XX高速铁路隧道不良地质专项施工方案样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。XX高速铁路隧道不良地质专项施工方案1、编制说明1.1编制依据(1)新建XX铁路站前工程XX标段工程招标文件、施工设计图、施工合同及其它有关资料;(2)XX局集团新建XX铁路站前工程XX标段施工组织设计;(3)《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-);(4)《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304-);(5)《高速铁路隧道工程施工技术规程》(Q/CR9604-);(6)《铁路隧道超前地质预报技术规程》(Q/CR9217-);(7)《铁路隧道监控量测技术规程》(Q/CR9218-);(8)XX3号隧道设计图(XX施隧18);(9)XX2号隧道设计图(XX施隧17);(10)XX1号隧道设计图(XX施隧16)。1.2编制原则(1)安全第一、预防为主的原则严格按照铁路施工安全操作规程,从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施,坚持对施工过程严密监控、动静结合、科学管理、确保安全。服从建设单位、咨询单位指令,服从监理工程师的监督检查,严肃安全纪律,严格按规程办事。(2)百年大计,质量第一的原则严格遵守设计规范、铁路桥梁施工技术指南及验收标准,确保质量目标的实现。(3)方案优化的原则在坚持实事求是的基础上,力求技术先进,科学合理、经济可行。在确保工程质量的前提下,积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料、新测试方法,并加以推广使用。(4)加快进度的原则根据工程特点和合同工期,编制科学、合理的施工方案,合理安排进度,并实行进度监控、网络控制。(5)合理布局的原则遵循施工生产与环境保护同步规划,同步建设,同步发展的原则。本着避免干扰、就近布置、使用方便、优化设置的原则,合理布置。同时注意环境保护和水土保持,把施工对环境的影响降低到最低限度,争创”安全生产、文明施工标(6)严格遵守XX市地方政府在施工安全、现场治安、环境保护等方面的规定与技术标准;尊重当地居民的习俗、乡规和民约。(7)”六位一体”管理原则结合建设项目特点,建立建设项目管理的目标体系、责任体系、分级控制系统和评价评估体系,按照计划、组织、指挥、协调、控制等基本环节,将质量、安全、工期、投资效益、环境保护和技术创新分解细化为最佳匹配的实施目标,以标准化管理为基础,全面实现”六位一体”管理要求。1.3.编制范围XX铁路XX标段隧道不良地质工程。工程概况2.1线路概括XX铁路XX标段正线起讫里程:DK165+388.64～DK209+290.24,线路正线全长42.496km。线路途经XX市XX县,XX市,XX市郊区,其中XX县境内19.762km,XX市境内20.244km,长治郊区境内2.49km。本标段隧道有三座,XX1号隧道,施工里程:DK165+963～DK166+704,中心里程:DK166+333.5,隧道全长741米;XX2号隧道,施工里程:DK175+795～DK182+125,中心里程:DK178+961,隧道全长6328米,设1处斜井,斜井长740m;XX3号隧道,施工里程:DK183+347～DK191+655,中心里程:DK187+501,隧道全长8308米,设2处斜井,1#斜井长457m,2#斜井长825m。2.2.地质水文概况2.2.1地形、地貌XX铁路XX标工程从北到南经过的地貌单元有XX低中山丘陵区、黄土台塬,潞城平原区,整体呈现北高南低的特点,最高点位于XX2号隧道隧址DK178+950附近,海拔高程约1180m。2.2.2气象特征沿线气候属于暖温带半湿润大陆性季风气候,四季分明,昼夜温差大,冬季寒冷干燥,夏季炎热多雨,降水量多集中在七、八月份,季风气候明显,按对铁路工程影响的气候分区焦作－晋城为温暖地区,晋城－太原为寒冷地区,XX市属于寒冷地区。2.2.3工程地质线路位于一级大地构造单元中朝准地台上,二级构造单元山西台隆,三级构造单元经过晋中盆地沉降带、太岳山隆起带、沁水拗陷盆地、长治盆地沉降带和太行山隆起带。本区经过南北构造和新华夏构造体的复合作用,因而构造比较复杂,构造类型和形式也较多样,大多构造形迹均呈南北走向或北北东走向。本区地层出露新生界、中生界、古生界部分地层,部分段落缺失。新生界地层主要有第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)、洪积层(Q4pl)、冲积层(Q4al),上更新统冲洪积层(Q3al+pl)、冲积层(Q3al)、坡洪积层(Q3dl+pl)、冲洪积层(Q3al+pl)及坡积层(Q3dl),中更新统洪积层(Q2pl),下更新统冲洪积层(Q1dl+pl);第三系上新统(N2)、三叠系(T);二叠系(P)、石炭系(C);奥陶系(O)、寒武系(∈)等地层,局部表覆第四系全新统人工堆积层(Q4ml)。2.2.4水文地质沿线地表河流浊漳河属于海河水系,海河水系河道蜿蜒曲折,河床较开阔,上游成树枝状,下游水量较大,主要以清漳河和浊漳河为最大支流,两河交汇向东流入太行山区,流量较大,流速较快,主要以冲刷作用为主。沿线地下水为第四系上层滞水、孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水。2.2.5不良地质和特殊地质本标段沿线不良地质主要有岩溶,DK148+530～DK319+820设计钻孔揭露及煤矿掘进揭露资料,岩溶微弱～强烈发育,以微弱～弱为主。特殊岩土有:填土,城区、村庄附近地表分布有填土,主要类型有填筑土、素填土及杂填土;膨胀岩(土),分布第四纪中更新统黏土、老黄土、第三系黏土、粉质粘土、三叠纪泥岩、二叠纪泥岩等,局部具膨胀性,多为弱膨胀潜势,少数中等～强膨胀潜势,遇水易崩解,干旱易龟裂。分布于标段内局部地段。3、不良地质段3.1XX1号隧道隧道区进出口分布黏质新黄土,施工时易引起塌方,施工时应加强边坡防护工作。隧道区表层分布黏质新黄土,具湿陷性,湿陷系数δs=0.024～0.118,为Ⅲ级(严重)自重湿陷性场地;存在浅埋段,施工过程中易发生坍塌冒顶。3.2XX2号隧道(1)湿陷性黄土隧道区表层分布黏质新黄土具湿陷性,湿陷系数σs=0.019～0.159,为Ⅱ级(中等)非自重湿陷场地,湿陷厚度为0～9.2m。(2)膨胀性(岩)土隧址区老黄土、粉质粘土地下水位以上具中等膨胀性。(3)岩溶隧道DK178+200、DK180+620、DK181+800设计地质钻孔有溶洞,岩溶表现为弱发育。(4)隧道进出口段坡洪积层黏质新黄土、老黄土、粗圆砾土、粉质黏土、粉质黏土及强风化～弱风化石灰岩,岩体破碎,易松散坍塌。(5)浅埋地段:DK175+797～DK176+400,DK181+420～DK181+590,DK181+960～DK182+125段为隧道洞身浅埋段,在施工时应严禁大剂量爆破,采取合理的施工工艺,确保隧道顶板岩层的稳定和安全。(6)土石界面:DK176+030～DK176+400,DK181+680～DK182+830段土石界面,上覆黏质新黄土、老黄土,第四系以前粉质黏土,下伏石灰岩,弱风化,中厚层状构造,岩质较硬,溶蚀裂隙很发育,岩体极破碎,洞身浅埋,在施工过程中,洞壁及洞顶岩体可能出现掉块及较大的塌方。(7)灰岩、泥灰岩地层分部溶洞;土石界面发育溶沟、溶槽及溶隙,影响围岩完整性、稳定性,应加强处理、隧底岩溶探查。(8)物探及地质调会成果推测此隧道发育多条断层。3.3XX3号隧道(1)岩溶根据区域地质资料DK186+812左11m存在1个溶洞(98.70～99.20m),无填充物;DK188+100右15m存在2个溶洞(105.3～106.0m、111.36～112.05m),溶洞底部有少量黏性土充填;根据钻探揭示地层,该区域岩溶按埋藏条件分为浅覆盖型;岩溶主要沿裂隙、层面溶蚀扩大为岩溶化裂隙或小型洞穴,裂隙连通性差,岩溶表现为弱发育。(2)湿陷性黄土隧道区表层分布黏质新黄土具湿陷性,湿陷系数σs=0.015～0.111,为Ⅱ级(中等)非自重湿陷场地,湿陷厚度为1.0～5.6m。(3)膨胀性(岩)土隧址区老黄土、黏土、粉质黏土地下水位以上具弱膨胀性;DK187+950～DK188+520泥灰岩具中等膨胀性。(4)环境土隧道DK183+450左10m、DK191+200左10m处地下水位以上环境土对混凝土结构具盐类结晶侵蚀、环境作用等级为Y1;DK187+705～DK188+800段白云质灰岩对混凝土结构具硫酸盐侵蚀性,环境作用等级H2,具盐类侵蚀,其环境作用等级为Y4。(5)隧道进出口段坡洪积层黏质新黄土、老黄土、粗圆砾土、粉质黏土、粉质黏土及强风化～弱风化石灰岩,岩体破碎,易松散坍塌。(6)浅埋地段:DK184+340～DK184+480及DK191+040～DK191+200段为隧道洞身浅埋段,在施工时应严禁大剂量爆破,采取合理的施工工艺,确保隧道顶板岩层的稳定和安全。(7)土石界面:DK183+620～DK183+760、DK184+380～DK184+520及DK191+085～DK191+405段位于洞身土石界面,在施工时应严禁大剂量爆破,采取合理的施工工艺,确保隧道顶板岩层的稳定和安全。(8)DK187+705～DK188+800段隧道洞身白云质灰岩中含石膏,具侵蚀性。(9)DK185+170～DK186+340段推测水位位于洞身以上,属于岩溶富水区域,易出现坍塌、突水、突泥现象。(10)根据物探结果,推测此隧道发育多条断层,隧道施工时需注意。4、施工方案本项目施工段隧道不良地质段开挖根据设计图纸:一般不良地质段均采用台阶法施工,特别破碎且强风化地段采用台阶法加临时仰拱施工。4.1隧道进出口段黄土地段施工本标段隧道进出口明暗交界处黄土地段处均设计超前大管棚支护。4.1.1黄土地段洞口工程施工(1)洞口工程施工前,应先核查边、仰坡周围的山体稳定情况,清除松散体及不稳定土体;对洞口附近的黄土陷穴、人为坑洞和裂缝应提前采用夯填、灌注水泥浆、施作防渗排水沟引排地表水等方式进行处理。(2)进洞前应按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统,排水沟应进行防渗铺砌。洞门不宜在雨季施工。(3)洞口段应加大监控量测频率,加强对边、仰坡及浅埋段地表裂缝及变形的监测。(4)洞口段应加强初期支护,仰拱紧跟,及时形成封闭结构,二次衬砌应尽早施作。(5)当洞口受地形限制出现高陡边、仰坡时,应尽早完成明洞工程。4.1.2黄土地段隧道洞身开挖施工(1)各分部宜采用弧形导坑开挖并预留核心土,核心土长度宜3m～5m,面积不宜小于开挖面的50%。(2)上台阶长3m～5m,中台阶长5m～8m;上台阶开挖高度3.0m～4.0m,中、下台阶高度3.0m～3.5m;仰拱距掌子面距离宜为20m～30m。(3)上台阶开挖循环进尺以一榀拱架间距为宜,小、中跨度间距为1.0m～1.2m,大跨度间距为0.8m～1.0m,特大跨度间距为0.5m～0.8m;中、下台阶的开挖进尺,浅埋地段与上台阶进尺相同,深埋地段不大于上台阶一次进尺的2倍。(4)开挖方式宜采用机械开挖,墙角、拱脚等边角处应预留60cm～70cm,厚土体,采用小型设备或人工开挖,且不应超挖。(5)施工中应根据设计文件预留变形量,并根据监控量测结果及时调整。(6)施工中如发现变形异常等不安全因素,应暂停开挖,加强支护,调整施工方案。4.1.3黄土地段隧道支护施工(1)开挖后应立即喷射混凝土封闭开挖工作面,及时施作钢架、钢筋网、锚杆及复喷混凝土。(2)钢架基角或分布开挖基脚等处应设置锁脚锚杆,并设置垫板。每侧锁脚锚杆不少于2根,锁脚锚杆直径不小于22mm,长度不小于3.5m,外插脚35°～40°。拱脚、墙角宜采用大拱脚。垂直节理地段,应在拱脚设置测点,监测拱脚下沉状态。(3)黄土含水量较大时,锚杆成孔可采用螺旋钻,锚杆应设置垫板。(4)根据监控量测信息分析确定二次衬砌施作时间。4.1.4黄土地段隧道基底处理施工(1)明洞工程湿陷性黄土地基可结合地基的湿陷性等级、类型、湿陷层的厚度及湿陷量,采用换填法、挤密桩法或混凝土灌注桩法等进行处理。(2)当场地内有易形成集中入渗通道的陷穴、坑洞等可能对隧道地基产生危害的不良地质时,可综合考虑地形地貌、浸水条件等因素,根据地基的湿陷性要素采取洞内换填、桩基处理等措施。(3)新近堆积黄土及饱和黄土地基不满足承载力要求时,可采用换填、树根桩或混凝土桩等一种或多种相结合的处理方法。(4)隧道地基加固处理的施工机具应小型化,以满足洞内作业空间要求。(5)地基处理过程中,应对地基处理的施工质量进行检查和评估。地基处理施工结束,应按设计要求及有关标准进行检查和验收。4.1.5黄土地段隧道防排水施工(1)完善洞内施工排水系统。可采用管槽或排水沟引进,排水沟宜设在隧道中部,并应铺砌、摸墁。地层含水量大时,开挖工作面应设横向排水沟,将水引至中部排水管、槽排出。(2)严格控制施工用水,避免浸泡土体。喷混凝土应采用湿喷工艺,喷射机等设备清洗应在洞外进行或用高压风吹洗,混凝土养护采用喷雾。(3)有降水施工条件时,宜先降水后开挖。4.2膨胀性(岩)土XX3号隧道DK187+705～DK188+800段隧道洞身白云质灰岩中含石膏,具侵蚀性和膨胀性。依据设计图纸DK187+950～DK188+520段,中等膨胀性泥灰岩地段采用膨胀性围岩复合式衬砌,初期支护预留变形量为20～25cm。4.2.1膨胀性(岩)土段施工(1)膨胀岩(土)地段隧道开挖:①软岩及土质隧道宜采用机械开挖;②各分部开挖断面轮廓应圆顺;③施工用水不得浸泡岩面;④监控量测应对围岩内部应力、应变进行检测;⑤预留变形量应根据检测量测结果及时调整。(2)膨胀岩(土)地段隧道支护:①施工前,应根据围岩特性,制定系统的超强支护和初期支护方案;②初期支护可采用纤维混凝土、长锚杆和重型钢架的组合支护结果;③初期支护宜分层施作、逐层加强、设置伸缩钢架或活动接头,控制变形发展;④开挖后应及时支护封闭暴露的岩体,分部开挖应设临时仰拱或横撑,支护应尽早封闭成环。二衬衬砌可根据围岩变形发展情况提前施作,结构应有足够的强度和刚度。4.2.2膨胀性(岩)土段施工要点在膨胀性地层中,必须针对岩性采取相应的措施以维护围岩的稳定,保证施工顺利进行。经过施工实践,观察发现膨胀岩在干燥无水的情况下还是比较稳定的,但在岩石裂隙节理发育、裂隙密集含水多时,就会出现局部膨胀、崩解、软化等现象。裂隙逐步扩展连通,最后围岩整体丧失稳定。水份一般集中于围岩表层,水体难向岩体内部深处渗透,因此膨胀岩的膨胀一般多发生在岩体表层浅处,岩体表层常被崩解成片状或碎块状。针对膨胀岩崩解、软化、坍塌的原因,我们采取的措施就是尽量减少水对围岩的侵蚀。

(1)加强调查、量测围岩的压力和流变在膨胀土地层中开挖隧道,除了认真实施设计文件所提出的技术要求外,在施工过程中应对围岩压力及其流变情况进行充分的调查和量测,分析其变化规律。对地下水亦应探明分布范围及规律,了解水对施工的影响程度,以便根据围岩动态采取相应的施工措施;如原设计难以适应围岩动态情况,也可据此作适当修正。(2)合理选择施工方法膨胀土隧道围岩压力的施工效应,是导致隧道变形病害的主要原因。采用合理的施工方法,对隧道的稳定性有着十分重要的作用。因此,在施工中应以尽量减少对围岩产生扰动和防止水的浸湿为原则,因此宜采用无爆破掘进法。如采用掘进机、风镐、液压镐等开挖,、在开挖过程中尽可能缩短围岩暴露时间,并及时衬砌,以尽快恢复洞壁因土体开挖而解除的部分围岩应力,减少围岩膨胀变形,开挖方法宜不分部或少分部,多采用正台阶法、侧壁导坑法和”眼镜法”,正台阶法适用于跨度小的隧道,它分部少相互干扰小,且能较早地使支护(衬砌)闭合。侧壁导坑法较”眼镜法”较适用于跨度较大的隧道,它具有防止上半断而支护(衬砌)下沉的优势,但全断面闭合时间较迟,必须注意防止边墙混凝土受压向隧道内挤。(3)防止围岩湿度变化隧道开挖后,膨胀土围岩风干脱水或浸水,都将引起围岩体积变化,产生胀缩效应,因此,隧道开挖后及时喷射混凝土,封闭和支护围岩。控制好施工用水,减少水的漫流和积水浸泡,对围岩渗水和施工用水集中归槽抽出洞外。施工是反坡,排水比较困难,在距洞口150米左右设集水井,形成多级抽水,把水及时排出洞外。风钻打眼,施工用水不好控制,就用电钻代替风钻,减少了施工用水。同时加强通风,防止潮湿空气对围岩表层的侵蚀。4.3岩溶地段施工XX2号隧道隧道DK178+200、DK180+620、DK181+800处地质钻孔有溶洞,岩溶表现为弱发育。XX3号隧道DK185+170～DK186+340段推测水位位于洞身以上,属于岩溶富水区域,易出现坍塌,突水,突泥现象。岩溶地段隧道施工,施工前应根据设计资料、岩溶及地下水等综合超前地质预报结果,备足必要的排水设备和物资等资源。防排水应以疏为主、堵排结合、因地制宜、综合治理。岩溶处理可采取疏导、堵填、注浆加固、跨越、宣泄等措施。4.3.1岩溶发育地段隧道施工(1)岩溶地段隧道施工宜采用动态设计、动态施工,及时优化调整设计施工方案。(2)岩溶地段隧道施工前应加强洞内外观察及围岩变形、外水压力等监测,必要时对支护结构应力、应变以及地应力进行监测,及时反馈监测信息,实施信息化施工,确保施工安全。(3)岩溶发育隧道,地质预报应建立以长距离物探和钻探为主,其它物探方式为辅,红外线探测连续施测的综合预报体系。(4)施工前应调查地表水出露情况,必要时可采取地表注浆等措施处理。(5)岩溶地段施工应结合注浆技术、采取合理可靠的超前支护体系,降低围岩的渗水量及变形量。(6)开挖宜采用台阶法,必要时采用中隔壁法。在Ⅱ、Ⅲ级围岩条件下,且溶洞仅穿过隧道底部小部分断面时,可采用全断面法。爆破开挖应密布眼、少装药,渗漏水时加强观察。(7)溶洞仅位于隧道一侧时,应先开挖该侧,待支护完成后再开挖另一侧。(8)隧道岩溶水较大时,应采用泄水洞宣泄岩溶水,泄水洞应位于地下水来向一侧;涌水量大、涌水点多、分散、排泄通道不明显的岩溶发育地段,宜先汇集、再引排,采取辅助导坑、集水廊道结合泄水洞、行洪通道等措施处理。4.3.2溶蚀裂隙处理(1)无填充溶蚀裂隙地段:地下水不发育时,宜采用超前小导管、超前锚杆经过,施作初期支护后应对裂隙做注浆处理;水量较小时,宜先排水、后采用超前小导管(锚杆)经过;水量较大时,应先注浆堵水再开挖施工。(2)填充溶蚀裂隙地段:地下水不发育或水量较小时,可采用超前小导管处理,较大裂隙充填泥沙,浅埋裂隙发育地段,宜采用管棚法施工;水量较大时,应采用以疏为主,堵排结合的处理方法。排水可采用超前钻孔或辅助坑道排水,堵水宜采用管棚注浆堵水。(3)开挖后隧道周边存在大面积渗漏水时,应采用径向注浆进行封堵,径向注浆的范围应为隧道开挖轮廓线外0.5～1.0倍洞径;溶蚀裂隙局部有股状涌水时,可采用注浆封堵进行处理。4.3.3溶槽溶管处理(1)水流路径明确的溶管溶槽,应选择疏导、联通方案,不得改变地下水总的流动趋势,新建的排水暗管不应淤积泥沙。隧道边墙或地板处的小体积溶槽溶管,可在隧道边墙及底部设置盲沟、暗管、涵洞、倒虹吸、钢管疏导或小型过桥跨越;隧道顶部的溶槽溶管,可在顶部设置暗管将水引入隧道底部或采用倒虹吸跨越。(2)掌子面前方溶槽溶管比较发育,探水孔出水量和水压较大时,应根据溶槽溶管发育位置和方向,采用局部预注浆截流和全断面预注浆封堵。(3)掌子面前方探水孔流出清水、出水量不高于2.0m3/h且水压不高于0.2MPa时,隧道排水不会影响施工进度以及周围环境、相邻建筑物时,可采用排水方案进行处理。4.3.4溶洞处理应符合下列要求:(1)溶洞规模较大,内部充填大量泥沙,并富含地下水,揭穿后可能发生突泥、涌水,应采用封闭注浆就固处理。(2)溶洞内充填含水的粉细砂或致密的粘土、砂粘土,采用渗透挤密、劈裂等注浆方法困难时,可采用置换注浆法。(3)已停止发育、跨径较小,无水溶洞,可根据其与隧道相交的位置及其充填情况,采用混凝土予以回填封闭,并应加深、加强边墙基础。拱部以上干、空溶洞,视溶洞的岩石破碎程度可采用锚喷支护加固、注浆、加设护拱及拱顶回填等方法处理。底板下发育的溶洞应挖除充填物,回填混凝土等;有水流动的空腔,回填不得阻断过水通道。(4)溶洞空腔仅在隧道底部且较大较深,或者填充物松软不能承载结构物时,应加强对基底处理,基底处理可采用跨越、注浆、加固、回填、桩基等措施。①溶洞规模较大、溶洞内充填物松软,基础处理工程修建困难,或者溶洞虽小,但不得堵塞水流时,宜采用梁(边墙梁及行车梁、托梁)、支墩、板或悬臂梁承托纵梁、拱桥跨越。梁、板的两端或拱的拱座应置于稳固可靠的岩层上,并采用混凝土加固。②基底溶洞充填物厚度小于2.0m,宜采用换填方法,换填材料选用浆砌片石或混凝土等。③基底溶洞充填物厚度2.0m～10.0m,宜采用注浆处理,注浆孔深入基岩。④基底溶洞充填物厚度超过10.0m,宜采用钻孔桩,粉喷桩等进行处理。(5)隧道一侧遇狭长而较深的溶洞,应加深、加强该侧的边墙基础。(6)溶洞在隧道上方经过,溶洞内的充填物无水或少量含水,应采用支顶加固进行处理,支顶加固可采用支撑墙、柱、拱及嵌补等措施。(7)勘察确定了溶洞的位置和方向的隧道,有条件时可经过地表注浆阻断岩溶水通道并加固地层的方式处理。(8)穿越清理会造成随清随塌的大型堆积物,采用超前预注浆加固堆积物。(9)隧道结构完工后发现拱部存在较大溶腔,应压浆回填,并检查地表,必要时封填处理。(10)一时难以处理的溶洞,可采用迂回导坑绕过,继续隧道施工,再进行溶洞处理。(11)暗河段的施工,应以排为主,不得进行封堵,造成排水受阻,增大对正洞衬砌压力。(12)二次衬砌施工后,应采用物探手段检查隧道周边环形加固层及层外围岩情况,重点检查拱部、底板、边墙5m内是否存在有害空洞,隧道底部是否密实。4.4土石分界处土石界面:XX2号隧道DK176+030～DK176+400、DK181+680～DK182+830段;XX3号隧道DK183+620～DK183+760、DK184+380～DK184+520及DK191+085～DK191+405段为隧道洞身土石界面,土质地层或土石地层分界面附近开挖时,应尽量采用人工开挖或弱爆破施工,隧道开挖预留变形量应根据地质条件、施工方法和量测数据反馈数据分析后综合确定,并严格控制台阶长度及开挖进尺,及时封闭支护,确保安全。当土石界面位于拱顶附近时,应结合锚杆施工或采取拱部钻探的方法核实拱顶土石界面位置,采取对应加固措施,保障施工安全。4.5洞身浅埋段施工XX1号隧道DK166+400-DK166+560段为隧道洞身浅埋段,埋深30.6m;XX2号隧道DK175+797～DK176+400、DK181+420～DK181+590、DK181+960～DK182+125段为隧道洞身浅埋段,最小埋深8m;XX3号隧道DK184+340～DK184+480及DK191+040～DK191+200段为隧道洞身浅埋段,最小埋深20m。当隧道洞口坡面有危岩落石,采取清除、加固、拦截、遮蔽、网防护等综合整治措施,当地表涂层松散,开挖后易失稳时。采用先加固后开挖的施工方法,洞口浅埋段、偏压段施工开挖时应严格控制爆破,并加强坡面及地表的监控量测,当地表出现明显的下沉、开裂或错动时,采取加强措施。当洞身经过浅埋段时易发生围岩失稳坍塌冒顶,施工关键在于减少对围岩的扰动以及对岩层的加固,施工中采用手段包括:超前支护,注浆加固,分部开挖,随挖随护,密闭支撑,监控量测,适时衬砌。(1)利用超前地质探测手段,提前预测前方围岩的松散、水量等情况。超前主要采取掌子面素描、加深炮孔、超前水平钻、TSP、地质雷达。(2)地表调查,做好地表水的疏导,防止下渗。并在地表埋设位移沉降观测桩进行监测,了解地表沉降变形和影响范围,以便及时调整施工参数。(3)选择合理的施工方法施工。采用三台阶预留核心土临时仰拱法施工,尽量采用机械开挖,采用爆破法掘进时,严格掌握炮眼数量、深度及装药量,以减少爆破震动对围岩的影响,按照严注浆,短进尺,强支护,早封闭的原则进行。(4)加强小导管和管棚施做及注浆质量控制。(5)超前中管棚施工拱部设置Φ89×5mm的中管棚(无缝钢花管),管棚长度为10m一环,两环之间搭接长度不小于3m,环向间距0.4m,每环45根。管棚设计参数:(1)钢管规格:热轧无缝钢管89mm,壁厚5mm,管棚长度为10m。(2)管距:环向间距0.4m。(3)外插角:钢管轴线与衬砌外缘线夹角3°～5°。(4)钢管施工误差:径向不大于20cm,相邻钢管之间环向不大于5cm。(5)隧道纵向同一横断面内的接头数不大于50%,相邻钢管的接头至少须错开1m。(6)钢花管上钻注浆孔,孔径10～16mm,孔间距14cm。呈梅花形布置,尾部留不钻孔的止浆段150cm,编号为双号的钢管不开孔。(7)注浆材料:水泥浆液,注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,一般水灰比为1:1(重量比),注浆压力:0.5-2.0MPa。(8)管棚打设并注浆完成后,在管内灌注M10水泥砂浆,并保证密实。中管棚施工:中管棚施工采用引孔顶入法。钻机采用FJY25C型圆盘式钻架与YG80型导轨式凿岩机配套进行洞内钻孔施工。管棚施工时,为保证施工精度,利用全站仪进行精确定位,并用测斜仪进行钻孔偏斜度控制,严格控制好管棚的方向,并作好每个钻孔的记录。顶入所有钢管后,用高压风进行管内泥砂清除,清除完毕后采用液压注浆机进行管棚注浆施工。具体工艺流程见管棚施作工艺流程图1。浆液灌注根据现场地质情况及成孔效果,可采用多次注浆经过调整注浆压力对钢管内及钢管周围空隙进行填充。浆液搅拌采用专用搅拌桶进行搅拌,浆液配置严格按照试验配合比进行;浆液在搅拌桶内搅拌好后流放到容器内,并在容器内机械搅拌防止浆液沉淀。(1)管棚制作中管棚采热轧无缝钢管制成,管壁须钻注浆孔,孔径8～10mm,孔间距10～20cm,成梅花型布置,前端加工成锥形,锥长20cm,头尾部30cm作为不钻孔的止浆段。注浆压力一般为0.5～1.0Mpa,具体浆液配合比为0.8:1～1:1。中管棚构造见图2。压注水泥浆压注水泥浆顶第一节钢管棚管钻检查孔检查分析效果结束管节联接套加工制作顺次顶第二至N节管棚管(直至设计深度)连接管路及密封孔口压水检查达到时要求水泥浆配比选定水泥浆拌制注浆机搭设钻孔平台,安装钻机钻机上安装钢管,顶进联接套钻管棚孔钢花管施作图1管棚施作工艺流程图图2中管棚构造图①钢花管上钻注浆孔,孔径10～16mm,孔间距20cm,呈梅花形布置,尾部留不钻孔的止浆段100cm。注浆孔应采用机械成孔。在必要时钢花管(钢管)内设置钢筋笼,钢筋笼由4根φ18主筋与φ42固定环焊接,固定环采用设计钢管短管节,节长5cm,将其与主筋焊接,按1m间距设置。②钢管接头设计采用内车丝扣30cm钢管连接,两端各分节钢管外车丝扣长15cm。③管棚注浆口必须安设止浆阀,注浆过程中,止浆阀止浆后,注浆终压满足设计及规范要求,确认注浆饱满,方可停止注浆。(2)管棚施工①钻孔:选择管棚钻机作为管棚钻孔施工使用的机具。随着孔深的增大,需要对回转扭矩、冲击功率及推力进行控制和协调,特别要严格控制推力,不能过大。具体要求详见下表。管棚钻孔允许偏差序号项目允许偏差1方向角1°2孔口距±50mm3孔深±50mm②顶管作业:将钢管安放在管棚钻机上后,对准已钻好的引导孔,低速推进钢管,其冲击力控制在1.8～2.0MPa,推进压力控制在4.0～6.0MPa。③封闭钢管尾部:先用麻布条封堵管棚钻孔空隙,后用环形楔环顶紧,最后用电焊将楔形环焊接在管棚上。(3)注浆作业施工前做注浆试验,以确定合理的注浆参数;管棚注浆采用水泥浆液注浆,水灰比控制在0.8:1～1:1;注浆压力0.5～2MPa,其浆液配合比、注浆压力中可根据现场情况调整。注浆采用从孔口一次注入,为使管内浆液饱满密实,注浆时等排气孔有浆液流出,进行终压注浆,直至达到设计注浆压力或设计注浆量时终止,然后闭其阀门。注浆结束标准:注浆压力达到设计终压并终压不少于15分钟时,注浆量达到设计注浆量的80%以上时,可结束注浆,进浆量一般为20-30L/min以下,注浆结束后及时清除管内浆液。见管棚注浆工艺流程图见图3。整修管路、重新注浆整修管路、重新注浆

钻孔安装孔管连接管路压水试验结束注注浆效效果检查调整浆液图3管棚注浆工艺流程图4.6断层及构造带施工4.6.1断层根据物探及地质调会成果,隧道区有11条推测断层:(1)F物探1:该断裂与隧道洞身交汇里程DK184+90～DK184+940之间,剖面交角为93°。(2)F物探2:该断裂与隧道洞身交汇里程DK185+180～DK185+220之间,剖面交角为93°。(3)F物探3:该断裂与隧道洞身交汇里程DK187+280～DK187+320之间,剖面交角为104°。(4)F物探4:该断裂与隧道洞身交汇里程DK187+280～DK184+310之间,剖面交角为82°。(5)F物探5:该断裂与隧道洞身交汇里程DK187+760～DK187+820间,剖面交角为88°。(6)F物探6:该断裂与隧道洞身交汇里程DK187+980～DK188+020之间,剖面交角为83°。(7)F物探7:该断裂与隧道洞身交汇里程DK188+820～DK188+860之间,剖面交角为81°。(8)F物探8:该断裂与隧道洞身交汇里程DK190+220～DK190+260之间,剖面交角为103°。(9)F物探9:该断裂与隧道洞身交汇里程DK191+120～DK191+180之间,剖面交角为89°。(10)2#斜F物探1:该断裂与隧道洞身交汇里程约为2#斜03+30,剖面交角为86°。(11)2#斜F物探2:该断裂与隧道洞身交汇里程约为2#斜05+10,剖面交角为89°。4.6.2褶皱经过现场调绘、勘探、物探等综合勘探形式揭示本隧道由一直立开阔向斜组成,褶皱核部位于DK188+860附近,褶皱走向为NEE100°,延伸较远,两翼产状分别为190°＜7°及40°＜25°。核部岩性为奥陶中统上马家沟组二段(O2S2)中厚层灰岩,两翼为中厚层灰岩、灰岩夹中薄层泥灰岩。褶皱范围较大,为该隧道的主要构造形式。4.6.3断层及构造带施工方案(1)在施工到设计图纸标明或超强地质预报显示的断层破碎带及其它构造带之前,应采用超强钻探明断层构造带地质情况是否与设计相符,及时调整超强加固措施和施工方法;(2)使用超长钻孔了解开挖面前方地质、探明地下水情况,根据地下水情况采取超强注浆堵水、疏水及改良地层措施;(3)缩短开挖循环进尺,初期支护尽早封闭成环;(4)初期支护封闭成环后及时施作超强仰拱,及时衬砌;(5)隧道施工应配备足够的排水设备,并在施工过程中逐段核对地质资料,若分段涌水量大于预测值,应加强排水设备。4.7突水、突泥地段施工岩溶、断层破碎带易发生突水、突泥现象。隧道发生突水突泥,一般都是裂隙水经过围岩裂隙节理面,阻水应力突然失去平衡,导致水压力突然释放。施工中,可能导致突水突泥的原因是多方面的,且大多具有不可预测性。4.7.1突水、突泥防护措施及对策在施工中以”地质-物探-钻探”的综合预测预报方法,以地质分析法为基础,以物探法为普遍手段,以超前钻探法对重点异常地段决策,建立施工超前地质预报体系。随时探明溶洞的位置、大小与线路的相对关系等情况,以便采取防范措施,以策施工安全。针对施工过程中可能会遇到的岩溶孔洞和岩溶裂隙水、岩溶高压突水突泥等地质灾害问题,采取如下施工方法及技术措施:4.7.1.1突水、突泥防护措施突水、突泥防护措施为提前排水降压,排水方式包括:超前钻孔排水、泄水洞排水。⑴超前钻孔排水:根据综合超前地质预报,超前探孔或加深炮眼的出水的水量、水压,在出水探孔周边经过增加超前排水孔对地下水进行排放、以期达到降压排水的目的。结合超前地质预报及水文监测结果,若隧道施工不致引起地表失水风险时,为降低岩溶富水地段的隧道施工风险,根据施工需要,可采取降水排压。排水方式可采用超前钻孔排水,经过综合超前地质预报,确定出水点位置,并分析水量、水压,据此在出水点周边经过增加排水孔对地下水进行排放。超前排水孔的布置方式、孔数、排水孔长度应根据超前地质预报结果确定。⑵泄水洞排水常年流量大的岩溶地下水,即隧道排水沟无法正常完全排走的水,隧道可设平行导坑排水。地下水出露在平导一侧,比较好处理,可自平导凿泄露水洞,将水引入平行导坑排走。当地下水出露在平行导坑的另一侧,则需将水排引到平行导坑一侧,再由平行导坑开凿至正洞的泄水洞将水引入平导排出至洞外。下面介绍地下水出露在平行导坑的另一侧排水情况:当地下水出露在平导另一侧,拱顶上部,或隧道拱顶以上时,可在拱顶以上设渡槽,横跨隧道,将水引至平导一侧由泄水洞排至平导。渡槽两端置于拱顶以上的岩帮上,然后用竖向暗沟,将水引至泄水洞,再引入平导,排出洞外。当地下水出露在平导另一侧,拱顶至隧底标高,可采用竖向间沟或在隧道衬砌范围外用浆砌片石拦水墙拦截地下水,当地下水出露较高时用间沟,出露较低时用拦水墙,然后用暗沟或暗管将水引至平导一侧,再由泄水洞排往平导排至洞外。当隧道未设平行导坑时,其在隧道部位的处理方法,基本同有平行导坑,但泄水洞要选择适当位置将水排除至洞外。一般涌水即利用隧道排水沟能正常泄排走的水。在隧道施工中常遇到的是一般涌水。仍以引排为主,其处理方法是:涌水在隧道顶上部出露的,采用在衬砌范围以外,拱部设渡槽和墙部竖向暗沟,将水引至墙脚外侧,在衬砌边墙脚留一暗洞或理设钢管将水引入隧道排水沟,当涌水出露在边墙部位,在边墙衬砌以外可设竖向盲沟或暗沟、将水引至边墙脚外侧,在边墙衬砌时,墙脚留一暗洞或理管将水引入隧道排水沟排出洞外。排水过程中,应加强围岩变形监测,特别是洞内变形及地表变形监测,加强地表水文监测,分析地表与地下水的联系,加强洞内涌水量、水压、排水水质的量测及分析,并根据以上监测结果,综合分析,调整优化继续排水或终止排水。4.7.1.2突水、突泥处理措施当洞内发生突水、突泥灾害时,可采取以下步骤处理:利用工作面现有的钻孔台架同时搭设钢管脚手架,安装大口径钢管,对出水进行初步归流,使大部分涌水沿导流管排出;在工作面施做止浆墙和超前周边注浆堵水,根据涌水量、水压等情况综合确定注浆孔布置。1、止浆岩盘施工方案(1)在隧道经过高压富水段时,根据掌子面围岩状况和超前探测孔出水情况来确定不同的止浆岩盘施工方案和技术参数。(2)当出水点距掌子面较近(1～5米),水量和水压较大,或掌子面围岩破碎且溶隙、裂隙发育时,则先施作止浆墙,再用小导管注浆加固止浆墙与掌子面围岩之间空隙形成止浆岩盘。(3)当出水点距掌子面较远(>5米),且掌子面围岩较为破碎,以软弱夹层为主时,采用套管注浆,将水隔离在距掌子面较远处,形成较厚的止浆岩盘。(4)当出水点距掌子面较远(>5米),且掌子面围岩较为完整时,利用浅孔注浆加固形成止浆岩盘。(5)止浆岩盘的施工大股涌水施工方案:先对掌子面出水点进行引流工作,清底,浇筑砼止浆墙,砼施工过程中预埋孔口管与小导管注浆建造止浆岩盘,最后进行引流管的关水工作。止浆墙的设置:根据掌子面围岩及出水情况确定砼止浆墙长5～7米,分两段施工,第一段为3米长,第二段为2～4米,第一段止浆墙起引水归槽作用,第二段止浆墙起到封闭形成止浆墙作用。具体施工步骤:在出水点采用φ260钢管引水,同时自制”U”形槽放置于引流管下方,使散水归槽,保证掌子面基底干燥。砼止浆墙施工时在涌水点用模板加工成木箱形图状,并预留2根φ108泄水管。在砼浇筑过程中预留第一环注浆孔的孔口管,第一段浇筑完后,浇筑第二段砼前,对孔口管、引流管及泄水管进行接长处理。同时在浇筑第二段砼中预埋二、三环注浆孔的孔口管,和拱部预埋φ32小导管,小导管环向间距40cm。(6)止浆岩盘注浆加固①注浆孔的布置:分三种方式,第一,按圆形布置注浆孔,根据地质和涌水情况确定注浆加固孔,预留注浆加固孔的2倍的孔位用于周边注浆和检查孔;第二,小导管布置在拱部;第三,φ108泄水管,布置在引流管下方。②注浆加固:注浆前进行关水试验,观察止浆墙背后渗水情况。由于散水未能全部归流,可能在止浆墙与周边岩壁之间、以及止浆墙集水槽底部的砼面均有少量水渗出。打开引水管,进行注浆加固。先利用注浆机注拱部及周边小导管,注浆过程中双液浆会随水从周边流出,稳定注浆压力,待浓浆流出且压力升高时,停止该孔注浆,间隔进行下一孔注浆。所有小导管注浆完成后,对集水槽φ108泄水管注单液浆,直至引水管内有浓浆流出后停止。③关水检查:加固完成半小时,关水检查,如止浆墙无渗漏则进行帷幕注浆,如仍有渗水,重新加固止浆墙。(7)围岩整体性差探孔出水处理措施(>5米)施工方案一:围岩工程地质条件复杂,围岩整体性差,质软,但出水点距掌子面较远(>5米)地段,采用套管注浆形成止浆岩盘,再进行注浆止水。套管加工:采用两根Ф32小导管,套入Ф108探测孔中,一个作为注浆口,另一个作为出水口,注浆管长度比探孔短1米左右;注浆加固:经过套管注浆口进行注浆,当液浆充填完出水管与Ф108间空隙时,出水点水便从Ф32小导管出水口流出,当出水口流出浆液时,关闭出水口,并不断注入单液浆,由于压力浆液会随水填充裂隙,从而达到封堵孔周边围岩的目的。如此重复,将出水点外围岩加固完毕,形成完整的止浆岩盘。(8)围岩整体性较好探孔出水处理措施(>5米)施工方案二:在出水孔周围埋设孔口管,经过浅孔注浆形成止浆岩盘,再进行关水工作。如仍有渗漏,则在渗水处进行浅孔注浆。注浆孔布置:出水孔关水时,其周边围岩裂隙出水,因此在出水孔、周边探孔及周边渗水处埋设2～3根孔口管。注浆加固:先对探孔的周边孔进行注浆,注浆时探孔闸阀打开,保证水流畅通。当流水中含有浆液时,关闭闸阀,注浆机采用低压、低档注浆,直到浆液逐渐变浓,堵塞裂隙为止。一孔注完后,停半小时再进行下一孔注浆。2、超前周边注浆方案⑴施工程序①超前钻探A.超前钻探的目的是为了探明掌子面前方的工程地质和水文地质情况,为正确选择注浆参数和采取相应的技术参量提供依据。其主要工作内容是探测岩石的完整程度、涌水压力和涌水量。做法是用钻机在洞内工作面上向隧道前方钻探30m左右的超前探孔,利用探孔进行探测和注水试验。超前钻孔的布置见下图4、图5、图6。B.超前钻探作业程序

施工准备

埋孔口管

钻探孔

测涌水量

测涌水压力

注水试验

C.操作要点

埋孔口管:埋管钻孔的直径要大于孔口管外径,施钻要严格按设计位置、方向进行。孔深要超出管前端0.5m。孔钻好后将孔口管置于孔内,外图4超前周边注浆钻孔剖面图图5超前周边注浆钻孔平面图图6超前周边注浆钻孔正面图露长度保持60～70cm。所有孔口管(包括注浆管)都安好后,关闭孔口阀,埋管结束;

钻探孔:除必须按照钻孔操作要点施钻外,还要严格作好钻孔记录和岩芯取样。记录的内容有:孔号,进尺,起止里程,钻具尺寸,岩石名称,岩石裂隙发育情况,出现涌水的位置和注水量。根据岩芯标本、岩粉浆液、钻进速度、涌漏水情况来分析判断开挖面前方的工程地质、水文地质情况,作为下一步开挖采取何种技术措施的依据。

测涌水量及前方地下水的连通性:当遇到较大的涌水时,应停钻测涌水量,方法是用容器接孔口管中流出的水,用秒表计时测得每分钟容器接到的水量。如无特殊情况,探孔钻至设计深度后也要测一下涌水量,涌水量小于0.2L/min的孔可不注浆。为了解前方地下水的连通性,在测涌水量的过程中可分别测量各单孔涌水量;然后分别关闭其中某一孔口闸关闭后,测剩余探孔涌水量以及全部孔口闸阀打开时的涌水量。

测涌水压力:钻好孔口后关闭孔口闸阀,安上水压表,然后开闸放水,当水压表的指针稳定时记下其读数。

注水试验:孔钻好后,在孔口管的阀门上安上浆液混合器并连接注浆泵,启动注浆泵向孔中压注清水,逐步加大水量和压力,当注水压力达到设计注浆压力时,维持2～3min,检查注浆系统有无串水、漏水现象,测得注水量后卸压,此注水量即为岩石吸水量。

②钻孔钻孔位置要准确,施钻时钻机要尽量贴近岩面,以减小钻杆的震动;要用清水钻进,开孔要轻减压,慢速,大水量,以保证钻孔质量;换钻杆时要注意检查钻杆是否弯曲,有无损伤,中心水孔是畅通等。

③注浆A.注浆顺序:应按由下到上、由外到内、由远水源处向近水源处、间隔跳孔四个原则进行。B.根据选定的参数配制浆液,水泥浆配好后需用1mm筛过滤一遍。注浆管须先检查,确认畅通后再接入注浆系统。注浆系统与孔口混合器接好后,开阀门,启动注浆泵按照先稀后稠、(注浆量)先大后小、先注水泥单液浆再注双液浆的程序注浆。当注浆压力达到设计值时,维持2～3min,进浆量达到设计数量则停止注浆,关闭球阀,随即卸下注浆混合器及注浆系统,并用清水清洗干净。

C.每循环注浆长度25～27m,预留3～5m止浆岩盘。

D.检查注浆效果:所有注浆孔注满后,钻取岩芯对注浆效果进行检查,对浆液扩散较为薄弱、钻孔渗水量大于0.2L/min•m或一处漏水量大于10L/min的部位,需加孔补注浆,直到达到要求指标为止。

E.注浆结束标准

单孔结束标准

注浆压力逐步升高至设计终压,然后,调小泵量至设计结束时的进浆量,并在该数值上稳定10min以上;

注浆结束时的进浆量小于20L/min;

检查孔涌水量小于0.2L/min;

检查孔钻取岩芯,浆液充填饱满。

全段结束标准

所有注浆孔均已符合单孔结束条件,无漏注现象;

注浆后预测涌水量小于1方每天;

浆液有效注入范围满足设计要求;

预测岩体经注浆后可在开挖后保证洞壁稳定。⑵施工要求①注浆前在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验,初步掌握浆液充填率,注浆量、浆液配合完凝胶时间,浆液扩散半径,注浆终压等指标;②孔口位置准确定位,与设计位置的允许偏差为±5cm偏角应符合设计要求,每钻进一段,检查一段,及时纠偏孔底位置偏差应小于30cm;③注浆孔开孔直径不小于108mm,终孔直径不小于90mm;④钻孔和注浆顺序应由外向内,同一圈孔间隔施工;⑤周边注浆方式应根据围岩性质和涌水量大小确定采用前进式或后退式注浆;⑥孔口设3m,φ108mm注浆管,埋设牢固,并有良好的止浆设施;⑦一个孔段的注浆作业一般应连续进行到结束,不宜中断,应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断,对于因实行间歇注浆,制止串浆冒浆等而有意中断,应先将钻孔清理至原深度以后再行复注。⑶施工注意事项①钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻,应停止钻

进,进行注浆,扫孔后再行钻进;②注浆过程中,若压力突然升高,应停止注浆,检查后,再行注浆;③注浆过程中,注意观察止浆岩盘的变形情况,准备好加固措施;④钻孔:钻孔位置要准确,施钻时钻机要尽量贴近岩面,以保证开孔质量;换钻杆时要注意检查钻杆是否弯曲,有无损伤,中心水孔是否畅通等;⑤注浆时如遇窜浆或跑浆,采用间隔一孔或几孔注浆方式;⑥注浆中,注浆量和注浆压力是两个关键参数。一般规律是:初始阶段压力较低,注入量增大;正常阶段压力和注入量呈小的波浪式起伏状态,但总的比较平稳;压密注满阶段注入量迅速

递减而压力迅速升高;在注浆中根据设计注浆量和压力按照上述规律进行控制;⑦为减小对围岩的扰动和不破坏注浆帐幕,施工中宜采用微震爆破开挖,原则上采取短进尺、密布眼、少药量、弱爆破,同时,要加强爆破震动监测;⑧在高压富水段钻孔注浆施工,必须安设反压防喷装置,以确保施工人员安全;⑨施工排水沟要及时疏排,严防积水。⑷材料要求①注浆砂的要求:宜采用中细砂,粒径不应大于2.5mm,使用前应过筛。②水泥:应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,强度等级不小于32.5MPa,水泥用量不宜小于400kg/m3。水泥的安定性、凝结时间均应合格。当有抗冻、抗渗要求时,水泥强度等级不宜低于42.5MPa;当喷射混凝土遇含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水地段,应按侵蚀类型和侵蚀程度采用相应的抗硫酸盐水泥;当骨料与水泥中的碱可能发生反应时,应选用低碱水泥;需要喷混凝土有较高的早期强度时,可选用硫铝酸盐水泥或其它早强水泥;有特殊要求时,应使用相应的特种水泥。③外加剂:应对混凝土的强度及与围岩的粘结力基本无影响;对混凝土和钢材无腐蚀作用;对混凝土的凝结时间影响不大(除速凝剂和缓凝剂外);吸湿性差,易于保存;不污染环境,对人体无害。④速凝剂:在使用速凝剂前,应做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验,严格控制掺量,并要求初凝不应大于5min,终凝不应大于10min。⑤水:水质应符合工程用水的有关标准,水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质,不应使用污水、海水、PH值小于4的酸性水、硫酸盐含量超标的水。4.7.2发生突水、突泥机械设备及物资材料准备⑴突水突泥抢险机械设备准备序号机械名称单位数量备注1现代越野车台1现场指挥2皮卡车台2运输人员3挖掘机台2现场救援4装载机台2现场救援5自卸式汽车台4现场救援6水泵台15现场排水7发电机台2现场发电⑵突水突泥物资材料准备序号材料名称单位数量备注1编织袋条现场自备2铁锹把60现有3铁镐把20现有4雨衣件100现有5撬棍根30现有6水桶只60购买7水靴双100现有8担架副5自制5、安全、质量保证措施5.1安全保证措施⑴针对本标段隧道不良地质施工预防方案及措施,我部结合(大西铁安质〔〕87号)<大西铁路客专公司关于印发《重点控制工程安全包保管理办法》的通知>以及本标段安全生产实际,特制定重点控制工程主要领导安全包保管理办法。项目主要领导和工区主要领导以及现场第一责任人包保。(2)隧道包保检查内容:①包保工点的各工序是否严格执行各种制度措施、施工组织设计、开工报告、专项安全方案、安全作业指导书、安全技术交底、安全应急预案、超前地质预报和监控量测方案等;②检查火工品的管理及爆破作业;③检查洞门工程、隧道开挖、出碴、支护、衬砌的施工等;④检查各个工序的施工步长;⑤检查风、水、电及防毒防尘等的措施和设备;⑥检查人员进洞自动登录系统、超前地质预报和监控量测的实施情况;⑦检查特种作业的人员上岗及防护情况;⑧核查地质情况等;⑨仰拱、二衬距离掌子面的安全步距情况;⑩洞内逃生管道、风筒布以及照明设施跟进情况;洞内文明施工、标准化施工情况;检查洞内钢拱架间距、喷射混凝土工艺及平整度、拱架支垫及锚杆数量等是否按设计施工;隧道施工安全九条规定的执行情况;检查”一点三员”到位情况和是否填写检查记录;核查上次检查发现的问题整改落实情况。(3)投入有突泥突水隧道、深埋隧道施工丰富经验的专业化队伍;(4)配备地质超前预报、监控量测、隧道通风、隧道注浆专业队伍及相应设备和仪器;(5)制定科学合理、切实可行的施工方案,加强教育培训和技术交底;投入先进高效配套的机械设备,提高施工速度。(6)制定突发事故应急预案,配备应急设备和物质,明确逃逸路线,加强抢险救援及安全逃逸演练;(7)岩溶地段在开挖前必须先进行超前地质预测预报、超前探水、超前预注浆堵水,开挖后及时进行径向注浆、溶腔封堵、及时支护和二次衬砌;(8)隧道深埋段施工要加强超前地质预测预报、加强监控量测、硬岩段加强围岩应力监测、软岩段加强隧道变形监测,如发现岩暴或隧道变形过速过量,及时采取措施进行处理。(9)断层、软质岩地段施工,加强超前地质预测预报、加强监控量测、先采用大管棚或小导管注浆对围岩进行超前支护,然后采取三台阶、台阶法分步开挖、控制开挖进尺、及时支护并封闭成环、仰拱二衬及时紧跟,防止坍方,确保安全。5.2质量保证措施(1)根据图纸设计要求必须及时进行地质超前预报、预测,根据预报结果决定是否转入相应的防坍塌或涌水突泥段施工。(2)在进入塌方、突泥涌水段施工时,必须严格按照交底及专项施工方案进行。严禁偷工减料、抢进度盲目施工。(3)在进行钻孔探测涌水突泥时,必须按照交底进行布孔,位置准确,深度足够。(4)超前支护施工时,必须按照技术交底和专项施工方案进行注浆加固。严禁出现不注浆现象。(5)严格控制支护参数。按照设计要求设置系统锚杆、钢拱架、锁脚锚杆。(6)隧道进出口防冻胀措施防冻胀系统由排水、防水、保温三部分组成。①排水系统本标段防冻胀结构的排水系统由土工布、环纵向透水盲管、纵向PVC排水管、深埋中心水沟等组成,主要功能是排除洞内的水。具体布设方法为:在隧道两侧边墙墙脚外侧设置外包土工布的φ100打孔波纹透水盲管,环纵向盲管经过隧底φ100PVC横向导水管引入中心深埋排水管,设置间距6-8m。②防水系统防水系统由防水板和止水条、止水带组成,主要功能是防渗漏。本标段使用的是厚度不小于1.5mm的EVA防水板,拱墙环向施工缝使用背贴式橡胶止水带+中埋式橡胶止水带、仰拱环向施工缝使用中埋式橡胶止水带+遇水膨胀止水条、纵向施工缝使用中埋式镀锌钢板止水带+遇水膨胀止水条。③保温系统隧道进出口一公里设置双侧保温排水沟和深埋中心水沟,双侧保温排水沟采用双层盖板形式,盖板周围外贴3mm厚橡胶条密封,双层盖板间填充聚氨酯保温材料。深埋中心沟采用三级钢筋混凝土预制管,排水管内径800mm,壁厚120mm,排水面位于冻结线以下。5.3隧道不良地质段施工安全应急预案5.3.1隧道塌方应急预案1)塌方原因及塌方前的特征:出现塌方的原因主要有地质因素、施工方法和支护措施不当等因素。(1)地质因素①隧道穿过断层及破碎带,一经开挖,围岩因自承能力差而引起垮塌。②当经过各种堆积体时,由于结构松散,颗粒间无胶结或胶结差,开挖后引起垮塌。③在挤压破碎带,岩脉穿插带、节理密集带等碎裂等碎裂结构地层中,岩块间互相挤压钳制,一经开挖则失稳,常见围岩掉块、坍落。在软弱结构面发育的情况下,或泥质充填物过多,均易产生较大的垮塌。④在构造运动的作用下,薄层岩体形成的小褶曲、错动发育地段,施工中常常发生垮塌。⑤岩层软硬相间,或有软弱夹层的岩体,在地下水的作用下,软弱面强度大大降低,因而发生垮塌。⑥地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和垮塌。(2)施工方法和支护措施不当①施工方法选择不当或工序间距安排不合理。各工序间距时间拉的过长,地层暴露时间过久,引起围岩松动、风化,导致坍塌的发生。②喷锚不及时,或混凝土质量、厚度不符合要求。③采用钢支撑时,支撑架设质量欠佳,支撑与围岩不密贴,两者间的空隙填塞不密实,或连接不够牢固,不能满足支撑围岩压力所需的强度和刚度要求。(3)爆破作业不当,用药量过多。(4)处理危石措施不当,引起危石坠落,牵动岩层坍塌。隧道发生塌方前,围岩或支护结构一般要出现异常情况,能够从以下几点进行初步判断:①量测信息所反应的围岩变形及其速度超过允许值。②喷射混凝土产生纵横向的裂纹或龟裂。③在隧道顶部或现不断掉下土块、小石块。④岩层层理。节理缝或裂隙变大、张开。⑤钢拱架(格栅)发生变形或扭曲,连接钢板脱焊、拉裂,钢拱架(格栅)发生”噼啪”的拉裂声。⑥隧道内渗水、滴水突然加剧或变浑。2)预防塌方的措施要预防隧道施工坍塌,首先需做好超前地质预报,然后选择相应的安全合理的施工方法和支护措施。在施工中需掌握下述要点:(1)先排水。在施工前和施工中均应采取相应的防排水措施,尽可能地将隧道内的水截于隧道之外。(2)短开挖。各部开挖工序间的距离要尽量缩短,以减少围岩暴露时间。(3)弱爆破。在爆破时,要用浅眼、密眼,并严格控制用药量或用微差毫秒爆破。(4)强支护。针对地压情况,确保支护结构有足够的强度。(5)快衬砌。衬砌工作需要紧跟开挖工作面进行,力求衬砌尽快成环。(6)勤检查、勤量测。对围岩发现有变形或异状,要立即采取有效措施及时处理隐患。3)塌方重大隐患应急处理方案现场人员发现隧道重要承重结构物发出严重异响、出现非正常裂缝、施工支架或拱架非正常变形、滑落、严重倾斜等有可能导致发生结构垮塌安全事故的重大隐患时,应立即采用本事帮重大隐患应急处理方案。(1)现场人员迅速撤出作业区,到达安全地方后,主动、及时地将现场事故重大隐患情况报告现场项目负责人,现场项目负责人核实后首先给施工、监理、业主和合作单位口头报告。(2)现场项目负责人口头报告后,成立应急组织,经过现场技术(包括与施工、监理、业主和合作单位)初步分析或判断后,果断作出决定,在最短的时间内将书面预警报告送业主和施工单位,并办理文件签收手续;并将预警报告报项目牵头部门和所属单位负责人。(3)当现场项目负责人估计事件后果非常严重时,应立即向上级部门报告,并组织专家组等人员赶赴现场加强应急处理工作,直到确保安全。4)塌方处理措施(1)处治原则①塌方的处理应贯彻”安全第一、预防为主、不留后患”的方针,应严格按隧道施工安全技术操作堆积和安全规则组织预防和处治。②根据不同的地质情况、塌方范围应制订不同的处治方案。塌方的处治应坚持”先加固、防扩展、后处理、稳经过”的原则,要求”治塌先治水”,处理塌方要”宁早勿迟、宁强勿弱”。③塌方处理前应确保塌方相对稳定后才能处理,确保人员和设备安全。在塌方相对稳定后,及时准确查明塌方的范围和现状、塌方的原因和产生机理以及地质条件、地下水情况、设计情况和施工情况,以便制订与之相应的处治对策。④塌方的处治一般可采用临时支撑、加固塌体、先护后清、排除地下水,以及在正洞旁开一迂回导坑,绕过塌方位置向前继续施工,然后再回头处理塌方等方法。塌方处治时应根据塌方规模、塌方原因和位置等综合确定对应的处治措施和处治方法。⑤根据塌方体积或塌腔高度可将塌方分为”小塌方、中塌方和大塌方”三类:A小塌方是指塌方高度≤3.0m或塌方体积＜30m3的塌方;B中塌方是指塌方高度为3.0m～6.0m或塌方体积为30～60m3的塌方;C大塌方是指塌方高度为≥6.0m或塌方体积≥6.0m3的塌方。塌方处治应按”小塌方”、”中塌方”和”大塌方”采取不同的处治措施和方法。(2)小塌方处治措施①小塌方处治前应全面掌握塌方的原因,从而制订合理的对策,及时处理,防止小塌方发展成为中塌方或大塌方。②小塌方的处治方案如下图所示。③首先明确塌方影响范围内的初期支护的受力状态,是否有变形和开裂等现象。④如影响范围内的初期支护有变形和开裂情况,应首先对影响范围内的初期支护进行加固,一般采取增设径向锚杆和挂网喷射混凝土即可,对变形大的地方应考虑采用小导管注浆或增设工字钢方案。⑤对开挖掌子面进行封闭加固。为防止塌方的扩大,待塌方体相对稳定后,立即对塌体掌子面进行加固。一般掌子面能够采用喷锚防护等措施。⑥对塌腔面进行封闭加固。塌腔表面采用喷射混凝土封闭,喷射混凝土厚度不宜小于15cm,有条件的情况下能够沿塌腔表面打设锚杆或小导管注浆,稳定塌腔上部围岩。⑦施工塌方段初期支护钢架,挂钢筋网,并喷射混凝土。⑧向塌腔内采用C25泵送混凝土充填。根据围岩情况能够采用锚杆对泵送混凝土两侧进行锚固。(3)中塌方的处治措施①中塌方处治前应全面掌握塌方的原因,从而制订合理的对策,及时处理,防止中塌方发展成为大塌方。②中塌方的处治方案如下图所示。A掌子面加固。为防止塌方的继续发展,待塌方体相对稳定后,立即对塌体掌子面进行加固。一般能够采用洞渣回填反压、止浆墙、中空锚杆或小导管注浆等措施加固。B对塌方影响段处理。为防止塌方向已做好初期支护的段落延伸,掌子面稳定后应及时对塌方影响段进行处理。一般能够根据受影响程度,采用工字钢、径向小导管注浆、钢筋网喷射混凝土等措施进行综合加固。C塌方段的处理。塌方段的处理宜采用”护拱法”。首先观察塌方的规模和大小,清除塌腔表面的危岩,并在塌腔内出水口安设排水管,将水引至隧道纵向排水沟,然后对塌腔表面采用喷射混凝土封闭,厚度不宜小于15cm,有条件的情况下能够沿塌腔表面打设锚杆或小导管注浆,稳定塌腔上部围岩。D塌方段的开挖和支护。逐步短进尺开挖塌方体上台阶,并施作工字钢,每次2～3榀,当两侧壁有稳定岩层时,工字钢底部能够采用钢材锁脚,锚杆进入稳定岩层不小于1.5米;当两侧壁无稳定岩层时,应设置中空注浆锚杆或注浆小导管进行锁脚,长度一般不宜小于4.5m,一般数量不少于3根。然后施作钢支撑,并浇筑钢筋混凝土护拱,护拱厚度不宜小于1.5m,预留混凝土泵管和注浆管,并以此推进,待经过塌方体后,且待护拱达到强度的80%后,采用泵送混凝土填筑塌腔,厚度一般为3m左右。最后灌注水泥砂浆作为缓冲层,压力一般不大于1MPa。塌方处理好后逐步往前开挖。塌方段的开挖和支护应坚持”短进尺、少扰动、弱爆破、快封闭、勤量测”的指导方针,渡过塌方段后的施工应严格按照设计图纸施工超前支护,并做加强,避免再次塌方的出现。(4)大塌方的处治措施①根据大塌方是否贯通地表,将大塌方按冒顶型大塌方和非冒顶型大塌方进行分别处治。冒顶型大塌方一般发生在洞口和洞身浅埋段,非冒顶型一般发生在埋深较大的地段。②对冒顶型大塌方的处治方案如下图所示。A地表预处理。地表预处理宜在塌坑周围设置截排水沟,并对裂缝、塌坑进行封闭,裂缝封闭可采用M30水泥砂浆,塌坑一般采用彩条布覆盖或搭设遮雨棚,防止地表水直接流入塌腔,而降低塌体的强度。对于地层非常松散且塌方区域较大的地段能够考虑采用地表注浆的方式先加固围岩。B掌子面加固。为防止塌方的继续发展,待塌方体相对稳定后,立即对塌体掌子面进行加固。一般能够采用洞渣回填反压、止浆墙、中空锚杆或小导管注浆等措施加固。C对塌方影响段处理,为防止塌方向已做好初期支护的段落延伸,掌子面稳定后应及时对塌方影响端进行处理。一般能够根据受影响程度,采用工字钢、径向小导管注浆、钢筋网喷射混凝土等措施进行综合加固。

D塌方段的预处理。塌方段的处理宜采用超前管棚方案。管棚一般采用Φ108的钢管内设钢筋笼。当管棚注浆对塌方加固效果不理想时,能够结合超前小导管进行注浆预加固。E塌方段的开挖和支护。塌方段的开挖宜采用上下台阶留核心土,先拱后墙或侧壁导坑法的方式开挖。开挖不应采用爆破开挖,宜采用半人工开挖,每循环进尺0.5～1.0m,施作上半断面工字钢,当两侧壁有稳定岩层时,工字钢底部能够采用锚杆锁脚,锚杆进入稳定岩层不小于1.5m,当两侧壁无稳定岩层时,应设置中空注浆锚杆或注浆小导管进行锁脚,长度一般不宜小于4.5m。塌方段的开挖和支护应坚持”管超前、短进尺、少扰乱、弱爆破、快封闭、勤量测”的指导方针。

F地表处理,洞内处理好后,回填地表塌坑,并进行夯实,并在其上喷20cm厚C20早强混凝土将塌方体封闭,保持地表塌方体的稳定。③对非冒顶型大塌方的处治方案如下图示。A对浅埋段大塌方应首先检查地表裂缝及变形情况。如有裂缝,对裂缝应进行封堵,如有塌坑,应对塌坑进行回填封闭,并做好周边的截排水措施。

B掌子面加固。为防止塌方的继续发生,待塌方体相对稳定后,立即对塌体掌子面进行加固。一般能够采用洞渣回填反压、止浆墙、中空锚杆或小导管注浆等措施加固。

C对塌方影响段处理。为防止塌方向已做好初期支护的段落延伸,掌子面稳定后应及时对塌方影响段进行处理。一般能够根据受影响程度,采用工字钢、径向小导管注浆、钢筋网喷射混凝土等措施进行综合加固。

D塌方段处理。塌方段的处理宜采用”护拱法”。首先在靠近塌腔位置安设横向和纵向钢支撑,稳定靠近塌腔位置围岩体,逐渐往塌腔靠近,观察塌方的规模和大小,清除塌腔表面的危岩,并在塌腔内出水口安设排水管,将水引至隧道纵向排水沟,然后对塌腔表面采用喷射混凝土封闭,有条件的情况下能够沿塌腔表面打设锚杆或小导管注浆,稳定塌腔上部围岩。

E塌方段的开挖和支护。逐步短进尺开挖塌方体的上台阶,并施作工字钢,每次2～3榀,当两侧壁有稳定岩层时,工字钢底部能够采用锚杆锁脚,锚杆进入稳定岩层不小于1.5m,当两侧壁无稳定岩层时,应设置中空注浆锚杆或注浆小导管进行锁脚,长度一般不宜小于4.0m。然后在塌腔内施作钢支撑,稳定塌腔,最后钢筋混凝土护拱,并在护拱上设置缓冲层,按此方法逐步推进。塌方段的开挖和支护应坚持”短进尺、少扰乱、弱爆破、快封闭、勤量测”的指导方针,渡过塌方段后的施工应严格按照设计图纸施工超前支护,并做加强,避免再次塌方的出现。

④对非冒顶型大塌方完全封闭塌腔,且距隧道拱顶有较大高度,但塌腔与塌顶有空洞时,应按冒顶型大塌方的处治措施进行处治,但必须首先对空洞采用注浆或注砂处理,进行充填.(5)注意事项①根据统计,大部分塌方都是人为因素造成的。因此在不良地质段应严格控制施工质量、坚决杜绝偷工减料的行为。②塌方的处治必须保证安全。严禁在塌体没有相对稳定的情况下就开始塌体的处治作业。③塌方段经过后,应及时把二衬跟上,确保塌方区的稳定,经过塌方段的二衬要加强。④经过塌方段后的隧道开挖和支护应严格按照前面章节的预处治技术施工。⑤塌方处治后应对塌方影响段和塌方段加强监测工作。监测断面应适当加密,监测初期频率应提高,主要对拱顶下沉和水平收敛进行监测。5)隧道塌方事故应急响应程序(1)自救当塌方事故发生后,现场人员在确保安全的前提下,立即开展自救,控制势态的扩大。①应先确认塌方结构物无二次塌方危险后,方可实施人员与财产抢救。如有可能造成二次塌方,必须先采取有效措施控制二次塌方后,再实施人员与财产抢救。②实施人员抢救、清理坍塌物尽可能不使用机械或工具,