隧洞特殊地层的施工技术.doc

隧洞特殊地层的施工技术 在断层及其他复杂地层，如在破碎松软、渗水、漏水、流砂等不良地质构造中进行隧洞施工，防止围岩坍塌和衬砌沉陷变形是关键问题。根据地质和水文地质资料，结合我单位施工经验，采取相应措施： 11一般措施 （1）在思想上重视它。提前开展有关情况的调查，根据调查情况，认真分析研究，选择合理的施工方法，制定相应的技术措施，避免在施工中造成困难，影响工程进展。 （2）采用地质超前预报，对前方的地质和水文条件进行预报，根据预报结果和已揭露的岩石情况综合判断，对前方的地质情况做到心中有数。 （3）缩短开挖进尺，严格控制爆破的单段起爆药量，确保爆破震动速度控制在2.0cms以内，同时加强爆破振动速度监测，及时调整爆破参数。 （4）爆破后要及时出碴，及时进行支护，减少掌子面暴露时间，并根据围岩量测情况大决定该段是否加强支护。 （5）技术人员必须现场旁站值班，随时观察了解掌子面的情况，及时采取有效措施。 12塌方预防及处理 12.1塌方预防 防止塌方是保证安全施工和快速掘进的关键，因此施工人员必须从思想上引起足够重视，施工前根据设计提供的地质勘探资料，实施超前地质探报技术，制订切实可行的施工方案。施工过程中，随时观察和监测有无异常，仔细研究岩体和地下水变化规律，不断修正和完善原设计方案。 （l）勤观测 在施工过程中，随时观察和量测现场工程地质及水文地质变化情况，研究变异规律，据以制订施工对策，在地质构造复杂地段，埋设YST型钢丝收敛计，及时预报岩体稳定情况。 （2）短开挖 岩性不良地段，严格控制进尺，紧跟作业面一次支护快速衬砌，多打孔，少装药，放小炮，保证断面规整，为初期支护创造条件。 （3）强支护 及时支护是消除塌方的重要手段，强支护是预防塌方的主要措施，施工中利用小导管注浆、长管棚、格栅拱等进行强支护。 12.2塌方处理 不同类型的塌方，选择不同的处理方案，某些情况还需要几种方案综合处理。根据本工程的特点，对预计可能发生的几种塌方情况，提出以下的措施： （1）裂隙扩张造成的小塌方： 此类塌方多发生在轻微风化或裂隙较密集的围岩中，主要是由于开挖和支护方法不当造成，常发生在爆破后的几个小时内，虽然塌方数量不大，但威胁工作面的施工安全，施工中拟用加强锚喷法。 （2）塌方体窄长的小塌方 此类塌方多发生在断层破碎带较窄且两侧岩体比较完整的地段，施工中可采用挑梁法安装钢支撑，然后对塌方处锚喷，挑梁法指将型钢穿过临时架立支撑的顶梁直抵掌子面，形成一排挑梁，在挑梁上架设水垛，填塞洞穴。 （3）中等塌方 塌方量较大，塌方范围在10m左右，多发生在两条相邻、倾向相对的断层带或两种岩层交接带。在塌方之前，常有掉块现象，其频率及块度随爆破振动烈度、振动频率和地下水活动强度的增加而提高。在塌方后，常有较稳定的顶板，继续塌方的可能性不大，一般用锚喷法、插筋排架法、护顶法、管棚法等处理。 （4）大塌方 该类塌方在 100m3以上，塌穴高度在 10m以上，当洞顶岩层较薄时，易发生冒顶。处理措施为：若塌方堵塞整个隧洞，且对塌方规模和规律还不了解，可采用锚喷法，管棚法等多种处理措施；当塌方段埋藏较浅或地质条件较为复杂时，从洞内处理难以保障安全，可采用灌浆法和环行导洞法综合处理。由于地下工程塌方情况十分复杂，塌方处理也无一定模式，具体要视现场情况研究决定。但根据以往的施工经验，以便做到未雨绸缪，一旦发生塌方，能够及时采取有效措施，以把损失减到最小，现对以上几种塌方形式提出如下处理方法，见表4-3。 表4-3塌方处理的主要方法序号处理方法适用条件主要施工程序1喷锚法小塌方或边墙塌方处理，亦常作为综合治理方法之一处理大塌方搭设作业平台；清理岩面；安装锚杆；挂钢筋网；喷混凝土；安装锚索（需采用锚索支护时）2对顶支撑法塌穴面前沿机顶拱发生小塌方以后，边墙和掌子面均无法找到底梁支点位置时的塌方加固塌方两端；安装钢顶撑；塌穴喷锚；出渣（塌穴高度大时，重复程度；分段衬砌；塌穴回填及加固3挑梁法掌子面前沿顶拱发生小塌方以后，边墙和掌子面均无法找到底梁支点位置时的塌方将圆木或型钢穿过原支撑或临时架立支撑的顶梁直低掌子面，形成一排挑梁；在挑梁上架设木垛，填塞塌穴；出渣4插筋排架法塌方堵塞全部工作面、塌穴情况不明的大塌方，或冒顶事故的塌方，也是实现护顶法，混凝土纵梁法和环形导洞法等处理方法的重要施工程度之一。紧贴掌子面架设钢支撑；在顶拱设计开挖线以外按一定角度（310）钻孔；安装钢筋支架形成掌子面超前支护；在钢筋支架保护下塌方体出渣；喷混凝土；按程序继续施工5护顶法塌方堵塞高度超过掌子面顶部的顶拱塌方由地表钻孔或开挖旁通洞进入塌穴上部空腔；找平塌穴下部塌渣；灌注水泥砂浆护拱或浇筑混凝土护拱；出渣并作临时支护；护顶（或衬砌）；回填护顶以上塌穴6导洞灌浆法埋置深度较大的地下工程塌方导洞开挖；在导洞内钻孔灌注；分段扩大；分段衬砌7钢管棚架法大、中型地下工程大塌方及冒顶事故水平钻孔；埋设钢管；在钻孔内和钢管内灌浆（某些情况下可不灌浆）；塌方段分段开挖出渣；塌方段分段衬砌8环形导洞法大型地下工程的大塌方或冒顶事故由下而上开挖导洞群并回填混凝土，完成边墙顶拱环形支护结构（亦可结合建筑物作为永久衬砌）；中央核心塌体出渣；抑拱衬砌 13防护措施 根据现场详细地质情况，针对性地采取防护措施。 13.l超前小导管注浆施工 断层破碎带视岩性及涌水具体情况采取不同措施，如果断层破碎和涌水不严重，拟采用全断面光面爆破法施工，否则，采用微台阶法开挖、小导管超前注浆，工艺流程见图：施工准备 喷砼凝土封闭开挖面 钻孔打小导管 注浆 开挖0.51.0m 小导管一般采用32mm的有管，钢管长度采用3.56.0m，钻孔直径比管径大20mm，钢管应沿隧洞开挖轮廓线布置向外倾斜，外插角一般为510,处理坍体可适当加大。导管插入钻孔后外露一定长度，以便连投注浆管，并用塑胶泥将导管和周围孔隙封堵。注浆压力根据地层致密程度为 0.5Mpa-1.0Mpa。纵向前后相邻两排小导管搭接的水平投影长度b不小于1m，渗入性注浆导管环向间距a通过试验确定，但不得超过04m，如果地下水丰富，渗入性注浆先用排管式排管C=0.35m。 注浆前用喷砼封闭掌子面，以防漏浆，对于强行打入的钢管，先冲清管内积物，然后注浆，注浆顺序由下而上，浆液用人工拌和。 水泥浆水灰比为 1.5:1，1:1，1:0.8，三个等级，浆液由稀至浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐步变浓直至0.8：l为至，考虑到注浆后需尽快开挖，注浆应用普通水泥或早强水泥，拌浆时可掺入减水剂。 渗入性注浆按试验所确定的压力及注浆量施工，小导管注浆的孔口最高压力严格控制在允许范围内，以防压裂工作面，同时，若孔口压力已达到规定值，即每根导管内已达到规定注入量时，就可结束。若孔口压力已达到规定值，但注入量仍不足，亦应停止注浆。注完浆的钢管要立即堵塞孔日，防止装液外流。 注浆结束后，必须检查钻孔，检查注浆效果，如未达到要求，应进行补孔江装。注浆后，等待8小时后方可开挖，开挖长度应根据长度而定，但必须留下 35米的止浆墙。超前小导管注浆施工工艺流程图4-7： 13.2管棚法用潜孔钻机钻眼，采用108钢管，管长根据现场地质情况而定，一般为10-20m，管内灌注砂浆（图4-8），并采用钢支撑复合支护。施 工 准 备喷混凝土封闭开挖面钻 孔 打 小 号 管 双排注 浆管开挖0.5-1.0米图4-7超前小导管注浆施工工艺流程图图4-8管棚法施工布置图13.3格栅拱喷砼复合支护法格栅拱由四根22或25螺纹钢，2020cm正方形间距布置，外弧杆与内弧杆之间用10钢筋交叉焊接成整体，根据断面大小将榀分成四部或五部，中间用法兰连接。两榀间距为70cm，两榀之间用22螺纹交叉连接，采用超前锚杆或径向锚杆固定，最后进行喷浆（图4-9） 图4-9格栅拱喷检复合支护施工布置图