隧道斷層段開挖及處治方案計劃

PAGE7隧道斷層、淺埋段開挖及處治施工方案1、編制依據(jù)及編制原則編制依據(jù)合同文件、茅畬嶺隧道施工圖設(shè)計?！豆匪淼涝O(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)量檢驗評定標準》（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）。國家、省相關(guān)法律與規(guī)定。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。我單位歷年類似工程施工經(jīng)驗、技術(shù)積累及設(shè)備。編制原則嚴格遵守合同文件規(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。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)量標準的前提下，積極采用新技術(shù)、新工藝、新機具、新材料、新測試方法。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。重視各項準備工作，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。重視各項準備工作，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。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)。盡量利用原有的設(shè)施，減少各種臨時工程量；盡量利用當?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施工工藝流程施工工藝流程詳見圖1《施工工藝流程圖》。施工工藝地質(zhì)預(yù)報對于構(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。施工設(shè)計圖施工設(shè)計圖施工準備、確定總體施工方案，配備勞力、機械、材料施工準備、確定總體施工方案，配備勞力、機械、材料地質(zhì)超前預(yù)報地質(zhì)超前預(yù)報確定施工方法：開挖斷面形式、支護形式、開挖方法、施工順序、斷面閉合方式確定輔助方法確定施工方法：開挖斷面形式、支護形式、開挖方法、施工順序、斷面閉合方式確定輔助方法量測設(shè)計量測設(shè)計修改施工方案排水注漿修改施工方案排水注漿超前支護觀察量測開挖初期支護加強超前支護觀察量測開挖初期支護拱墻二次襯砌邊墻基礎(chǔ)及仰拱穩(wěn)定安全性檢查拱墻二次襯砌邊墻基礎(chǔ)及仰拱穩(wěn)定安全性檢查否鋪底結(jié)束鋪底結(jié)束圖1施工工藝流程⑴前期準備：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。eq\o\ac(○,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。eq\o\ac(○,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。b.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。c.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。eq\o\ac(○,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)報的準確性，積累經(jīng)驗，并為以后的預(yù)報提供參考。超前平導(dǎo)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。.1洞身超前管棚施工.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?管棚制作管棚超前預(yù)支護采用外徑φ89mm、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φ10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：～。單根鋼花管的注漿量按Q=πR2Lη估算,式中R為漿液擴散半徑，取R=;L0為注漿鋼花管的間距；L為鋼花管長；η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》。施工準備施工準備鉆孔頂管接管設(shè)備準備管材加工材料準備機具準備地質(zhì)調(diào)查注漿設(shè)計現(xiàn)場試驗制定施工方案進入施工配比試驗注漿參數(shù)噴混凝土封閉掌子面注漿注漿站布置安孔口止?jié){塞連接止?jié){管開挖漿液選擇漿液配制注漿效果檢查補充注漿合格不合格效果檢查圖2超前長管棚施工工藝流程圖圖3《超前長管棚布置示意圖》.2超前小導(dǎo)管注漿加強支護采用風(fēng)動鑿巖機鉆孔插管，注漿前對開挖面及范圍內(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。.布孔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，注漿管長。.鉆孔按布置的注漿眼位置鉆眼，鉆孔采用φ48mm的鉆頭，鉆孔外插角應(yīng)控制在15°左右。.頂管小導(dǎo)管采用外徑φ42mm鋼花管，管壁四周按15cm間距梅花形、鉆設(shè)φ8mm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φ8mm鋼筋加勁箍，導(dǎo)管頂入長度不小于鋼管長度的90%。.封堵導(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。.注漿水泥漿水灰比為～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。.注漿異常的處理發(fā)生串漿時，在有多臺注漿機的條件下，同時注漿，當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)管施工示意圖施工準備施工準備鉆孔打小導(dǎo)管設(shè)備準備管材加工材料準備機具準備地質(zhì)調(diào)查注漿設(shè)計現(xiàn)場試驗效果檢查制定施工方案進入施工漿液選擇注漿參數(shù)噴混凝土封閉掌子面注漿注漿站布置漿液配制安孔口止?jié){塞連接止?jié){管開挖配比試驗圖5超前小導(dǎo)管施工工藝流程圖超前小導(dǎo)管施工見圖4《超前小導(dǎo)管施工示意圖》。施工工藝流程詳見圖5《超前小導(dǎo)管預(yù)注漿施工工藝流程圖》。洞身開挖斷層開挖方法一般采用采用CRD、CD法或三臺階臨時仰拱法施工。.1CRD法施工CRD法施工應(yīng)堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則，堅持小炮開挖或人工開挖，嚴格控制裝藥量。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。其開挖工序見圖6《CRD法開挖工序圖》。.2CD法施工CD法施工堅持小炮開挖，嚴格控制裝藥量。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》。.3三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》。鉆爆作業(yè).1鉆眼鉆眼前，鉆工要熟悉炮眼布置圖，嚴格按鉆爆設(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。.2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，嚴禁反向裝藥，雷管以外不得裝藥卷。.3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＝R3×（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＝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）超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)巖體深孔超前全封閉帷幕注漿固結(jié)圍巖微震動控制爆破開挖環(huán)向止水帷幕TSP-203地震波探測儀綜合超前地質(zhì)預(yù)報體系）超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)巖體深孔超前全封閉帷幕注漿固結(jié)圍巖微震動控制爆破開挖環(huán)向止水帷幕TSP-203地震波探測儀HY-303型紅外線探測儀探水超前水平鉆探測突水量測突水壓力注水試驗注漿液配合比設(shè)計與試配注漿設(shè)計錨噴支護施作圍巖與支護間空隙壓漿防水層鋪設(shè)與質(zhì)量監(jiān)控結(jié)構(gòu)襯砌混凝土澆筑施工縫、沉降縫施作與質(zhì)量監(jiān)控襯砌結(jié)構(gòu)背后注漿隧道滲漏水檢查隧道滲漏水處理隧道開挖止水與防水隧道結(jié)構(gòu)防水排導(dǎo)系統(tǒng)施作圖10隧道斷層突泥突水施工程序圖超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)止水通過綜合超前地質(zhì)預(yù)報，確認隧道掌子面前方為小量巖溶突泥突水地段時，即突水量小于10m3/h或個別探水孔出水量大于2m3/h，則預(yù)留5～8m圍巖段采用超前小導(dǎo)管注漿固結(jié)巖體以達到止水目的。隧道開挖掘進前，先噴砼將開挖面和坑道范圍內(nèi)的地段進行封閉，再沿坑道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-水玻璃雙液漿，漿液即由導(dǎo)管滲透到地層中，待漿液硬化后在隧道周圍形成注漿帷幕以固結(jié)圍巖止水。超前小導(dǎo)管采用φ42mm的熱軋無縫鋼管制作，小導(dǎo)管鉆孔直徑較管徑大20mm；突水量較大時，其環(huán)向間距為，縱向間距為2m，外插角為10°，超前小導(dǎo)管長度為～；突水量較小時，其環(huán)向間距為，縱向間距為，外插角為10°，超前小導(dǎo)管長度為～。環(huán)向止水注漿帷幕圍巖結(jié)構(gòu)整體性較好且突水量較小地段，采取在隧道開挖輪廓線外設(shè)置環(huán)向止水注漿帷幕。即隧道開挖后，沿隧道開挖輪廓線設(shè)置間距為60、長為350cm小導(dǎo)管徑向全斷面環(huán)形布設(shè)，采用純水泥漿注漿，水壓較大地段采用雙液漿注漿固結(jié)圍巖止水。3、圍巖監(jiān)控量測監(jiān)控量測項目及測點布置拱頂下沉量測測點焊接在鋼架上，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。凈空收斂量測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。鋼架反力量測利用GSJ-1型礦壓儀和GH-50型壓力盒，量測仰拱的受力狀態(tài)。臨時仰拱受力狀態(tài)量測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)。量測頻率eq\o\ac(○,1)第1～15天，距開挖面2倍洞徑以內(nèi)，每天1～2次。eq\o\ac(○,2)第16～30天，距開挖面倍洞徑，每兩天1次。eq\o\ac(○,3)第30天以后，距開挖面倍洞徑以上，每星期1次。eq\o\ac(○,4)單變形速率答允于5㎜/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準、工藝流程及檢測試驗進行全過程監(jiān)督跟蹤，對執(zhí)行情況做出詳細記錄，針對存在問題的及時整改，同時嚴格執(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)圖項目部組織機構(gòu)圖項目經(jīng)理王朝陽項目部項目部組織機構(gòu)圖項目經(jīng)理王朝陽項目部項目總工程師楊加強項目項目總工程師楊加強項目副經(jīng)理楊龍職能部門職能部門綜合辦公室黃連軍財務(wù)勞資科陳燕琴計量計劃科齊光昱工地試驗室綜合辦公