广东某高速公路合同段隧道专项施工方案(隧道围岩施工).doc

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广东云浮至罗定高速公路双凤至双东段第一合同段罗岭隧道山塘段专项施工方案广东省长大公路工程有限公司云罗高速公路第一合同段项目部 罗岭隧道山塘段专项施工方案一、工程概述1、工程概况云罗高速公路罗岭隧道位于云浮市郁南县宋桂镇北约10km，为分离式双向四车道高速公路隧道。隧道穿过罗岭丘陵，分左、右线分离设置。设计标高为103.05107.93m，隧道最大埋深约117m。隧址处于山岭重丘区，山体走向总体成东西走向，隧道线路经过最大高程约为223.5m，进口及出口段山体呈缓坡状，自然坡度3040，隧道中部山顶两侧山坡坡度较大，坡度约为4050，进出口植被茂密，生长各种灌木。考虑结合地形的整体美化效果，进出口洞门均采用削竹式洞门。罗岭隧道左线里程桩号lk4+840lk6+359，长1519m；右线里程桩号rk4+855rk6+354，长1499m，均属长隧道。左线隧道云浮端位于r=2200m平曲线上，罗定端位于r=4580m的平曲线上；右线隧道云浮端位r=2300m上，罗定端位于r=4560m的平曲线上。设计图纸显示，罗岭隧道lk5+453lk5+649及rk5+518rk5+628段围岩级别为级。此段埋深浅，主要由强、微风化砾岩组成，强度低，遇水易软化崩解，并处于山凹处，山凹处伴有山塘，常年积水严重，开挖掘进时，必须加强防护措施。根据现场地质调查并且结合前期勘察资料、设计资料、施工情况进行综合分析：罗岭隧道lk5+453lk5+649及rk5+518rk5+628段地处两座山的交界处，埋深较浅，最浅埋深约14m。此山凹处原为一山塘，常年积水，纵向积水长度达60m左右，围岩主要为强风化砾岩，裂隙发育，含水量大，岩质软，强度低，易出现塌方等不良地质灾害，施工难度大。为了保证安全、顺利地通过该山塘不良地质围岩段，针对现场实际情况，特编制 “罗岭隧道山塘段专项施工方案”。 2、技术标准道路等级：高速公路；设计速度： 100km/h；隧道建筑限界净宽：0.75+0.50+23.75+1.00+1.00=10.75m；隧道建筑限界净高：5.0m；二、施工部署根据隧道围岩特点及相应的工程数量，我部合理配置人员机械以满足施工需要。1、人员部署隧道施工人员配备情况见表1-1表1-1 隧道施工人员配备表班 组单位数量备注掘进班人40开挖、钻孔等运输班人10洞内装渣、运输、倒渣，原材料、砼运输等锚喷班人15洞内钢筋网、钢架、锚杆安装，超前支护，喷砼等二衬班人30挂防水板，台车就位、二衬浇筑（含水沟电缆槽）等构件加工班人15钢架、锚杆、钢筋加工制作等机械设备班人10特种设备操作及设备维修、保养等其它人20安全、后勤及材料、仓库、炸药库管理等共计人1402、机械部署隧道施工机械配备见表1-2表1-2 隧道施工主要机械配备表序号设备名称数量规格或型号设备状态1注浆泵5良好2装载机4wa380-3、zl50良好3挖掘机2sk320良好4支腿式钻机30yt28良好5空压机520m3良好6通风机2kdf-n010良好7自卸汽车5良好8砼输送泵230m3/h良好9砼运输灌车26m良好10风镐10良好11混凝土搅拌站1良好12混凝土喷射机2良好三、地质情况1、lk5+110浅埋段与山塘沟谷处地质比较通过钻孔地质柱状图可以发现，该山塘段与我部前期施工的一浅埋段地质条件类似，均处于沟谷地段中，地层描述均为三种，从地表往下依次为碎石土层、强风化砾岩层和微风化砾岩层，各地层描述情况如下：碎石土层：褐色，稍湿，稍密，碎石颗粒主要为砂岩，粒径2-5cm；强风化砾岩：褐色，岩质软，胶结差，岩芯呈碎石土状，粒径1-5cm不等；微风化砾岩：青灰色，粒径2-5cm不等，岩芯呈长柱状，柱长10-60cm不等，少量短柱状。具体地质情况见附件钻孔地质柱状图（钻孔编号：xzk6和xzk9）2、tsp超前地质预报2011年7月14日至16日，我部会同广州和立岩土工程有限公司分别对罗岭隧道出口端左、右洞（出口施工已接近山塘位置）进行超前预报的数据采集工作，经数据处理，得出如下成果：出口左洞（zk5+638zk5+481）（均为山塘影响段）zk5+638zk5+580，长58m。该段围岩反射面密集，纵波速度降低明显，横波速度小幅降低。推测该段围岩裂隙极发育，自zk5+625起强度明显降低，风化较重，围岩呈镶嵌碎块状结构，局部围岩破碎，有少量裂隙水渗漏。纵波速度3.74.0km/s。综合判断，围岩级别为级。zk5+580zk5+560，长20m。该段围岩反射面稀疏，纵、横波速度小幅升高，横波速度较前段变化不大，推测该段围岩裂隙发育，围岩呈镶嵌结构，少量裂隙水渗漏。纵波速度4.0km/s。综合判断，围岩级别为级偏弱。zk5+560zk5+518，长42m。该段围岩反射面稀疏，纵、横波速度均匀，纵波速度较前段小幅升高。推测该段围岩裂隙发育较发育，围岩呈块状镶嵌结构，轻微裂隙水。纵波速度4.2km/s。综合判断，围岩级别为v级。（山塘直接影响段）zk5+518zk5+481，长37m。该段围岩反射面较密集，纵波速度下降较明显，横波速度较前段略升高。推测该段围岩裂隙发育较发育，围岩呈镶嵌结构，轻微裂隙水。纵波速度4.0km/s。综合判断，围岩级别为v级。（山塘直接影响段）zk5+481zk5+438，长43m。该段围岩反射面较密集，纵波速度无明显变化，横波速度较前段升高明显。推测该段围岩裂隙发育较发育，强度较前段围岩提高，呈块状镶嵌结构，微量裂隙水。纵波速度4.4km/s。综合判断，围岩级别为级。出口右洞（yk5+670yk5+470）从2d反射面图中看，反射面主要集中在yk5+640yk5+600、yk5+580、yk5+540、yk5+520等里程处。纵波速度在yk5+640yk5+600段明显偏低，预报段尾端降低、均匀，横波速度总体偏低，在预报段尾部升高较明显，结合地质条件，推测yk5+670yk5+470段围岩工程地质及水文地质条件如下：yk5+670yk5+630，长40m。该段围岩反射面较密集,纵波速度呈小幅降低趋势，横波速度无明显变化。推测该段围岩裂隙发育，局部围岩较破碎，轻微裂隙渗水。纵波速度4.1km/s 。综合判断，围岩级别为级局部弱。yk5+630yk5+520，长110m。该段围岩反射面密集，纵、横波速度小幅起伏，纵、横波速度值偏低。推测该段围岩裂隙发育极发育，围岩呈碎块状镶嵌结构，局部少量裂隙水渗漏。纵波速度3.8km/s。综合判断，围岩级别为级。（山塘影响段）yk5+520yk5+490，长30m。该段围岩反射面较密集，横波速度下降较明显，纵速度无明显变化。推测该段围岩裂隙发育较发育，围岩呈镶嵌结构，少量裂隙水。纵波速度4.0km/s。综合判断，围岩级别为级弱。yk5+490yk5+470，长20m。该段围岩反射面较密集，纵波速度无明显变化，横波速度较前段升高明显。推测该段围岩裂隙发育较发育，强度较前段围岩提高，呈块状镶嵌结构，微量裂隙水。纵波速度4.3km/s。综合判断，围岩级别为级。3、施工过程中对地质、围岩的判定除了地质钻探和超前地质预报探测前方围岩情况外，我们还将在今后的施工过程中根据现场如下方面的施工经验对前方有限范围内围岩情况作出较精确的判断：（1）肉眼观察通过肉眼观察掌子面围岩的颜色、质地、渗水情况、解理走向等方面，初步判断情况。（2）触摸通过触摸掌子面围岩，分辨其软硬情况，综合肉眼观察得出的解理走向可大致判断前方围岩的软硬的分界区域，从而对隧道局部施工采取相应的支护。（3）钻孔难易程度在掌子面炮眼眼钻孔施工中，通过感受钻杆的钻进速度来判断围岩的软硬情况，若钻杆突然加速钻进，则可判断前方围岩突然变差，一般情况围岩越软钻进速度越快，反之，越慢。与此同时，钻孔亦可判断前方围岩是否存在裂隙，如有裂隙，会出现卡钻的情况。（4）注浆情况超前小导管施工过程中，除了钻掘时能判断前方围岩情况外，还可在小导管注浆时判断前方围岩情况，如注浆压力骤降，注浆量明显增加，则可判定前方存在裂隙，围岩松散急剧变差或者有可能出现溶洞等不良地质情况，此时需注意控制施工进度并结合其他施工现象综合判断前方围岩，作出最合理的施工方案及预案。四、施工方案为保证山塘段洞内的安全施工，先对山塘进行处理，洞内施工遵循新奥法的原理进行施工，即：（1）少扰动：充分保护围岩，减少对围岩的扰动。 （2）早喷锚：充分发挥围岩的自承能力。 （3）快封闭：尽快使支护结构闭合。 （4）勤测量：加强监测，根据监测数据指导施工。 1、山塘处理隧道顶山塘照片便道施工方案：（1）拓宽原有林场便道原有林场便道长2.2km，宽度2.5米，路途崎岖狭窄，需将其拓宽为4m，并于便道左侧（靠山一侧）设置简易临时排水沟，同时在便道上设置2处汇车点。预计需征用山地面积约8亩，挖弃土石方约1万方。（2）新开拓施工便道原有林场便道末端至山塘并无可通车的便道，故需新开拓一条便道，新便道长约1km，宽4.5米，便道左侧（靠山一侧）设置简易临时排水沟，设置2处汇车点。需征用山地面积约12亩，挖弃土石方约1.8万方。 （3）由于山路陡峭崎岖，便道成形后，铺设20cm碎石垫层，约3千方，以免车辆行驶时打滑，保证施工安全。山塘处理方案：（1）山塘换填处理方案：设置100cmx100cm的浆砌片石排水沟，确保山塘水完全排尽； 挖掘机配合人工清除山塘底部淤泥平均厚度约1.8米，然后从弃土场拉运土方至山塘并掺拌5%水泥搅拌均匀分层压实，每层厚度约为1m，顶面设置横坡，满足排水与注浆要求。（2）地表注浆方案鉴于山塘段隧道埋深浅（最浅处埋深约14m），围岩破碎，含水量大，为保证洞内施工时上方的围岩能形成整体固结效果、减少洞内渗水、隧道结构受力更加安全，隧道顶山塘范围内采取地表注浆的方案。地表注浆前，使山塘水排尽，清除塘底淤泥，回填土压实使表面平顺，确保地表注浆具有相应施作平台。注浆范围及有效深度：左线注浆里程为lk5+480lk5+560，注浆宽度为隧道开挖轮廓线两边各加宽5m，面积1840m2；右线注浆里程为rk5+518rk5+566，注浆宽度为隧道开挖轮廓线两边各加宽5m，面积1104m2。注浆厚度取拱顶以上6m为地表注浆垂直范围。注浆孔布置：注浆孔位按梅花形布置，间距3m，故左线钻孔数量为173个，右线注浆孔数量为138个，钻孔深度以孔顶地表和隧道拱顶高程差控制。浆液选取与压力控制：由于该山塘段水量较大、常期积水。采用双液注浆（水泥浆：水玻璃=8：2），注浆初压0.5mpa1 mpa，稳压2 mpa 3 mpa，稳压时间控制在510分钟。注浆材料与机械：该山塘段地表注浆采用水泥-水玻璃双液浆，（水泥浆：水玻璃=8：2）机械设备：钻孔机械采用xy-100-型工程地质钻机。注浆机械：采用bw-250型注浆泵。注浆管采用50mm的无缝钢管，在末端6m范围内布置注浆孔。具体施工工艺如下：钻孔清孔下注浆钢管下填料待凝灌浆施工放样：将隧道导线引至地表注浆处对山塘浅埋区进行原地面地形测量，并放样各个孔位及标示各个孔口标高，根据孔位标高与隧道轮廓线高程计算钻孔深度。做好施工场地布置,做好机械摆放、材料进场、供排水等施工准备，然后进行下步施工。注浆原则：注浆先两边后中间隔孔间注。钻孔时钻机方向必须准确控制，以保证孔口管孔方向正确，钻孔出现偏差立即采取措施纠偏。注浆结束标准注浆结束标准采取注浆压力与注浆量双控。注意事项施工中认真做好各项记录，内容包括每个孔的注浆压力和注浆量，注浆孔的注浆工作情况和注浆工序作业时间，注浆过程中随时分析和改进注浆作业，施工完成后将上述记录资料整理并纳入竣工文件。施工过程中时刻观察注浆量的变化，分析注浆情况，防止注浆过程中堵管、串浆。施工中认真记录实际孔位、孔深、孔内地下物及涌水情况，当与工程地质报告不符时，及时通知监理、业主及设计单位，采取补救措施。质量检验对注浆过程中的各种资料进行综合分析，看注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求。每隔15m设一检查孔，检查孔采用取芯检验，分析地质情况。观察浆液充填效果，并检查测量孔内涌水量，检查孔回填m30水泥浆。地表注浆示意图如下：地表注浆示意图2、洞内施工罗岭隧道山塘段原设计施工方案如下列表：项目名称类型规格42超前小导管双层，单液注浆l=5m，纵向间距3.5ml=4.5m，纵向间距3m初喷c20砼厚4cm-系统锚杆（a25中空注浆锚杆）每根长3.5m100cm*50cm钢筋网8钢筋网20cm*20cm型钢拱架i20a工字钢架纵向间距50cm锁脚锚杆22砂浆锚杆每榀8根复喷c20砼厚22cm-结合超前地质预报资料及罗岭隧道前期类似地形地质施工段（lk5+110浅埋段）的施工情况，如图山塘段与已施工浅埋段地质情况对比图： 山塘段与已施工浅埋段地质情况对比图（左图为浅埋段，右图为山塘段）从地表往下依次均为碎石土层、强风化砾岩层和微风化砾岩层。为保证山塘段隧道施工安全，建议如下施工方案：（1）超前支护考虑到山塘段围岩为强风化砾岩，含水量大和汇水面积均比前段大，裂隙发育，借鉴罗岭隧道成功通过类似性质围岩的方案，山塘段rk5+518rk5+628及 lk5+453lk5+649设计双层超前小导管注浆材料选用水泥水玻璃双液浆（水泥浆：水玻璃=9：1，注浆终止压力1.02.0mpa），以增加掌子面前方围岩固结度，使夹层或者松散层得到有效固结，减少夹层坍塌的危险性，为安全开挖提供良好的条件。超前小导管示意图如下：注浆小导管示意图小导管注浆施工工艺流程图如下：小导管注浆施工工艺流程图小导管设计参数 隧道超前小导管采用外径42mm，壁厚4.0mm热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，尾部焊上6加劲箍，管壁钻6mm压浆孔，尾部1m不设压浆孔。超前小导管施工时，钢管以710外插角打入围岩，钢管环向间距30cm，超前小导管应保持不小于2.5m的搭接长度（双层小导管注浆时，注浆导管分两排，第一排长6m外插角为6，第二排长6m外插角为15）。 施工工艺钻孔打小导管1每环测量放样35个孔位，在设计孔位上作标记。2用手持风钻钻孔后将小导管沿孔打入，如地层松软可用手持风钻直接将小导管打入。注浆注浆时将两种不同的浆液分放在两个容器内，使用双液注浆泵按水泥浆跟水玻璃配合比为9：1的比例分别吸入两种浆液在混合器混合后注入浆管。注浆异常现象的处理：1注浆过程中，如发生串浆（浆液从其他孔流出）现象时，应将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗（拔塞后向外流浆的注浆管不必进行此工序），然后再注浆。另在发生串浆时，如果有多台注浆机的条件下应同时注浆。2如注浆压力突然升高，则关停水玻璃泵，进行单液注浆，待泵压正常时，再进行双液注浆。3当注浆时进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整注浆浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。4主要机具设备小导管注浆施工的主要机具设备 序号机具名称规格数量备注1手持风钻2钻孔打管2吹风管20钢管1吹孔3注浆泵bw-2501注浆4拌和机1拌水泥浆5波美表1质量标准及安全措施导管应在开挖轮廓线上按设计位置及角度打入，孔位误差控制在510cm以内，角度误差控制在2030以内，超过允许误差时应在距离偏大的孔间补管、注浆、角度检查用地质罗盘检查，小导管的尾端外露10cm左右，与系统锚杆或钢拱架焊接牢固。检查钻孔打管质量时，应画出草图，对孔位编号，逐孔逐根检查并填写记录。注浆过程中，要逐管填写记录，标明注浆压力、注浆量、发生故障情况及处理过程。固结效果检查宜在搭接范围内进行，主要检查注浆量偏少和有怀疑的钢管，要认真填写检查记录。固结不良或厚度不够时要补管注浆。开挖过程中，要随时观察注浆效果，分析测量数据，发现问题后必须停工处理。注浆前应严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度，以防压力超限破裂伤人。（2）洞身开挖此段开挖采用三台阶法进行开挖，上台阶、中台阶每台阶长5m，中台阶、下台阶施工时左右两侧错位施工，即：左侧领先右侧12m施工，而后对右侧进行开挖支护。开挖采用机械开挖，如需爆破时采用弱爆破或风镐凿除进行开挖。具体施工如下：三台阶开挖布置示意图上台阶开挖超前支护完成后，沿隧道开挖轮廓线环向开挖上台阶，开挖进尺控制在12榀拱架，预留沉降量调整为15cm。开挖后，立即进行初喷4cm厚c20混凝土，封闭开挖面和掌子面，并架设i20b工字钢架，施作径向42的小导管和锁脚小导管。 中、下台阶开挖中、下台阶开挖需错位开挖，两侧不能同时掘进，如图，左侧先进尺23榀拱架并初支完成后开挖右侧。仰拱开挖该山塘段仰拱不能与下台阶同时开挖施工，应单独开挖，每循环进尺1-2m，左右侧错位开挖，及时施作初支，封闭成环，环向受力。（3）初期支护初喷开挖完成后，立即进行初喷4cm厚c20混凝土，封闭开挖面，完成后立即进行拱架、径向小导管、钢筋网及复喷施工。径向小导管施工山塘段由于围岩为强风化砾岩，含水