隧道断层破碎带及节理密集带专项施工方案

1、隧道断层破碎带及节理密集带安全专项施工方案TOC o 1-5 h z1编制依据及编制范围1编制依据1编制范围12工程概况13施工技术方案2总体施工方案2超前地质预报3小导管超前支护7超前管棚支护9台阶法、三台阶临时仰拱法开挖10台阶法10三台阶临时仰拱法11径向注浆14帷幕注浆17围岩监控量测244质量控制措施32断层及节理地段衬砌防水措施32断层及节理地段衬砌砼质量控制34砼防止开裂施工技术措施34保证混凝土外观质量措施355安全应急措施35防止围岩失稳的施工措施及施工预案35防止突泥、突水的措施及施工预案36 编制依据及编制范围编制依据(1)新建衢州至宁德铁路浙江段站前工程安民隧道设计图。

2、(2)铁路隧道超前地质预报技术规程(Q/CR9217-2015)；(3)铁路隧道工程施工技术指南(TZ2042008)；(4)铁路隧道风险评估与管理暂行规定(铁建设2007200号)；(5)铁路隧道防排水施工技术指南(TZ331-2009)；(6)铁路隧道施工抢险救援指南(Q/CR9219-2015)；(7)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。编制范围安民隧道隧址区穿越的12条断层破碎带和9条节理密集带。2工程概况安民隧道为燕尾隧道，全长13909.24m。隧道共穿越12条断层破碎带和9条节理密集带。详见隧道断层和节理情况统计表。表2-1安民隧道断层破碎带和节理密

3、集带情况统计表构造编号宽度(m)位置断层及节理特征断层破碎带F140DK112+140与线路交角约44，钻孔揭示6085山范围内主要填充物为碎裂岩，断层角砾夹断层泥。F2100DK112+290地貌表现为山间沟谷，可能与地表水存在水力联系。岩体较破碎，富水性较好，围岩稳定性较差。F350DK115+530地貌表现为山间沟谷，走向大致和线路走向垂直。可能与地表水存在水力联系。岩体较破碎，富水性较好，围岩稳定性较差。F470DK116+650与线路交角约68，地貌表现为山间坳谷。断层倾向小里程，产状52Z89，视倾角为89，围岩破碎，富水性较好，围岩稳定性较差。F5100DK117+410倾瞅里程

4、，产状205Z60，视倾角60，倾瞅里程。富水性较好，围岩稳定性较差。F650乌弄斜井出口倾毗里程，产状95Z85，视倾角为80，岩体较破碎，富水性较好，对斜井围岩稳定性影响较大。F780DK118+780倾向小里程，产状359Z78，视倾角76。地貌表现为山间坳谷，可能与地表水存在水力联系，富水性较好，围岩稳定性较差。F8110DK120+150倾向小里程，产状98Z79，视倾角63。地貌表现为山间沟谷及山边，可能与地表水存在水力联系，富水性较好，围岩稳定性较差。F960DK120+595倾向大里程，产状2360/81,视倾角80。地貌表现为沿沟谷走向，可能与地表水存在水力联系，富水性较好，

5、围岩稳定性较差。F1030DK121+370主要充填物为碎裂岩，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。F1150DK121+750倾向大里程，产状1470/85,视倾角80。地貌表现为沿沟谷走向，可能与地表水存在水力联系，岩体较破碎，富水性较好，对隧道围岩稳定性影响较大。F1230DK123+050倾向小里程，产状72/76,视倾角72。地貌表现为沿中低山冲沟走向，可能与地表水存在水力联系，岩体较破碎，富水性较好，对隧道围岩稳定性影响较大。节理密集带30DK114+100地貌表现为中低山区冲沟，岩体较破碎，节理裂隙很发育，富水性较好，围岩稳定性较差。70DK114+920地貌表现为中低山

6、区冲沟，岩体较破碎，节理裂隙很发育，富水性较好，围岩稳定性较差。70DK117+100地貌表现为沟谷，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。100DK119+280地貌表现为山间坳谷，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK119+680岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK120+925地貌表现为山间坳谷，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK122+460地貌表现为沟谷地区，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。30DK123+640地貌表现为沟谷地区，岩体较破碎，节理裂隙很发育，围岩稳定性较差。70DK124+790节理密集带穿越地表冲

7、沟，可能与地表水存在水力联系。岩体较破碎，富水性较好，对隧道围岩稳定性影响较大。3施工技术方案3.1总体施工方案通过综合超前地质预报，切实掌握断层及节理的情况，包括破碎带的宽度、填充物、地下水以及隧道轴线与断层及节理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，确定通过断层破碎带及节理密集带地段的施工方法。隧道通过断层和节理带时采用台阶法、三台阶临时仰拱法施工，42mm、50mm小导管超前支护，3m、5m径向注浆和超前周边注浆、帷幕注浆。通过断层及节理带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和节理带

8、时，严格掌握炮眼数量、深度和装药量，尽量减小爆破对周边围岩的扰动；断层地带的支护应宁强勿弱，并经常检查加固，实行衬砌紧跟开挖面完成，衬砌断面尽早封闭。3.2超前地质预报安民隧道所处的地质条件较为复杂，穿越12断层带、9条节理密集带和6条岩性接触带，为I级风险隧道，必须进行系统性的预测预报才能做到预知和评估不良地质，及时制定相应处理方案，避免造成大规模突发性灾害，避免造成恶化围岩状况，特别是避免造成对工程进度的严重影响。超前地质预报工作由铁四院专业队伍进行实施。主要采用地质素描、TSP203、地质雷达、超前钻探等手段对地质状况进行预测。超前地质预报的目的是确定隧道施工掌子面前方突（涌）水（泥）、

9、塌方等地质灾害风险源的位置、规模、性质等工程地质及水文地质条件，为隧道工程设计和施工方案的制订与风险防范提供依据，指导工程施工的顺利进行。超前地质预报实施中，应遵循“物探长探超前、加深炮孔紧跟、动态调整分级、中短距离详探、水文监测及时、素描导洞辅助”的36字原则。（1）超前地质预报流程超前地质预报流程见图3.2-1。（2）地质预报检测方法地表水文地质监测a.观测要素：根据排泄点的特点，确定其观测要素，一般流量、水位、水温、水质（主要是混浊度）、天气状况、气温等基本项目必须观测，特殊天气如大雨、暴雨、暴雪等需作备注，记录其发生时间和持续时间。b.观测时间：枯水季晴好天气时，宜3天观测一次，平时降

10、雨前至降雨后及雨季月份应每天观测一次。如发现隧道施工引起地下水变化，必须每天进行观测，观测时间每日早晨8时。c.水质取样分析，每季度一次，取样时间为每季度中间一个月的15日。如隧道施工引起水质变化，应加密取样作污染分析。远程50100制定预报方案地震波法判断不良地质构造的位置及影响范围*中程1560m近程020m进一步采用有水平超前钻孔法分段采用按不同探测方法相互验证，判有断断层破碎带、节理密集带、岩性分界线的规模及位置按原施工组织设计施工远程50100制定预报方案地震波法判断不良地质构造的位置及影响范围*中程1560m近程020m进一步采用有水平超前钻孔法分段采用按不同探测方法相互验证，判有

11、断断层破碎带、节理密集带、岩性分界线的规模及位置按原施工组织设计施工地质调查法超前钻孔法地质雷达法有验证中程预报的准确度准确测定断层破碎带、节理密集带、岩性分界线的位置信息反馈验证远程预报的准确度图3.2-1超前地质预报工艺流程图c.加密观测：隧道施工引起地下水明显变化的地下水点应进行加密观测，观测时间应每天观测一次，特殊情况下应早晚各观测一次，观测时间早6时和晚6时。地质素描超前地质预报小组负责施工中隧道正洞和辅助坑道掌子面地质素描。每次开挖面放炮之前，描述该开挖面的地质情况，填写掌子面地质素描记录表。地质素描内容包括：a.岩性：岩石名称、颜色、结构、构造、矿物成分和风化程度。b.断层：位置

12、、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质、与其它断裂的关系、派生节理产状、密度及充填物，上下盘派生节理发育特点。c.贯穿性节理：产状、密度、宽度、延伸情况、节理面特征、出露位置。d.岩脉：岩性、出露位置、宽度、接触关系、破碎情况、风化程度。e.地下水：出水点位置、与断层和节理关系、出水状态（滴、流、涌）、水味、水色、水温、水质、出水点附近有无沉淀物。f.地应力：标志地应力大小的地质现象（岩爆、大变形、岩块松动等）及其发生部位必须详细记录。g.通过开挖面附近地质素描，用图解法、类比法、断层参数法等预报掌子面附近地层、完整性及含水情况；断层、节理密集带及富水情况。充分利用辅助坑道超前开挖揭示的地

13、质要素，预测正洞相应地段的地质情况，指导正洞超前地质预报和施工。TSP地质预报系统预报断层构造时，爆破钻孔应根据断层走向布置在与断层夹角较小一侧的隧道边墙上。每一次预报的炮眼数24个，炮眼间距1.5m,孔深1.5m，向下倾斜lO20，垂直于隧道轴向，或向掌子面成10角，孔口距隧底l1.5m，所有炮眼与接收器的高度应相同。每个爆破孔装药1040g；接收器与第一个爆破孔间距20m，接收器孔深2.4m，孔径3245mm，孔口距隧底1m，向洞口方向倾斜约10，向下倾斜1020。以上布置完成后，依次进行微震爆破。微弱爆破产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播，当岩石强度发生变化，比如有断层或岩层变化时，会

14、造成一部分信号返回，界面两侧岩石的强度差别越大，反射回来的信号也就越强。返回的信号被经过特殊设计的接收器接收转化成电信号并进行放大，根据信号返回的时间和方向，通过专用数据处理软件处理，可以得到岩体强度变化界面的方位。超前钻探预报a.隧道横、正洞均采用水平钻机，在开挖之前，隧道超前地质预报小组负责掌子面超前水平钻孔深3050米，并记录、整理钻孔情况。b.在隧道钻不良地质较多的地段，实施15孔超前孔。探孔布置位置：中部一个，隧道断面周边均匀布设4个。除中部孔沿隧道轴线施钻外，其余的超前钻孔均向外施钻，其孔底超出开挖轮廓线外5米。施工中，对于已出水的超前钻孔，要进行不间断的水流量、水压的监测，绘制水

15、量、水压的变化曲线，为制定地下水处理方案提供依据。c.两次循环的超前水平钻探搭接长度横洞段不小于3米，正洞段不少于5米。钻进过程中，对断层、岩性接触带应干钻取样，对不同岩层代表性取样，特殊情况下亦可采用数码摄像机摄像记录，以提高功效。地质雷达地质雷达的有效探测距离在完整岩体地段应达到30m，在岩溶发育地段根据雷达波形判定。两次预报的重复长度5山左右。现场数据采集主要是在掌子面上进行，采集时应对掌子面进行平整处理，使雷达天线与掌子面能有较好的藕合，在掌子面附近应没有其它的金属物体。雷达测线在掌子面上呈“井”字形布置，测线长度根据天线长度决定，在有限的掌子面上尽可能的长。采用两种不同中心频率的天线

16、在相同的测线上重复观测，一般应采取连续观测法；应充分利用避车洞或超前钻探揭露的地质界面等有利地段求得地层的相对介电常数和电磁波速度。加深炮孔加深炮孔探测是利用风钻在隧道开挖工作面钻小孔径浅孔获取地质信息的一种方法。适用于各种地质条件下隧道的地质超前探测。加深炮孔孔深应较爆破孔(或循环进尺)深3m以上；孔数、孔深根据开挖断面大小和地质复杂程度确定；在富水区每循环必须按设计认真实施，发现异常情况及时反馈信息，严禁盲目装药放炮；加深炮孔探测严禁在爆破残眼中实施。(3)注意事项做好超前地质预报工作，根据地质情况制定详细的施工处理方案，监理工程师批准后施工。施工时必须遵循“管超前、预注浆、先治水、短开挖

17、、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则。断层地段施工时，采用超前小导管注浆固结围岩，以提高围岩自稳能力，同时通过注浆阻止裂隙水渗透，在围岩较为松散及裂隙发育的地段，采取压注水泥水玻璃双液浆，以加强防水效果，必要时采取深孔帷幕注浆技术。断层地段采取分部短进尺开挖，一次开挖长度不大于1.0米，并尽可能采取人力，风镐开挖，确需爆破时，要严禁控制炮眼深度及装药量，以减少对围岩的扰动。开挖后及时进行初期支护喷射混凝土、系统锚杆、挂网及钢格栅施工，尽早形成闭合环，以减少围岩松驰变形。加强现场监控量测，加密量测断面，及时进行量测结果反馈，以指导施工及判定各项参数是否合理有效。小导管超前支护安民隧道穿越

18、断层破碎带和节理密集带时采用小导管超前预支护，超前小导管为42mm和50mm钢管。42小导管采用热轧无缝钢管，单根长4.5m，外径42mm，壁厚3.5mm，在钢管前部钻注浆孔，孔径10mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，锥形长度20cm。尾部不钻孔长度*30cm，作为止浆段。相邻两排小导管的水平搭接长度*100cm。50小导管采用热轧无缝钢管，单根长5.0m，外径50mm，壁厚4.5mm，在钢管前部钻注浆孔，孔径10mm，孔间距15cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，锥形长度20cm。尾部不钻孔长度*30cm，作为止浆段。相邻两排小导管的水平搭接长度*150cm。(1)施工工艺

19、流程超前小导管施工工艺见图3.3-1所示。图3.3-1超前小导管施工工艺流程图(2)施工方法小导管安装a.测量放样，在施工现场附近引控制点，在设计孔位上做好标记，用凿岩机钻孔;b.小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径比钢管直径大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；c.小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围裂隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防止工作面坍塌。注浆a.注浆前对开挖工作面进行喷混凝土封闭，厚度为1015cm,封闭范围为开挖工作面及临近开挖工作面3m范围的环向开挖面;b.小导管安装

20、完成后，应进行压水试验，压力一般不大于1.0Mpa；c.注浆顺序由下至上，浆液先稀后浓、注浆量先大后小，压力由小到大。注浆压力应符合设计要求，浆液必须充满钢管及其周围的空隙；d.注浆结束标准：当压力达到设计注浆终压并稳定1015min,注浆量达到设计注浆量的80%以上时，可结束该孔注浆。当注浆压力突然升高时停机查明原因；当水泥浆进浆量大、压力不变时，则应调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，采用小流量低压力注浆或间歇式注浆。超前管棚支护安民隧道穿越F8断层时采用89长管棚超前支护，管棚长10m,规格为89mmX5mm的无缝钢管及钢花管。环向间距40cm,外插角3-5。该处89长管棚施工为洞内管棚

21、施工，管棚打设方向通过在型钢钢架腹板开孔来控制。为保证成孔质量,防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌,钻孔间隔进行。先钻奇数孔,后钻偶数孔。奇数孔成孔后及时安装钢花管,压注水泥浆。偶数孔成孔后也必须立即安装钢管,防止塌孔,同时偶数孔的施工也可以检查奇数孔注浆质量。钢花管大样及布置见下图所示。图3.4-1钢花管大样及布置示意图管棚注浆采用水灰比1：1水泥砂浆，注浆压力0.5-2.0Mpa,注浆前先进行现场注浆试验，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M40水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。施工注意事项：钢管棚需按设计位置施工，运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向，并

22、作好每个钻孔地质记录；为保证长管棚支护效果，尽量减小管棚的外插角，可在型钢钢架腹板开孔以穿管棚；管棚钻机的选用应适合钻孔深度及孔径的要求，钻机要求平稳灵活，能在水平方向360范围内钻孔，施钻时应有导向架。台阶法、三台阶临时仰拱法开挖台阶法安民隧道穿越F1、F2、F3、F4、F5、F7、F9、F10、F11、F12断层时及节理密集带时采用台阶法开挖。开挖时,上台阶采用人工开挖，挖掘机扒砟到下断面；下台阶利用机械开挖和清砟。开挖循环进尺为1.0m2.0m。下断面出砟利用装载机装砟，自卸汽车运砟至指定的弃砟场地或利用。开挖如图3.4-1所示。图3.4-1台阶法开挖示意图a、利用上一循环架立的钢架施作

23、隧道超前支护；b、开挖台阶；c、施作部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，并设锁脚锚（管）杆；d、钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，掌子面喷混凝土封闭；上台阶施工至适当距离后，开挖部台阶，施作洞身结构的初期支护及封底，参照工序进行；a、部隧底开挖，及时封闭衬期支护。参照工序进行；b、灌注该段仰拱；c、灌注该段仰拱填充；根据量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除临时仰拱，利用衬砌模板台车一次性灌筑拱墙二次衬砌。施工注意事项：根据围岩条件和施工机械配置情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量便于机械作业；当围岩自稳能力较好，隧道开挖跨度不

24、大时，为方便作业，台阶长度宜控制在1050m以内；围岩稳定性较差时，台阶长度宜控制在310m；上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚管等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固；围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖；上台阶IV级围岩每循环开挖进尺不大于2根钢架间距，V级围岩每循环开挖进尺不大于1根钢架间距；仰拱施工紧随开挖进行，仰拱施工距开挖掌子面的距离不大于35m。三台阶临时仰拱法安民隧道DK111+704DK111+730、DK120+025D

25、K120+085、DK125+460DK125+540段均采用三台阶临时仰拱法，总长度166m。(1)施工工艺三台阶临时仰拱法施工工艺流程见图3.4-2。施工准备图3.4-2三台阶临时仰拱法施工工艺流程图施工准备图3.4-2三台阶临时仰拱法施工工艺流程图(2)施工方法三台阶临时仰拱法开挖断面示意图如下。图3.4-3三台阶临时仰拱法开挖示意图施工步骤A、a.施作隧道拱部超前支护；b.开挖台阶；c.施作部洞身结构的初期支护，即初喷4cm厚混凝土，架立钢架，并设锁脚锚(管)杆；d.钻设系统锚杆后复喷混凝土至设计厚度，底部设临时仰拱封闭，掌子面喷10cm混凝土封闭；B、上台阶施工至适当距离后，开挖部台

26、阶，接长钢架，施作洞身结构的初期支护及封底，参照工序A进行；C、a.开挖部台阶，及时封闭衬期支护，参照工序B进行；b.灌注该段仰拱；c.灌注该段仰拱填充；D、根据量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除临时仰拱，利用衬砌模板台车一次性灌筑拱墙二次衬砌；(3)三台阶临时仰拱法施工要求坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。开挖方式采用弱爆破，爆破时严格控制炮眼深度及装药量。锁脚小导管可根据需要设置，以确保下台阶施工的安全。上台阶每循环开挖支护进尺V级围岩不大于1根钢架间距，IV级围岩不大于2根钢架间距，最下部台阶开挖后仰拱应紧跟。施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反

27、馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据。径向注浆当初期支护出现大面积渗漏水或支护结构变形较大时，以及隧道通过断层破碎带地段采取径向注浆措施。(1)施工程序施工程序为：观察、分析掌子面渗水情况一判断渗水规模、分布状态一制定防水、堵水方案一注浆处理。(2)工艺流程拌制浆液下一循环图3.5-1局部径向注浆施工工艺流程图(3)施工方法及措施孔口管的制作按设计制作孔口管，孔口管采用“50mm，壁厚5.0mm，管长1.0m的热轧无缝钢管。测孔定位根据隧道开挖后围岩表面裂隙线状出水及面状淋渗水范围，搭设工作平台，钻孔间距为纵向间距2m，环向间距2m钻孔，梅花型交错布置。EC

28、C图3.5-2注浆钻孔正面图30C匕3二）30CE0),J200200隧道注浆固结外缘线中线,/图3.5-3注浆钻孔平面图钻孔按测量放样的位置进行钻孔，注浆孔采用风机钻开孔，孔径为52mm。安管、注浆a.用锤子把管打入孔内，并安装好止浆塞。孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。b.注浆前进行现场注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，取得注浆施工经验注浆完后，用水泥砂浆填塞。c.注浆材料采用普通水泥浆，注浆压力按11.5Mpa。d.注浆过程中，浆液的浓度、胶凝时间应根据设计配合比及现场实际用水量等进行调整，不得任意更改。应经常检查泵口及孔口注浆压力的变化，发现问题，应及时处理。e.注浆结束的条件：

29、单孔结束条件，注浆压力达到设计终压，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，无漏水情况。f.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。g.注浆结束后，在相邻两注浆孔中间用钻机按设计孔位及深度钻孔，然后测定检查孔的漏水量应用小于0.20.4L/MIN.M。h.注浆效果检查：注浆完成后，每延米隧道涌水量不大于2m3/24h,则判断注浆达到效果，否则应该进行补注浆。(4)施工注意事项孔口管止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸应与注浆孔径相配；在裂隙涌水量较大时，应先钻引水孔泻压，再用棉纱、木楔对裂隙进行封堵处理；钻孔速度应

30、保持匀速，特别是钻头遇到夹泥夹沙层时，控制钻进速度，避免夹钻现象。注浆过程中随时检查孔口、邻孔、覆盖较薄部位有无串浆现象，如发现串浆现象，立即停止注浆或采用间歇式注浆封堵串浆口，也可采用麻纱、木楔、快硬水泥砂浆或锚固剂封堵，直至不再串浆时再继续注浆。在裂隙股状出水点，采取交错斜孔或者直接注浆。在裂隙面状出水地点，周边各扩宽1m为注浆堵水范围，以堵为主，先堵后排，先期施作外围注浆孔注浆，然后逐步向内圈收缩压浆，直至少量水集中在引水孔排出，漏水量应用小于0.20.4L/MIN.M,排水需埋管引入隧道纵向排水沟；为防止注浆串孔，采取随钻随注的方式进行。3.6帷幕注浆帷幕注浆适用于本隧道涌水量大的断层

31、破碎带或可能产生突水突泥地段、掌子面可以自稳的地段。(1)施工程序帷幕注浆是通过在掌子面钻注浆孔，再向孔内压注浆液，浆液挤出开挖断面及其周围一定范围内的岩缝中的水，保证围岩的裂隙被具有一定强度的浆体充填密实，并与岩体结成一体，形成止水帷幕。帷幕注浆施工程序：钻进f埋设孔口管f安装进浆及保护阀f压水f注浆f扫孔f注浆f终孔。超前帷幕注浆施工工艺流程见下页框图。(2)超前地质预报采用开挖面地质素描、TSP203地震反射法、地质雷达和超前钻探进行综合超前地质预测预报。对围岩的破碎和富水程度进行预测和验证。及时进行信息收集处理反馈，以调整施工方案和施工方法。(3)施工方法注浆范围3m超前帷幕预注浆，每

32、一循环注浆长度27m,开挖24m,保留3m止浆岩盘。5m超前帷幕预注浆，每一循环注浆长度30m,开挖25m,保留5m止浆岩盘。图3.6-1超前帷幕注浆施工工艺流程图图3.6-2超前帷幕注浆纵断面布置图图3.6-3A-A断面孔口布置示意图图3.6-4B-B断面孔口布置示意图图3.6-5C-C断面孔口布置示意图图3.6-6D-D断面孔口布置示意图注浆方式钻孔及注浆顺序为由外向内，同一圈孔间隔施工。岩层破碎容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。注浆参数3m超前帷幕预注浆，每一循环注浆长度27m,开挖24m,保留3m止浆岩盘。5m超前帷幕预注浆，每一循环注浆长度30m,开挖25m,保留5

33、m止浆岩盘。注浆孔开孔直径不小于110mm，终孔直径不小于91mm；孔口管采用108mm,壁厚6mm的热轧无缝钢管，管长3m,孔口管埋设牢固，并有良好的止浆措施。注浆材料：一般选择普通水泥浆；特殊需要时,考虑超细水泥或化学浆液等。注浆压力：注浆压力是注浆的主要参数,它对浆液的扩散范围,岩层裂隙充填的密实程度及注浆效果的好坏起着决定性的作用,所以必须有足够的注浆压力克服静水压力和地层阻力,方能达到注浆目的,本工程设计注浆压力（终压值）为注浆处静水压力加上12Mpa。止浆墙和止浆岩盘每一循环注浆开挖后保留35m止浆岩盘，第一循环采用C20混凝土止浆墙。5m超前帷幕注浆第一循环采用2m厚C20混凝土

34、止浆墙，3m超前帷幕注浆第一循环采用1.5m厚C20混凝土止浆墙。一个止浆岩盘止浆效果的好坏，将直接关系到帷幕注浆成功与否。根据注浆段围岩情况预留35m厚度的止浆岩盘，这样既确保注浆效果，又避免每个注浆循环浇筑混凝土作为止浆墙这道工序，可以加快施工进度。埋设孔口管固结牢固密实，保证不漏浆、不窜浆的孔口管是决定注浆效果好坏的重要因素，其埋设方法：先用YQ-100型冲击式钻机钻4.0m深，再将“108孔口管插入，外露2030cm,管壁与孔口接触处用麻丝填塞，再向孔口管内注浆固结。孔口管起着导向作用，钻孔安装时要控制好外插角度。钻孔a.根据不同用途，选用全液压钻机及风动钻机，风动钻机主要用于开孔，安

35、孔口管。注浆孔开孔直径不小于110mm,终孔直径不小于91mm。b.先根据设计图孔位、钻孔参数，在工作面上放出钻孔位置，并用油漆标定。调整钻杆的仰角和水平角,移动钻机,将钻头对准所标孔位。将棱镜放在钻杆的尾端,用全站仪检查钻杆的姿态并调整。c.根据探孔预测结果，决定是否采用孔口管。对探孔预测水压较高（PN1.0MPa）,且水量较大（QN20m3/h）的区域，采用孔口管注浆，否则采用止浆塞止浆方式注浆。d.当采取后退式分段注浆时，可直接钻孔至设计深度。当采取前进式分段注浆时，采取钻一段注一段的方式,直至设计孔深。e.钻孔按先外圈，后内圈的顺序进行。内圈钻孔可参照外圈钻孔的顺序，后序孔可检查前序孔

36、的注浆效果。逐步加密注浆一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数,另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求,即可进行下一圈孔的钻进,减少钻孔的工作量,加快施工进度。钻孔时,还要严格作好钻孔记录,包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力。施钻过程中,若单孔出水量小于30L/min,可继续施钻；若单孔出水量大于30L/min,立即停钻进行注浆。制浆选用叶片式搅拌机作为制浆设备，采用立式电动机和摆线针轮式减速器，用支架倒立于储浆桶上，通过联轴节将动力直接传给搅拌轴。为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保证大流量注浆时浆液的供应。根据选定浆液的配比参数拌好浆

37、液，其中水泥浆拌好后用1X1mm网筛过滤，放入叶片立式搅拌机进行二次搅拌，确保浆液均匀。注浆准备注浆管路联接，通过压水试验以测定岩层的吸水性，核实岩层的渗透性，为注浆时选取泵量、泵压及浆液配方等提供参考依据，同时冲洗钻孔，检查止浆塞效果和注浆管路是否有跑水、漏水现象，注浆管路参照图3.4-7进行连接。水泥水缓凝剂一稀释的水注浆泵水玻璃原液X水泥水缓凝剂一稀释的水注浆泵水玻璃原液X玻璃浆桶/土浆水三通混合器电口一口“泄压阀图3.6-7压水试验土浆管路连接示意图浆液的确定固结孔口管和封孔注浆时选用双液浆；注浆孔涌水量小于30L/min,选用纯水泥浆；当注浆孔涌水量在30200L/min范围内，选用

38、凝胶时间为46min的浆液；当注浆孔涌水量大于200L/min,选用凝胶时间为34min的浆液。注浆速度当钻孔涌水量三50L/min时，注入速度80150L/min；当涌水量W50L/min时，注入速度3580L/min。注浆效果检查注浆完成后，在开挖轮廓线范围内打设检查孔，检测注浆效果，每循环设检查孔5个，其中拱部2个，左右边墙各1个，底部1个，检查孔直径110mm,长度等于每循环注浆长度，平均出水量0.2L/min,压水检查在1.0Mpa压力下，吸水量2L/min；加固体抗压强度不小于3Mpa；岩体RQD指标达到7580。满足上述条件，则认为注浆达到效果，注浆达到效果后方可进行开挖。注浆检

39、查孔在注浆效果检查完成后应及时采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。异常情况处理a.若钻孔过程中，遇见涌水突泥或因岩层破碎造成卡钻时，应立即停钻，进行注浆扫孔后再行钻进。b.若掌子面小裂隙漏浆，先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配比，缩短凝胶时间；若仍跑浆，在漏浆处采用普通风钻钻浅孔注浆固结。若掌子面前方8m范围内大裂隙串浆或漏浆，采用止浆塞穿过该裂隙进行后退式注浆。c.当注浆压力突然增高，则只注纯水泥浆或清水，待泵压恢复正常时，再进行双液注浆；若压力不恢复正常，则停止注浆，检查管路是否堵塞。d.当进浆量很大，压力长时间不升高，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，以

40、使浆液在岩层裂隙中有相对停留时间，以便凝胶；有时也可以进行间歇式注浆，但停注时间不能超过浆液凝胶时间。(4)施工注意事项a.进行前进式分段注浆施工工艺时，实施钻一段注一段，再清孔钻一段、再注一段的钻、注交替方式进行钻孔注浆施工。每次钻孔注浆分段长度根据围岩情况定位13m。前进式分段注浆采用止浆塞或孔口管法兰盘进行止浆。b.进行后退式分段注浆施工时，在检查合格的钻孔中放入止浆塞及其它配套装置，对一个注浆分段段长进行注浆施工，第一分段注浆完成后，后退一个分段长度进行第二分段注浆，如此往复，直到将整个注浆段完成。c.进行全孔一次性注浆时，直接将注浆管路接在孔口管上，在孔口处利用孔口管进行全孔注浆施工

41、。3.7围岩监控量测对隧道围岩及初支进行监控量测，是隧道工程采用新奥法施工的主要特征之一。3.5.1隧道监控量测的目的施工过程中的监测是隧道信息化施工的重要工序，由于其具有解决不确定性问题的能力，因此，加强施工过程中的监测可降低施工风险、可建立针对重大坍塌和破坏事件的预警系统，实现施工安全和经济的目标。监控量测的思想原理是通过现场量测获得围岩力学动态和支护工作状态的有关数据或信息再通过对这些数据的数理和力学分析，来判断围岩和支护结构体系的稳定性及工作状态，从而选择和修正支护参数以及指导施工。3.5.2施工程序与工艺流程(1)施工程序监控量测工作紧跟开挖、支护作业，应按设计要求进行布点和监测，并

42、根据现场情况及时调整监测项目和内容。监测数据及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。(2)监控量测管理流程图3.7-1隧道监控量测流程图3.5.3施工要求(1)监控项目隧道围岩监测必测项目有洞内与洞外观察、拱顶下沉、净空变化等。选测项目根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他条件进行选择，主要有隧底隆起、围岩内部位移、围岩压力、钢架受力、混凝土受力、二次衬砌内应力等。(2)量测方法和要求洞内、外观察洞内观察可分为开挖工作面观察和已施工区段观察两部分，开挖工作面观察的主要内容为开挖面的地质描述，包括围岩岩性、岩质、断层破碎带、节理裂隙发育程度和方向、有无松散坍塌、剥落掉块现象、有无渗漏水

43、等。已施工区段观察包括喷层是否产生裂缝、剥落和剪切破坏、格栅支撑是否压屈等。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡及仰坡的稳定、地表水渗透的观察。开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，当地质情况基本无变化时，可每天进行一次，观察后应绘制开挖工作面略图（地质素描），填写工作面状态记录表及围岩级别判定卡。在观察中如发现地质条件恶化，应立即采取应急措施。对已施工区段的观察也应每天至少进行一次。及时对数据进行分析评价，并据此对施工方法和支护参数进行修正。拱顶下沉、底部上拱、填充面下沉测点布设：拱顶下沉主要用于确认围岩的稳定性。在每个量测断面的拱顶中心埋设一自制的钢筋预埋件。埋设前，先用小型钻机在待

44、测部位成孔，然后将预埋件放入，并用混凝土填塞，待混凝土凝固后即可量测。拱部下沉、底部上拱、填充面下沉量测测点布置见图3.5-48。根据开挖方法不同，拱顶下沉和底部上鼓点应采用不同的布置方式，图中1、2点的布置为采用CRD法施工时左侧导坑开挖后的测点布置方式，3、4点为右侧分部开挖后的测点布置方式，中部点代表中隔壁拆除后的布点方式。采用其它开挖方法时，测点应根据施工情况进行合理布置，并能反映围岩、支护稳定状态，以指导施工。净空收敛量测a.测点布设净空收敛量测是最基本的主要量测项目之一。与拱顶下沉点布置在同一断面。隧道开挖后，为尽早获得围岩开挖后初始阶段的变形动态，尽快埋设测点。埋设测点时，先在测

45、点处用人工挖孔或凿岩机开挖孔径为4080mm,深为25mm的孔。在孔中填满水泥砂浆后插入收敛预埋件，尽量使两预埋件轴线在基线方向上，并使预埋件销孔轴线处于铅垂位置，上好保护帽，待砂浆凝固后即可量测，量测测点在预定量测部位，用特制直径140mm钻头，钻一深40cm的钻孔，再在此钻孔内钻一同心的直径为48mm的小孔，钻孔要求平直，并用水冲洗干净。矫直钢丝，并截成预定长度，将钢丝连接在钻孔锚头上。把锚头末端插入安装杆，然后将锚头推进到预定深度，操作时要注意定向，避免安装杆旋转，千万不能将安装杆后退，以免安装杆和锚头脱落。紧固锚头，若用楔形弹簧式锚头，则用3050kg力拉钢丝，如果锚头不滑动，即可认为

46、锚头已经锁紧；若用压缩木锚头，则等待压缩木吸水膨胀后，亦用3050kg力拉钢丝，若拉不动，则可认为锚头已经紧固。重复以上2、3、4操作步骤，安装剩余锚头，每根钢丝必须穿过楔形弹簧式锚头上的环或压缩木锚头中间的铁管，要注意避免钢丝互相缠绕。把与各锚头连接的钢丝分别穿过测筒上的各个导杆，并把测筒的上筒用固定螺丝、木楔及水泥砂浆固定在孔内，然后拉紧钢丝，并用螺母夹紧在各个导杆上，这时要注意调整导杆距离，使之有15mm的伸长量。把下筒与上筒相接，并用木楔塞紧，若是电测下筒，还需仔细安装，调整电感式位移传感器的量程，并引出电缆，盖上盖板。当试验点离开挖面很近时，必须采取防护措施，以防止爆破飞石损坏电缆及

47、测筒。开始初读数（如果用百分表测读，每次打开盖板）。为保证读数的稳定性，第一次读数的建立不小于24小时。开始阶段，每天至少进行一次测读，随着开挖面的远离，间隔时间可以酌情延长。b.量测与计算将钻孔伸缩计测筒上的电感式位移传感器与数字位移计连接，并打开位移计电源开关，即可进行读数。然后根据实际位移与读数的标定数字回归方程，即可算出钻孔伸缩计四个测点的实际位移。c.净空变化量测测线数表3.7-2净空变化量测测线布置表-地段开挖方法一般地段特殊地段全断面法一条水平测线台阶法每台阶一条水平测线每台阶一条水平测线，两条斜测线分部开挖法每分部一条水平测线上部每分部一条水平测线，两条斜测线，其余分部一条水平

48、测线接触压力测点布设：把测点布设在具有代表性的断面的关键部位上（拱顶、拱腰、拱脚、边墙仰拱等），每断面布置8个测点，并逐一进行编号。分别埋设于围岩和初期支护之间以及初期支护和二衬之间。埋设压力盒时，要使压力盒的受压面向着围岩。在隧道壁面，当测围岩施加给喷混凝土层的径向压力时，先用水泥砂浆或石膏把压力盒固定在岩面上，再谨慎施作喷混凝土层，不要使喷混凝土与压力盒之间有间隙，保证围岩与压力盒受压面贴紧。钢架内力和围岩力布设在同一量测断面上，每环格栅钢拱架布设8组钢筋计，分别沿钢架的内外边缘成对布设。安装前，在钢拱架待测部位并联焊接钢弦式钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温，然后将钢拱架由工人搬至

49、洞内立好，记下钢筋计型号，并将钢筋计编号，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，避免在洞内被施工所破坏。根据钢筋计的频率轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相的轴力值，然后根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋轴力计所在的拱架断面的弯矩，并在隧道横断面上按一定的比例把轴力、弯矩值点画在各轴力计分布位置，并将各点连接形成隧道钢拱架轴力及弯矩分布图。3.5.4必测项目的检测频率必测项目的检测频率应根据测点距开挖面距离及位移速度分别按一定要求进行。距开挖面距离确定监测频率监测断面距开挖面距离（m）监测频率（01）B2次/d（12）B1次/d（25）B1次/23d5B

50、1次/7d位移速度确定的监测频率监测断面距开挖面距离（m）监测频率三52次/d151次/d0.511次/23d0.51次/7d3.5.5量测数据整理分析隧道监控量测最核心的环节是量测后的数据证了和数据分析，绘制量测数据与时间的关系曲线及量测数据与开挖工作面距离的关系曲线。并对量测数据作如下一系列的处理、分析及反馈：依据回归分析、预测位移、收敛、拱顶下沉及钢筋力的最终值。以位移时间曲线为基础，根据位移、位移速率等分析、评定围岩和支护的稳定性。当位移急骤增加，每天的相对净空变化超过10mm时，重点加强观测，并密切注意支护结构的变化；当位移时间曲线出现反弯点时，同时支护开裂或掉块，此时尽快采取补强措

51、施，以防塌方；当位移、周边收敛、拱顶下沉达到预测最终值的90%,收敛速度小于0.2mm/天，拱顶下沉速率小于0.15mm/天时，认为围岩基本稳定，可进行二次衬砌施工；利用位移、力（拱架主力）反分析程序对围岩及支护结构的稳定性进行分析、评价；综合以上的分析结果，对施工方案、支护结构的稳定情况作出评价，当数据异常时，分析原因，制定对策。对施工及时提出建议，采取有效的措施，确保施工安全。根据围岩与支护时间的接触力量测结果，找出围岩压力在横断面的分布情况及围岩压力值随开挖时间变化的规律，与理论计算方法进行比较，以取得合理的围岩压力计算方法，检算初期支护的受力情况，判别初期支护的工作状态、支护特点，并对

52、初期支护进行安全评价。表3.7-3变形管理等级表管理等级距开外面1B距开外面2B施工状态mUVUJ3U2Uib/3U2U2/3采取相应工程措施并加强监测注：u实测位移值。4质量控制措施4.1断层及节理地段衬砌防水措施为确保隧道不渗、不漏，施工时，在断层及节理强富水区，采取“以堵为主、限量排放、多道防线、层层设防、刚柔给合、综合整治”的综合治理原则。施工中，主要从以下七道防线预防和根治隧道衬砌的渗漏水。第一道防线，注浆堵水；第二道防线，初期支护湿喷砼防水；第三道防线，衬砌前对洞身地下水渗漏较严重部位补充注浆堵水；第四道防线，打孔波纹管排水；第五道防线，初期支护与二次衬砌间设防水隔离层防水；第六道

53、防线：二次衬砌防水混凝土防水；第七道防线，施工缝、变形缝防水。并且要特别注意对洞身与横通道、附属洞室接口处等薄弱部位的防水施工工艺处理。（1）第一道防线：注浆堵水对于强富水带，按照设计要求，采用小导管径向注浆或、超前周边预注浆或帷幕注浆堵水并加固围岩。（2）第二道防线：初期支护湿喷砼防水初期支护喷射砼是承担施工阶段地层荷载的主要结构，必须有足够的强度、刚度和抗渗性。保证喷射砼的厚度，提高喷射砼的密实性，减少它的收缩变形裂缝，是湿喷混凝土防渗漏的关键。为了达到喷射砼防裂抗渗的目的，施工中必须设计好湿喷混凝土施工配合比。砂：选用品质、级配良好的中砂；碎石：质地坚硬，级配良好，最大粒径控制在12mm

54、之内；水泥：优先选用早强型硅酸盐水泥，并以细度大的水泥为宜；外加剂：选用市场优质的速凝剂和防水剂。选择合适的水灰比、灰砂比和灰石比：一般情况下水灰比控制在0.350.45,灰砂比固定在1:21:2.5,灰石比控制在1:21:3时，喷射混凝土的抗渗性能较好。（3）第三道防线：施作衬砌前对洞身地下水渗漏较严重部位补充注浆堵水。隧道开挖后,防水板施工前,对隧道仍有严重渗漏水地段采用小导管补充注浆堵水,堵住水源,减少地下水渗漏的压力和流量。在已开挖及初期支护后的洞身工作面周边将小导管打入地层中（喷射砼时在有水地段预埋注浆管）,借助注浆泵的压力,使浆液通过小导管渗透、扩散到地层孔隙或裂隙中,达到止水的目

55、的。（4）第四道防线：打孔波纹管排水对于注浆和湿喷砼未能防住的地下水,通过拱、墙系统设置的环向排水板和纵向排水管,将地下水引排至洞内排水侧沟排出。打孔波纹管安装施工必须严格按设计进行,定位必须准确,转角园顺,排水畅通,使水排向水沟,减少二次衬砌防水混凝土防水压力,保证建成后的隧道边墙、拱部不会因水压力过大出现渗漏现象。（5）第五道防线：防水隔离层防水本隧道按设计要求全断面设置防水隔离层,密闭的防水板,是保证结构防水质量的关键。（6）第六道防线：二次衬砌防水混凝土防水作好防水砼的设计和施工是控制结构防渗漏的首要措施。施工时,将根据防水砼的特点、防水要求来做好施工控制。确保地下水发育地段模筑砼衬砌

56、的抗渗能力不小于P12。（7）第七道防线：施工缝、变形缝防水施工缝和变形缝按要求设置好橡胶止水带。施工时责任到人并有专人旁站指导、检查止水构件的施工,确保施工质量。此部分的施工操作工艺要求相当高,必须质检人员全过程监督,确保施工质量。此外,为了达到防渗止水的目的,衬砌应用以下几项技术措施：采用衬砌台车全断面施工，拱、墙一次灌注，从而消除了拱墙接缝；衬砌台车长达12m,以减少施工接缝；衬砌前，充分做好各项准备工作，确保衬砌混凝土连续灌注；混凝土灌注过程中加强捣固，确保衬砌混凝土的密实度。4.2断层及节理地段衬砌砼质量控制断层及节理地段地质条件差，二次衬砌作为隧道的永久性支护，其质量的好坏对隧道后

57、期的运营安全起着重要作用。为保证砼施工质量，主要从防砼开裂、提高砼表面质量等方面进行质量控制，施工中加强过程控制，避免混凝土表面产生蜂窝、麻面、气泡、翻砂、粘掉皮、露筋等外观缺陷，从而使砼达到“内实外美”的要求：4.2.1砼防止开裂施工技术措施把好材料进场关，严格控制原材料的质量和技术标准：水泥、砂、碎石、水等原材料严把进场关，做好原材料的检验、试验，确保原材料的质量和技术参数符合砼施工要求。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。严格控制砂、碎石的含泥量；严格控制泵送砼的用水量和砼的坍落度。推广掺加粉煤灰和高效剂的双掺技术，等量替代水泥，以减少水泥用量，降低水化热，延缓水化热释放速度，从

58、而控制温度裂缝的产生。严格砼的施工工艺：二次衬砌施作时间，应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特征明显，需提前进行二次衬砌时，必须对初期支护或衬砌结构进行加强。砼拌合时严格按施工配料单计量，并定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测，及时调整拌合用水量。砼在运输和泵送过程中严禁加水，灌注时适当放慢速度，两侧边墙对称分层灌注。砼灌注过程中必须振捣，提高砼的密实度和均质性，减少内部微裂缝和气孔，提高抗裂性。夏季施工时，当气温高于32时，砂石料应搭设遮阳棚，用冷水冲洗碎石降温，并尽量安排在夜间浇筑砼。冬季施工时，水、砂石料采取预加热措施，并严格控制加热温度符合要求，同时在隧道

59、洞口设防寒门，保证洞内温度适中。砼拆模时的强度必须符合设计或规范要求，严禁未经试验人员同意提前脱模，脱模时不得损伤砼。4.2.2保证混凝土外观质量措施为保证混凝土表面美观，主要从配合比、混凝土捣固、养护等几方面制定以下措施：混凝土浇注前应对模型板进行严格检查，脱模剂涂沫是否均匀，模型接缝处理是否严密，止水带是否已设置，设置是否牢固等。施工中严格按照施工配合比拌制混凝土。混凝土拌合物不宜太干，应稍带塑性，水泥用量也应比普通混凝土酌量增加。混凝土浇注过程中派专人捣固，灌注结束后加强混凝土的浇水养护，防止出现脱水现象和干缩裂缝。为了防止混凝土膨胀裂纹的产生，必须严格控制水泥安定性，骨料中不许有锯末、煤末等杂质。如用吸水性较强的备料(如机制砂)时，应在拌合前将备料水湿透，使水泥硬化有储备水分。5安全应急措施防止围岩失稳的施工措施及施工预案安民隧道12条断层和9条节理密集带的防坍是整个隧道施工的关键之一，断层及节理地段施工的顺利与否，对整个隧道的按期贯通起着至关重要的作用。(1)防止围岩失稳的措施从思想认识上高度重视预防隧道的防坍方工作，真正树立“不坍就是速度，不坍就是效益，不坍就是水平”的思想。在施工中应做到“五到位”，即“认识到位、措施到位、管理到位、人员到位、设备到位”，为提高工