泥浆，待泵压恢复正常东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案12后再进行双液注浆。⑺一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。⑻注浆过程中，应保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。⑼双液浆注浆结束后或注浆确实需要停较长的时间时，则先停水玻璃泵，后停水泥浆泵，并用清水清洗管路，以防堵管。⑽严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。五、安全保证措施⑴注浆期间溶洞段至少设两个量测断面，严格按隧道施工规范加强量测，并加强掌子面周围初支和衬砌的观察。⑵注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。⑶孔口管、止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管、止浆塞冲出伤人。⑷注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。⑸钻孔过程中时刻观察前方地层变化，当遇到高压水粉细砂层砂子前应做好防范措施，必要时孔口安装防突装置，以防止高压水及钻杆冲出伤人。⑹台阶上施工时应设防护围栏，防止人员高空坠落。⑺需高空作业时，应搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案13翻人伤事故发生。⑻准备好抢险材料，做好抢险准备工作，当开挖施工中当出现流水、流砂时