「皂角坡隧道水塘施工技术方案(5m周边)」

新建铁路杭州至长沙客运专线HCTJ-1标皂角坡隧道过水塘段施工方案编制：复核：审核：批准：中铁二十局（集团）有限公司杭长铁路客运专线HCTJ1标二〇一二年二月目录1．编制依据 22．工程概况 23．过水塘段施工总方案 34.过水塘段施工方法 34.1施工前准备工作 34.2隧道洞内施工 34.2.1超前地质预报 34.2.25m超前周边预注浆 44.2.3超前支护 104.2.4开挖 134.2.5支护 134.2.6衬砌 134.3主要机械及人员配置 144.3.1主要机械设备配置 144.3.2劳动力配置 155．监控量测 165.1监控量测项目 165.2监控量测管理及人员配备 165.3隧道量测项目、量测仪器及量测方法 165.3.1地质和支护状况信息的观察 165.3.2浅埋地表沉降监测 175.3.3拱顶下沉及收敛量测 175.3.4量测布置 175.4监控量测质量保证措施 186．成立组织机构 197．施工安全措施 19皂角坡隧道过水塘段施工方案 （1）、《新建铁路杭州至长沙铁路客运专线施工图》隧参01（2）、《新建铁路杭州至长沙铁路客运专线湖南段HCTJ-1标段实施性施工组织设计》（3）、现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。（4）、本单位所拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验。（5）、《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）。（6）、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》（铁建设（2005）160号）。（7）、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设〔2005〕157号。（8）、《铁路隧道工程施工安全技术规程》（TB10304-2009）。（9）、《铁路隧道防排水施工技术指南》（TZ331-2009）。（10）、《新建铁路杭州至长沙铁路客运专线施工图》隧参04。皂角坡隧道位于湖南省醴陵市枫林市乡境内，隧道全长2605m，起止里程DK857+105-DK859+710，设计为双线隧道，线间距为5m。隧道内纵坡采用单面上坡，坡度为8.6‰。是铁道部Ⅱ级风险隧道。隧址区主要为剥蚀低山丘陵区和丘间谷地相间，隧址区经过两处F断层、三处过水塘段。节理裂隙发育，构造裂隙水较发育。DK857+560～DK857+716段地表存在一水塘，水塘位于线路上方，隧道在水塘段的最小埋深为21m，水塘常年有水，水位随季节变化较大。该段因构造发育，岩层采用5m超前周边预注浆，参照“杭长（隧）参04-09”图纸施工，超前支护调整为φ89mm洞身长管棚+单层超前小导管注浆预支护，开挖工法按照三台阶临时仰拱法（设临时钢架），采用Ⅴc衬砌结构。4.1施工前准备工作机械人员配置要到位，并对参加的施工人员进行技术交底和培训。4.2隧道洞内施工4.2.1超前地质预报为提前弄清地层岩性、地质构造、不良地质、地下水等情况，过水塘段范围内必须合理的安排超前地质预报工作，为隧道安全施工提供可靠的技术参数，根据现场实际情况，做好以下超前地质预报工作。（1）地质调查地质调查包括洞内掌子面地质素描和洞外地表地质调查，特别是地质素描工作必须随每天隧道开挖及时进行。（2）超前钻探隧道通过水塘段岩层为Ptx板岩，黄褐色至灰绿色，中-薄层状。洞内掌子面通过做超前水平钻探揭示，围岩节理裂隙发育，掌子面拱部易掉块，侧壁无支护易坍塌，掌子面渗水呈线状，左侧渗水量大，地下水发育，施工过程中易坍塌。4.2.25m超前（1）5m超前周边预注浆设计参数①导管规格：孔口管采用φ108mm，壁厚5mm，管长1m；②孔间距：孔底间距3m布置；③注浆长度：30m④注浆材料：注浆材料为1:1纯水泥浆;⑤注浆孔数量：98个;⑥开挖长度22m。（2）周边预注浆施工工艺周边预注浆施工工艺详见下图周边预注浆施工工艺流程图1）测量定位孔位施工前，测量人员要按照角度和斜长将所有孔位的具体位置在掌子面上放样出来，用白油漆标识清楚。2）搭钻孔平台安装钻机①钻机平台可用方木或钢管脚手架搭设，搭设平台应一次性搭好，钻孔由钻机从低孔位向高孔位进行。②平台支撑要着实地，连接要牢固、稳定。防止在施钻时钻机产生不均匀下沉、摆动、位移等影响钻孔质量。③钻机定位：钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与孔口管轴线相吻合。3）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φ108孔口管插入，外露20～30cm，管壁与孔口接触处用麻丝填塞，再向孔口管内注水泥浆固结。孔口管起着导向作用，钻孔安装时要控制好外插角度。4）钻孔①为了便于安装钢管，钻头直径采用φ108②地质较好的情况下可以一次成孔；钻进时产生坍孔、卡钻，需补注浆后再钻进。③钻机开钻时，可低速低压，待成孔1.0m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。④钻进过程中经常用测斜仪测定其位置，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。⑤钻进过程中确保动力器，扶正器、合金钻头按同心圆钻进。⑥认真作好钻进过程的原始记录，及时对孔口岩屑进行地质判断、描述。作为开挖洞身的地质预探预报，作为指导洞身开挖的依据。⑦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。5）清孔验孔①用地质岩芯钻杆配合钻头(Φ100②用高压气从孔底向孔口清理钻渣。③用钢筋（32m）、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。6）注浆①要对注浆系统进行压水检查，压水压力一般为设计注浆压力的1.2倍。以检查各注浆机具的密封性和完好性，同时检查搅拌机运行状况，发现问题立即解决，以免在注浆过程中因机械故障而造成注浆中断。②检查止浆塞的磨损程度，若发现止浆塞不能有效密封注浆，应立即更换，以免从止浆塞返浆，凝固后使注浆芯管无法拔出，影响正常施工。③注浆系统检测合格后，立即转入压水试验。按一个压力阶段进行全孔压水试验，压力零点为静水压力。先观察静止水压，一分钟一次，连续三次静水压力变化均小于压力平均值的1％时，则最后一次即为静水压。然后进行试验，试验时每2分钟同时记录一次压入水量和压力值，直至达到稳定，稳定标准为连续4次观测值的变化幅度均小于平均值的1％。压水试验过程应按规定格式详细记录，根据地层的渗透性能确定注浆配合比。④注浆方法a、后退式分段注浆后退式分段注浆利用钻机钻孔，将气囊（水囊）式止浆塞置入注浆钻孔内，通过输水（气）设备，使止浆塞膨胀，和岩壁形成止浆系统，满足分段后退式注浆要求。每注浆段长5米，第一注浆段完成后，后退止浆塞至下一注浆段预定位置进行第二段注浆，如此下去，直至该孔注浆完成后开始下一注浆孔的注浆施工。见下图后退式分段注浆示意图。b、前进式分段注浆前进式分段注浆工艺是针对成孔困难，涌水量很大等特殊地址条件下的一种可行性较高的注浆技术，遇水即注浆，再扫空，再注浆，直至设计孔深。见下图前进式分段注浆示意图。⑤注浆压力的控制开泵前旋转压力调节旋钮将油压调在要求的表刻度上，随注浆阻力的增大，泵压随之升高，当达到调定值时，自动停机。对于不能预先设定压力值的注浆机，在压力达到预定值时，要打开泄浆阀减压。⑥注浆顺序先注外圈，后注内圈，同一圈由下而上间隔施作。⑦注浆结束标准（1）、注浆结束标准根据注浆压力和注浆量来控制。一般采用定压注浆。当注浆压力逐步升高，达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆；单孔注浆量与设计注浆量大致相同，注浆结束时的注浆量在20～30L/min以下，可结束本孔注浆。注浆结束时，应先打开泄浆管阀门，再关闭进浆管阀门并汲清水将注浆管路冲洗干净后方可停机。（2）、注浆效果检查分析全部注浆孔注浆完成后，在开挖轮廓线范围内打设检查孔，检测注浆效果，每循环设5个检查孔，其中拱部2个，左右边墙各1个，底部1个，检查孔直径110mm，长度约30m。注浆效果判断标准：=1\*GB3①检查孔出水量小于0.2L/min.m，任一检查孔漏水量小于5L/min。=2\*GB3②进行压水检查，即在1MPa压力下，吸水量小于2L/min。=3\*GB3③加固体抗压强度不小于3Mpa。如不能达到以上要求，则要根据情况进行补孔注浆，直到满足上述要求为止。④岩体RQD指标达到75-80。4.2.3超前支护（1）管棚设计参数①导管规格：外径99mm，壁厚5mm；孔口管：热轧无缝钢管，外径107，壁厚②管距：环向间距40cm；③倾角：外插角以≤12°为宜，可根据实际情况作调整；④注浆材料：注浆材料为普通水泥浆。⑤设置范围：拱部140°范围；⑥管棚单根长度：1⑦管棚数量：45根（2）管棚施工工艺管棚施工主要工序有施作套拱；搭钻孔平台、安装钻机；钻孔；清孔、验孔；安装管棚钢管；注浆。工序技术要求高，工艺复杂，施工工艺详见下图。管棚施工工艺流程图1）扩挖管棚工作室由于大管棚是在洞内施作，为保证大管棚施工的空间，需要开辟大管棚工作室。按单节导管长6米，钻机机身及主动钻杆共2.0m，则工作室的长度应为800cm，扩挖较设计断面大58因此在扩挖工作室后，管棚的外插角度宜平缓，控制在3°以内即可。管棚工作室施工示意图其他钻孔过程同预注浆钻孔。2）安装管棚钢管①钢管应在专用的管床上加工好丝扣，棚管四周钻φ10～16mm出浆孔(靠掌子面1.5m②棚管顶进采用大孔引导和棚管机钻进相结合的工艺，即先钻大于棚管直径的引导孔(φ100③接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。3）注浆⑴施工时先安装有孔钢花管、有孔钢花管注完浆，在安装热轧钢管。⑵注浆材料：注浆材料为普通水泥浆。⑶采用注浆机将水泥浆液注入管棚钢管内，注浆压力一般为0.5～2.0MPa，具体浆液配合比和注浆压力由现场实验确定，当无吸浆量情况下，持压15min后停止注浆。注浆量应满足设计要求，一般为钻孔圆柱体的1.5倍；若注浆量超限，未达到压力要求，应调整浆液浓度继续注浆，确保钻孔周围岩体与钢管周围孔隙充填饱满。注浆时先灌注“单”号孔，再灌注“双”号孔。4.2.4开挖具体开挖方法按照三台阶临时仰拱法（设置临时钢架）施工工艺进行开挖4.2.5支护本过水塘段按照时速350公里客专《双线隧道复合式衬砌》（杭长隧参01）图中的Vc型加强复合式衬砌施工。（1）钢架：I22b型钢钢架，设计钢架纵向间距0.5米，全环设置；纵向采用φ22钢筋连接；（2）锚杆：拱部采用φ25×7普通中空锚杆，边墙采用φ22砂浆锚杆，锚杆长度均为L=4.0米，间距环纵向为1.2×1.2米，梅花型布置；（3）钢筋网：钢筋网采用φ8钢筋，规格为20×20cm初期支护施工工艺与其他Vc加强复合式衬砌洞相同，可参见相应作业指导书。4.2.6本过水塘段按照时速350公里客专《双线隧道复合式衬砌》（杭长隧参01）图中的Vc加强复合式衬砌施工。（1）主筋采用Φ22螺纹钢，环向钢筋纵向间距为20cm，纵向钢筋环向间距为25cm，钢筋净保护层厚度41mm。（2）拱墙衬砌厚度55cm，仰拱厚度衬砌施工工艺与其他Vc加强复合式衬砌洞段相同，可参见相应作业指导书。4.3主要机械及人员配置4.3.主要施工机械设备配备表序号名称规格型号现状数量（台）备注1砼拌和站HZS60良好12砼搅拌运输车良好33混凝土输送泵三一重工良好14衬砌模板台车12m良好15全站仪南方NTS-352良好16往复式注浆泵ZG6310良好27内燃发电机组300KVA良好18砼喷射机（湿喷）TK500-5C良好29开挖台架良好110座式电动空压机20;27.2m良好211风钻YT-28良好3012装载机50C良好113管棚钻机MK-5水平钻机良好114挖掘机PC220-8;良好115运输汽车20t良好516风镐YT28良好1517电力变压器630KVA良好118电焊机BX-500良好819氧气焊良好220钢筋调直机良好121切割机良好122冷弯机LW-20-D良好123叶片式搅拌机JZ350良好34.3.2皂角坡隧道过水塘段施工人员配备表序号项目人数备注一开挖作业班1工班长32司钻工24含爆破员3安锚杆、钢架184操作注浆泵45喷砼工106装碴司机37汽车司机8小计70二衬砌作业队1工班长12检底33铺防水板64砼灌注8含台车定位5砼泵司机36砼捣固67钢筋工12小计39三其它工种修理工1电工2电焊工8小计11合计1205.1监控量测项目隧道监控量测必测项目主要包括围岩及支护状态观察、拱顶下沉、周边收敛、地表沉降。5.2监控量测管理及人员配备施工监控测量管理：紧跟开挖、支护作业。按设计要求设置监测点，并根据具体情况及时调整或增加量测的内容。量测数据及时分析处理，实现动态管理、动态施工。量测组织人员配备：隧道量测成立专门量测小组。由胡增斌任组长。组员：渠亚康、韩祥、曾红5.3隧道量测项目、量测仪器及量测方法5.3.1地质和支护状况信息的观察观察记录工作面的工程地质与水文地质情况，作地质素描。观察开挖面附近初期支护状况，判断围岩、隧道的稳定性和初期支护的可靠性。超前地质预报委托第三方负责，现场技术员配合。范围：工作面及初期支护后的地段进行观察。监测仪器：地质罗盘仪等。5.3.2浅埋地表沉降监测DK857+537~DK857+567段属隧道过水塘段，覆盖层薄，开挖后围岩难以自稳成拱，地表易沉陷，为了确保过水塘段的施工安全，进行地表沉降监测。布点原则为：在Ⅴ级围岩且埋深小于40m的地段沿隧道轴向每隔5～10m布设。同时在横向依据实际情况，选定主断面，沿主断面布设测点，以了解地表沉降的横向影响范围。监测仪器为：精密水准仪，铟钢尺等。5.3.3拱顶下沉及收敛量测拱顶下沉及净空变位收敛量测,根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点。DK857+537~DK857+567段设计为Ⅴ级围岩，量测断面间距为5m（可适当加密）。净空变位量测在开挖后尽早进行，初读数在开挖12小时内且在下一循环开挖前读取，采用收敛计量测。浅埋地段洞内外量测点布设在同一横断面内。拱顶下沉及收敛量测测点布置见“三台阶临时仰拱法拱顶及水平测线布置图”。5.3.4量测布置（1）拱顶下沉及周边收敛测线（点）布置拱顶下沉及周边收敛测线（点）布置应根据施工方法、地质条件、量测断面所在位置、隧道埋置深度等条件确定。（2）地表沉降布点隧道浅埋地段地表下沉的量测宜与洞内净空变化和拱顶下沉量测在同一横断面内。在炸药库周围增设地表下沉观测点。横断面方向应在隧道中心及两侧间距2～5m处设地表下沉测点，每个断面设7～11点，监测范围应在隧道开挖影响范围以外。地表下沉量测应在开挖工作面前方，隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始量测点距，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。地表下沉测点布置图5.4监控量测质量保证措施（1）将监测管理及监测实施计划纳入施工生产计划中，作为一个重要的施工工序来抓，并保证监测有确定的时间和空间。（2）制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施工进度控制计划。（3）施工监测紧密结合施工步骤，监控每一施工步骤对周围环境、围岩、支护结构、变形的影响，据此优化施工方案。（4）监测数据应及时整理分析，每天报送一次。监测报告应包括阶段变形值、变形速率、累计值，并绘制位移时态（或时程）曲线，进行回归分析，及时对监测结果进行综合评价。为使皂角坡隧道过水塘段施工过程中安全、质量、进度可控，我项目部专门成立过水塘段施工领导小组。对过水塘段施工进行全过