隧道溶洞处理施工方案 1Word格式文档下载.docx
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1月份平均气温－4.7；
春季：
3月至5月，一般情况是3月底解冻，气温上升；
夏季：
一般在6月上旬至8月中旬，气温较高，一般最高气温为35.9℃；
秋季：
9月份以后，天气多为晴天，气温冷暖适中，秋；
冬季：
一般在11月下旬气温一般在－10℃~5℃之间.沿线土壤最大冻结深度0.3～0.7m。
该区岩石裸露，岩石较完整，节理裂隙较发育，为大气降水入渗创造了良好条件，降雨为主要补给源。
地下水的总流向是自北向南渗流。
地下水排泄方式主要有以下几种：
地下径流排泄和蒸发排泄，地下径流为其主要排泄方式。
根据地表水水质分析，依据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010判定：
在化学侵蚀环境下对混凝土结构具酸性侵蚀，环境作用等级为H2，具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H2。
地表水在氯盐环境中不具氯盐侵蚀，在盐类结晶破坏环境中的作用等级为Y2。
1.3工程地质情况
（一）地形地貌
隧址区位属低中山区，地形起伏较大，部分地段山势陡峭，地表大部基岩裸露，坡上植被较好，山间沟谷发育；
隧道进口自然坡度为30~40°
左右，隧道出口坡度为20~30°
左右。
（二）地层岩性
工作区范围内地层主要为第四系上更新统坡洪积层（Q3dl+pl）新黄土；
中更新统洪积（Q2pl）老黄土；
石炭系本溪组（C2b）砂岩、铝土岩；
奥陶系中统峰峰组（O2f）石灰岩、角砾状灰岩、角砾状泥灰岩。
（三）地质构造
隧址区位于中朝准地台之Ⅱ级构造单元山西中台隆的东部，沁水台陷东北部，太行山拱断束的西侧。
区内经历了多次构造运动，褶皱断层发育。
DK12+515～+710为陷落柱，砂岩、铝土岩与石灰岩近直立状接触。
（四）不良地质现象及主要工程地质问题
1、围岩失稳、塌方
隧道开挖后，由于围岩应力出现重分布现象，会在洞室周边局部形成应力集中，如果围岩岩体承受不了重分布的应力的作用，就可能发生塑性变形或破坏。
该隧道不整合接触带、物探异常区及隧道进出口附近岩体多呈破碎状态，开挖后受应力重分配及水的作用的影响，极易出现塌方掉块的现象。
2、突泥涌水
在不整合接触带和冲沟段往往是地下水比较富集的地方，容易产生涌水。
本区隧道通过处地质体主要为石炭系本溪组砂泥岩和奥陶系峰峰组灰岩等地层，总体储水条件较差，降雨量也小，不会发生涌水事故。
但在雨季含水较大，特别是灰岩地层，有溶蚀洞穴存在可能，施工时易于产生突泥涌水等比较大的地质灾害。
施工时应在相关地段做好加固、防水等防护措施。
3、落石
在隧道进口处，隧道洞口顶部由于露天开挖铝土矿，堆积有大量的弃渣，弃渣松散，雨水后容易产生坍塌，需清除大块石，并稳定坡脚。
4、岩溶
隧道范围内岩溶弱至中等发育。
5、特殊（岩）土
本隧道经过石炭系本溪组砂泥岩和奥陶系峰峰组的角砾状泥灰岩，岩性较软，属于软质岩，工程地质条件较差，施工时应加强支护和监测。
（五）岩溶的专项勘察情况
南岭隧道岩溶整体上属于弱至中等发育，但是2016年5月31日开挖施工至DK13+845掌子面时在隧道的右侧（面向小里程）揭示出一处溶洞，规模较大，溶洞整体形状呈近椭球体状，长轴水平投影与线路斜交角度约30°
，椭球体小里程侧向线路侧倾靠，并向隧道底部倾斜，规模约30m×
30m×
35m；
洞顶覆盖层厚度约15m，地面未见任何洞口。
溶洞后壁底部原有一洞口，直径为2～3m，斜下倾向隧道底板以下,目前岩体坍塌已将该洞口封死。
洞内目前雨季有渗流水，无填充物，随后地质专业展开专项补勘，通过近一个月的地质调绘、物探和钻探，形成初步的补勘成果如下（详见图2、3、4：
南岭隧道出口溶洞平面、剖面、及三维空间视图）：
1、当前掌子面位置DK13+846至DK13+820处，有两个明显的反射界面，反射界面之间为当前掌子面右侧空腔溶洞反映；
2、DK13+785至DK13+751段无明显反射界面，推测为第二个溶洞发育；
图2南岭隧道出口溶洞平面图
图3南岭隧道出口溶洞剖面图
图4南岭隧道出口溶洞三维空间视图
1.4隧道施工现状
截止到2016年7月16日，南岭隧道进口已开挖掘进42m，仰拱及填充施工6m，进口施工正常有序进行。
南岭隧道出口已开挖掘进55m，仰拱及填充施工27m，由于本工区岩溶补勘以及岩溶处理的制约，目前本隧道处于停工状态。
2施工方案
2.1总体方案
鉴于当前溶洞分布于隧道右侧（面向小里程）边墙外侧以及隧道衬砌结构下方的特点，结合施工工艺难度，同时考虑到目前溶洞岩体的稳定状况，确定该溶洞的处理原则如下：
（1）本溶洞明洞范围处理：
采用先填后挖方式，即首先回填溶洞然后再进行隧道开挖施工。
（2）根据溶洞空间位置的不同，溶洞围岩不稳定，人员无法进入，考虑采用不同的填料，同时考虑回填材料施工工艺，即本溶洞下部空腔采用C20片石混凝土回填，以填筑混凝土为主，抛填片石为辅；
上部空间采用C25素混凝土灌填，片石填筑采用挖掘机配合卡车运输，人工抛填；
混凝土浇筑采用地泵。
（3）隧道衬砌结构下方DK13+810～DK13+845范围内溶洞，待隧道贯通后或本区段二衬完成后，采用钻孔注浆回填的方式加固基底。
2.2进度计划
根据设计方案、总工期计划，同时为减少误工时间，合理安排溶洞处理的工期，若有工程量增加，我项目部会及时增加人员和设备，满足工期要求。
明洞范围处理工期进度安排：
目前地表下部7天，包含抛填片石及泵送混凝土；
地面以上部分：
安装泵送钢管及通气管2天；
洞口封闭4天；
混凝土填充：
7天；
计划工期20天。
隧道底部范围内溶洞工期计划为2017年4月30日开始，持续30天；
详见施工进度计划横道图5：
工期计划
工作内容
7/16-18
7/19
7/21
7/23
7/25
7/27
7/29
7/31
8/2
8/4
8/6
8/8
2017/4/30-5/30
持续时间
施工准备
2
下部处理
7
安装管道
洞口封闭
4
砼填充
隧底灌浆
30
图5南岭隧道溶洞施工进度横道图
2.3施工准备
2.3.1临时设施
（1）施工用水：
施工用水主要用于片石清洗、机械用水、生活用水、固管止浆液、水泥浆等搅拌用水及钻机成孔用水，其中，钻机成孔用水可循环使用等；
采用水车运送至现场水罐。
（2）施工用电：
采用南岭隧道洞口处630kw变压器，同时配置400kw备用发电机；
（3）材料供应：
片石采用运输车运输，人工搬运抛填；
混凝土采用自密实性C20、C25混凝土,由拌合站拌和后，罐车运送至现场，采用地泵泵送至施工填筑区域。
（4）施工便道：
南岭隧道进口施工便道位于深沟低洼处，为了保证施工过程中不受下雨影响，利用隧道弃渣对现有便道进行分层填高，每层厚度不大于50cm，填筑总厚度不小于1m，两侧预留排水沟，必要时，对施工便道进行硬化处理，配置两台汽油抽水机及时进行抽水，保证雨天不积水，不影响正常施工。
（5）施工机具准备：
本工程施工的主要设备如表2.3.1所示。
表2.3-1主要设备配置表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
用途
1
混凝土输送地泵
60m3/h
台
泵注低标号混凝土
混凝土罐车
10方
6
3
人力小斗车
0.1立方米
辆
5
抛填片石
铲车
Z50
片石运输
运输车
7立方米
钢管
Φ160mm
米
100
混凝土浇筑
钢筋
Φ22mm
t
4.2
洞口封堵
8
地质钻机
XY—（100/200）
袖阀管（花管）单液、双液注浆施工
9
注浆泵
B150/KZY50/70型双液注浆泵
台套
10
水泵
100D16
11
水泥搅拌机
4.5KW
套
12
全站仪
拓普康
测量及监测
13
水准仪
DZS3
14
发电机组
400KW
施工用电
（6）施工组织机构：
我项目部将全力投入本工程施工，并派出优秀的管理人员负责本工程的施工管理工作，施工组织机构如图2.3.2所示，主要管理人员见表2.3.3，劳动力组织见表2.3.4。
图2.3-2项目经理部组织机构图
表2.3-3拟投入主要管理技术人员一览表
姓名
性别
职务
职称
备注
李太福
男
项目经理
工程师
杨志国
生产副经理
任占雷
总工程师
梁光华
资料员
刘鑫
施工技术员
技术员
马博尧
施工技术员、设备
尹天旺
试验
黄玉标
测量员
助工
陈其翔
材料员、试验
焦武志
水、电工
刘文昌
安全员
表2.3-4劳动力组织计划表
工种
工作岗位
人数
泵送混凝土操作手
泵送混凝土班
工程钻机操作手
工程钻机班
钻机普通工
15
配料、搅拌工
注浆班
注浆工
电工
电工班
机修工
机修班
普工
车辆司机
运输
总计
73
2.4隧道右侧溶洞处理实施方案
2.4.1向溶洞下部空腔回填C20片石混凝土，回填至当前掌子面里程DK13+845位置的现有洞内地面高程为止，回填过程中预埋右侧边墙混凝土挡墙的模板定位钢筋。
砼浇筑时，所加片石材料须符合设计要求。
片石抗压强度不得低于30MPa，块径不宜大于30cm，片石须洁净，如沾有泥块的片石，投放前需用水冲洗干净。
用自卸汽车运至施工地点附近，待每次砼振动完毕后，方可投放片石。
首次加入片石，其片石距底板不得小于10cm。
片石投放时，不得以倾倒形式加入，操作人员必须单块投放，片石与片石之间的间距、片石与模板之间的间距需保持在10cm以上，不得重叠。
同时所加片石含量不得大于工程量的30%。
2.4.2在模板定位钢筋的辅助下安装模板，模板安装完成后进行右侧边墙混凝土挡墙浇筑施工，同时预埋Φ160mm混凝土浇筑钢管。
2.4.3挡墙混凝土浇筑施工完成后，封堵挡墙与隧道之间的缝隙，然后通过预埋注浆管向溶洞内压注C25混凝土，直至填满整个溶腔。
2.5隧道结构下部溶洞处理实施方案
勘察成果显示，本溶洞向线路小里程方向的下方延伸，洞体缩小，大约在DK13+810～DK13+845段分布在隧道结构的正下方。
由于DK13+810～DK13+845段隧道结构下方溶洞的具体延伸方向、发育规模无法确定，因此在处理本段落岩溶时考虑本着探灌结合的原则，首先确定溶洞的位置和高程，然后压注水泥粉煤灰浆液，进行回填封堵。
在具体实施过程中，分别在隧道中线和两侧边墙脚底各布一排探孔，探孔沿线路方向间隔4m设置，其中两侧边墙脚底的探孔与水平面呈45°
夹角，探灌结合，钻探深度不小于15m，发现溶腔后即沿隧道中线和中线两侧各1m位置布设5排钻孔，钻孔沿线路方向间距2m，进行注浆。
探、灌孔布设详见下图。
1）灌浆法的加固机理：
对溶洞中的粘土、砂和碎石等，浆液是通过渗透作用板结砂和碎石的；
对于溶洞中的粘土、砂等，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体；
对于无填充物和半填充溶洞的空间，浆液是通过充填作用填满溶洞的。
浆液在充填物的渗透扩散方向是往小主应力面方向，浆液固化后，小主应力面得到加固，而原次小主应力面变成小主应力面。
这样反复不断的，渗透、挤密和加固溶洞，从而提高溶洞中充填物的强度。
2）静压灌浆法单液浆（水泥浆）设计配比参数：
照设计文件执行。
3）静压化学灌浆法的施工工艺：
在钻孔中插入钢套管进行深孔注浆。
4）静压化学灌浆法加固的实施要点
注浆孔布置
钻孔间距及布置形式按设计执行。
单孔注浆结束标准
要求少量多次、反复灌浆；
每孔注浆都正常进行，至少复灌两次以上。
注浆终压达到设计终压，注浆量达到设计注浆量的80%，或虽未达到设计终压，但注浆量已达到设计注浆量，即可结束本孔注浆。
5）总体注浆工艺流程（参见图3）
3工期保证措施
（1）详细了解场区的地质情况，对工程数量和工程难度做到心中有数，确保施工进度计划的科学性、合理性。
（2）根据施工总进度计划编制周进度计划，再根据周计划下达日工作任务单，将任务具体落实到班组，以控制工程进度。
（3）根据施工总进度计划合理地配置劳动力和施工机械设备，以求在人力、机械方面保证所下达的任务及时完成。
（4）根据施工总进度计划编制合理的材料供应计划，包括材料的品种、规格、数量和进场时间，保证现场正常生产，避免因此而造成停工。
（5）机械设备定员、定岗进行日常保养、维修，保证设备状态良好。
（6）进场设备数量留有余地，在施工过程中保持一定灵活性，随时准备场内钻机及注浆泵的调动，以确保工期要求。
计划安排时，对人员、设备配置及工期安排上要留有余地，在各种影响施工的不利因素发生时可以及时调整，从而确保工期。
如果施工进度由于某些原因而落后于进度计划，要及时增加施工设备和人员，保证施工进度计划顺利实现。
（7）机械设备易损件在现场储备充分，保证零部件损坏后能及时更换。
（8）各工序间密切配合、交叉施工，尽量缩短间隔的时间。
（9）及时关注天气预报，配备两台汽油抽水机，阴雨天气及时进行抽水，保证施工便道不积水，物资材料进场方便。
4安全措施
4.1明洞处理安全保障措施
（1）队伍进场前进行一次全员的常规安全教育及针对各工种进行一次专业方面的安全教育，以后针对施工中的一些安全问题及时进行有针对性的教育，增强广大员工的安全意识。
（2）做好安全技术交底工作，由工地安质部负责对班组长（部门负责人），班组长对员工进行一次全员的安全交底工作，做到安全要求明确，责任清楚。
（3）由工地质安部负责建立和实施安全生产管理办法，达到奖罚分明，惩前毖后。
（4）工地在易燃、易爆、带电运转部件上进行明显的安全警示牌的标识。
（5）严格现场用电管理，现场所有电源、线路、开关等的安装、搭接、拆换必须由专职电工按照施工电器安装标准负责操作，严禁一般人员私自进行，凡需接地按照有关安全规程进行设置。
（6）及时埋设监测点，经常对支护进行监测，发现变形异常，立即采取支护加强措施。
（7）工地各有关部位按标准配置灭火器，定期由质安部对灭火器的性能进行检查。
（8）严格“安全三宝”和必要的劳保防护用品（如水鞋、雨衣、防尘面具、手套等）的配戴。
（9）各工种必须执行相应工种的安全操作规程，特殊工种人员必须持证上岗，杜绝“三违”和不讲科学蛮干的现象。
（10）对洞内渗水经常进行监测，观察水量变化是否异常。
对地表降雨量实施监测，以便合理安排洞内施工工序。
（11）施工过程中由现场副经理、技术员、安全员全程盯控，记录相关过程，发现异常及时报项目部、监理、总包各方。
（12）施工前为保证安全，在溶洞口设置两榀格栅拱架，拱架规格参考本隧道Ⅳb围岩格栅拱架进行制作，安装完成后喷射C20混凝土进行封闭。
4.2钻孔注浆安全保障措施
（1）钻孔时，孔口应安装孔口管和闸阀，遇涌水时，可关闭闸阀，避免涌水发生。
但孔口管必须安设牢固，防止水压将孔口管冲出伤人。
（2）钻孔时，钻机前方安设挡板，防止泥沙冲出伤人。
（3）注浆管应连接安设牢固，防止管接头脱落，浆液冲出伤人，应经常检查管路，确保注浆管完好畅通。
（4）施工前，应制定应急预案，备足、备全治理涌水、涌沙和约束初期支护变形、下沉的安全物资。
（5）及时埋设监测点，经常对支护进行监测，发现变形异常，立即采取支护加强措施。
5安全文明施工保证措施
（1）项目部配备专门的人员负责溶洞处理工程项目的安全以及文明施工，现场施工员予以配合。
（2）在钻孔位置周边准备足量的砂袋、方木等应急物资，进行钻进的过程中密切注意观察孔内的情况，如有塌陷的预兆，及时进行回填。
（3）进入施工现场，必须佩戴安全帽。
对设备进行检查、维修时，如需要爬至高处，要求工人必须佩戴安全带。
（4）钻孔的过程中，须将产生的泥浆围挡，防止泥浆四处外溢。
（5）施工照明采用220v电压照明，采用草地灯作为照明灯具，灯具悬挂高度不得低于2m，保证施工人员不触碰灯具。
6溶洞处理过程中的相关管理措施及程序
（1）施工前由总包单位提供岩溶处理设计方案及施工图纸；
负责岩溶处理的动态设计，组织设计技术交底。
（2）施工单位根据设计单位下发的岩溶处理设计方案及施工图编制施工方案，并通过监理、总包、阳大公司审批，通过审批的方案进行交底后方可施工，
（3）施工过程中，施工单位及时做好资料形成、收集和整理工作，做到系统、完整、真实、准确，确保工程质量具有可追溯性，按规定编制竣工文件和工程总结。
监理工程师全程旁站，进行现场监督、检查，并做好记录。
（4）施工开始后，施工单位及时填报《岩溶处理工程日报表》；
及时整理相关凭证，保证检验批、现场施工记录、材料进场记录和凭证的一致性。
（5）施工完成后，编制计价工程量，并提供与之相关的原始资料、原始记录等原始凭证，对工程数量的真实性、准确性以及相关资料的一致性负责。
（7）工程数量由现场监理工程师根据实际发生工程数量确认。
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