潘城隧道进口左线变形处理方案细化

潘城隧道进口左线变形处理方案1、 编制依据1） 参照设计院关于潘城隧道进口左线变形处理方案进行编制；2） 现行设计规范、施工指南、验收标准、技术规程（暂规）等。3） 项目部资源状况、施工技术水平及管理水平。2、 变形情况介绍及原因分析2.1、 变形情况介绍2017年4月24日，潘城隧道银川端左线先行导坑ZK0+899.6~ZK0+900.8掌子面开挖过程中拱顶部位发生持续掉块，随后掌子面土体滑塌，造成ZK0+886~ZK0+899.6段先行上导坑受到突发集中应力，致使初期支护发生严重变形，并在ZK0+886处撕裂形成宽度约5~20cni不等的环形裂缝。经现场测量人员对ZK0+886〜ZK0+899.6段初支进行复测，与之前未变形初支断面相比较，发现ZK0+899.6初支拱部下沉83cm,拱脚内移56cm,中隔壁侧内移69cm。ZK0+886〜ZK0+899.6段初支存在不同程度侵限，掌子面大里程方向，目测坍塌长度2m左右O2.2、 试验检测情况现场监控量测数据表明，坍塌发生至今，自ZK0+886向小里程方向，已经施工完成的初期支护未受坍塌影响，基本处于稳定状态。发生变形的段落，隧道处于Q2老黄土地层中，属浅埋地段，埋深约38mo经现场取样检测土体含水率23%,液限32%,塑限15%,塑性指数17,土颗粒级配试验为低液限黏性土。2.3、原因分析经洞顶查勘现场实际地形，结合右洞塌方地段与左洞变形段位置关系图初步确定，左洞初支变形段与右洞塌方地段处于同一软弱夹层，该夹层自稳能力极差，且土体含水率大，先行上导坑开挖时拱部掉块掌子面土体溜塌，软弱夹层应力释放土压力瞬间增大使初期支护挤压变形，最终在ZK0+886处撕裂形成贯通环形裂缝。3、 工期安排地表处理：4月24日至4月25日洞内加固：4月26日至5月3日后行导坑ZK0+881〜+886施工：5月4日至5月10日ZKO+886—ZK0+887段施工：5月11日管棚施工：5月12日至5月17日ZK0+887〜ZK0+899.6段变形段施工：5月18日至6月5日变形段仰拱及填充：5月30日至6月25日变形段二次衬砌：6月30日至7月15日4、 施工准备4.1人员准备1）主要管理人员准备结合现场实际情况，经理部领导班组及相关部门人员进行了分工，工区主要管理人员同时进行分工，具体如下：

项目部主要管理人员分工表序号姓名岗位职责分工1钟小春项目经理负责变形段处理总体协调2陈海强总工负责变形段处理现场技术指导工作3李学哲书记负责变形段处理应急救援及协调工作4胡勇芝副经理负责现场变形段处理工作总体安排5黄巍安全总监负责现场变形段处理安全工作6周成工会主席负责后勤保障等工作7吴建军安全部长负责施工安全管理工作8毛著伟工程部长负责方案编制及协助总工做好技术指导9王卫东物资部长负责现场物资供应及应急物资储备10曹根发机电部长负责机械调配及相关设备协调工作工区主要管理人员分工表序号姓名岗位职责分工1张羽林工区长负责变形段换拱处理现场组织实施2刘进技术主管负责技术交底编制技术指导及监控量测工作3陈维质检员负责变形段处理质检工作4张建明施工员负责变形段处理本班现场安全及具体实施5刘刚施工员负责变形段处理本班现场安全及具体实施7汪庭富工班长负责班组人员组织及具体处理工作2）施工人员准备施工人员配置一览表序号工种人数备注1机械手6负责机械开挖、渣土外运及其他机械辅助施工2开挖立架工24三班倒负责换拱处理3电工1负责电工作业4领班2督促班组落实并时时做好安全警戒工作5喷浆工10负责喷浆作业7后勤人员2负责后勒工作2施工材料准备具体材料根据材料计划执行，该处不列出。4.3施工机械准备主要施工设备配备表序号机械名称型号台数备注1挖掘机PC22012装载机T5013自卸车陕汽德龙2台4内燃发电机400KW1共用5空压机22m36左右线共用6通风机110KWX217电力变压器S11-800/KVA1左右线共用8配电柜800KVA1左右线共用10喷浆机211注浆机耿力1锁脚及超前注浆12电焊机500型413钢筋弯曲机40型114钢筋切断机40型115钢筋调直机40型1加工中心16切割机400MM117型钢弯曲机1加工中心18二保焊机5加工中心19钻机YT-2835、变形段处理方案1、地表处理1） 对坍塌段落地表影响范围设置安全防护，地表派专人24小时负责警戒工作，发现异常立即上报。2） 地表布设监控量测点，严格按照监测频率进行检测并随变化适当加强。5.2、洞内加固1） ZK0+899.6〜ZK0+886变形段借土反压回填，从掌子面溜塌体坡脚处，码堆三层沙袋至拱顶，并喷10cm厚C25皎封闭掌子面。2） 自溜塌体坡脚处至裂缝处设置I22b临时钢支撑，间距120cm,与巳施工钢架焊接连接成整体，以此限制其沉降变形。3）ZK0+886〜ZK0+899.6拱部进行环向加固注浆，注浆钢管釆用。50钢花管壁厚4mm,长度4m,沿隧道径向布设，环向间距100cm,纵向间距100cm；ZKO+881—ZK0+886和ZKO+899.6-ZK0+904.6初期支护180°范围进行环向加固注浆，注浆钢管釆用650钢花管壁厚4mm,长度4m,沿隧道径向布设，环向间距100cm,纵向间距120cm,布设为已施工两棉钢架之间。同时应结合该段落初期支护的控量测结果，必要时增加临时钢支撑。注浆工艺参照超前小导管注浆工艺实施。4）隧道小桩号方向将仰拱及填充施工至ZK0+875,二次衬砌施工至ZK0+845.1,将施工步距尽可能紧跟保证全封闭。5.3、后行导坑施工1）开挖支护后行上导坑ZK0+881〜ZK0+886分台阶开挖,上部台阶高度3.8m,中部台阶高度2.5m,上部台阶每次开挖长度控制在1棉拱架间距，上部台阶长度控制2〜3ni,中部台阶每次开挖长度控制在2棉拱架间距，仰拱初支一次开挖长度3棉钢架间距，尽快施工仰拱及填充。2）超前支护超前小导管釆用4>50X4mm无缝钢管，环向间距35cm,外插角10-15°,长2.5m,排距1.2m,布设范围拱部60°。导管尾部预留止浆段不小于0.5cm,管壁四周钻8mni压浆孔，将导管一端做成尖形，另一端加焊巾6管箍，注浆釆用1：1水泥浆浆液，注浆压力0.5〜1.0MPao5.4、ZK0+886-ZK0+887段施工ZK0+886〜ZK0+87段初支变形基本在10cm,须先行换拱处理。1）自ZK0+886开始先拆换已施工初期支护，每次换拱1棉，风镐破除混凝土拆除初支钢架后再开挖后行导坑侧土体，此时中隔壁侧可拆除，之后人工修边完成拆换，钢架间距50cm。5.5、超前大管棚在K0+890处施工长管棚。管棚采用4）108X6mm,施工时分节安装，每节长度厂6m,钢管接头釆用丝扣连接，丝扣长度15cm,为了保证接头强度内套4>102X6mm短节与管棚丝扣连接。相邻管棚接头必须交错布置，外插角5°〜10。，管棚施工范围135°,不对称布设，管棚间距环向间距35cm,长度22m,共39根，内设钢筋笼。管棚注浆釆用1：1水泥浆，注浆压力0.5~1.0MPa,浆液扩散半径0.5m,终压2.0MPao为了快速处理完成塌方段落，搭设管棚操作平台配备2套管棚钻机同时施工。施工工艺及流程：场地平整一安装钻机一钻机定位一设备安装调试一钻孔一清孔一顶进一注浆。a） 钻机安装平台需平整压实，须布设排水沟。排水沟必须进行防渗处理，平台后方设置泥浆池，泥浆池尺寸1.5m（宽）X2m（长）Xlm（高），开挖完成后喷役并上铺塑料布用于封水处理。施工工作面必须要平，误差不超过±200mm。b） 安装钻机。钻孔搭设平台时管架及支撑系统数量要满足承重要求，要保证平台稳固，保证施钻时钻机不下沉、摆动、位移、倾斜而影响钻孔质量为准。操作平台上满铺木板，并用10号铁丝固定，钻机距掌子面不超过2m。c） 钻机定位。钻孔方位要求与线路中线平行，必须精确核定钻机位置。架立钻机时，由测量人员精确放样隧道中线，施工人员挂线，确保钻机钻杆轴线与管棚设计轴线相吻合。d） 设备安装调试检查是否有缺件及好坏程度；电机、钻机、泵等运转是否正常，所有部件是否完好；液压系统是否通畅，密封是否完好，液压油是否有泄漏状况；检查所有焊接部位是否有开焊现象；各种部件是否有变形。e） 钻孔钻进时现场施工员须填写钻孔记录表，应详细说明地质情况，如有空洞须注明空洞位置及范围。钻孔按照隔孔施钻进行，即先钻单号孔，再钻双号孔，钻孔时随时注意钻进角度，及时修正，不得出现歪孔等。f） 清孔钻孔长度达到要求长度后，釆用高压风清孔，将孔内残渣清理干净。g） 顶进管棚必须按照设计要求施做，单号孔第一节长6m,双号孔第一节长4n）,保证施工中接头错开，节于节之间釆用丝扣连接，连接必须密贴，并对接头处进行满焊以增加其强度，尾端预留止浆段必须保证，顶进长度满足要求，且管孔与套拱面大致平齐后焊接注浆阀与排气阀，端头必须焊接牢固。管棚顶进时，技术人员认真检查接头连接，尺量每节管棚长度，保证管棚顶进长度满足设计要求。h） 注浆管棚安装完成后进行注浆，浆液釆用水灰比为1：1的水泥浆液,注浆顺序原则上由低孔位向高孔位隔孔进行。注浆压力初压0.5〜1.OMPa,终压2.OMPa,先低压后高压。注浆前应釆用喷射混凝土对开挖工作面进行封闭，形成止浆墙，防止浆液回流影响注浆效果。以单孔设计注浆量和注浆压力作为注浆结束标准，其中应以单孔注浆量控制为主，注浆压力控制为辅；注浆时要注意对地表以及四周进行观察，如压力一直不上升，应釆取间隙注浆方法，以控制注浆范围。注浆时，应对注浆管进行编号（注浆编号应和埋设导向管的编号一致），每个注浆孔的注浆量、注浆时间、注浆压力作出记录，以保证注浆质量，注浆记录包括：注浆孔号、注浆机型号、注浆日期、注浆起止时间、压力、水泥品种和标号和注浆量。注浆结束的条件如下：单孔结束条件，注浆压力达到设计终压2.OMPa,浆液注入量已达到计算值的80%以上；全段结束条件，所有注浆孔均符合单孔结束条件，无漏泥情况;注浆完毕用铁锤敲击钢管,如响声清脆，则说明浆液未填充满钢管，需釆取补注或重注，如响声低哑，则说明浆液已填充满钢管，如未达到要求，应进行补孔注浆。注浆在达到结束的条件后，应利用止浆阀或木塞将注浆孔口堵塞，以保持孔内压力，直至浆液完全凝固。5.6、ZK0+887〜ZK0+899.6段变形段施工1） 先拆换变形初期支护，每次换拱1棉，风镐破除混凝土拆除初支钢架后再开挖后行导坑侧土体，之后人工修边完成拆换，钢架间距50cm。2） 上台阶控制长度2〜3m,高度3.7m,中台阶交错开挖，台阶高度2.5m,每次开挖长度控制在1棉拱架间距，错开长度2〜3m,下台阶交错开挖，台阶高度3.3m,每次开挖长度1根拱架间距，错开长度2〜3m,仰拱初期支护紧跟下台阶快速封闭，一次开挖长度3棉钢架间距，尽快施工仰拱及填充。3） 超前小导管与管棚交叉布设。釆用4）50X4mm无缝钢管，环向间距35cm,外插角10°,长2.5m,排距1.0m,布设范围拱部180°o导管尾部预留止浆段不小于0.5cm,管壁四周钻8mm压浆孔,

将导管一端做成尖形，另一端加焊d)6管箍，注浆釆用1：1水泥浆浆液，注浆压力0.5~l.0MPa。超前小导管加工超前小导管导管加工在加工中心制作，其注浆孔釆用钻床成孔，先将导管一端做成尖形，另一端加焊巾6管箍，并经质检人员检验合格方可交付使用。

钻孔、插入小导管钢架腹板事先割除导管孔，釆用YT28钻沿孔钻孔，若土质差能够直接顶入，不能满足要求则直接水钻引孔，成孔后釆用高压水清孔,将孔内杂物、稀泥清理干净再插入小导管，插入长度不得小于设计长度，尾部与钢架焊接牢固。注浆见《超前小导管注浆施工工艺流程图》和《注浆工艺流程图》封闭

工作面机具设备检査准备工作封闭

工作面机具设备检査准备工作安装钢插管联接管路及密封管口压水检查达到要求力量到求

压流达要制作钢插管超前小导管注浆施工工艺流程图水泥缓凝剂搅拌机储浆桶X水泥缓凝剂搅拌机储浆桶X泄浆阀

胶管注浆泵AV压力表注浆泵AV压力表止浆塞注浆管注浆工艺流程图注浆孔注浆工艺流程图注浆孔注浆前认真做好机具设备的检修工作，并加入清水进行试运转,发现问题及时排除和修复，使其处于良好工作状态。对注浆管路系统包括接头、阀门等进行认真检查，如有破损予以更换，不好用的接头、阀门不使用，防止注浆时在较高压力下发生脱扣。注浆过程中随时注意检测所注浆液的凝结时间是否与要求相一致，否则及时找岀原因予以排除，注浆作业前后配合，统一指挥。注浆管的止浆和固定：在注浆管预定的位置，用沾有胶泥的麻丝缠绕成不小于钻孔直径的纺锤形柱塞，把管子插入孔内，再把柱塞顶入孔内，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧，然后在麻丝与孔口空余部分填充胶泥。注浆作业完毕后，对所有的机具设备，特别是搅拌机、注浆管、接头、阀门、贮浆桶等认真清洗干净，收好后撤出洞外，并定期进行检查、保养，保证其处于良好状态，以备下段注浆使用。4） 施工时严密监控，根据监控量测数据及时增设临时仰拱，抑制其沉降变形。5） 上台阶拱脚处、中台阶拱脚处均设置通长纵托梁，钢架与托梁连接板连接，托梁分段制作纵向间连接板连接保证形成整体，增大受力面积用于限制其沉降。6)022连接筋内外交错布置，与钢架翼缘板满焊连接，环向间距Im。cp22连接筋环形间距m内外交错布置连接筋施工示意图7)上台阶拱脚处设置2根4m长4)42壁厚4mm锁脚锚管，中台阶拱脚处设置4根4m长642壁厚4mm锁脚锚管，下台阶拱脚处设置2根4m长642壁厚4nmi锁脚锚管，锁脚锚管与钢架间釆用七字钩满焊连接，焊缝必须饱满，锁脚锚管施工与竖向方向成30〜45。角度施工,为方便施工，锁脚锚管设置在拱脚上50〜70cm处，施工完成后用水泥浆将管内充填密实保证刚度。上台阶2根。42瓠Iffl搐管LFDOany.中台阶' 4映p42顷脚锚机-,a计下台阶3从锁脚锚管施工示意图5.7、坍塌体衬砌加强a)K0+88P+904.6段衬砌环向主筋间距由20cm变为15cm,纵向分布筋间距30cm,箍筋梅花形布置，衬砌厚度55cm。b）在变形段落即KO+851处和在K0+904.6处设置2道沉降缝,仰拱及填充必须与衬砌形成贯通缝。5.8、监控量测1）地表沉降在地表KO+885、KO+895、K0+905三处断面布设监控量测点，在

预计破裂面以外3〜4倍洞径处设水准点，作为各观测点高程量测及基准，从而算出各观测点的下沉量。地表下沉桩的布置宽度应根据围岩级别、隧道埋深和隧道开挖宽度而定，地表下沉量测断面间距按下表。地表下沉量测断面间距及频率变形速度（mm/d）量测断面距开挖工作面的距离量测频率>10(0~l)B广2次/d10~5(P2)B1次/d5~1(2飞)B1次/2d<1>5B1次/I周地表下沉量测断面的间距埋置深度H地表下沉量测断面的间距（m）H>2B20~50B<H<2B10~20H<B5〜10地表下沉量测尽量与洞内拱顶下沉量测、周边位移量测在同一横断面内。地表下沉监测在坍塌时开始，到二衬全部施工完毕，且下沉基本停止时为止。2）净空位移和拱顶下沉洞内监控量测点间距5m,按照下表检查净空位移和拱顶下沉频率，施工状况发生变化（开挖下台阶、仰拱或撤除临时支护等）时,应增加检测频率。净空位移和拱顶下沉的量测频率（按位移速度）位移速度（nim/d）量测频率N52~3次/d广51次/d0.5~11次/(2~3)d0.2~0.51次/3d<0.21次/(3~7)d净空位移和拱顶下沉的量测频率（按距开挖工作面距离）量测断面距开挖面距离（m）量测频率(0〜l)B2~3次/d(广2)B1次/d(2飞)B1次/(2~3)d>5B1次/7d各测点在避免破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.5~2.0口，并在下循环前获取初始读数。初始读数应在开挖后12小时内读取，而且在下循环开挖前，必须完成初期变形值的读数。拱顶下沉量测应与净空水平收敛量测在同一量测断面内进行。3）量测数据的处理与应用（1） 一般要求隧道现场监控量测由专门量测小组负责日常量测、数据处理和仪器保养维护工作。各埋测点牢固可靠。每次量测工作后，及时进行进行数据整理和分析，并绘制量测数据时态曲线和距开挖面距离图，应绘制地表下沉值沿隧道纵向和横向变化量和变化速率曲线。围岩变形和速度较大时，立即预警，现场指挥人员及时釆取安全措施。围岩稳定性、二次支护时间应根据所测得位移量或回归分析所得最终位移量，位移速率及其变化趋势，隧道埋深，开挖断面大小，围岩等级，支护所受压力、应力、应变等进行综合分析判定。（2） 量测数据整理、分析与反馈量测数据整理、分析与反馈应符合下列规定：当位移-时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算可能岀现的位移最大值和变化速度，掌握位移变化的规律。当位移-时间曲线岀现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监控围岩动态，及时分析原因，提岀对策和建议，并及时反馈，釆取有效措施加强支护，必要时暂停开挖。（3） 围岩稳定性的综合判别围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果，按下列指标判定：a实测位移值不应大于隧道的极限位移，并按下表位移管理等级施工。一般情况下，宜将隧道设计的预留变形量作为极限位移，而设计变形量应根据检测结果不断修正。b根据位移速率判断：速率大于lnun/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护；速率变化在0.2~lmm/d时，应加强观测，做好加固的准备；速率小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。c根据位移速率变化趋势判断：当围岩位移速率不断下降时，围岩处于稳定状态；当围岩位移速率变化保持不变时，围岩尚不稳定，应加强支护；当围岩位移速率变化上升时，围岩处于危险状态，必须立即停止掘进，釆取应急措施。初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比大于或等于0.8时，围岩不稳定，应加强初期支护；初期支护承受的应力、应变、压力实测值与允许值之比小于0.8时，围岩处于稳定状态。位移管理等级管理等级管理位移施工状态IIIUVU。/3正常施工IIU°/3WUW2Uo/3加强支护IU>2Uo/3采取特殊措施注：U为实测变形值，U。为设计极限位移值。6、质量保证措施机械开挖时必须由专人负责指挥作业，操作司机不得随意开挖，机械开挖预留20cm保护层，人工修边至开挖轮廓线，严禁机械一次开挖成型，造成开挖面轮廓坑洼不平，应力集中，影响结构受力。径向注浆加固，注浆钢管长度4m,沿隧道径向布设，环向间距100cm,纵向间距120cm,布设在已经施做的两棉钢架之间。按照设计要求严格注浆，注浆必须达到效果。管棚施工时分节安装，每节长度4%m,钢管接头釆用丝扣连接，丝扣长度15cm,为了保证接头强度内套*102X6mm短节与管棚丝扣连接。相邻管棚接头必须交错布置，管棚间距及长度必须满足要求，管棚注浆必须认真执行，保证注浆效果。超前小导管环必须保证施工长度和根数，注浆要起到效果，严格按照交底执行。开挖完成后初期支护必须及时施作快速封闭，不得使围岩暴露时间过长造成围岩失稳。严格按照湿喷工艺的要求，控制好混凝土的表面平整度、钢架保护层，初支背后严禁脱空，出现超挖必须用喷射混凝土回填密实,混凝土接头若有泥土等杂物必须釆用风镐清理干净后再喷射碌。钢筋网片在加工中心标准化制作，运输时必须保证网片不损坏，不变形，施工时必须保证搭接1~2个网格间距，并固定牢固，每次施工必须与上环钢筋网搭接，为了保证钢筋网片的搭接，施工时必须保证网片超出钢架2个网格。架立钢架时必须保证钢架间距、垂直度、横竖向偏差等满足设计要求，钢架拱脚底部必须枕木方墩，钢架间土体必须清理平整上铺5〜10cm砂砾石保证下部施工时混凝土新鲜，不岀现杂物。锁脚锚管与钢架间釆用七字钩满焊连接，焊缝必须饱满，施工完成后用水泥浆将管内充填密实保证刚度。严格控制好衬砌钢筋间距，保证钢筋间距、排距及保护层厚度满足设计要求，衬砌混凝土严格捣固做到内实外美。