大独山隧道突水突泥专项施工方.pdf
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1、新建沪昆客专贵州段CKGZTJ-9 标大独山隧道突水突泥专项施工方案-1-中铁二十局集团有限公司大独山隧道突水突泥专项施工方案1 编制依据(1)铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424 2010;(2)铁路混凝土工程施工技术指南铁建设【2010】241 号;(3)高速铁路隧道工程施工技术指南铁建设【2010】241 号;(4)高速铁路隧道工程施工质量验收标准TB10753 2010;(5)大独山隧道设计图第二册 共四册;(6)大独山隧道设计图第三册 共四册;(7)时速 350 公里双线隧道辅助施工措施及施工方法;2 编制范围根据设计图纸:大独山隧道预测隧道正常涌水量为91200m3/d,最
2、大涌水量为 177000m3/d.其中 D1K855+300D1K858+918段内的断层带内,岩芯破碎,且地表岩溶形态和地下岩溶管道发育,有发生岩溶涌水突泥的危险。在 D1K856+650D1K856+700段内可能揭示张家寨暗河,该暗河雨季流量约为1.5m3/s,隧道涌水量将会成倍、甚至十倍的增加。根 据 断 层 分 析 有 可 能 出 现 突 水、突 泥 的 段 落:D1K854+510+610、D1K855+200+320、D1K855+580+680、D1K856+110+160、D1K856+615D1K857+075、D1K857+225+325、D1K857+645+860、D
3、1K858+020+160、D1K859+300+450、D1K859+800+950、D1K862+375+475段穿越破碎带、断层、岩溶接触带及地表村庄等,施工过程中极易发生突水、突泥现象且可能造成地表失水.根据现场施工揭示或超前地质预报结果:有发生突水、突泥可能的变更地段。3 工程概况3。1 设计概况新建沪昆客专贵州段CKGZTJ-9 标大独山隧道突水突泥专项施工方案-2-中铁二十局集团有限公司大独山隧道位于关岭普安区间,起讫里程为D1K852+772 D1K864+654,全长 11882m。全隧共设置 2 座横洞 1 座贯通平导,均采用无轨单车道。在D1K856+500线路左侧设置长
4、约1043m的一号横洞,在D1K861+500 线路左侧设置长约1361m的二号横洞,贯通平导长 11829m,起讫里程为 PD1K852+768 PD1K864+597,平行设置于线路前进方向右侧,与左线线路中线的距离为35m。4 施工组织方案4。1 总体原则坚持“早预报、先治水、强支护、快封闭,早衬砌”的施工原则组织施工。施工前严格执行超前地质预报工作,通过超前地质预报资料进行分析,确定岩溶或断层破碎带延伸、规模、方向与类型。对可能存在突泥涌水地段采取全断面超前预注浆结合局部注浆方法,经注浆止水效果达到要求后,方可组织开挖施工。注浆结束后,进行注浆效果检查。当地层含水量不大时,浆液填充率须
5、达到70以上,地层含水丰富时,浆液填充率须达到80以上。按总注浆孔的510%设置检查孔,检查孔的布设应在均布的原则下,结合注浆资料的分析做重点检查。检查孔应无涌泥、涌砂,不塌孔,渗水量应小于0.2L/min m.不取芯钻孔时,应记录钻进速度、钻进压力、排渣成份等,进行认真分析。注浆效果达到要求后,方可组织开挖施工。为防止突泥涌水对人员及设备造成危害,隧道施工时,通过综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件,以便采取有效的施工措施,避免施工突发灾害的发生。遇溶隙、裂隙水可以以堵为主;遇到暗河或管道流,必须以疏、排为主。4。2 工艺流程超前地质预报超前支护短开挖强支护仰拱砼拱墙二衬。4.3 突泥
6、涌水探测施工时加强超前地质预报,把超前地质预报纳入施工工序管理,建立新建沪昆客专贵州段CKGZTJ-9 标大独山隧道突水突泥专项施工方案-3-中铁二十局集团有限公司完善的超前地质预报系统,采用先进可靠的预报方法(TSP203 地震波法、红外线探水仪、水平声波反射法、地质雷达和超前钻孔等),采取长短结合、相互验证的综合预报手段,根据预报成果采取相应的处理措施,制订施工方案.(1)TSP203 全程施作 TSP203,软弱、破碎低层或岩溶发育区,每次预报距离采用 120m,搭接 20m;岩层较好的硬质岩每次预报距离采用150m,搭接 20m.(2)超前地质水平钻在可能发生涌水段落采用超前地质水平钻
7、施作3 个探孔,钻孔直径采用89,活动断裂带超前探测长度80100m,搭接长度不小于 10m,其余地段超前探测长度不小于30m,搭接长度不小于5m。(3)加深炮孔在每个掌子面采用风钻在拱顶、拱腰两侧、中部处施作加深炮孔,炮孔深度为 5 米,根据钻孔的速度和出水情况,判定前方围岩情况。(4)掌子面素描在开挖过程中,对每个掌子面进行地质素描,根据掌子面围岩的节理、产状、出水点位置和围岩走向,判定前方围岩情况。综合对比分析各种超前地质预报的结果,以确定前方隧道是否存在涌水突泥的段落并制定相应的施工预案。4.4 施工措施隧道在可能发生突水突泥地段施工时,应根据综合超前地质预报及现场实际情况,判识前方围
8、岩软塑状断层破碎带及溶洞的分布范围、类型情况(大小、有无水、溶洞是否发育中、以及充填物大小)、岩层稳定程度和地下水情况(有无长期补给来源、雨季水量有无增减),并采取相应的施工措施。4。4。1 突泥治理方案岩溶洞穴有填充物,其一般下沉量大、强度低、稳定性差,大多由泥新建沪昆客专贵州段CKGZTJ-9 标大独山隧道突水突泥专项施工方案-4-中铁二十局集团有限公司砂及其混合物组成。当隧道必须穿越时,隧道基底可采取换填、注浆加固、钢管桩、旋喷桩等方法来处理.对于充填淤泥的溶洞:在隧道施工中,采取综合超前地质超前预报判明前方存在充填淤泥质溶洞时,应停止施工。然后采用超前预注浆加固淤泥质地层,并采取超前大
9、管棚支护,台阶法开挖.开挖后及时进行径向注浆,及时施作二次衬砌结构.对于充填粉质粘性土型的:在隧道施工中,采取综合超前地质超前预报表明前方存在充填粉质粘土层时,鉴于粉质粘性土层有一定的自稳能力,对于拱部及边墙的溶洞可采用超前小导管支护,必要时在隧道拱部设大管棚超前支护,分部开挖,钢架支撑的处治方案,开挖后及时进行径向加固注浆。基底的溶洞可采取钢管群桩或高压旋喷桩进行加固处治。加固后及时施作二次衬砌结构,根据水压力测试结果确定是否采取抗水压二次衬砌结构形式。当溶洞较大、较深,填充物较多时,可采用梁、拱跨越.但梁端或拱座应置于稳固可靠的基岩上,必要时用圬工加固。当遇到一时难以处理全填充型溶洞时,可
10、采用迂回导坑绕过溶洞区,继续进行隧道施工,再行处理溶洞.4。4。2。涌水治理方案隧道在施工时,应根据超前地质预报及现场实际,探明前方围岩软塑状断层破碎带及溶洞的分布范围、类型情况(涌水大小、溶洞是否发育中)、岩层稳定程度和地下水情况(有无长期补给来源、雨季水量有无增减),并采取相应的施工措施.(1)当涌水量不大,涌水类型为基岩裂隙水时,在长段落范围内进行注浆是不经济的,也会对隧道的建设工期产生严重影响.因此,在这种条件下按照“适量排放”的原则,做好隧道施工排水和运营排水.(2)当涌水量较大、涌水集中在一定的范围内,严重影响隧道掘进进度时,采用超前注浆和帷幕注浆技术、径向注浆的方式进行堵水,来加
11、快隧道施工进度。新建沪昆客专贵州段CKGZTJ-9 标大独山隧道突水突泥专项施工方案-5-中铁二十局集团有限公司(3)施工中出现大集中涌水时,采取局部注浆的方式进行封堵,对剩余的小股涌水进行集中引排。同时加大施工中抽水泵站抽水能力的配备和储备,按设计中预测的最大涌水量配备各级泵站,具体排水系统布设方案等。为了防止突然涌水,发生涌水风险事件,在施工中严格控制台阶长度,并随时进行补注浆,保证隧道施工安全。(4)当有暗河和大量涌水时,宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后,采取暗管、涵洞、小桥等设施以渲泄水流,最后利用隧道内排水系统将水排出洞外。(5)局部注浆技术措施如岩层的溶隙、软弱夹层
12、的局部有股状涌水现象,出水比较清澈,受大气降雨影响不大,其处理方法有直接封堵法和间接封堵法。直接封堵法:对于涌水压力 P0。5MPa 的股状出水点,如来水方向可以确定,可采用直接封堵法进行处理。沿着出水部位和出水方向直接钻孔,孔间距应控制在 0.51.0m,钻孔深度应为开挖轮廓线外(0。51.0)D,如孔内的出水部位距离孔口较远,可安设和钻孔长度一样的注浆花管;如孔内的出水部位距离孔口较近,可安设2。0m 左右的孔口管,每根注浆管前端应开花孔,保证水从管中排出。管口均应安装球阀,管外壁和孔壁之间的空隙用锚固剂填充,注浆管安设完毕后,应进行挂网,网格外侧应用20 的钢筋将注浆管焊成整体,然后喷混
13、凝土 20cm 作为止浆墙。注浆材料应选用普通水泥浆,如局部出现漏浆可采用水泥水玻璃浆液进行封堵.注浆前应作压水试验,以确定注浆压力,注浆压力应大于 2 倍3 倍涌水压力。由于注浆压力较高,注浆管和注浆泵之间应采用丝扣连接。注浆泵应选用中、低压力的注浆泵(压力大于2。0MPa)。注浆顺序应从上到下,当发生未注浆的管子串浆时,应及时关闭球阀,直到将最后一根流水的注浆管堵住为止。间接封堵法:新建沪昆客专贵州段CKGZTJ-9 标大独山隧道突水突泥专项施工方案-6-中铁二十局集团有限公司对于涌水压力 0.5MPa P1.0MPa 的股状出水点,或来水方向不能明确判断的出水部位,可采用间接封堵法进行处
14、理.在围岩表面距离出水部位 0。51.0m 处,向出水方向钻斜孔,孔间距控制在0.51.0m,钻孔深度与直接注浆法类似,大部分孔应穿过出水岩层,将水引出.其注浆材料、注浆工艺、注浆结束标准和间接注浆法类似.该方法的特点是,钻孔受水的影响较小,且钻孔容易探到出水部位,同时对围岩加固效果好。注浆机械应选用中等压力的注浆泵,其泵压应大于5.0MPa.注浆的顺序为:先堵出水最小的孔,再依次封堵出水较大的孔,如哪根管子串浆,可将孔口阀门暂时关闭,待其他孔注浆完成后,再打开串浆管的阀门,如流水或流浆,应继续进行注浆。当涌水压力大于 1。0MPa 时,且出水点和与该出水点连通的管道距离孔口较远(一般情况下应
15、3.0m),可选用高压泵(压力10。0MPa),利用水压或气囊式止浆塞深入孔内进行注浆.但注浆过程中一定应加强对围岩和支护结构变形的监测,防止局部突然破坏,影响施工安全.上述情况也可采用以下2 种方法进行处理:第一种方法是采用C20混凝土将出水部位及附近的隧道空间完全填充,进行超前注浆处理;第二种方法是预留排水管,待抗水压衬砌完成后进行处理.后一种处理方法带有相当大的风险,一旦封堵后,水压过高,可能导致二次衬砌破坏.(6)当隧道已发生涌水时,立即启动应急预案,组织电工和抽水工24 小时不间断抽水,防止浸泡发生其他事故,同时安排挖掘机挖集水井并安排装载机配合运送抽水泵及排水管,增大隧道排水系统排
16、水能力.4。4。3。施工段落设计措施突水、突泥的段落:D1K854+510D1K854+610段采用级抗水压 0.5Mpa复合式衬砌,台阶法临时仰拱,拱部设置766mm 的中管棚,每环 50 根,每根长度为 8。0m,纵向每 6m 一环,全环 20b型钢拱架,间距0。6m。新建沪昆客专贵州段CKGZTJ-9 标大独山隧道突水突泥专项施工方案-7-中铁二十局集团有限公司根据超前预报实施超前周边注浆。D1K855+200D1K855+320段采用级抗水压 1。0Mpa 复合式衬砌,台阶法临时仰拱,拱部设置766mm 的中管棚,每环 50 根,每根长度为 8。0m,纵向每 6m一环,全环 20b 型
17、钢拱架,间距 0。6m。根据超前预报实施超前周边注浆。D1K855+580D1K855+680采用级抗水压 0。5Mpa 复合式衬砌,台阶法,全环 16 型钢拱架,间距 1。0m.根据超前预报实施帷幕注浆.D1K856+110D1K856+160段采用级抗水压0.5Mpa 复合式衬砌,台阶法临时仰拱,拱部设置 766mm 的中管棚,每环50 根,每根长度为 8.0m,纵向每 6m 一环,全环 20b 型钢拱架,间距 0.6m。根据超前预报实施超前周边注浆。D1K856+615D1K857+075段内D1K856+615D1K856+750段采用级抗水压 1。0Mpa复合式衬砌,台阶法临时仰拱,
18、拱部设置 766mm 的中管棚,每环50 根,每根长度为8.0m,纵向每6m 一环,全环 20b 型钢拱架,间距 0.6m。根据超前预报实施帷幕注浆.D1K856+750D1K856+820段采用级抗水压0.5Mpa 复合式衬砌,台阶法,拱部设置766mm 的中管棚,每环50 根,每根长度为8.0m,纵向每 6m 一环,全环 18 型钢拱架,间距 0.6m.D1K856+820D1K857+075采用级抗水压 0。5Mpa 复合式衬砌,台阶法,全环16 型钢拱架,间距 1。0m。D1K857+225D1K857+325段采用级抗水压0.5Mpa 复合式衬砌,台阶法临时仰拱,拱部设置766mm
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