[PPT]太中銀鐵路某隧道全-強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖施工技術(shù)

1、太中銀鐵路xxx隧道全-強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖施工技術(shù)1 匯報(bào)主要包括以下三個(gè)部分: 第一部分介紹一下太中銀鐵路xxxx標(biāo)xxx隧道的工程概況； 第二部分介紹一下xxx隧道穿越全-強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖地層的情況及應(yīng)對(duì)處理措施； 第三部分談一下對(duì)xxx隧道全-強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖施工的認(rèn)識(shí)和感受。23 一、工程基本概況 太中銀鐵路xxxx標(biāo)xxx隧道位于陜西省橫山縣和靖邊縣境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)11070米，是太中銀鐵路全線六座特長(zhǎng)大隧道之一，設(shè)置3個(gè)輔助坑道，其中1#斜井長(zhǎng)885米，2#斜井長(zhǎng)1145米，3#斜井長(zhǎng)766米，隧道工程平面示意見(jiàn)下圖。4 xxx隧道設(shè)計(jì)為雙線鐵路隧道，直線地段線間距為4.4米，曲線地段線間距

2、4.53米，隧道雙側(cè)設(shè)置救援通道，內(nèi)軌頂面以上凈空橫斷面積為88m2，隧道正常地段開(kāi)挖斷面為142m2，最大開(kāi)挖斷面為186m2。隧道在改DK350+521.90至改DK352+878.85段位于半徑為6000m的曲線上，其余段落位于直線上。隧道進(jìn)口至改DK350+700為4.4的上坡，改DK350+700至改DK352+450為1上坡，改DK352+450至改DK358+350為3的上坡，改DK358+350至改DK360+500為11的上坡，改DK360+500至出口為4.4的上坡。5 隧道穿越區(qū)域?qū)冱S土梁峁溝壑區(qū)，地勢(shì)呈西北高，東南低，海拔高程為7001200m，地形起伏較大，最大高差約

3、為375.35m。山體上覆新老黃土、粉質(zhì)黏土及中砂，下伏基巖。沖溝發(fā)育。隧道洞身圍巖為砂巖、砂巖夾泥巖互層、第四系新、老黃土及第三系粉質(zhì)黏土，基巖地段產(chǎn)狀平緩，層理、節(jié)理發(fā)育，圍巖破碎，易產(chǎn)生掉塊及坍塌。 隧道經(jīng)過(guò)區(qū)域地下水主要為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水。隧道區(qū)域內(nèi)基巖裂隙發(fā)育，巖體存在不均勻風(fēng)化現(xiàn)象，在表層風(fēng)化帶內(nèi)形成囊狀富水帶，局部地段涌水量較大（隧道設(shè)計(jì)正常涌水量為8247m3/d，最大涌水量為47560m3/d。67合計(jì)長(zhǎng)度(M)1107060304788210百分比10054.4743.251.90 xxx隧道正洞圍巖級(jí)別及長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)表xxx隧道正洞圍巖級(jí)別及長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)表 隧道穿越的地

4、層以、級(jí)圍巖為主，其詳細(xì)圍巖級(jí)別劃分參見(jiàn)下表： 隧道結(jié)構(gòu)按新奧法原理設(shè)計(jì)與施工，初期支護(hù)噴混凝土采用濕噴工藝，、級(jí)圍巖段摻加碳塑纖維，在隧道拱部設(shè)置超前小導(dǎo)管支護(hù)，通過(guò)含水砂層地段采用雙層超前小導(dǎo)管支護(hù)，在下臺(tái)階采用降水井點(diǎn)降水，二次襯砌采用C30鋼筋混凝土，拱墻厚度一般為50cm，仰拱厚度55cm。具體支護(hù)參數(shù)參見(jiàn)下表：8圍巖級(jí)別預(yù)留變形量初期支護(hù)二次襯砌噴混凝土錨桿鋼筋網(wǎng)型剛格柵鋼架厚度位置位置長(zhǎng)度縱、環(huán)間距位置間距位置間距拱部仰拱、底板CMCMMMCMMCMCM823/10拱墻/仰拱拱部3.51.21.2拱墻20拱墻1.245*50*加強(qiáng)823全環(huán)拱墻3.51.01.2拱墻20全環(huán)1.0

5、-1.245*50*1027全環(huán)拱墻3.51.01.0拱墻20全環(huán)0.850*55*（砂層）1027全環(huán)邊墻3.51.01.0拱墻20全環(huán)0.6（型）50*55*加強(qiáng)1027全環(huán)拱墻4.01.01.0拱墻20全環(huán)0.650*55*黃土加強(qiáng)1227全環(huán)邊墻4.01.01.0拱墻20全環(huán)0.6（型）50*60*（砂）1527全環(huán)邊墻3.51.01.0拱墻20全環(huán)0.6（型）50*55*xxx隧道襯砌支護(hù)參數(shù)表拱部為R25反循環(huán)注漿錨桿，邊墻為22砂漿錨桿，黃土地段采用藥包錨桿，帶“*”為鋼筋混凝土。 二、xxx隧道穿越地層的地質(zhì)情況及施工措施9 xxx隧道由于種種原因，隧道洞身在土石分界地層穿過(guò)，

6、施工中先后遇到了新黃土、老黃土、第三系粉質(zhì)黏土、砂泥巖水平互層、全強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖、透鏡體分布的含水砂層等不同工程地質(zhì)，由此給施工帶來(lái)了巨大的困難和風(fēng)險(xiǎn)。下面將我們?cè)谑┕ぶ杏龅降牡刭|(zhì)情況及施工應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行介紹。10新黃土：主要位于隧道洞口及斜井洞口段，具濕陷性，屬于自重濕陷，局部為非自重濕陷,施工中容易發(fā)生坍塌和地表塌陷下沉，由于隧道位于地下水位以上，施工時(shí)采用采用大管棚超前支護(hù)，雙側(cè)壁導(dǎo)坑或CD、CRD工法開(kāi)挖都得以順利通過(guò)。11粉質(zhì)黏土： 粉質(zhì)黏土分布于老黃土之下和基巖之上，分布及厚度變化大，三座斜井由井口至遇到含水砂層前，井身均為第三系（N2）粉質(zhì)黏土，其土體干燥時(shí)呈堅(jiān)硬狀，強(qiáng)度較高。開(kāi)挖

7、暴露后，縱向節(jié)理面張開(kāi)，遇水泥化、膨脹崩解，呈軟塑狀。同時(shí)由于具有膨脹性，易發(fā)生側(cè)壁失穩(wěn)、片幫、坍塌。施工中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)一周內(nèi)收斂速率增大，變化速率為2040mm/d，一周內(nèi)累計(jì)收斂變形量達(dá)12cm以上，初期支護(hù)混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂，裂縫25cm，有崩裂掉塊現(xiàn)象。12開(kāi)挖面為粉質(zhì)粘土，含水率高，節(jié)理發(fā)育，開(kāi)挖后易坍塌。13 斜井井身段采用級(jí)圍巖支護(hù)參數(shù)進(jìn)行施工，初期支護(hù)砼出現(xiàn)開(kāi)裂，局部砼有崩裂掉塊現(xiàn)象。二九年十一月. 龍巖14 斜井井身段采用級(jí)圍巖支護(hù)參數(shù)進(jìn)行施工，初期支護(hù)砼出現(xiàn)開(kāi)裂，裂縫25cm。二九年十一月. 龍巖15 施工中在對(duì)初支混凝土開(kāi)裂的地段進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)處理，并

8、在隨后的粉質(zhì)黏土段施工中，加強(qiáng)了初期支護(hù)：在拱墻增設(shè)I12鋼拱架，間距1.2米；拱架間增加20縱向連接筋，環(huán)向間距1米；鋼筋網(wǎng)由局部鋪設(shè)改為拱墻全環(huán)鋪設(shè)，鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格2020cm ，鋼筋直徑環(huán)向8，縱向6；噴射砼厚度由10cm增加為18cm，方才得以順利通過(guò)。 16 xxx隧道進(jìn)口至2#斜井隧道洞身位于粉質(zhì)黏土及含水砂層、粉質(zhì)黏土及含水砂層與白堊系全強(qiáng)風(fēng)化砂巖交接區(qū)域，地質(zhì)情況復(fù)雜，含水砂層在隧道洞身及附近多層分布，且富含地下水。 3#斜井至xxx隧道出口位于白堊系全強(qiáng)風(fēng)化砂巖地段。同時(shí)整座隧道均位于該區(qū)域地下水穩(wěn)定水位以下，隧道拱部出現(xiàn)的大范圍砂層，由于其透鏡體分布的不規(guī)律性，崩塌的突然性和不

9、可預(yù)測(cè)性，使得工程施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)高。 由于第三系砂層呈透鏡體狀分布，隧道有2235米的地段上臺(tái)階和拱部穿越了含水砂層，給隧道施工帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。17xxx隧道穿越地層示意圖軌面線隧底開(kāi)挖線洞頂開(kāi)挖線進(jìn)口 1#斜井 出口 2#斜井 3#斜井 xxx隧道平面示意350+150 350+809 352+250 352+700 352+440 353+600 354+100 354+600 356+430 1223 1221 1234 1235 1226 1228 1224 1227 1236 1237 1223 1225 1239 1231 1228 1241 1243 1234 1231 12

10、30 1232.8 1249 1240 1238 1278 1269 1267 1281 1272 1268 1232 1233 1235 1236 1238 1239 1247 1250 1288 全-強(qiáng)風(fēng)化砂巖與富水砂層分界線土石分界線xxx隧道穿越地層示意圖軌面線隧底開(kāi)挖線洞頂開(kāi)挖線進(jìn)口 1#斜井 出口 2#斜井 3#斜井 xxx隧道平面示意350+150 350+809 352+250 352+700 352+440 353+600 354+100 354+600 356+430 1223 1221 1234 1235 1226 1228 1224 1227 1236 1237 122

11、3 1225 1239 1231 1228 1241 1243 1234 1231 1230 1232.8 1249 1240 1238 1278 1269 1267 1281 1272 1268 1232 1233 1235 1236 1238 1239 1247 1250 1288 全-強(qiáng)風(fēng)化砂巖與富水砂層分界線土石分界線18強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖段隧道開(kāi)挖過(guò)程演示超前小導(dǎo)管支護(hù)上臺(tái)階初期支護(hù)下臺(tái)階初期支護(hù)上臺(tái)階開(kāi)挖 下臺(tái)階開(kāi)挖 中下部以強(qiáng)風(fēng)化砂巖為主，巖石自身強(qiáng)度較低，遇水軟化，受力呈細(xì)砂狀。 初期支護(hù)完成后，水從邊墻底部滲出。開(kāi)挖后，拱頂砂巖層容易坍落 開(kāi)挖過(guò)程中有地下水流出，局部有流砂現(xiàn)象，

12、邊墻、拱部失穩(wěn)坍塌。上臺(tái)階開(kāi)挖 含水砂層：19 1#斜井施工至1斜2+20.1，2#斜井施工至2斜4+01，3#斜井施工至3斜3+17里程時(shí)，分別遇到第三系含水砂層，砂層巖性為粉砂、細(xì)砂、中砂，黃褐色，密實(shí)，層厚4米，砂層潮濕至飽和。 在土層與砂層接觸面為含水層，含水層厚0.51.0米，最大涌水量約10m3/h。砂層用手抓成散砂狀，遇水成流砂，出水點(diǎn)處砂與水一起涌出。20DK352+256段中臺(tái)階含水砂層21DK352+395含水砂層成流砂狀涌出22 1斜2+10底板涌水及流砂 231斜1+76底板涌水流砂二九年十一月. 龍巖24DK352+431中臺(tái)階流砂造成的塌穴25 2#斜井拱頂含水砂層

13、涌出26 3#斜井拱頂含水砂層涌出27 3#斜井拱頂含水砂層涌出28 3#斜井拱頂含水砂層涌出29富水地段采取局部井點(diǎn)降水30仰拱底部砂層，采用換填片石混凝土加固31全強(qiáng)風(fēng)化砂巖： 1斜1+601斜1+00、 2斜2+602斜0+24、3斜1+40改3斜0+65里程段施工時(shí)，開(kāi)挖揭露為全強(qiáng)風(fēng)化砂巖，棕紅色、紫紅色，砂狀結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，中巨厚層狀，斜層理較為發(fā)育，一般地段地下水豐富，巖面呈潮濕狀態(tài)，多處出現(xiàn)股狀水流出，最大出水量達(dá)35 m3/h巖石膠結(jié)程度差。 開(kāi)挖后強(qiáng)風(fēng)化砂掌子面依舊呈層狀結(jié)構(gòu)，薄層手可折斷；全風(fēng)化巖其巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造已完全破壞，開(kāi)挖后表現(xiàn)為掌子面呈砂礫狀，局部用手可輕易地松動(dòng)抓

14、下，內(nèi)部仍為密實(shí)砂狀，遇水軟化成流砂狀，自穩(wěn)能力差，極易坍塌。32 DK359+838段強(qiáng)風(fēng)化砂巖33DK356+757全風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化砂巖3435DK360+320拱部呈線狀流水361斜0+50為風(fēng)化砂巖遇水軟化成泥砂狀37棄 碴 場(chǎng)二三年十一月. 上海38 xxx隧道由于種種原因，隧道洞身在土石分界地層穿過(guò)，施工中先后遇到了新黃土、老黃土、第三系粉質(zhì)黏土、砂泥巖水平互層、全強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖、透鏡體分布的含水砂層等不同工程地質(zhì)，由此給施工帶來(lái)了巨大的困難和風(fēng)險(xiǎn)，施工中我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體施工情況，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和調(diào)整，逐步摸索形成了針對(duì)xxx隧道全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖及含水砂層的施工技術(shù)。施工方法及應(yīng)對(duì)

15、措施 ：39 隧道穿越砂層及全強(qiáng)風(fēng)化砂巖地段一般采用三臺(tái)階弧形導(dǎo)坑法，加設(shè)臨時(shí)仰拱及豎向支撐。具體步驟是先施做拱部超前小導(dǎo)管，加深部分小導(dǎo)管鉆孔，利用超前探孔和部分超前小導(dǎo)管引排掌子面前方地下水，再開(kāi)挖土方1步，預(yù)留核心土，然后施作步初期支護(hù)； 再開(kāi)挖土方2步并施作步臨時(shí)豎撐；開(kāi)挖土方3步，施做初期支護(hù)、臨時(shí)仰拱及臨時(shí)豎撐；開(kāi)挖土方4步，隧道內(nèi)地下水特別是掌子面附近地下水及時(shí)歸槽和排出，防止地下水漫流，及時(shí)施作步初期支護(hù)、步臨時(shí)豎撐并封閉仰拱；及時(shí)施作仰拱填充及二次襯砌。40 xxx隧道全風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化砂巖地層最為突出的問(wèn)題是水的問(wèn)題，隧道的開(kāi)挖全過(guò)程始終都遇到不同程度的裂隙水問(wèn)題，裂隙水的存在給

16、施工的安全與進(jìn)度都帶來(lái)了諸多問(wèn)題。下面重點(diǎn)介紹水的處理及應(yīng)對(duì)措施。 經(jīng)觀測(cè)與總結(jié)，我們發(fā)現(xiàn)xxx隧道出現(xiàn)的裂隙水形態(tài)分為“滲水”、“線水”、“股水”3種形式，并針對(duì)三種不同形式的滲漏水情況有針對(duì)性的進(jìn)行處理。 “滲水” 的水量一般均較小，在初期支護(hù)時(shí)采用噴射混凝土即可以封閉；“線水”與“股水”采用噴射混凝土的方式一般均無(wú)法封閉，止水的主要方式是注漿止水。“股水”多數(shù)為基巖裂隙水或巖層接觸帶處的層中水，水頭一般較高，但均較為集中；“線水”分布較為零散，沒(méi)有集中的水源，治理的面積較大，止水過(guò)程中也存在一定的困難。41 針對(duì)“線水”與“股水”的分布形式及特點(diǎn)，采取以堵為主，堵排結(jié)合的原則。堵的基本原

17、則為：先兩頭，后中間，先堵小水，后堵大水；先拱部，后邊墻。采用“搶堵”和“固堵”兩種堵水方法：“搶堵”主要針對(duì)“股狀”先期止水，“固堵”主要是對(duì)“股狀”水先期止水成果的鞏固及對(duì)“線水” 、“滲水”的封堵。 排水的方法為：在邊墻鉆導(dǎo)水孔（孔深比注漿孔深約12M），且在出水孔周邊鉆設(shè)一定數(shù)量的分流孔，使?jié)B漏水集中排放，達(dá)到排水降壓的目的，然后對(duì)拱部滲漏水注漿封堵，采取先淺后深的原則，即先加固3M范圍內(nèi)圍巖形成止?jié){墻，后加固5M范圍內(nèi)圍巖，先小水后大水的注漿順序進(jìn)行注漿，并對(duì)圍巖及支護(hù)變形情況和其余孔內(nèi)水量、水壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整注漿參數(shù)，最后對(duì)邊墻上的導(dǎo)水孔和分流孔進(jìn)行注漿封堵。42 在風(fēng)化砂

18、巖裂隙水發(fā)育區(qū)段，采取了“堵”、“排”結(jié)合的方法，達(dá)到了較好的治水效果。施工中通過(guò)“搶堵+固堵”的辦法，有效的隔斷了地下水的滲流路徑；通過(guò)合理設(shè)置排水孔，減小了地下水對(duì)已建支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，確保了結(jié)構(gòu)安全。 在涌水突泥區(qū)段，采取了“堵+支+固”的綜合治理措施?！岸隆?，即超前帷幕注漿技術(shù)；“支”，即超前大管棚結(jié)合TSS管補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)；“固”，即通過(guò)段支護(hù)背后的徑向注漿加固技術(shù)。通過(guò)上述三種措施的綜合治理，使隧道成功的通過(guò)了涌水突泥區(qū)段，確保了工程的正常進(jìn)展，截止目前該段隧道結(jié)構(gòu)未發(fā)現(xiàn)開(kāi)裂、滲漏現(xiàn)象，治理效果明顯。43 1、2#斜井間中臺(tái)階含水砂層段徑向注漿加固44 1、2#斜井間中臺(tái)階含水砂層段徑向注

19、漿加固45拱部含水砂層采用超前帷幕注漿46拱部含水砂層采用水平旋噴樁加固47 三、對(duì)xxx隧道施工的認(rèn)識(shí)和感受 太中銀鐵路xxx隧道自2007年3月18日開(kāi)挖進(jìn)洞，至2009年10月18日正洞最后一個(gè)開(kāi)挖工作面，2#斜井銀川方向與3#斜井太原方向在DK355+507處貫通結(jié)束,隧道開(kāi)挖持續(xù)了31個(gè)月，高峰期隧道共有八個(gè)開(kāi)挖工作面施工，施工中創(chuàng)造了全風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)化富水砂巖段施工164米月最高進(jìn)度指標(biāo)。 在xxx隧道施工中我們針對(duì)隧道洞身位于土石分界面，部分地段處于含水砂層，開(kāi)挖后全風(fēng)化砂巖遇水強(qiáng)度很快降低，極易崩解軟化造成坍塌和大變形的特點(diǎn),在施工中注重堅(jiān)持了以下幾點(diǎn)： 48 首先，在施工中嚴(yán)格規(guī)范施工行為，嚴(yán)肅施工紀(jì)律，認(rèn)真堅(jiān)持以質(zhì)量保安全、以技術(shù)保安全的基本原則。針對(duì)每項(xiàng)工序都制定詳細(xì)的作業(yè)流程，對(duì)每循環(huán)的作業(yè)時(shí)間進(jìn)行分析