大獨山隧道突水突泥專項施工方案

2021-07-28 11:31:54 字數 4763 閱讀 4536

1 編制依據

(1)《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》tb10424-2010;

(2)《鐵路混凝土工程施工技術指南》鐵建設【2010】241號;

(3)《高速鐵路隧道工程施工技術指南》鐵建設【2010】241號;

(4)《高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準》tb10753-2010;

(5)《大獨山隧道設計圖第二冊共四冊》;

(6)《大獨山隧道設計圖第三冊共四冊》;

(7)《時速350公里雙線隧道輔助施工措施及施工方法》;

2編制範圍

根據設計圖紙:大獨山隧道**隧道正常湧水量為91200m3/d,最大湧水量為177000m3/d。其中d1k855+300~d1k858+918段內的斷層帶內,岩芯破碎,且地表岩溶形態和地下岩溶管道發育,有發生岩溶湧水突泥的危險。

在d1k856+650~d1k856+700段內可能揭示張家寨暗河,該暗河雨季流量約為1.5m3/s,隧道湧水量將會成倍、甚至十倍的增加。

根據斷層分析有可能出現突水、突泥的段落:d1k854+510~+610、d1k855+200~+320、d1k855+580~+680、d1k856+110~+160、d1k856+615~d1k857+075、d1k857+225~+325、d1k857+645~+860、d1k858+020~+160、d1k859+300~+450、d1k859+800~+950、d1k862+375~+475段穿越破碎帶、斷層、岩溶接觸帶及地表村莊等,施工過程中極易發生突水、突泥現象且可能造成地表失水。

根據現場施工揭示或超前地質預報結果:有發生突水、突泥可能的變更地段。

3工程概況

3.1 設計概況

大獨山隧道位於關嶺~普安區間,起訖里程為d1k852+772~d1k864+654,全長11882m。全隧共設定2座橫洞1座貫通平導,均採用無軌單車道。在d1k856+500線路左側設定長約1043m的一號橫洞,在d1k861+500線路左側設定長約1361m的二號橫洞,貫通平導長11829m,起訖里程為pd1k852+768~pd1k864+597,平行設定於線路前進方向右側,與左線線路中線的距離為35m。

4 施工組織方案

4.1 總體原則

堅持「早預報、先治水、強支護、快封閉,早襯砌」的施工原則組織施工。

施工前嚴格執行超前地質預報工作,通過超前地質預報資料進行分析,確定岩溶或斷層破碎帶延伸、規模、方向與型別。對可能存在突泥湧水地段採取全斷面超前預注漿結合區域性注漿方法,經注漿止水效果達到要求後,方可組織開挖施工。注漿結束後,進行注漿效果檢查。

當地層含水量不大時,漿液填充率須達到70%以上,地層含水豐富時,漿液填充率須達到80%以上。按總注漿孔的5~10%設定檢查孔,檢查孔的布設應在均布的原則下,結合注漿資料的分析做重點檢查。檢查孔應無湧泥、湧砂,不塌孔,滲水量應小於0.

2l/min·m。不取芯鑽孔時,應記錄鑽進速度、鑽進壓力、排渣成份等,進行認真分析。注漿效果達到要求後,方可組織開挖施工。

為防止突泥湧水對人員及裝置造成危害,隧道施工時,通過綜合超前地質預報手段探明掌子面前方地質條件,以便採取有效的施工措施,避免施工突發災害的發生。遇溶隙、裂隙水可以以堵為主;遇到暗河或管道流,必須以疏、排為主。

4.2 工藝流程

超前地質預報→超前支護→短開挖→強支護→仰拱砼→拱牆二襯。

4.3 突泥湧水探測

施工時加強超前地質預報,把超前地質預報納入施工工序管理,建立完善的超前地質預報系統,採用先進可靠的預報方法(tsp203**波法、紅外線探水儀、水平聲波反射法、地質雷達和超前鑽孔等),採取長短結合、相互驗證的綜合預報手段,根據預報成果採取相應的處理措施,制訂施工方案。

(1)tsp203

全程施作tsp203,軟弱、破碎低層或岩溶發育區,每次預報距離採用120m,搭接20m;岩層較好的硬質巖每次預報距離採用150m,搭接20m。

(2)超前地質水平鑽

在可能發生湧水段落採用超前地質水平鑽施作3個探孔,鑽孔直徑採用φ89,活動斷裂帶超前探測長度80~100m,搭接長度不小於10m,其餘地段超前探測長度不小於30m,搭接長度不小於5m。

(3)加深炮孔

在每個掌子面採用風鑽在拱頂、拱腰兩側、中部處施作加深炮孔,炮孔深度為5公尺,根據鑽孔的速度和出水情況,判定前方圍岩情況。

(4)掌子面素描

在開挖過程中,對每個掌子面進行地質素描,根據掌子面圍岩的節理、產狀、出水點位置和圍岩走向,判定前方圍岩情況。

綜合對比分析各種超前地質預報的結果,以確定前方隧道是否存在湧水突泥的段落並制定相應的施工預案。

4.4 施工措施

隧道在可能發生突水突泥地段施工時,應根據綜合超前地質預報及現場實際情況,判識前方圍岩軟塑狀斷層破碎帶及溶洞的分布範圍、型別情況(大小、有無水、溶洞是否發育中、以及充填物大小)、岩層穩定程度和地下水情況(有無長期補給**、雨季水量有無增減),並採取相應的施工措施。

4.4.1突泥治理方案

岩溶洞穴有填充物,其一般下沉量大、強度低、穩定性差,大多由泥砂及其混合物組成。當隧道必須穿越時,隧道基底可採取換填、注漿加固、鋼管樁、旋噴樁等方法來處理。

對於充填淤泥的溶洞:在隧道施工中,採取綜合超前地質超前預報判明前方存在充填淤泥質溶洞時,應停止施工。然後採用超前預注漿加固淤泥質地層,並採取超前大管棚支護,台階法開挖。

開挖後及時進行徑向注漿,及時施作二次襯砌結構。

對於充填粉質粘性土型的:在隧道施工中,採取綜合超前地質超前預報表明前方存在充填粉質粘土層時,鑑於粉質粘性土層有一定的自穩能力,對於拱部及邊牆的溶洞可採用超前小導管支護,必要時在隧道拱部設大管棚超前支護,分部開挖,鋼架支撐的處治方案,開挖後及時進行徑向加固注漿。基底的溶洞可採取鋼管群樁或高壓旋噴樁進行加固處治。

加固後及時施作二次襯砌結構,根據水壓力測試結果確定是否採取抗水壓二次襯砌結構形式。

當溶洞較大、較深,填充物較多時,可採用梁、拱跨越。但樑端或拱座應置於穩固可靠的基岩上,必要時用圬工加固。

當遇到一時難以處理全填充型溶洞時,可採用迂迴導坑繞過溶洞區,繼續進行隧道施工,再行處理溶洞。

4.4.2.湧水治理方案

隧道在施工時,應根據超前地質預報及現場實際,探明前方圍岩軟塑狀斷層破碎帶及溶洞的分布範圍、型別情況(湧水大小、溶洞是否發育中)、岩層穩定程度和地下水情況(有無長期補給**、雨季水量有無增減),並採取相應的施工措施。

(1)當湧水量不大,湧水型別為基岩裂隙水時,在長段落範圍內進行注漿是不經濟的,也會對隧道的建設工期產生嚴重影響。因此,在這種條件下按照「適量排放」的原則,做好隧道施工排水和運營排水。

(2)當湧水量較大、湧水集中在一定的範圍內,嚴重影響隧道掘進進度時,採用超前注漿和帷幕注漿技術、徑向注漿的方式進行堵水,來加快隧道施工進度。

(3)施工中出現大集中湧水時,採取區域性注漿的方式進行封堵,對剩餘的小股湧水進行集中引排。同時加大施工中抽水幫浦站抽水能力的配備和儲備,按設計中**的最大湧水量配備各級幫浦站,具體排水系統布設方案等。為了防止突然湧水,發生湧水風險事件,在施工中嚴格控制台階長度,並隨時進行補注漿,保證隧道施工安全。

(4)當有暗河和大量湧水時,宜排不宜堵。在查明水源流向及其與隧道位置的關係後,採取暗管、涵洞、小橋等設施以渲洩水流,最後利用隧道內排水系統將水排出洞外。

(5)區域性注漿技術措施

如岩層的溶隙、軟弱夾層的區域性有股狀湧水現象,出水比較清澈,受大氣降雨影響不大,其處理方法有直接封堵法和間接封堵法。

①直接封堵法:

對於湧水壓力p≤0.5mpa的股狀出水點,如來水方向可以確定,可採用直接封堵法進行處理。沿著出水部位和出水方向直接鑽孔,孔間距應控制在0.

5~1.0m,鑽孔深度應為開挖輪廓線外(0.5~1.

0)d,如孔內的出水部位距離孔口較遠,可安設和鑽孔長度一樣的注漿花管;如孔內的出水部位距離孔口較近,可安設2.0m左右的孔口管,每根注漿管前端應開花孔,保證水從管中排出。管口均應安裝球閥,管外壁和孔壁之間的空隙用錨固劑填充,注漿管安設完畢後,應進行掛網,網格外側應用φ20的鋼筋將注漿管焊成整體,然後噴混凝土20cm作為止漿牆。

注漿材料應選用普通水泥漿,如區域性出現漏漿可採用水泥水玻璃漿液進行封堵。

注漿前應作壓水試驗,以確定注漿壓力,注漿壓力應大於2倍~3倍湧水壓力。由於注漿壓力較高,注漿管和注漿幫浦之間應採用絲扣連線。注漿幫浦應選用中、低壓力的注漿幫浦(壓力大於2.

0mpa)。注漿順序應從上到下,當發生未注漿的管子串漿時,應及時關閉球閥,直到將最後一根流水的注漿管堵住為止。

②間接封堵法:

對於湧水壓力0.5mpa<p≤1.0mpa的股狀出水點,或來水方向不能明確判斷的出水部位,可採用間接封堵法進行處理。

在圍岩表面距離出水部位0.5~1.0m處,向出水方向鑽斜孔,孔間距控制在0.

5~1.0m,鑽孔深度與直接注漿法類似,大部分孔應穿過出水岩層,將水引出。其注漿材料、注漿工藝、注漿結束標準和間接注漿法類似。

該方法的特點是,鑽孔受水的影響較小,且鑽孔容易探到出水部位,同時對圍岩加固效果好。

注漿機械應選用中等壓力的注漿幫浦, 其幫浦壓應大於5.0mpa。注漿的順序為:

先堵出水最小的孔,再依次封堵出水較大的孔,如哪根管子串漿,可將孔口閥門暫時關閉,待其他孔注漿完成後,再開啟串漿管的閥門,如流水或流漿,應繼續進行注漿。

當湧水壓力大於1.0mpa時,且出水點和與該出水點連通的管道距離孔口較遠(一般情況下應>3.0m),可選用高壓幫浦(壓力>10.

0mpa),利用水壓或氣囊式止漿塞深入孔內進行注漿。但注漿過程中一定應加強對圍岩和支護結構變形的監測,防止區域性突然破壞,影響施工安全。上述情況也可採用以下2種方法進行處理:

第一種方法是採用c20混凝土將出水部位及附近的隧道空間完全填充,進行超前注漿處理;第二種方法是預留排水管,待抗水壓襯砌完成後進行處理。後一種處理方法帶有相當大的風險,一旦封堵後,水壓過高,可能導致二次襯砌破壞。

(6)當隧道已發生湧水時,立即啟動應急預案,組織電工和抽水工24小時不間斷抽水,防止浸泡發生其他事故,同時安排挖掘機挖集水井並安排裝載機配合運送抽水幫浦及排水管,增大隧道排水系統排水能力。

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