不良地質(zhì)施工方案

1、中復(fù)隧道不良地質(zhì)專項(xiàng)施工方案1 巖溶施工方案1.1 巖溶施工對(duì)策本隧道存在巖溶的可能性，施工中需采取相應(yīng)措施確保洞體穩(wěn)定和施工安全，一般地段按一般隧道組織施工。安全穿越巖溶地段的前提是做好施工前的地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，摸清巖溶沿隧道軸線的分布位置、大小、巖溶水流向、 壓力、流量、補(bǔ)給源等，然后從兩個(gè)方面對(duì)溶洞進(jìn)行處理：一是巖溶水處理， 二是溶洞的封填處理，對(duì)開挖中已暴露的溶洞，按溶洞處在隧道的位置和大小，實(shí)測(cè)后，編制封堵方案并報(bào)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理批復(fù)后實(shí)施。對(duì)已探測(cè)到的巖溶水，按設(shè)計(jì)的治水原則，編制治水方案報(bào)業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理批復(fù)后實(shí)施。巖溶段隧道施工對(duì)策見表1.1 。表 1.1 巖溶段隧道施工對(duì)策表序號(hào)

2、項(xiàng)目技術(shù)對(duì)策1超前預(yù)報(bào)TSP系統(tǒng)、地質(zhì)雷達(dá)、紅外探水儀及其它地質(zhì)儀器預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)2巖溶預(yù)報(bào)定性預(yù)測(cè)；超前預(yù)報(bào)；洞內(nèi)超前鉆孔預(yù)報(bào)；隧底預(yù)探預(yù)報(bào)3巖溶水處理方案注漿堵水；暗溝排水；管道排水；涵洞、泄水洞排水；滲溝、鋪砌排水；4小型溶洞處理方案漿砌封閉、回填壓實(shí)；護(hù)拱防護(hù)、隧道回填；換填片石、加強(qiáng)襯砌；隧道底板梁規(guī)模較大支頂加固支承墻加固；支承柱嵌補(bǔ)加固；拱橋支頂加固；挖孔樁支頂加固5溶洞處理簡支梁跨越；棧橋跨越；拱頂跨越；邊墻拱跨越；整體浮放、支托跨方案跨越越開挖微震爆破技術(shù)；預(yù)加固、短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、勤量測(cè)、快襯砌（同軟弱圍的方針；微臺(tái)階、短臺(tái)階巖）巖溶隧道6施工支護(hù)預(yù)加固；加強(qiáng)支護(hù)及初期支護(hù)

3、襯砌防裂、防預(yù)注漿堵水；設(shè)置防排水系統(tǒng)，襯砌采用防水混凝土；設(shè)置有效的排滲、防漏水系統(tǒng)；混凝土一次澆筑成型；減少施工縫，施工縫設(shè)置止水帶。1.2 巖溶預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)1.2.1 定性預(yù)測(cè)方法及步驟采用地貌、地質(zhì)調(diào)查與地質(zhì)推理相結(jié)合的方法，并進(jìn)行定性預(yù)測(cè)。 其具體方法及步驟見表 1.2.1 。1.2.2 地表復(fù)查預(yù)測(cè)地表復(fù)查了解隧道軸線地段的地下水與地表落水洞、斷層、泉水暗河的對(duì)應(yīng)關(guān)系。查清降雨與地下水位、暗河出口的水位關(guān)系，升降時(shí)間、滯后時(shí)間、變化幅度，查清地下水的補(bǔ)給、涇流、排泄條件，分點(diǎn)繪制Q-T 曲線，摸清地下水規(guī)律、來源，宏觀預(yù)測(cè)洞身各段可能涌水情況、地下水來源和形成溶洞的可能性。1.2.3

4、洞內(nèi)超前鉆孔預(yù)探預(yù)報(bào)超前鉆孔是在長、 短期地質(zhì)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上再采用超前探水孔進(jìn)行驗(yàn)證。在開挖面布置超前鉆孔，孔底超出開挖輪廓線外 1.5m，因巖溶裂隙管導(dǎo)分布很不規(guī)律，探水孔不一定遇到巖溶管道， 因此在鉆爆破孔時(shí)將拱頂和隧道底鉆孔加深進(jìn)行超前探測(cè)，孔深 5m以上，如遇溶洞，采取超前支護(hù)、注漿堵水等措施通過。表 1.2.1定性預(yù)測(cè)方法及步驟步驟預(yù)測(cè)方法收集區(qū)域地形、地質(zhì)、水文資料以及鐵路地質(zhì)資料，通過這些資料分析巖溶地貌特第一步征對(duì)隧道所處地區(qū)的地表巖溶地貌，區(qū)域內(nèi)出露的溶洞以及隧道施工已揭露的溶洞形態(tài)、規(guī)模、位置的調(diào)查，以及隧道的地質(zhì)構(gòu)造和巖性的調(diào)查，研究分析隧道所在地第二步區(qū)的巖溶地貌規(guī)律，尤

5、其是層狀水平溶洞的發(fā)育規(guī)律，包括水平溶洞的層數(shù)，層的高程，各層溶洞的規(guī)模等預(yù)測(cè)溶洞形態(tài)，將隧道高程與區(qū)域內(nèi)水平溶洞高程對(duì)比，確定隧道是否處在地下水第三步動(dòng)力帶，據(jù)此預(yù)測(cè)隧道可能遇到溶洞的形態(tài)，判定水平溶洞或豎直溶洞。預(yù)測(cè)溶洞規(guī)模，根據(jù)隧道已揭露的溶洞規(guī)模和隧道各段的巖性、出水規(guī)律、地質(zhì)構(gòu)第四步造以及巖溶地貌發(fā)育的情況，推測(cè)隧道可能遇到的溶洞的規(guī)模預(yù)測(cè)溶洞出現(xiàn)頻及位置，根據(jù)隧道各段的巖性、地質(zhì)構(gòu)造以及地表巖溶發(fā)育的情況，第五步推測(cè)隧道溶洞出現(xiàn)頻率、發(fā)育溶洞的位置或段落。1.2.4隧底巖溶探查隧底探查是對(duì)事先測(cè)繪的地質(zhì)資料布孔的補(bǔ)充，對(duì)巖溶較發(fā)育和發(fā)育地段進(jìn)行鉆探。通過隧底大量鉆探、物探、巖溶調(diào)查

6、等綜合手段取得的資料進(jìn)行分析，查明隧底巖溶，以便采取相應(yīng)的加固措施。除了上述幾種預(yù)探預(yù)報(bào)方法外，在隧道施工期間還須加強(qiáng)對(duì)地表河床、斷裂薄弱地帶、已塌陷坑及洞內(nèi)施工地質(zhì)等觀測(cè)，定期提出地質(zhì)預(yù)報(bào)和決策建議，為制定巖溶整治方案提供依據(jù)。1.3 巖溶地段地下水處理1.3.1 地下水處理原則對(duì)巖溶含水層采取“以堵為主，限量排放”的原則。采用“防、排、堵、截結(jié)合，因地制宜綜合治理的方式；對(duì)穿越巖溶地段，盡量維系巖溶的既有通道，不隨意封堵溶洞。 施工中，根據(jù)不同的隧道縱坡采取不同的排水方式，確保施工安全。巖溶地段防災(zāi)、 減災(zāi)主要是針對(duì)突泥突水問題，施工中要做到對(duì)巖溶地段的地下水提前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。1.3.2 維系

7、巖溶既有通道，采用暗溝排水在查明水源流向及其與隧道位置的關(guān)系后，用暗管、涵洞、小橋等設(shè)施渲泄水流或開鑿引水洞將水排出洞外，再用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉；當(dāng)巖溶水流的位置在隧道頂部時(shí)或高于隧道頂部時(shí)，在適當(dāng)距離處， 開鑿引水斜洞（或引水槽）將水位降低到隧底標(biāo)高以下，再行引排，見圖1.3.2 。漿砌片石暗溝圖 1.3.2暗溝排水示意圖1.3.3 注漿堵水，維系地下水平衡施工原則：在巖溶地區(qū)鐵路隧道建設(shè)中曾遇到大量巖溶突水涌泥現(xiàn)象， 并誘發(fā)地表塌陷和水源枯竭， 有可能給生產(chǎn)、 生活帶來許多危害， 對(duì)水環(huán)境帶來不利影響，采取注漿堵水措施， 維系地下水平衡。 注漿能切斷地下水從開挖面排放通

8、道，從而起到保護(hù)水環(huán)境作用，起到安全施工的作用。為保護(hù)水環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡，采取以注漿為主的方法，保護(hù)地下水資源不被破壞。注漿方式：按治水原則，采用多種注漿方式維護(hù)水環(huán)境，對(duì)富水段，采用全斷面預(yù)注漿， 對(duì)一般地段， 每天排水量不超過限量排放標(biāo)準(zhǔn)的， 采用開挖后徑向注漿，對(duì)超前預(yù)注漿段開挖后， 流量仍然超過限量排放的， 采用局部注漿和補(bǔ)注漿，對(duì)突然涌水，采用設(shè)止?jié){墻，先卸壓后注漿法通過等。1.3.4 小型溶洞的封填處理對(duì)地下水不發(fā)育的小溶洞， 采用漿砌片石或者干砌片石回填處理， 必要時(shí)壓漿填充。漿砌封閉，回填壓實(shí)： 對(duì)隧道側(cè)墻通過溶洞， 經(jīng)調(diào)查及雨季中考驗(yàn)證明溶洞水對(duì)隧道無影響時(shí)，施工中采用封閉

9、回填處理。隧道底部采用片石混凝土回填，靠邊墻 1m范圍內(nèi)用漿砌片石回填，其余回填棄渣，空隙吹砂填滿，壓注水泥砂漿膠結(jié)，見圖 1.3.4-1 。漿砌片石壓漿管混凝土填實(shí)圖 1.3.4-1 封閉回填處理示意圖隧道回填，上部護(hù)拱防護(hù)：當(dāng)隧道穿過垂直發(fā)育的溶洞，無填充物、干燥、溶洞高大，洞壁有溶蝕裂隙，但已停止發(fā)育。處理措施：在隧底以下部分采用塊石、碎石回填密實(shí)，距隧底1m厚度用漿砌片石回填，拱頂漿砌片石護(hù)拱厚1m，其上回填一定厚度干砌片石，以防溶洞有落石掉塊時(shí)，起到緩沖作用，見圖1.3.4-2 。換填片石，加強(qiáng)襯砌：在處理規(guī)模較小，沿裂隙發(fā)育的槽狀溶洞時(shí)，溶洞有充填物。處理措施：拱部及邊墻部位上的溶

10、洞在襯砌外緣設(shè) 1.0m 厚漿砌片石，對(duì)隧道底部溶洞，向溶洞方向擴(kuò)挖 1.5m，回填漿砌片石，其上再做 50cm厚混凝土，混凝土內(nèi)設(shè) P43 鋼軌。錨桿漿砌片石或混凝土護(hù)拱漿砌片石、碎石回填密實(shí)圖 1.3.4-2護(hù)拱防護(hù)處理示意圖隧底地板梁處理：對(duì)隧道底部為充填或有不宜采用其它措施處理的小型空洞采用底板梁加強(qiáng)襯砌通過。 如圖 6.1.3.4-3 所示，將隧道鋪底或仰拱設(shè)計(jì)為平板梁，在底板及邊墻下部加設(shè)鋼筋，灌注鋼筋混凝土，共同形成鋼筋混凝土梁。底板梁充填式中空式邊空式圖 1.3.4-3底板梁處理示意圖1.3.5 規(guī)模較大溶洞的綜合處理措施規(guī)模較大溶洞處理方法一般有嵌補(bǔ)、支承墻、柱、拱以及用橋跨

11、越等方法。支承墻加固： 清除填充物， 用漿砌片石墻支頂加固溶洞頂板；水流通過處設(shè)置涵洞；隧道邊墻處留檢查孔道，設(shè)置鐵鏈或柵欄防護(hù)設(shè)施，以保證安全，見圖1.3.5 。漿漿砌漿砌片石砌片片石石支涵管支墻墻圖 1.3.5支承墻加固示意圖以上是溶洞及巖溶水的一般處理方法，如遇類似溶洞情況， 可將上述方案作為建議方案向設(shè)計(jì)和監(jiān)理呈報(bào)，遇到溶洞串或特大型溶洞、復(fù)雜溶洞，按溶洞位置、規(guī)模、洞內(nèi)填充和巖溶水情況，繪制溶洞規(guī)模圖向設(shè)計(jì)和監(jiān)理報(bào)告，我們將按設(shè)計(jì)批復(fù)處理意見進(jìn)行溶洞處理。2 通過軟巖大變形地段施工方案防止軟巖變形的技術(shù)措施有五項(xiàng)，主要措施是超前預(yù)支護(hù)， 用短進(jìn)尺、多循環(huán)、弱爆破開挖，盡量減少對(duì)圍巖的

12、擾動(dòng)，為了防止巖面對(duì)開挖面的擠入，一是預(yù)留沉落量，二是仰拱緊跟，三是按設(shè)計(jì)做好聯(lián)合支護(hù)，四是加鎖腳錨桿，防止隧底上隆，五是改變開挖方法，采用CD法開挖，約束變形。本隧道特別要注意軟巖大變形, 本隧道有 500m軟巖大變形圍巖 , 在施工期間加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào) , 及時(shí)施作超前洞身大管棚或小導(dǎo)管，采取徑向注漿或帷幕注漿，以增加支護(hù)的整體剛度， 同時(shí)防止水流浸泡基底， 以控制拱部、 邊墻變形和底鼓現(xiàn)象。依據(jù)圍巖情況采取錨桿、鋼拱架、掛網(wǎng)等聯(lián)合支護(hù)手段加強(qiáng)支護(hù)，非圍幕注漿地段軟巖開挖支護(hù)方法詳見圖6.2 軟巖段穩(wěn)定開挖工作面措施施。2.1 帷幕注漿帷幕注漿就是沿開挖輪廓線 （含底部） 按軸向輻射狀布孔，

13、按一定的間距鉆孔，然后通過注漿泵把漿液沿注漿孔壓入地層裂隙之中， 用漿液顆粒充填出水裂隙，防止細(xì)小顆粒流失導(dǎo)致滲水路徑形成， 改善地層原有的透水特性， 周圍破碎巖塊固結(jié)成具有一定強(qiáng)度的結(jié)石體， 在隧道周邊及開挖面形成一個(gè)堵水帷幕， 降低地層透水系數(shù)， 切斷地下水流通路， 并和周圍的巖體固結(jié)成一體， 從而達(dá)到加固圍巖，保證隧道洞室穩(wěn)定，確保施工及運(yùn)營安全，實(shí)現(xiàn)有控制排放，減少水資源流失的目的。排水量控制標(biāo)準(zhǔn)按注漿后每延米洞壁滲漏量控制，一般不大于33m/d ?m。根據(jù)工程地質(zhì)條件、巖體完整性、巖溶發(fā)育情況、涌突水位置、水量、水壓及巖體的綜合滲透系數(shù)等選用以下注漿方法中的一種或幾種的組合方法:(1

14、) 充填注漿與基巖裂隙注漿； (2) 滲透注漿； (3) 擠密注漿； (4) 劈裂注漿。根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)探明的地質(zhì)條件、 巖溶發(fā)育程度、 易發(fā)生突水突泥的位置、規(guī)模及巖體的綜合滲透系數(shù)等決定帷幕注漿循環(huán)長度及固結(jié)范圍，一般超前帷幕預(yù)注漿每一循環(huán)長度為20-30m，固結(jié)范圍為開挖輪廓線外2-8m。帷幕注漿施工步驟： 綜合地質(zhì)探測(cè)后確定注漿開孔安孔口管鉆孔注漿鉆檢查孔測(cè)水量補(bǔ)加鉆孔注漿結(jié)束。注漿鉆孔的布置，需根據(jù)注漿范圍、注漿段長、單個(gè)注漿鉆孔的作用范圍、巖溶（巖層裂隙）發(fā)育情況、含水層分布情況、隧道洞身斷面大小和鉆孔作業(yè)要求而定。鉆孔布置圖及加固圈示意如圖2.1 所示。注漿固結(jié)外緣線注漿固結(jié)外緣線開挖輪廓線開挖輪廓線注漿孔a. 注漿鉆孔正面圖b. 注漿鉆孔剖面圖圖 2.1帷幕注漿鉆孔布設(shè)示意圖2.2 徑向注漿為防止地表水滲透和地下水涌入， 除拱部采用小導(dǎo)管注漿堵水外， 其余部分采用徑向注漿堵水。當(dāng)隧道存在著高水壓， 但圍巖有