方斗山隧道断层破碎带施工方案

方斗山隧道断层破碎带施工方案一、工程概况沪蓉国道主干线是交通部规划的“五纵七横”的“一横”，它东起上海，经南京、合肥、武汉、重庆至成都。其支线重庆境内起点位于重庆与湖北利川市交界的分水岭，接沪蓉国道主干线湖北恩施至利川段终点，经石柱、忠县、垫江在川渝交界处的明月山与沪蓉国道主干线支线四川境内的邻水至垫江公路终点相接。本项目为沪蓉国道主干线支线分水岭（渝鄂界）至忠县段高速公路，属于山岭区高速公路，方斗山隧道是石忠高速公路最长的隧道，右洞起止桩号为K55+305～K62+905,长7600m，左洞起止桩号为ZK55+303～ZK62+865,长7562m。隧道划分为B12、B13两个标段，其中B13合同段右洞起止桩号为K59+100～K62+905,长3805m，左洞起止桩号为ZK59+100～ZK62+865,长3765m。该隧道具有地形地质条件复杂，施工难度较大。二、工程地质方斗山特长隧道由东至西穿越方斗山山脉中段，方斗山属条形低中山，具构造剥蚀——溶蚀地貌特点。山脊东侧及西部坡脚平行山脉走向发育有长数公里至数十公里的长条形溶蚀槽谷，槽谷底部平缓开阔，串状分布有溶蚀洼地，落水洞、竖井等岩溶形态和景观。方斗山隧道地质条件复杂，有岩溶、煤层及瓦斯和断层破碎带等不良地质段。其中方斗山隧道出口端左右线分别穿越F1，F2断层破碎影响带。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～破碎，呈碎石状压碎结构，拱顶易坍塌、侧壁不稳，处理不当会造成大的坍塌，隧道出水形式为淋水、涌水，流量约20000m3/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F2、F3断层及大裂缝影响段，岩体破碎～较破碎，拱顶易坍塌、侧壁不稳，处理不当会造成大的坍塌，隧道出水形式为淋水、涌水，流量约50000m3/d。受断层导水的影响，有可能出现大的涌水、涌泥现象。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及地质钻机或凿岩台车超前地质钻孔）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超前地质预测预报首先采取TSP203对前方地质进行长距离预测预报，根据预测结果和地勘资料进行对前方100～200米围岩情况进行判段，其次是采取地质钻机（或凿岩台车）进行超前钻孔，遇溶洞时采取地质雷达进行探测，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。3．2注浆堵水加固结合超前探水钻孔，查明掌子面前方及地下水分布状况及水量后，根据不同的情况，分别采用全断面帷幕预注浆、全断面周边预注浆、局部断面预注浆等注浆方式，将地下水尽可能封堵在围岩内，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，注浆段长度一般按30米设计，分三环实施，第一环12m，第二环18m，第三环30m，全断面共布设114个孔。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30米设计，分三环实施，第一环12m，第二环18m，第三环30m，全断面共布设94个孔。3．2．3局部断面预注浆堵水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30米设计，分三环实施，第一环12m，第二环18m，第三环30m，全断面共布设34个孔。3．2．4预注浆参数一个注浆段完成后留6m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，注浆孔开孔直径为115mm，终孔直径为75mm,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（2～3）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0.5—1.5Mpa。注浆前在止浆墙或止浆盘内埋Φ108无缝钢管为孔口管，孔口管长3m，孔口外露20—30cm。3．2．5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以下时可结束本孔注浆。3．2．6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，要求全断面小于1m3/d.m，或进行压水试验，在0.75Mpa的压力下，吸水量小于2L/min。否则应补孔注浆。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，开挖过后及时施做仰拱和二衬施工。3．3．1开挖支护参数注浆小导管超前支护，小导管直径Φ42mm，单根长5m、环距0.4m,排间距2.4m。循环进尺控制在1m以内，爆破时采用微弱爆破，C20喷射砼22cm,I16型钢拱，间距0.8m，Φ22组合式锚杆@80×80L=3.5m,Φ6.5×Φ6.5,间距15cm×15cm。3．3．2监控量测开挖过程中适时进行监控量测，根据量测结果调整施工参数。四注浆施工机械配置序号机械名称型号数量备注1钻机MK-582注浆机KBY-50/7083高速搅拌机84储浆桶85清水桶86防震压力表207注浆管500m8孔口管Φ1082000m9收敛仪一台五相关注意事项5.1质量保证措施(1)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。(2)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。(3)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%。(4)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。(5)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。(6)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，待泵压恢复正常后再进行双液注浆。(7)一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。(8)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。(9)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。(10)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。10安全保证措施(1)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。(2)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。(3)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。(4)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。(5)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。(6)台阶上施工时应设防护围栏，防止人员高空坠落。(7)需高空作业时，应搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机翻人伤事故发生。(8)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、流砂时应立即进行封堵作业，以防止施工中大量涌水形成危害，对涌出的泥砂应及时进行清理。(9)若遇大的涌水涌砂灾害时，应及时撤出人员和设备。(10)注浆后隧道开挖应按“三快一抢”(快挖、快支、快封闭和抢时间)的原则进行，确保隧道施工安全。