隧道斷層段開挖及處治方案

隧道斷層、淺埋段開挖及處治施工方案1、編制依據(jù)及編制原則1.1編制依據(jù)1.1.1合同文件、茅畬嶺隧道施工圖設(shè)計。1.1.2《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTGD70-2004)、《公路勘測規(guī)范》(JTJ061-99)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ042-94)《錨桿噴射砼支護技術(shù)規(guī)范》(GB50086-2001)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ071-98)《水泥混凝土路面施工及規(guī)范》(GBJ97-87)、《建筑裝飾裝修工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50210-2001)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》(GB20108-2001)《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》(JTJ076-95)1.1.3國家、省相關(guān)法律與規(guī)定。1.1.4我單位目前的勞動力、施工機械設(shè)備能力、技術(shù)管理和現(xiàn)場地質(zhì)實際調(diào)查。1.1.5我單位歷年類似工程施工經(jīng)驗、技術(shù)積累及設(shè)備。1.2編制原則1.2.1嚴(yán)格遵守合同文件規(guī)定的施工工期，積極穩(wěn)妥、合理安排施工，在工期安排上盡可能提前完成。1.2.2在堅持實事求是的基礎(chǔ)上，力求“技術(shù)先進、科學(xué)合理、經(jīng)濟適用。在確保工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下，積極采用新技術(shù)、新工藝、新機具、新材料、新測試方法。1.2.3分清分項工程主次，合理安排施工工序，采用流水作業(yè)施工，使各工序緊密銜接，保證隧道開挖、支護、二次襯砌及附屬工程分步分期完成。1.2.4重視各項準(zhǔn)備工作，特別重視施工的外部條件，使施工計劃建立在可行的基礎(chǔ)上。1.2.5重視各項準(zhǔn)備工作，特別重視施工的外部條件，使施工計劃建立在可行的基礎(chǔ)上。1.2.6貫徹多層次技術(shù)結(jié)構(gòu)和技術(shù)政策，在施工中層層把關(guān)，確保工程一次成優(yōu)。1.2.7盡量利用原有的設(shè)施，減少各種臨時工程量；盡量利用當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)有資源，合理進行場地規(guī)劃，節(jié)約施工用地，不占或少占農(nóng)田；保護環(huán)境，防止污染和施工事故，做到文明施工。1■3編制范圍本工程隧道淺埋段、斷層破碎帶、圍巖破碎帶及裂隙密集帶。2施工技術(shù)方案2.1總體施工方案通過綜合超前地質(zhì)預(yù)報，切實掌握斷層帶的情況，包括破碎帶的寬度、填充物、地下水以及隧道軸線與斷層構(gòu)造線方向的組合關(guān)系，施工前根據(jù)有關(guān)施工技術(shù)和機具設(shè)備條件，確定通過斷層地段的施工方法。當(dāng)斷層帶內(nèi)充填軟塑狀的斷層泥或特別松散的顆粒時，則采用CRD法、CD法或三臺階臨時仰拱法施工。斷層地段出現(xiàn)大量涌水時，則采取排堵結(jié)合的治理措施；通過斷層地段的各施工工序之間的距離盡量縮短，盡快地使斷層地段全斷面襯砌封閉，以減少巖層暴露、松動和地壓增大。采用爆破掘進通過斷層時，嚴(yán)格掌握炮眼數(shù)量、深度和裝藥量，盡量減小爆破對圍巖的震動；采用上下導(dǎo)坑掘進施工時，其下導(dǎo)坑不宜超前過多，掘進后隨即將下導(dǎo)坑予以臨時襯砌。斷層地帶的支護應(yīng)寧強勿弱，并應(yīng)經(jīng)常檢查加固，實行襯砌緊跟開挖面完成，襯砌斷面盡早封閉。2.2施工工藝流程及施工方法2.2.1施工工藝流程施工工藝流程詳見圖1《施工工藝流程圖》2.2.2施工工藝對于構(gòu)造復(fù)雜的大規(guī)模斷層，以地面探測和少量的地質(zhì)鉆孔為主，推斷地下一定深度的地質(zhì)條件與隧道施工實際遇到的地質(zhì)條件之間的差異。而隧道施工對地質(zhì)體的變化又非常敏感，特別是對于大斷面開挖，更要求準(zhǔn)確預(yù)報施工前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。因此，必須把地質(zhì)超前預(yù)報作為一個工序納入生產(chǎn)過程。

⑴前期準(zhǔn)備：收集和熟悉與工程有關(guān)的地質(zhì)資料，研究隧道施工所涉及的主要地質(zhì)問題，制定超前預(yù)報方案。⑵預(yù)報方法：采用超前平導(dǎo)方案，以平導(dǎo)與正洞地質(zhì)、水文觀測素描和平導(dǎo)與正洞地質(zhì)類比為主，輔以地震波、聲波、鉆速測試，巖石微觀研究，鉆孔探水研究，紅外探水研究，赤平極射投影作圖等，互相補充驗證。⑶預(yù)報的重點內(nèi)容：預(yù)報開挖面前方的地質(zhì)情況、圍巖級別、斷層、軟弱破碎帶在前方暴露的位置和對施工的影響、地下水的活動情況。⑷預(yù)報方式：根據(jù)勘測設(shè)計成果和施工階段的觀測結(jié)果，進行綜合分析處理，分階段作出預(yù)報。1長期預(yù)報：根據(jù)地質(zhì)背景，確定地質(zhì)構(gòu)造形式，建立具體的地層和構(gòu)造標(biāo)志，以地質(zhì)觀測和類比為主要手段，并通過物探、鉆孔等手段加以驗證，總體預(yù)報斷層的規(guī)模、分布、性質(zhì)、構(gòu)造風(fēng)帶、富水性等，并分析做出工程地質(zhì)評價。2中期預(yù)報：巖石微觀構(gòu)造研究：在地面不同部位采集巖樣，進行長期的微觀鑒定和巖組分析，進一步論證斷層范圍、構(gòu)造分布等。工程地質(zhì)類比：根據(jù)超前平導(dǎo)日常觀測積累的素材，做出巖體分段穩(wěn)定性評價，采用地質(zhì)類比方法推演正洞，同時根據(jù)對正洞掌子面和側(cè)壁剖面的觀測，結(jié)合地質(zhì)背景，預(yù)報正洞前方和超前平導(dǎo)的巖體的穩(wěn)定性及富水性情況。預(yù)報方法：一是各種圖析法，即利用赤平極射投影、實體比例投影等作圖法，分析巖體穩(wěn)定狀況，判斷可能失穩(wěn)的巖塊的分布，提供預(yù)報（可以超前平導(dǎo)分段作圖預(yù)報相應(yīng)的正洞，也可以用正洞的資料預(yù)報前方相似的地段）；二是地震反射波法，即在掌子面排列布置地震探測的激發(fā)和反射波接受裝置，以接受反射波。對于巖性單一、走向與隧道軸線接近于正交的斷層，只要存在破碎程度有差異的界面，便可產(chǎn)生較強的反射波，據(jù)此可以判斷隧道前方巖體的破碎程度和范圍。3短期預(yù)報：掌子面及其附近的觀測預(yù)報：通過地質(zhì)觀測素描地質(zhì)作圖，可以分析判斷掌子面與其前方（一般數(shù)米以內(nèi)）不良地質(zhì)構(gòu)造的距離和巖體穩(wěn)定情況，提出開挖注意事項和防塌措施。b?掌子面超前鉆孔和聲波法預(yù)報：通過30m深鉆孔的巖粉、鉆速、水質(zhì)等的變化情況，配合聲波單孔探測和跨孔穿透測試，綜合判斷并預(yù)報前方水文、地質(zhì)條件。⑸預(yù)報效果檢查：開挖至預(yù)報位置時，應(yīng)對實際情況進行素描，和預(yù)報地質(zhì)資料進行對比，以此來評價預(yù)報的準(zhǔn)確性，積累經(jīng)驗，并為以后的預(yù)報提供參考。對于地下水十分發(fā)育、靜水壓力較大的軟弱破碎地層，應(yīng)設(shè)置超前平導(dǎo)，排水降壓。（1）平導(dǎo)的位置、長度、斷面尺寸等設(shè)計參數(shù)的選取，應(yīng)根據(jù)判明的地下水主要補給方向和范圍，以不影響正洞穩(wěn)定為前提，同時考慮排水降壓、超前地質(zhì)預(yù)報雙重功能的發(fā)揮，以及便于施工等因素。（2） 平導(dǎo)施工不宜進行圍巖注漿堵水，開挖前應(yīng)在掌子面鉆孔排水（孔長10~15m）,宜用常規(guī)的支護手段隨挖隨支，支護緊跟，達到堵渣排水的目的。（3） 平導(dǎo)一般應(yīng)超前正洞數(shù)百米。超前支護斷層施工超前支護多采用兩種方法：洞身超前管棚支護、超前小導(dǎo)管注漿加強支護。洞身超前管棚施工鉆孔采用GLP-150型電動地質(zhì)鉆機。施工時鋼管沿隧道周邊以5°外插角鉆入圍巖，施鉆時安設(shè)導(dǎo)向架或在型鋼鋼架腹板開孔以穿管棚。運用測斜儀進行鉆孔偏斜度測量，嚴(yán)格控制管棚打設(shè)方向。隧道周邊布孔環(huán)向間距40cm，鉆孔從兩側(cè)拱腳對稱地向拱頂鉆孔頂管，使下部注漿體有力地支托其上部的鉆進和頂管，同時采用“前進式”注漿加固圍巖和鉆孔頂管，盡量使圍巖的承托力加大，以減小鉆頭的下?lián)稀９芘锍邦A(yù)支護采用外徑?89mm、壁厚6mm的熱軋無縫鋼管及鋼花管，每節(jié)鋼管兩端均預(yù)加工成外絲扣，同一斷面內(nèi)接頭數(shù)量不超過總鋼管數(shù)的50%。鋼管前端呈尖錐狀，尾部焊接00加勁箍，管壁四周鉆孔徑10~16mm的壓漿孔，呈梅花形布置，尾部留不鉆孔的止?jié){段150cm。圖中編號為單號者采用鋼花管，雙號者采用鋼管，施工時先打設(shè)鋼花管并注漿，然后打設(shè)鋼管，以便檢查鋼花管的注漿質(zhì)量。管棚兩環(huán)之間搭接長度不小于3m。注漿采用立式灰漿攪拌機和注漿泵（YZB-150/10型全液壓注漿泵），漿液采用水泥漿液，注漿參數(shù)：水泥漿液水灰比為1:1（重量比）；注漿壓力：0.5~2.0MPa。單根鋼花管的注漿量按Q=nR2Ln估算，式中R為漿液擴散半徑，取R=0.6L0;L0為注漿鋼花管的間距；L為鋼花管長；n為圍巖孔隙率，斷層破碎帶一般取值5%。注漿前進行現(xiàn)場注漿試驗，根據(jù)實際情況調(diào)整注漿參數(shù)，取得管棚注漿施工經(jīng)驗。注漿結(jié)束后用M5水泥砂漿充填鋼管，以增強管棚強度。施工工藝流程見圖2《超前長管棚施工工藝流程圖》，超前長管棚布置見圖3

《超前長管棚布置示意圖》圖3《超前長管棚布置示意圖》采用風(fēng)動鑿巖機鉆孔插管，注漿前對開挖面及5.0m范圍內(nèi)坑道噴射厚5~10cm砼封閉，采用注漿機注入水泥漿，由兩側(cè)對稱向中間進行，自下而上逐孔注漿，出現(xiàn)竄漿或跑漿時，采用間隔注漿。以緊靠開挖面的格柵鋼架（鋼架）為支點，形成管架支護環(huán)進行布孔。每個注漿眼間距為0.4m，注漿管長3.5m。按布置的注漿眼位置鉆眼，鉆孔采用^48mm的鉆頭，鉆孔外插角應(yīng)控制在15°左右。小導(dǎo)管采用外徑^42mm鋼花管，管壁四周按15cm間距梅花形、鉆設(shè)屮8mm壓漿孔，為防止漏漿，管尾端無孔部分長1m,管前端鍛成鐵尖，尾端焊上gmm鋼筋加勁箍，導(dǎo)管頂入長度不小于鋼管長度的90%。導(dǎo)管打入后，用塑料泥（40Be'水玻璃拌合525#水泥）封堵孔口導(dǎo)管與孔壁間隙。水泥漿水灰比為0.5~1.0之間調(diào)節(jié)，液漿由稀到濃逐級變換，即先注稀漿，然后逐級變濃至1.0為止。注漿壓力控制在1MPa內(nèi)，注漿達到設(shè)計注漿量和注漿壓力時可結(jié)束注漿。注漿過程中隨時觀察注漿壓力，分析注漿情況，防止堵塞、跑漿，做好注漿記錄，以便分析注漿效果。發(fā)生串漿時，在有多臺注漿機的條件下，同時注漿，當(dāng)注漿機較少時將串漿孔及時堵塞，輪到該管注漿時，再拔下堵塞物，用鐵絲或細(xì)鋼筋將管內(nèi)雜物清除并用高壓風(fēng)或水沖洗，然后再注漿。水泥漿進漿量很大，壓力長時間不升高，則調(diào)整漿液濃度及配合比，縮短凝膠時間，進行小泵量低壓力注漿或間歇式注漿,使?jié){液在裂隙中有相對停留時間，以便凝膠，但停留時間不能超過混合漿的凝膠時間。

圖4超前小導(dǎo)管施工示意圖CD法施工CD法施工堅持小炮開挖，嚴(yán)格控制裝藥量。每循環(huán)進尺控制在1m左右。工序變化處鋼架（或臨時鋼架）應(yīng)設(shè)置鎖腳鋼管以確保鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)定。施工過程中每次拆除單榀臨時鋼架的長度不能超過10m，以確保施工安全。開挖工序見圖7《CD法開挖工序圖》三臺階臨時仰拱法施工三臺階臨時仰拱法施工堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則，每循環(huán)進尺控制在1m。其工序見圖8《三臺階臨時仰拱法工序圖》。圖6《CRD法開挖工序圖》圖7《CD法開挖工序圖》鉆眼鉆眼前，鉆工要熟悉炮眼布置圖，嚴(yán)格按鉆爆設(shè)計實施。特別是周邊眼和掏槽眼的位置、間距及數(shù)量，未經(jīng)主管工程師同意不得隨意改動。定人定位，周邊眼、掏槽眼由經(jīng)驗豐富的司鉆工司鉆。準(zhǔn)確定位鑿巖機鉆桿，使鉆孔位置誤差不大于5cm，保持鉆孔方向平行，嚴(yán)禁相互交錯。周邊眼鉆孔外插角度控制在4°以內(nèi)。同類炮眼鉆孔深度要達到鉆爆設(shè)計要求，眼底保持在一個鉛垂面上。裝藥起爆采用空氣間隔裝藥方式，起爆順序先中間，后外側(cè)逐漸進行，炮孔堵塞長度不小于0.2m，嚴(yán)禁反向裝藥，雷管以外不得裝藥卷。微震爆破CRD法、CD法、三臺階臨時仰拱法開挖地段采用微震控制光面爆破。微震爆破作業(yè)段最大一段允許裝藥量：Qmax二R3x(Vkp/K)3/a式中：Qmax—最大一段爆破藥量，kg;Vkp—安全速度，cm/s，取Vkp二2cm/s;R—爆破安全距離，m;K—地形、地質(zhì)影響系數(shù)；a—衰減系數(shù)。K、a值是針對隧道的具體情況，通過多次試爆基礎(chǔ)上進行K、a值回歸分析后確定。根據(jù)爆破物距爆心的安全距離要求，并由此推出的每段的最大裝藥量。裝藥結(jié)構(gòu)示意圖見圖9《裝藥結(jié)構(gòu)示意圖》圖9裝藥結(jié)構(gòu)示意圖2.2.3隧道斷層突水突泥施工施工程序詳見圖10《隧道巖溶突泥突水地段施工程序圖》。綜合超前地質(zhì)預(yù)報體系隧觀察與地質(zhì)描述、地質(zhì)雷工程序圖Y-303型紅外線探測儀探水刖小管-汪-漿-固結(jié)止■水-:A超前水平鉆探量小于10m3/h量小于10m3/h或個別探水孔出于2m3/h,則預(yù)留5~8m圍巖段［注水試驗前小導(dǎo)管注漿固結(jié)巖體以達到止水目的。注漿液配合比設(shè)計與試配隧道開挖掘進前?先噴砼將開挖面和坑道5.0m范圍內(nèi)的地段進行封閉?再水注漿液配合比設(shè)計與試配隧道開挖掘進前?先噴砼將開挖面和坑道5.0m范圍內(nèi)的地段進行封閉?再水沿坑道防雙液漿注漿設(shè)計周邊打入帶孔的超前小導(dǎo)管，由兩側(cè)對稱自下而上逐孔注入水泥-水玻璃|小量巖溶突泥突水地段（涌水量小于10L/S） '大量巖溶突泥突水地段（涌水量大于10L/S）漿液即由導(dǎo)管管注到地層中，待漿液硬j后前全道帷圍形成注漿帷幕以固結(jié)圍巖止水。,小導(dǎo)管鉆孔直徑較管徑大20mm；突水量較大時，其環(huán)較管徑大20mm；突水量較大時，其環(huán)止水帷幕為0.3m,縱向間距為2m,外插角為10°,超前小導(dǎo)管長度為'3.5^錨噴支護突水量較小時|其環(huán)向間距為0.5m，縱向間距為2.5m縱向間距為2.5m，外插角為10°，超刖小導(dǎo)管長度為3.5L4.0m。排導(dǎo)系統(tǒng)施作止水隧環(huán)向止水注漿帷幕道防水層鋪設(shè)與質(zhì)量監(jiān)控圍巖結(jié)構(gòu)整體性較好且突水止水隧環(huán)向止水注漿帷幕道防水層鋪設(shè)與質(zhì)量監(jiān)控圍巖結(jié)構(gòu)整體性較好且突水量較小地砌混采澆筑隧道f挖輪廓線外設(shè)置環(huán)向構(gòu) f＜注漿帷幕。即隧道開挖后，沿隧道開降縫施作線設(shè)置間控距為160、長為350cm小導(dǎo)管徑向全斷面環(huán)形布設(shè)?采用純水泥構(gòu)背后注漿水壓較大地段采用雙液漿注漿固結(jié)圍巖止水。隧道滲漏水檢查固結(jié)圍巖止水。隧道滲漏水檢查3、巖監(jiān)控量測3、巖監(jiān)控量測隧道滲漏水處理3.1監(jiān)控量測項目及測點布置測點焊接在鋼架上，一個斷面布置3個點（即拱頂和兩拱腰，斷面間距一般為20m，斷層泥地段為5m。在拱腳及拱腰處增設(shè)兩條收斂基線，測點焊接在鋼架上或埋設(shè)在圍巖中，開挖下斷面時增加收斂基線，斷面間距一般為30~50m，斷層含泥地段一般為10~20m。利用GSJ-1型礦壓儀和GH-50型壓力盒，量測仰拱的受力狀態(tài)。在臨時仰拱與鋼架拱腳之間埋設(shè)GH-50型壓力盒，量測仰拱的受力狀態(tài)。3.2量測頻率1第1~15天，距開挖面2倍洞徑以內(nèi)，每天1~2次。2第16~30天，距開挖面2.5倍洞徑，每兩天1次。3第30天以后，距開挖面2.5倍洞徑以上，每星期1次。4單變形速率答允于5mm/d時，每天量測3次。4、質(zhì)量保證體系以安質(zhì)管理部門為龍頭，成立質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組。項目負(fù)責(zé)人任質(zhì)量管理領(lǐng)導(dǎo)小組組長，班組成立QC小組，各施工隊配備專職質(zhì)檢員，在各級組織、各個環(huán)節(jié)都有專人負(fù)責(zé)，對工程質(zhì)量實施全面監(jiān)控，從上到下形成質(zhì)量控制網(wǎng)絡(luò)。詳見圖11《項目管理組織機構(gòu)框圖》和圖12《質(zhì)量保證體系框圖》。施工過程中加強過程監(jiān)控，全面實施質(zhì)量“三階段”控制原理。施工前抓好施工技術(shù)準(zhǔn)備關(guān)、工程材料質(zhì)量檢驗關(guān)和施工過程關(guān)；施工中落實質(zhì)檢人員對每道工序操作標(biāo)準(zhǔn)、工藝流程及檢測試驗進行全過程監(jiān)督跟蹤，對執(zhí)行情況做出詳細(xì)記錄，針對存在問題的及時整改，同時嚴(yán)格執(zhí)行“自檢、互檢和交接檢”三檢制度和“五不施工”交接工序質(zhì)量控制制度；施工后對分項工程及時進行質(zhì)量評定和質(zhì)量偏差糾正工作，保證了工程質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)。項目部管理組織機構(gòu)圖

I兼職質(zhì)量員責(zé)任制生產(chǎn)質(zhì)責(zé)工量程責(zé)余理圖12操作試驗測量質(zhì)檢項目總