不良地质段施工方案(完成)

中铁隧道集团有限公司陕西省引汉济渭3号勘探试验洞不良地质段施工方案编制：年月日复核：年月日审批：年月日中铁隧道集团有限公司引汉济渭3号试验勘探洞项目经理部二00九年七月二十六日-1-一、编制依据1.秦岭输水隧洞3号勘探试验洞工程施工招标文件（合同编号：QLSD-C3-1）及补遗资料。2．设计文件（图号：YHJW-SS-QLSD-XJ3-01~27）3．《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-94；4．《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL25-92；5．《水工混凝土试验规程》SD105-82；6．《水工混凝土外加剂技术规程》DL/T5100-1999；7．《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001；8.《混凝土拌和用水标准》JGJ63-89；二、地质概况3号支洞主洞勘探试验段设计段落为K24+527.226～K27+643.006,位于安康市宁陕县四亩地镇,线路全长3115.78m。3号支洞主洞勘探试验段围岩分为Ⅲ类、Ⅱ类，共3115.78米；主支洞交叉口Ⅲ类围岩30m,占0.96％；Ⅲ类围岩加强段20m,占0.64％；Ⅲ类1900m,占60.98％；Ⅱ类1165.78m，占37.42％；隧道坡度为1/2527。三、水文条件洞身为弱富水区（Ⅲ）：无区域性断裂通过。石英片岩、花岗岩、石英岩多为中厚层状或巨块状，岩质坚硬而脆。原生层理、浅层风化节理、裂隙较发育，次生构造节理裂隙不发育，节理、裂隙的充填性较好，地下水主要储存于层理、风化节理、裂隙中，泉水不发育。地表测流地下径流模数M=223～555m/d·km，推荐平均值：M=409m/d·km。地下水水化学类型为HCO[3]·SO[4]－Ca.Mg或HCO[3]－Ca型水，矿化度0.2835～0.3255g/l，对混凝土无侵蚀性。秦岭岭南中低山区。隧洞埋深520～1230m，fk＝2000～2500kPa，以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主。施工中在岩体完整、干燥无水地段可能产生岩爆。-2-四、不良地质段施工措施（一）不良地质段施工处理原则1、加强地质预报和预测工作，根据地质预报结果选择合理施工方法和支护参数。2、加强地下水治理，先治水再施工。3、选择合理的爆破参数，坚持“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、快反馈”的原则，严格控制循环进尺。当围岩监控量测结果显示围岩和支护变形异常时，应及时调整支护参数，加强初期支护并及时对变形异常段采取补强初期支护的施工措施。4、尽量缩短各施工工序之间的衔接时间，及时全断面支护封闭围岩，减少岩层暴露、松动时间。（二）地质预报1、超前地质预报的主要内容。①对照勘测阶段的地质资料，预测、预报地质条件变化及其对施工的影响。②断层及破碎带的预报。③涌水预报。2、超前地质预报的方法①运用TSP203地质探测仪超前探明地质TSP超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掌子面前方及周围临近区域的地质情况。借助于TSP超前地质预报系统能准确预报掌子面前方及周围200m范围内的地质情况，同时可以得到沿隧道轴线上岩石的力学参数，如弹性模量、泊松比。这些信息对隧道施工组织及岩层加固有十分重要的意义。②利用超前钻孔探明掌子面前方地质情况在进行爆破施工前，在掌子面施做超前地质钻孔，根据钻孔情况判断掌子面前方的地质情况。-3-③开挖面地质素描预报通过对掌子面岩性（产状、结构、构造），岩石特征（岩石名称、节理发育情况、节理充填物性质、软弱夹层等），出水量大小等内容做出开挖面前方短距离内的岩体稳定性分析，结合超前钻孔揭示的围岩情况通过综合分析，判断前方的围岩情况。3、超前地质预报信息处理地质预报由专业地质工程师负责，通过分析研究已有地质资料，并对地质探测的资料进行收集、统计、分析和编制信息预报成果。会同设计单位、工程师进行变更设计、提出相应的施工方法及提出预防措施。通过信息化管理对已施工地段的地质进行验证，再反馈给地质预报，不断积累经验提高预测结果的准确性，便于采取不良地质段施工支护的措施，保证施工安全。（三）富水地段的注浆止水施工1.股状出水段止水施工（1）止水方法股状出水是指沿裂隙产生的集中流水，一般水量较大。灌浆前要先对裂隙进行喷射混凝土封堵，以免在浆液注入时其他部位跑浆。灌浆采用逆向灌浆法，即从出水孔顶灌浆，使浆液有较远的扩散范围。（2）灌浆机具设备YT-28风钻KBY-50/70型注浆泵自制200升浆液搅拌机机械膨胀式灌浆塞灌浆钢花管（Φ32mm的钢管，加工见图1）-4-图1灌浆钢花管加工图（3）灌浆材料P.O42.5R普通硅酸盐水泥超细水泥35Be’水玻璃（4）灌浆参数①浆液配合比普通硅酸盐水泥浆：浆液水灰比分为1.0、0.8、0.6三个级别，封孔用普通水泥-水玻璃双液浆。超细水泥浆：浆液水灰比分为2.0、1.5、1.0、0.8四个级别，封孔用普通水泥-水玻璃双液浆。普通水泥、水玻璃双液浆：根据水泥浆液浓度，现场调整水泥浆液与水玻璃的配比，使双液浆的凝结时间控制在2分钟到3分钟之间即可。②灌浆压力灌浆压力定为涌水压力的1.5倍。如压力长时间不上升，可将水泥浆液浓度逐级增加。（5）灌浆结束标准以灌浆压力作为控制标准。当灌浆压力达到设计值，灌浆段吸浆量不大于0.4L/min，并稳定压力10min可结束灌浆。（6）灌浆效果检查注浆后不出现滴渗水，可认为达到预期效果。如果在灌浆孔附近还有滴渗水点，则需要补孔灌浆。2、淋水段灌浆止水施工（1）灌浆方法采用“围截灌浆法”灌浆止水。先在出水点周围适当的范围内布孔灌-5-浆，以形成封闭式止水帷幕，浆液充填与大裂隙连通的小裂隙，使这部分围岩得到加固，并利于其抗水压的能力提高。这样从远到近，由外至内，层层缩小包围圈，使面状水成为管道型涌水，最后在集中出水口作逆流注浆。这样浆液扩散更有方向性，沿大裂隙逆流而上到达更深远的部位，把水堵到更深的地层。（2）灌浆机具设备、灌浆材料、灌浆参数、灌浆结束标准及灌浆效果检查与“股状出水段止水”所用设备相同（3）孔位布置见图2。2-52-72-11-12-22-41-31-41-2裂隙灌浆孔渗漏水点2-63-12-31-71-61-81-5图2面状渗水灌浆孔位布置示意图灌浆孔根据出水点布置，孔深1.5m～3.0m,通过一个灌浆孔对孔周多条裂隙进行充填。孔间距0.8～1.0m，可根据现场灌浆情况调整。3、灌浆施工工艺流程见图3。标孔位钻孔岩石完整，成孔容易安装灌浆塞下灌浆管固定灌浆管灌浆效果检查，满足要求结束补孔灌浆YN拌浆NY-6-图3灌浆施工工艺流程（1）灌浆孔位布置技术人员根据出水点位置和分布情况，在喷浆面标出灌浆孔位置，并编号记录。（2）钻孔钻孔采用风钻孔，孔径φ42mm，钻孔应按要求的角度进行，以保证沿裂隙或垂直裂隙走向钻进。钻孔完成后应用高压风清孔，以利于安设灌浆管或灌浆塞。（3）灌浆管的安装如果岩石破碎，成孔困难，需要安设灌浆管才能灌浆。灌浆管采用φ32mm的钢管，管尾车丝扣，管头加工成圆锥形，管身开φ6mm泄浆孔。顶入灌浆管时在管身缠麻丝，钢管顶入后在孔口用快硬水泥封口，待水泥强度达到要求后方可进行灌浆。（4）灌浆塞的安装岩石比较完整时，可用灌浆塞进行灌浆。钻孔完成后，经过洗孔，把灌浆塞放入预定深度，旋紧压紧螺母，使顶管挤压胶塞膨胀，与孔壁密贴，起到止浆的作用。（5）浆液拌制现场采用机械搅拌制浆。拌浆时应注意，在水泥进入搅拌桶时要过筛，-7-以滤掉较大颗粒和杂物，浆液进入注浆泵前也要过滤，筛网孔眼小于3mm。普通水泥浆从拌制到用完，时间不宜超过2h，超细水泥浆从拌制到用完，时间不宜超过1h。（6）灌浆灌浆优先采用普通水泥浆和双液浆，当裂隙细微，以上两种灌浆效果不好时，可改用超细水泥浆。4、灌浆注意事项（1）钻孔孔位放点必须准确，孔深偏差必须保证在要求的范围内。确保钻孔成型效果。（2）灌浆过程中，发现冒浆、漏浆，应根据具体情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆等方法进行处理。（3）在灌浆过程中注意控制灌浆压力，随时观察喷射混凝土的变形情况，确保喷射混凝土不因灌浆压力过高而破坏，必要时对灌浆段围岩进行变形监测。（4）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：①应及早恢复灌浆。否则应立即冲洗钻孔，而后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。②恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌浆。如注入率与中断前的相近，即可改用中断前比级的水泥浆继续灌注；如注入率较中断前的减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。③恢复灌浆时，如注入率较中断前的减少很多，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。（5）灌浆注入量大，灌浆难于结束时，可选用下列措施处理：①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆；②浆液改为双液浆；（6）灌浆过程中如回浆变浓，宜换用相同水灰比的新浆进行灌注，若效果不明显，延续灌注30min，即可停止灌注。-8-（7）注浆严格按相关方案技术要求进行，并对注浆过程做出祥细记录。5、灌浆施工安全质量措施（1）对施工人员进行岗前安全教育培训，牢固树立“安全第一、预防为主”的思想意识。高空作业必需系安全带，戴安全帽。（2）注浆施工前及施工过程中应不断检查注浆管路的完好情况及机械性能状况，以防止注浆过程中突然跑浆伤人及机械伤人事故发生。（3）施工台架必需牢固可靠，不能有晃动。（4）加强现场管理，搞好文明施工，建立良好的安全施工环境。（5）设专门的安全员，对施工过程的各个环节进行监控，确保施工安全。6、灌浆材料及设备（1）灌浆材料灌浆材料一览表序号材料名称备注142.5P.OR普通硅酸盐水泥2MC超细水泥＜15μm3水玻璃35Be’（2）灌浆设备灌浆设备一览表序号设备名称设备规格数量备注1风钻YT-283台2注浆机KBY-50/701台3浆液搅拌机200升1台自制4机械膨胀式灌浆塞若干自制5灌浆钢花管长1.5m或3m直径32mm若干7、灌浆施工人员组织灌浆施工人员组织一览表序号施工工序/工种一个做业班组人员配备数量（人）备注-9-1钻孔2操作熟练工人2配浆、制浆43灌浆24施工技术人员1指挥现场灌浆、记录5电工16安全员1（四）不良地质洞段开挖围岩按全断面法进行开挖，鉴于石质破碎，每循环必须严格控制进尺。爆破作业采用光面弱爆破技术，顶部局部部位可采取预裂爆破。（五）不良地质洞段初期支护1、施工工序施工准备拱架试拼挂网测量放线安装拱架拱架安装正确性检查施做系统锚杆超前小导管制安喷射混凝土小导管注浆2、施工顺序（1）施工准备在进行初期支护施工前，洞室初期支护所使用的材料必须全部准备到位，包括拱架、锚杆和钢筋网。拱架、锚杆和钢筋网加工规格见表1。表1拱架、锚杆和钢筋网加工规格表序号名称材料加工规格备注1拱架I16工字钢全断面型钢拱架2锚杆φ22螺纹钢L=3.0米3钢筋网φ8盘条@150×150，@200×200两种规格（2）拱架试拼拱架加工完毕后，必须进行拱架试拼，经测量人员或质检员检查合格后方可运到施工场地。（3）钢筋网施工钢筋网采用φ8钢筋加工制作,网格尺寸分别为20cm*20cm和25cm*25cm两种尺寸,20cm*20cm网格用于拱顶90°范围,25cm*25cm网格-10-用于两侧边墙，对于局部特别破碎部位可视情况挂双层钢筋网。要求钢筋网必须与锚杆牢固焊接，以增加整体效果。（4）拱架架立①测量组检查开挖断面超欠挖符合规范要求后，在安装拱架处测放中线点、水平线。②人工安装拱架，拱架纵向安装间距0.8m～1.2m，拱脚置于牢固的基岩上，并用松碴埋住拱脚10cm,拱脚处设锁脚锚杆（系统锚杆），拱架安装要快速，认真定位，不偏不斜，确保拱架整体受力。拱架纵向用φ22钢筋连接，连接筋环向间距0.8m～1.2m。③拱架安装完后，测量组进行横纵位置、垂直度及净空检查；质检员对拱架锁脚及架立情况进行检查，合格后方可。（5）锚杆施工不良地质段施做φ25mm长3.0m系统锚杆，间距为1.0m*1.0m（根据围岩情况可适当加密），梅花形布置。锚杆施工时先将泡好的锚固剂塞满孔底，再用锤子将锚杆打入，有困难时用风钻顶入孔内。要求锚固剂必须充