北岭山隧道进口变形处理、地表裂缝处理及房屋保护方案.doc

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二一年十一月二十三日 北岭山隧道进口变形处理、 地表裂缝及地表房屋保护专项施工方案 一、总则 为规范南广铁路NGZQ-8标段北岭山隧道风险地段施工技术管理工作，建立和完善隧道风险防范管理体系，依据铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设【2007】200号）及关于印发南广铁路隧道风险评估与管理实施办法（暂行）的通知(南广铁安质发【2009】66号)文件、工程部通知（NGGCB-2010- 55 号）规定，结合北岭山隧道设计概况，在施工过程中为了确保北岭山隧道施工安全和工程工期目标的实现，规避突发性和灾难性风险，特制定本实施方案。 二、编制依据 2.1相关文件 1南广铁路隧道风险评估与管理实施细则 (南广铁安质发【2009】66号)； 2设计单位的设计风险交底资料； 3工程部通知（NGGCB-2010- 55 号）。 2.2 相关的国家和行业标准、规范及规定 1铁路隧道风险评估与管理暂行规定（铁建设2007200号）； 2铁路基本建设项目预可行性研究、可行性研究和设计文件编制办法(铁建设2007152号)； 3新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定(铁建设200540号)； 4铁路隧道设计规范(TB1003-2005)； 5铁路隧道施工技术指南（TZ204-2008）； 6锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001) ； 7地下工程防水技术规范（GB50108-2008）； 8混凝土结构设计规范（GB50010-2002）； 9铁路隧道监控量测技术规程(TB10121-2007)； 10铁路隧道超前地质预报技术指南（铁建设2008105号）； 11铁路工程环境保护设计规范(TB10501-98)； 12中空锚杆技术条件(TBT3209-2008)； 13铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定及局部修订条文的通知（铁建设2005157号）； 14铁路隧道工程施工质量验收标准(TB10417-2003)； 15铁路工程施工安全技术规程(TB10401.1-2003)； 16铁路技术管理规程（铁道部令第29号）； 17铁路隧道施工机械配置的指导意见（铁建设2008777号）； 18铁路隧道设计施工有关标准补充规定（铁建设200788号）； 19客货共线及客运专线隧道复合式衬砌运用参考图内轮廓及支护参数审查会专家意见（经规标准200792号）； 20时速250公里客运专线铁路双线隧道复合式衬砌（通隧（2008）0201号）。 2.3 隧道技术资料 1北岭山隧道施工图、南广桂肇隧参01Y、南广桂肇隧参03Y、南广桂肇隧参05W、南广桂肇隧参06； 2南广铁路NGZQ-8标施工相关合同文件； 三、工程概况 3.1工程地质概况 北岭山隧道进口D3K384+394.6+425.1段中间及右部：D3K382+394.6 +401.6为弱风化灰岩；其中D3K382+394.7+396.1为溶蚀裂缝黄泥夹碎石充填；D3K382+401.6+417.5段岩溶发育，黄泥夹碎石充填;D3K382+417.5+425.1段溶蚀裂隙发育；隧道右拱腰：D3K382+394.6+398.9为弱风化灰岩，D3K392+398.9+400.9为岩溶发育，黄泥夹碎石充填；D3K382+400.9+413段溶蚀裂隙发育，岩体整体破碎，其中D3K382+403.3+407.2为弱风化灰岩，D3K382+413+424.6为岩溶发育，黄泥夹碎石充填。隧道左拱腰：D3K382+394.6+396.8为弱风化灰岩，D3K38+396.8+416为岩溶发育，黄泥夹碎石充填；D3K382+416+424.1段为弱风化灰岩，其中D3K382+418.9+419.2段为岩溶发育，黄泥夹碎石充填；中间及左部：D3K382+394.6+396.0段为弱风化灰岩，D3K382+396.0+399.4段为岩溶发育，黄泥充填；D3K382+399.4+401.8段为弱风化灰岩；D3K382+401.8+413.9段为岩溶发育，泥夹碎石充填。 3.2 D3K484+410418初支变形情况、地表裂缝情况及地表房屋情况 当北岭山隧道进口上台阶开挖至D3K384+407时，左侧拱脚处发育一股状岩溶裂隙水，涌水量610m/h，该水水源为地表冲沟水，具体水源点不详。该水水源补给稳定，至今为止仍水流不断，穿越溶洞填充体时带走大量泥砂，溶洞填充体局部出现空洞后填充体逐渐向地表坍塌，导致地表出现裂缝，裂缝最大宽度为11cm。由于隧道周边土体无自稳能力、上方坍塌体压力及上台阶拱脚处位于溶洞填充体为软塑状黄土三方面原因，造成D3K384+410+418拱架出现较大沉降，并无趋于稳定迹象，我部已在此段上台阶加设临时仰拱及中、斜支撑。 隧道穿越范围地表有当地民房，分别在D3K384+465及D3K384+500处。 地表裂缝及民房与线路平面位置关系见下图： 3 地表裂缝及民房与线路平面位置关系图 3.3高风险地段确认 3.3.1 D3K384+410+418段可能坍塌 此段施工时预留沉降量为50cm，目前左侧最大下沉量已达30cm，因周边土体无自稳能力，没形成一定的持力圈，溶洞内空腔部分可能随时坍塌，应避免外力作用突破钢拱架受力极限后整体坍塌风险。 3.3.2 地表裂缝继续发展可能引起地表沉陷 地表裂缝最大宽度已达11cm，并沿隧道纵向前方发展，应立即进行封堵防止裂缝进一步发展引发地表深陷，破坏生态及威胁隧道施工及运营安全。 3.3.3 地表房屋不过早保护，将会引起与村民纠纷及经济损失 通过洞内强支护，避免地表房屋受损，引起村民纠纷及经济损失。 四、施工技术方案 4.1 地表裂缝处理方案 地表裂缝通过从地表灌砂浆方法将其堵塞，砂浆配合比为：水泥：砂：水=1： 5.6：1，堵塞后裂缝上部50cm范围内用粘土将期封堵作为隔水层，防止地表水下渗。并布设裂缝监测点进行监测，每天监测一次。 4.2 D3K384+410+418变形段处理 此段先设临时仰拱及中、斜支撑，将沉降控制住后，通过拱脚加固注浆及径向加固注浆进行处理。 临时仰拱控制沉降措施：在上台阶每榀钢架下设I22临时仰拱及中、斜支撑，临时仰拱及各种支撑间采用同型号型钢进行连接，中支撑连接两排，斜支撑连接一排，临时仰拱环向2m连接一排，并用C25喷射砼将临时仰拱封闭。封闭后采用小导管注浆对临时仰拱下方进行注浆加固，小导管长2m，间距1.51.5m，梅花型布置。 拱脚加固注浆：先横向采用加强锁脚锚管对拱脚进行加固，每侧每榀拱脚处加设4根50壁厚5mm锁脚锚管，锁脚锚管长6m。再从中台阶纵向采用89钢花管对其注浆加固。两种形式综合加固范围为拱脚外5m及拱脚下方4m范围。 径向加固注浆：径向注浆管采用50壁厚5mm热轧无缝钢管，管长采用2m及4.5m两种规格，纵、环向间距均为1.51.5m，先采用2m长注浆管加固后再采用4.5m注浆管进行加固，2m长注浆管全长布设注浆孔，4.5m长注浆管在前端 3.5m范围内布设注浆孔。 注浆：注浆时采用隔孔注浆形式，注浆材料采用水泥浆，水灰比为1：1（质量比），注浆压力0.21Mpa，终孔压力1Mpa，当达到终孔压力时可终止注浆，当单孔注浆量超过3m3压力仍无上升趋势时可暂停此孔注浆。 4.3房屋保护方案 由于地表房屋位于隧道中线上，因此通过洞内弱爆破、强支护减少扰动围岩及控制围岩沉降来保护地表房屋。 1、对房屋现状进行调查并监测：提前对地表房屋现状进行调查，并留相 应影像资料。在房屋四角面设位移观测点，定期进行测量。 2、超前地质预报：根据当时地质情况，采用超前探孔、地质素描及长炮 孔相结合的方法对前方地质进行超前探测。 每个开挖循环掌子面进行地质素描；超前探孔每个断面至少布设3个，以探清楚隧道周边3m范围围岩为原则；每个开挖循环采用36个6m长加长炮孔对前方地质进行补探。 3、超前帷幕注浆： 采用加固圈5m范围超前预注浆对前方围岩进行预加固，每一循环注浆长度为9m，长挖6m，预留3m止浆岩盘。 超前帷幕注浆采用钻机成孔（设25cm厚C25喷射砼止浆墙），开孔直径为130mm，开孔深度23m，开孔完成后安设并固定孔口管（孔口管径采用108mm）。之后，用钻机通过孔口管钻注浆孔，注浆孔径应不小于75mm，不大于孔口管内径，为90mm。注浆方式采用前进式注浆，钻到设计的分段深度后，进行注浆，注浆完成后，再钻到下一设计的分段深度并注浆，以此循环，直到钻到设计孔深并注浆完成。钻孔和注浆的顺序是从外圈到内圈，隔孔加密。根据成孔情况，钻机能力和现场试验，也可利用钻杆进行后退式注浆，后退式注浆较前进式注浆效率提高很多。孔内注水泥-水玻璃双液浆，水泥浆水灰比0.81：1，水琉璃浓度为3540Be，水泥浆与水玻璃体积比根据现场试验确定，原则为初凝时间35min，达到单孔和全段注浆结束标准后，结束注浆。 超前帷幕注浆参数表 4、洞身大管棚施工 洞身采用89大管棚超前支护，大管棚长9m，环向间距40cm，管内穿3根22钢筋束后注单液浆，外插角为13。 施工准备：开挖至管棚施作空间位置时，预留钻机作业平台，安设导向架或施做套拱，搭设作业平台架并固定牢固。 成孔：采用水平地质钻机，从导向管内钻孔。 安设：由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接；顶进前先进行管节加工采用不同长度规格，相邻间交替错接安装。管棚顶到位后，钢管与导向管间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出，堵塞时设置进浆孔和排气孔。 注浆：注浆压力为0.51.0Mpa，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续注浆，达到设计注浆量或注浆压力时停止注浆。 施工过程中，为了防止注浆过程中发生串浆，每钻完一个孔，随即就安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。 5、超前小导管预注浆 采用单排超前小导管进行补充超前支护，超前支护施工配合钢架使用，纵向3m施做一环。 超前小导管设计参数： 超前小导管规格：采用外径50mm，壁厚5mm的热扎无缝钢花管； 超前小导管环向间距30cm，拱顶140范围布置； 倾角：510，可根据实际情况作适当调整； 注浆材料：采用水泥浆液，注浆参数为： 水泥浆液水灰比1：1（重量比） 注浆压力：0.51.0Mpa。 超前小导管采用50无缝热扎钢管制成，在前部钻注浆孔，孔径68mm,孔间距15cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，尾部长度100cm作为不钻孔的止浆段。为保证小导管的支护效果，减小小导管的外插角，在配合使用的型钢钢架地段，可在型钢腹板穿孔以便小导管穿过，也可以采用一榀格栅钢架替代开孔型钢钢架，钢管尾部与钢架焊接。 超前小导管施工要求： 小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径大35mm，然后将小导管穿过钢架用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出； 小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围缝隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防工作面坍塌； 隧道开挖长度应小于小导管注浆长度，预留部分作为下一次循环的止浆墙； 注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正常，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆（每次35根）； 注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压可结束注浆； 注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况， 防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。 6、洞身开挖 采取三台阶七步开挖方法，在开挖过程中视围岩情况对开挖台阶长度及工法进行调整。 首先进行超前支护，进行上部人工弧形导坑开挖初期支护施工中部左右侧交错开挖边墙支护下部左右侧交错开挖边墙支护核心土开挖仰拱开挖与支护。三台阶七步开挖法施工工序图下图。 1 1136-2 4216-16-21246-357开挖透视图.0超前支护13236-3 545栈 桥 三台阶七部法开挖图施工工序纵断面示意图施工步骤：第1步：施做超前支护后，开挖拱部弧形导 坑,预留核心土，施做拱部初期支护；第2步：开挖左侧中台阶并施做初期支护； 第3步：开挖右侧中台阶并施做初期支护；第4步：开挖左侧下台阶并施做初期支护；第5步：开挖右侧下台阶并施做初期支护；第6部：分别开挖上、中、下台阶核心土；第7部：开挖隧底并施做仰拱初期支护封闭成环。 三台阶七步开挖法施工工艺图 上部弧形开挖超前中部5m，采用人工开挖，若遇孤石，先人工开挖孤石周 边土体后，再行对孤石进行弱爆破，若孤石部分位于开挖轮廓结外时，则采用2根锚杆将孤石锚固在周边围岩后再行爆破开挖轮廓线内部分。中部左侧超前右侧5m，左右交错进行开挖与支护，采用装载机端碴，自卸汽车运输，中部采用风钻钻孔，弱爆破；下部左侧超前右侧5m，左右交错进行开挖与支护，采用装载机端碴，自卸汽车运输，中部采用风钻钻孔，弱爆破。上部核心土跟中部左侧同时开挖，中部核心土和下部左侧同时开挖，下部核心土在下部右侧开挖只护后开挖。施工过程中上部弧形拉开距离后各作业面可同步作业。底部仰拱开挖后进行支护及时封闭成环。 7、初期支护 按设计要求初期支护采用钢架+锚喷网联合支护，钢架紧跟开挖施作，及时 封闭成环。对开挖后的岩面及时进行初喷，加强监控量测工作，根据位移量测结果，评价支护的可靠性和围岩的稳定状态，及时调整支护参数，确保施工安全。 拱脚处理：拱脚处要求做扩大拱脚，拱脚下采用片石干铺并在上方洒干水泥，其上垫木板或钢板。 钢架纵向连接处理：钢架纵向连接分别在左、右拱脚处、两侧拱脚及拱顶处 采用I22工字钢连接。 拱脚处施工用水处理：为防止施工用水浸泡拱脚，两侧拱脚需挖临时排水沟，随时将施工用水排出。若临时排水沟施做不方便，则在施做锁脚锚管及喷射砼时，在两侧拱脚处铺垫海绵，设专人随时将施工用水排出。 8、径向注浆 径向注浆加固范围为开挖轮廓线外35m，可采用手持式风钻钻孔，注浆管采用50钢花管，注浆管纵、环向间距均为1.5m，梅花型布置。注浆材料以普通硅酸盐水泥单液浆为主，必要时可使用水泥-水玻璃双液浆和特种水泥浆材。 径向注浆参数表 9、监控量测 严格按照监控量测方案实施，采用三线七点布点形式，加密布设断面，加强量测频率，随时对量测数据进行分析，为前方支护提供可数据。 10、隧道底部处理 如隧道底部为松散或软塑状的粘土时，为了防止列车运行过程中结构产生固结沉降，加强对基地的处理，隧道底部采用注浆加固的方法进行加固。 钻孔深度深入基岩3.0m左右，注水泥浆，注浆管上端和仰拱相连，以提高支护结构的强度和刚度。 11、仰拱及二衬施工 仰拱及二衬适度紧跟，形成封闭结构，提高衬砌结构的承载力。 4.4、组织机构 为保证方案的落实情况，二分部三工区成立如下管理领导小组： 总负责：华合香 技术负责：刘保存 施工负责人：周署茗 隧道技术员：耿彦锋 隧道领导工员：于爱民 兵 曾赋掉贼港替浇叮干浓耪疹萄吃勇软径募渊认椅码戎醋喘测涛猫撑泌忻榜棒惊象串肖甫钞巩佬凌槛大紊赣恰诵论香服戏蚌舆蝗柞读讣崭浓舷铰酥澎解翘窖涨坛推彼壤凉靖衅嵌层浙缮扑鲸甲延禽侩擎寞笨英匀芳柞绰寇欠位苫丙耽