高速公路隧道施工不良地質地段施工方法

1、高速公路隧道施工不良地質地段施工方法地下水地段施工方法地下水富水地段主要存在于斷層破碎帶，為了不使隧道出現(xiàn)涌水現(xiàn)象必須對該地段地層進行加固止水等措施。鑒于地層地下水含量豐富，擬采用深孔預注漿方法，進行止水和加固圍巖。采用短臺階法施工按設計要求進行鋼支撐、錨噴支護。一、深孔預注漿施工（一） 深孔預注漿的基本參數(shù)注漿孔的布置正面、平面、縱剖面、孔底漿液擴散范圍分別見圖8-1. 圖8-2. 圖8-3. 圖8-4。注漿孔沿隧道周邊軸向輻射狀布孔，開口孔徑為102mm，孔深4.5m；下孔口管，管長3.5m，管徑89mm。全斷面布置30 個注漿孔。（二）作業(yè)程序及要點1. 超前地質預報超前地質預報是制定施

2、工方案和設計注漿參數(shù)的主要依據，因此對地質情況必須準確地超前預報，使用TSP202 地質預報系統(tǒng)探測出斷層帶的位置，在接近斷層帶時，采用超前鉆孔得到斷層的地質資料。通過鉆孔進行以下工作：（1） 收集分析鉆孔的排碴；（2） 記錄分析鉆孔臺車的推進壓力及鉆速；（3） 記錄分析鉆桿不同長度時的涌水量的大??；（4） 工作面巖石素描，測定圍巖層理、節(jié)理的走向。（5） 在拱頂、拱腳和隧道中下部分別設超前鉆孔，孔深20m，孔徑65mm，用液壓鉆孔臺車鉆孔。推斷工作面前方的地質構造、巖性、水源位置及水量大小。2. 止?jié){墻的設置由于工作面圍巖較軟弱，注漿時有一定的壓力（68MPa），這樣工作面易坍塌，而且會引起

3、漏漿，嚴重影響注漿效果和施工安全。因此工作面處必須設置止?jié){墻。先在掌子面鉆孔，下注漿用孔口管，鋼筋網焊在孔口管上，在噴射1520cm 厚砼，形成止?jié){墻。3. 鉆孔作業(yè)按設計要求準確地測出隧道開挖輪廓線及孔口位置，用紅油漆畫出，其誤差不得大于10cm。為控制鉆孔角度、在鉆桿尾部安裝一定的鉆桿（4.5m、5m 及5.2m）進行鉆孔。鉆孔完畢，按鉆桿聯(lián)結的相反程序拆除鉆桿，鉆機退回原位。液壓鉆孔臺車鉆孔時推進壓力在24MPa 之間。注漿孔用102mm 的鉆頭開孔，孔內安裝89mm 的無縫鋼管作孔口管，深鉆時用65mm 的鉆頭?？卓诠馨惭b在注漿孔的口端，梅花形布置，孔口管的作用是注漿時保護附近的巖石不

4、坍塌，并防止?jié){液外溢。4. 注漿作業(yè)（1） 注漿材料1) 水泥：采用42.5 級普通硅酸鹽水泥。2) 水玻璃：濃度4245Be，密度1.421.45 的水玻璃原液。3) 水：采用飲用水，pH 值在49 之間，SO4 含量不超過1%，水溫不低于6。（2） 雙液漿的配制1) 水玻璃稀釋。根據施工要求，將出廠高濃度的水玻璃加水稀釋到所須的波美度，稀釋后的水玻璃溶液要用波美度計來測其波美度，檢查是否符合要求。2) 水泥漿的配制。根據設計水灰比，先將所需的水倒入拌料容器中，在不停的攪拌下倒入水泥，攪拌均勻后備用。3) 緩凝劑的配制。緩凝劑一般配制成10%濃度的溶液。4) 水泥漿摻緩凝劑的配制。先加入扣除

5、緩凝劑溶液水量后的水，在攪拌條件下加入緩凝劑溶液，最后加入水泥，在攪拌5min，然后注入貯漿池備用。（3） 注漿參數(shù)的選定1) 注漿壓力：最終壓力68MPa，持續(xù)5min；2) 單孔注漿擴散半徑：R=23m；3) 注漿擴散范圍：開挖輪廓線以外3.55.0m；4) 注漿速度：6080m/min；5) 注漿量：圍巖破碎嚴重，涌水量大時，單孔注漿量815m3。（4） 注漿孔口管焊接帶絲口的接頭，以便安裝混合器，混合器和注漿管相連接。清洗鉆孔，將孔內的碴子沖掉，保證注漿暢通。注水23min，使圍巖孔隙暢通。對于弱、富水斷層帶的圍巖體，先注純水泥漿， 注入一定量或達到一定壓力后，再注入雙液漿，如注純水泥

6、漿時大量漏漿，可先注雙液漿，再注純水泥漿，最后注雙液漿。達到設計壓力后，持續(xù)5min 后結束注漿。拆除注漿部件和設備，清洗保養(yǎng)。在注漿過程中對注漿時間、注漿量、壓力變化以及圍巖、止?jié){墻的變化進行詳細的記錄。當有的部位鉆孔過程中涌水量很小，就一次鉆到設計深度，然后進行全孔一次注漿；如在鉆孔過程中發(fā)生大量涌水，就停止鉆孔，進行注漿，注完漿后，在向里鉆孔再注漿，最后達到設計深度。二、開挖與支護1. 開挖方法在注漿加固后，采用短臺階法施工臺階長度為34m。開挖采用人工風鎬配合機械開挖，每循環(huán)進尺0.51m，先上半斷面，后下半斷面，交替進行。2. 支護由于設計采用大管棚雙液注漿支護，因此在進行深孔預注漿

7、時，利用大管棚代替周邊的注漿孔進行注漿加固。上半斷面開挖后，立即按設計要求進行鋼支撐、打錨桿、掛網、噴砼支護，迅速封閉圍巖。接著進行下半斷面施工，并且將仰拱部位也開挖好，作好初期支護。軟巖地質地段施工一、軟巖的特性及相對措施本合同段左右線隧道共有2108m 的軟巖地質地層，軟巖的特性是遇水軟化，變形快，承載力差，因此施工時針對軟巖的特點應采取以下措施：(1) 疏通地表排水溝，堵塞地表裂縫，以防止地下水的滲漏。(2) 及時排除洞內涌水。(3) 超前加固圍巖以阻止地下水的滲流。(4) 預先加固基礎，以防止結構產生較大的變形和沉降。(5) 縮小開挖斷面，以減少洞室周邊收斂，防止土體深部拉裂而產生過大

8、的松散荷載。(6) 及時有效地施作支護結構，形成封閉的支護環(huán)防止圍巖進一步風化軟解。二、施工方法(1) 先派人在地表進行勘察，查找地表裂縫，測量裂縫的位置，分析裂縫的滲水對隧道的影響，并采用黏土堵塞裂縫。(2) 對于洞內的地下水采用注漿止水和引排結合的辦法，設計上已對軟弱圍巖地段采用了超前大管棚和小導管注漿等加固措施，在大管棚和小導管內注入水玻璃和水泥漿即可以加固圍巖，又可以起到止水作用。施工中根據圍巖情況，隧道的中下部周邊適當?shù)卦黾映白{導管。在隧道的兩側，每50m 設置一對集水坑，先用小型抽水機將水抽到最近的集水井，然后用大型抽水機將水排至洞外。(3) 開挖與支護施工：為了減小開挖斷面，

9、及時封閉圍巖，采用雙側壁導坑法開挖支護。(4) 由于軟巖的松散土壓力很大，拱腳基礎的穩(wěn)定關系到整個結構的穩(wěn)定。因此，在側壁導坑基礎初期支護完成后，在仰拱與墻腳的結合部位增加6 根注漿錨桿，并且在斷面推進510m 后及時地進行仰拱襯砌，以增強基礎的承載力。見軟巖基礎加固示意見圖8-5。5. 根據量測結果及時進行兩次襯砌。斷層破碎帶施工本合同段共穿越14 條斷層帶，根據地質資料顯示，斷層帶地質條件十分惡劣，且有大量的地下水。如處理不好，可能造成大的坍塌，將嚴重影響工程進度和質量。因此，對斷層帶采用前述的管棚預注漿法加固圍巖，用管棚注漿穿越斷層，形成安全的支護體系。開挖時采用人工配合機械開挖，以減少

10、對圍巖的擾動。巖溶地段施工根據地質資料顯示，本合同段隧道可能穿越巖溶地段，對于小的巖溶在開挖后采取清理回填的方法處理；對于跨度大且與地表漏斗相連的巖溶地段，不便于清理，采取注漿固結巖溶破碎體，雙側壁導坑法施工。見雙側壁導坑法開挖斷面示意見圖8-6。膨脹圍巖地段施工隧道多處穿過膨脹性泥巖地層，由于泥巖具有遇水膨脹的特性，因此在施工中，著重于治理地下水和控制施工用水。一、治理地下水(1) 利用設計采取的超前管棚和超前錨桿進行注漿，堵塞巖石裂隙，減少地下水的滲流。(2) 在開挖后立即噴砼，封閉洞壁和掌子面，封閉透水層通向膨脹圍巖的通路，隔絕膨脹巖與空氣中水分接觸。(3) 防止透水層中的地下水向膨脹圍

11、巖中流動，在透水層和膨脹圍巖的交界處進行注漿，以形成止水帷幕，隔絕地層，使其不產生水壓的變化。必要時在鄰近交接處的透水層中設置排水孔。二、嚴格控制施工用水(1) 由于采取鉆爆施工，鉆孔時需要使用大量的水，而水是膨脹圍巖發(fā)生膨脹的外因，因此，膨脹圍巖盡量減少鉆爆而改用機械開挖。如必須鉆爆施工，則對用水量進行控制。(2) 加強排水工作：在掌子面附近設置集水井，挖排水溝將掌子面施工用水和滲流水引至集水井，用抽水機排出洞外。三、施工方法采用臺階法開挖，施工程序及施工方法詳見第七章。巖爆地段施工隧道穿越了部分極硬巖地段，該段地應力較大，容易形成巖爆，因此我們將采取以下措施進行施工：一、加強巖爆區(qū)段的支護

12、與安全措施(1) 增設臨時防護設施，給主要設備安裝防護網和防護棚架，給施工人員配發(fā)鋼盔、防彈背心等，必要時在掌子面加掛鋼絲網。(2) 噴鋼纖維砼，由于鋼纖維砼具有較大的柔性和抗剪能力，因此，能夠承受較大的變形而不使表面開裂。(3)根據設計及時錨網噴聯(lián)合支護。(4)巖爆非常劇烈時，為了安全，在安全距離進行躲避，直至巖爆平靜。(5) 加強巡回清撬爆裂的危石，確保人員設備安全。二、調整圍巖的應力狀態(tài)及巖體特性采用特殊施工措施，調整圍巖的應力狀態(tài)及巖體特性，主動消除或減輕巖爆。(1)噴高壓水爆破后立即向工作面及附近洞壁巖體噴灑高壓水，以降低巖體的強度，增強塑性，減弱巖體的脆性，降低巖爆的劇烈程度；同時

13、可以起到降溫除塵的作用。必要時利用炮孔和錨桿孔向巖體深處注水，以取得更加效果。(2) 改善施工方法1) 深孔爆破改為淺孔爆破，減少一次裝藥量，拉大不同部位炮眼的雷管段位間隔，延長起爆時間，減輕爆破對圍巖的影響，減小爆破動應力場的疊加，從而降低巖爆的頻率和強度。2) 改變洞室的開挖斷面形狀，把洞室直接或近似開挖成相應于巖爆后圍巖穩(wěn)定的洞室形狀，從而減小巖爆的程度。3) 在強烈?guī)r爆區(qū)用臺車打應力釋放孔。(3) 超前應力解除臺車在工作面鉆眼時，在掌子面周邊拱線處鉆兩排4.55.0m 深的炮眼（間距4050cm，外插2535），炮眼間隔裝藥500700 克40mm 的4 號抗水銨梯炸藥，并與掌子面同時

14、起爆。這樣，可以在拱部23m 以上的巖體內部形成一個爆破松動圈，截斷巖體內部應力的集中，從而減小洞室?guī)r體的切線應力，借助巖體可形成一個支護圈。見超前應力解除斷面示意見圖8-7。防止拱頂坍塌、洞壁失穩(wěn)的措施XXX隧道地質多變，不良地質地段施工可能發(fā)生拱頂坍塌、涌水、洞壁失穩(wěn)等影響施工安全和施工進度的地質病害，針對上述可能發(fā)生的現(xiàn)象，我們將采取以下措施。一、做好超前地質預報認真做好超前地質預報工作，采用先進的TSP202 系統(tǒng)，結合設計資料，真實掌握前方施工區(qū)段不良地質情況，及時修正施工參數(shù)，制訂切實可行的施工方案進行施工。二、加強超前支護及注漿、網噴砼施工質量加強超前支護及注漿、網噴砼施工質量，對各種