隧道断层段开挖及处治方案

1、台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段隧道断层、浅埋段开挖及处治施工方案1、编制依据及编制原则编制依据合同文件、茅畲岭隧道施工图设计。公路隧道设计规范(JTG D70-2004 )、公路勘测规范 (JTJ061-99 )、公路隧道施工技术规范(JTJ042-94 )、锚杆喷射碎支护技术 规范(GB50086-2001 )、公路工程质量检验评定标准(JTJ071-98 )、水泥 混凝土路面施工及规范(GBJ97-87 )、建筑装饰装修工程质量验收规范(GB50210-2001 )、地下工程防水技术规范(GB20108-2001 )、公路工程施 工安全技术规范(JTJ076-95 )。国家、省相关法律

2、与规定。我单位目前的劳动力、施工机械设备能力、技术管理和现场地质实 际调查。我单位历年类似工程施工经验、技术积累及设备。编制原则严格遵守合同文件规定的施工工期，积极稳妥、合理安排施工，在 工期安排上尽可能提前完成。在坚持实事求是的基础上，力求”技术先进、科学合理、经济适用”。 在确保工程质量标准的前提下，积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料、新 测试方法。分清分项工程主次，合理安排施工工序，采用流水作业施工，使各 工序紧密衔接，保证隧道开挖、支护、二次衬砌及附属工程分步分期完成。重视各项准备工作，特别重视施工的外部条件，使施工计划建立在 可行的基础上。重视各项准备工作，特别重视施工的外部条件

3、，使施工计划建立在 可行的基础上。贯彻多层次技术结构和技术政策，在施工中层层把关，确保工程一 次成优。尽量利用原有的设施，减少各种临时工程量；尽量利用当地的现有 资源，合理进行场地规划，节约施工用地，不占或少占农田；保护环境，防止污 中铁十五局集团第一工程有限公司台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段染和施工事故，做到文明施工。. 3编制范围本工程隧道浅埋段、断层破碎带、围岩破碎带及裂隙密集带。2施工技术方案1总体施工方案通过综合超前地质预报，切实掌握断层带的情况，包括破碎带的宽度、填充 物、地下水以及隧道轴线与断层构造线方向的组合关系，施工前根据有关施工技术和机具设备条件，确定通过断层地段的施工

4、方法。当断层带内充填软塑状的断层泥或特别松散的颗粒时，则采用CRD法、CD法或三台阶临时仰拱法施工。断层地段出现大量涌水时，则采取排堵结合的治理 措施；通过断层地段的各施工工序之间的距离尽量缩短，尽快地使断层地段全断面衬砌封闭，以减少岩层暴露、松动和地压增大。采用爆破掘进通过断层时，严格掌握炮眼数量、深度和装药量，尽量减小爆 破对围岩的震动；采用上下导坑掘进施工时，具下导坑不宜超前过多，掘进后随 即将下导坑予以临时衬砌。断层地带的支护应宁强勿弱，并应经常检查加固，实 行衬砌紧跟开挖面完成，衬砌断面尽早封闭。2施工工艺流程及施工方法施工工艺流程施工工艺流程详见图1施工工艺流程图。施工工艺地质预报

5、对于构造复杂的大规模断层，以地面探测和少量的地质钻孔为主，推断地下台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段一定深度的地质条件与隧道施工实际遇到的地质条件之间的差异。而隧道施工对地质体的变化又非常敏感，特别是对于大断面开挖，更要求准确预报施工前方的 工程地质和水文地质条件。因此，必须把地质超前预报作为一个工序纳入生产过 程。台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段施工设计图施工准备、确定总体施工方案，配备劳力、机械、材料地质超前预报确定辅助方法确定施工方法：开挖断面形式、支护形式、 开挖方法、施工顺序、断面闭合方式修改施工方案铺底图1施工工艺流程中铁十五局集团第一工程有限公司台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标

6、段前期准备：收集和熟悉与工程有关的地质资料，研究隧道施工所涉及的主 要地质问题，制定超前预报方案。预报方法：采用超前平导方案，以平导与正洞地质、水文观测素描和平导与正洞地质类比为主，辅以地震波、声波、钻速测试，岩石微观研究，钻孔探水 研究，红外探水研究，赤平极射投影作图等，互相补充验证。预报的重点内容：预报开挖面前方的地质情况、围岩级别、断层、软弱破 碎带在前方暴露的位置和对施工的影响、地下水的活动情况。预报方式：根据勘测设计成果和施工阶段的观测结果，进行综合分析处理，分阶段作出预报。1长期预报：根据地质背景，确定地质构造形式，建立具体的地层和构造标 志，以地质观测和类比为主要手段，并通过物探

7、、钻孔等手段加以验证，总体预 报断层的规模、分布、性质、构造风带、富水性等，并分析做出工程地质评价。2期期预报：岩石微观构造研究：在地面不同部位采集岩样，进行长期的微观鉴定和岩组 分析，进一步论证断层范围、构造分布等。b.工程地质类比：根据超前平导日常观测积累的素材，做出岩体分段稳定性 评价，采用地质类比方法推演正洞，同时根据对正洞掌子面和侧壁剖面的观测， 结合地质背景，预报正洞前方和超前平导的岩体的稳定性及富水性情况。c.预报方法：一是各种图析法，即利用赤平极射投影、实体比例投影等作图法，分析岩体稳定状况，判断可能失稳的岩块的分布，提供预报（可以超前平导 分段作图预报相应的正洞，也可以用正洞

8、的资料预报前方相似的地段）；二是地震反射波法，即在掌子面排列布置地震探测的激发和反射波接受装置，以接受反中铁十五局集团第一工程有限公司台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段射波。对于岩性单一、走向与隧道轴线接近于正交的断层， 只要存在破碎程度有 差异的界面，便可产生较强的反射波，据此可以判断隧道前方岩体的破碎程度和 范围。3短期预报：学子面及其附近的观测预报：通过地质观测素描地质作图，可以分析判断掌 子面与其前方(一般数米以内)不良地质构造的距离和岩体稳定情况， 提出开挖 注意事项和防塌措施。b.掌子面超前钻孔和声波法预报：通过 30m深钻孔的岩粉、钻速、水质等 的变化情况，配合声波单孔探测和跨孔

9、穿透测试，综合判断并预报前方水文、地 质条件。预报效果检查：开挖至预报位置时，应对实际情况进行素描，和预报地质资料进行对比，以此来评价预报的准确性，积累经验，并为以后的预报提供参考。超前平导对于地下水十分发育、静水压力较大的软弱破碎地层，应设置超前平导，排水降压。(1)平导的位置、长度、断面尺寸等设计参数的选取，应根据判明的地下水主要补给方向和范围，以不影响正洞稳定为前提，同时考虑排水降压、超前地质预报双重功能的发挥，以及便于施工等因素。(2)平导施工不宜进行围岩注浆堵水，开挖前应在学子面钻孔排水(孔长1015m),宜用常规的支护手段随挖随支，支护紧跟，达到堵渣排水的目的。(3)平导一般应超前

10、正洞数百米。超前支护台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段断层施工超前支护多采用两种方法：洞身超前管棚支护、超前小导管注浆加 强支护。洞身超前管棚施工钻孔采用GLP -150型电动地质钻机。施工时钢管沿隧道周边以5外插角钻入围 岩，施钻时安设导向架或在型钢钢架腹板开孔以穿管棚。运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向。隧道周边布孔环向间距40cm,钻孔从两侧拱脚对称地向拱顶钻孔顶管，使下部注浆体有力地支托其上部的钻进和顶管， 同 时采用“前进式”注浆加固围岩和钻孔顶管，尽量使围岩的承托力加大，以减小钻 头的下挠。管棚制作管棚超前预支护采用外径小89mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管及钢花管，

11、 每节钢管两端均预加工成外丝扣，同一断面内接头数量不超过总钢管数的50%。钢管前端呈尖锥状，尾部焊接小10加劲箍，管壁四周钻孔径1016mm的压浆 孔，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段150cm 0图中编号为单号者采用钢花管，双号者采用钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管，以便检查 钢花管的注浆质量。管棚两环之间搭接长度不小于3m o注浆注浆采用立式灰浆搅拌机和注浆泵 （YZB-150/10型全液压注浆泵），浆液采 用水泥浆液，注浆参数：水泥浆液水灰比为 1:1 （重量比）；注浆压力：0.5 2.0MPa。单根钢花管的注浆量按 Q=TtR2L”估算式中R为浆液扩散半径，取R=0.6L

12、0; L0为注浆钢花管的间距；L为钢花管长；刀为围岩孔隙率，断层破碎带台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段一般取值5%。注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得管棚注浆施工经验。注浆结束后用 M5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。施工工艺流程见图2超前长管棚施工工艺流程图，超前长管棚布置见图3 超前长管棚布置示意图。图2超前长管棚施工工艺流程图台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段长管棚施工示意图89mm厚6m涌浆管棚，外插角12管棚纵向布置示意图环向间距40cm (50cm) TOC o 1-5 h z =I 工 工 1111111 III 工 工1

13、11寸中铁十五局集团第一工程有限公司台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段图3超前长管棚布置示意图台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段超前小导管注浆加强支护采用风动凿岩机钻孔插管，注浆前对开挖面及 5.0m范围内坑道喷射厚5 10cm碎封闭，采用注浆机注入水泥浆，由两侧对称向中间进行，自下而上逐 孔注浆，出现窜浆或跑浆时，采用间隔注浆。布孔 以紧靠开挖面的格栅钢架（钢架）为支点，形成管架支护 环进行布孔。每个注浆眼间距为 0.4m ,注浆管长3.5m。钻孔 按布置的注浆眼位置钻眼，钻孔采用小48mm的钻头，钻 孔外插角应控制在15左右。顶管 小导管采用外径小42mm钢花管，管壁四周按15cm间距 梅

14、花形、钻设4 8mm压浆孔，为防止漏浆，管尾端无孔部分长 1m,管前端锻成 铁尖，尾端焊上小8mm钢筋加劲箍，导管顶入长度不小于钢管长度的 90% o封堵 导管打入后，用塑料泥（40Be水玻璃拌台525#水泥）封 堵孔口导管与孔壁间隙。注浆 水泥浆水灰比为0.51.0之间调节，液浆由稀到浓逐级 变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。注浆压力控制在1MPa内，注浆 达到设计注浆量和注浆压力时可结束注浆。注浆过程中随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。注浆异常的处理发生用浆时，在有多台注浆机的条件下，同时 注浆，当注浆机较少时将用浆孔及时堵塞，轮到该

15、管注浆时，再拔下堵塞物，用 铁丝或细钢筋将管内杂物消除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。水泥浆进浆量很大，压力长时间不开高，则调整浆液浓度及配合比，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，中铁十五局集团第一工程有限公司台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间超前小导管,6 42,510现场试验地质调查注浆参数设备准备台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段图5超前小导管施工工艺流程图超前小导管施工见图4超前小导管施工示意图。施工工艺流程详见图 5 超前小导管预注浆施工工艺流程图。洞身开挖断层开挖方法一般采用采用CRD、CD法

16、或三台阶临时仰拱法施工。CRD 法施工CRD法施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，坚持小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。每循环进尺控制在 1m左右。工序变 化处钢架（或临时钢架）应设置锁脚钢管以确保钢架基础稳定。施工过程中每次 拆除单极临时钢架的长度不能超过 10m,以确保施工安全。其开挖工序见图6CRD法开挖工序图。台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段2.22.4.2 CD 法施工CD法施工坚持小炮开挖，严格控制装药量。每循环进尺控制在1m左右。工序变化处钢架（或临时钢架）应设置锁脚钢管以确保钢架基础稳定。施工过程 中每次拆除单极临时钢架的长度不能超过 10m,以确保

17、施工安全。开挖工序见图7CD法开挖工序图。2.2.2.4.3三台阶临时仰拱法施工三台阶临时仰拱法施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，每循环进尺控制在1m。具工序见图8三台阶临时仰拱法工序 图。台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段系统径向锚杆拱郊64城 前小导至(L=l.5r ,环句耳距一0cn中壁交叉(CRD法施工工序横断面示意图拱墙一次衬砌隧底填充初期支护喷混凝土边墙基座拱屋次衬砌隧底京17初期支护乏喷混凝土基座贲8cmff C2瞪药团掌子囿300中壁交叉(CRD法施工工序平面示意图临时支护喷流T中壁(CRD法施工工序纵断面示意图CRIte施工工序说明T 4 I I |

18、t 130011 喷8cnC20&，封闭学了面图6 CRD法施工工序图中2徵向连接钢筋，环向间距1.2m型钢钢架，纵向间距1m序号施工工序说明1、利用，但环杲工出+囚杲腮伴胜旭恻蛙6 42/、守昌及守见恻堂6 221十岫村也刖文护。(2)、弱爆破部。(3)、喷8cnff混凝土封闭掌子面。(4)、施作部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cms混凝土，架立120(或I18)钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。(5)、钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。2(1)、羽爆破升挖部。、口t射8cm?混凝土封闭掌子面。(3)、导坑周边部分初喷4cnff混凝土。(4)、接长120(或I18

19、)钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。(5)、钻设径向锚干后复喷射混凝土至设计厚度。3开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同。4打怆徘开帼件令见同世啊仞朗文,科愉阳文,，步瞬以工序|可。5(1)、在滞后于都一段距禺后，人工开挖部。(2)、隧底周边初喷4cms混凝土。(3)、接长I20(或I18)钢架和I18临时钢架，复喷射混凝土至设计厚度。6(1)、在滞后于都一段距禺后，弱爆破开挖部。(2)、隧底周边部分初喷4cnff混凝土。(3)、接长I20(或I18)钢架，复喷射混凝土至设计厚度。7(1)、根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除 I18临时钢架及临时横

20、撑。(2)、灌注口部边墙基础与仰拱及隧底填充(仰拱与填充分次施作)。8利用衬砌模板台车一次性灌注叩部衬砌(拱墙衬砌一次施作)。说明：本图尺寸除钢筋尺寸以mm计外，余均以cm计;本图为W级软质岩及V级围岩地段施工工序。中铁十五局集团第一工程有限公司台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段图6CRD法开挖工序图系统径向锚杆喷混凝土超前中壁（CD法施工工序横断面示意图格栅钢架，纵向间距1m小2缴向连接钢筋 环向间距1.2m300中壁（CD法施工工序纵断面示意图nCEfe施工工序说明予三她_L_LJ予说明11）、利用上一依坏朱工吧现朱飕住修建7刖宫恸又犷以守巩恻至。2X十铺什趋刖文仍。2）、弱爆破开挖部。3

21、）、施作部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷 4cmit混凝土，架立格棚钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆。4）、钻设径向锚杆后复喷混凝土到设计厚度。21）、弱爆破开?2的邰，2）、导坑周边部分初喷4cmi混凝土。3）、接长格栅钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆。4）、钻设径向锚杆后复喷混凝土到设计厚度。31）、仕沛后于3鄙一段正己曷后，均爆假升充邰。2）、接长I18临时钢架。3）、隧底周边部分喷碎到设计厚度。4开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护、步骤及工序同。5升型邰开胭件导现周边的初期支步和恂时支步，步骤及，序同。61）、在滞后部一段距离后，弱爆破开挖部。2）、隧底周边部分喷碎至设

22、计厚度。71）、根据监拴量恻结果分析，存初期支护收敛后，揖除I18临时钢架。2）、浇筑vn部边墙基础与仰拱及隧底填充（仰拱与隧底填充分次施作）。-8-利用封砌模板当土=，火庄灌巩加部封砌（拱璃W砌*执删作）。说明：本图尺寸除钢筋尺寸以mm计外，余均以 cm计;本图为W级硬质岩地段施工工序。中壁（CD法施工工序平面示意图图7 （CD）法施工工序图台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段图7CD法开挖工序图。台州市黄岩沙埠至茅畲公路工程一标段拱部WTD25空注浆锚杆，L1=2.5mR3117开挖界限边墙4 3辆应力锚杆:超前砂浆锚杆B单元接头三Cm混凝:喷10C20C单元拱墙二次衬砌隧底填充不息初期支护

23、之喷混凝土L2=4m三台阶临时仰拱法施工工序横断面拱部WTD25空注浆锚杆，L1=2.5m导坑拱部超前支护不忌泠湾3却萧匚不工泣气we t ；噂二汶z?塞螭嵌寒若递 safe4 :30cH 500130g 500 3、 30天以后，距开挖面2.5倍洞径以上，每星期1次。4单变形速率答允于5 nlm/d时，每天量测3次。4、质量保证体系以安质管理部门为龙头，成立质量管理领导小组。项目负责人任质量管理领 导小组组长，班组成立 QC小组，各施工队配备专职质检员，在各级组织、各个 环节都有专人负责，对工程质量实施全面监控， 从上到下形成质量控制网络。详 见图11项目管理组织机构框图和图12质量保证体系框图。施工过程中加强过程监控，全面实施质量“三阶段”控制原理。施工前抓好施 工技术准备关、工程材料质量检验关和施工过程关；施工中落实质检人员对每道 工序操作标准、工艺流程及检测试验进行全过程监督跟踪，对执