6不良地质方案Word下载.docx
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3）符合现场施工的实际情况。
2.工程概况
2.1设计概况
广通北至大理东既有线维持现状，新建双线采用200km/h标准。
大理东至大理沿既有线右侧按时速120km/h增建二线。
本标段起讫里程为D2K121+100～D1K148+646.45,全长27.552km。
隧道4座，全长9.695km，祥云隧道为全标段控制性工程，长度6940m，为I级风险隧道。
本标段不良地质构造为：
断层破碎带、地应力；
主要不良地质情况有：
岩溶，顺层偏压；
特殊岩土为：
软土、松软土，膨胀土（岩）；
因此主要的施工风险事故为：
突泥、涌水，塌方。
2.2自然特征
广通至大理铁路扩能改造工程位于云南省西部地区，属云贵高原的西部，本标段位于祥云县附近。
线路主要通过构造侵蚀、剥蚀中、低山区及祥云断陷盆地以及其间的残丘缓坡地带，地形起伏较大，地势总体西高东低，海拔高程1780～2730m。
沿线通过金沙江、元江分水岭，其中，楚雄至祥云为金沙江水系，祥云至上锦场为元江水系，沿线主要水系与山脉多呈北西或北北西向展布。
2.3工程地质
2.3.1地层岩性
区内覆盖层主要为第四系全新统人工填筑层（Q4ml）、冲洪积层（Q4al+pl）、坡洪积层（Q4dl+pl）、崩坡堆积层（Q4dl+col）、滑坡堆积层（Q4del）、坡残积层（Q4dl+el）、湖沼相沉积（Q4l+h），以及第四系更新统松毛坡组（Qps）等。
下伏地层为上第三系（N2）、白垩系、侏罗系、三迭系上统、二迭系下统、石炭系、泥盆系下统、奥陶系下统，以及燕山期与喜山期岩浆岩。
2.3.2地质构造
本区地质构造复杂，新构造运动强烈，以活动断裂规模大与分布密集、切割深、强地震活动频繁为主要特征。
沙桥至祥云属拉唔村～禾甸街褶断区，构造线主要呈南北向，局部有转为北东和北西向的现象，褶皱多倒转，断裂常扭曲；
祥云至上锦场属向阳～弥渡褶断区，西侧以洱海（红河）深大断裂带与藏滇歹字形构造体系相隔，因同时受北东、北西向构造应力影响，造成明显的构造重叠与干扰，北东向、南北向、北西向构造线相互穿插、割裂，褶皱多扭曲，断裂极发育。
2.3.3水文地质
2.3.3.1水系分布
中河为祥云县内第一大河流，为人工开凿而成。
河流无长流源头水，为夏秋涨水，冬春干涸的时令河，原为防洪排泄河流，经治理后，兼有防洪排泄、蓄水灌溉功能。
2.3.3.2工程水文
⑴地表水
一般河水位受季节性降雨变化，雨季水流较大。
测区山间溪沟及次级小河流较发育，一般流程较短，流量受大气降雨控制，因季节变化而变化，以蒸发、下渗和径流等形式排泄。
⑵地下水
沿线地表水主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水及岩溶水，一半以井泉及暗河形式出露，向龙川江、弥渡盆地及大理盆地等低洼地带排泄。
A.孔隙水
①冲沟槽谷：
孔隙潜水主要为黏性土中上层滞水。
多为就地补给，就地排泄，不易富集，经调查地下水出露很少，民用水井大多常年有水，但水位随季节变化较大，调查流量0.１～１m3/d，地下水较贫乏。
②第四系冲积层及河流阶地：
河流两岸阶地砂卵石层，上部为粉质黏土，下部为砂、卵砾石层，含水较丰富，一般埋深2～8m，局部埋藏较深。
受大气降水及河流补给，随季节而变化。
B.基岩裂隙水
地下水水量较丰富，受降雨补给，水量随季节变化。
C.岩溶水
岩溶水水量较丰富，分布不均匀，受岩溶发育形态及程度控制。
地表常见泉流量0.5～10l/s。
主要受大气降水及高处裂隙水补给。
⑶地下水化学特征
沿线地表水、地下水进行水质普查发现少数地表水及地下水对混凝土都具弱～中等侵蚀性，大部分地表水及地下水对混凝土无侵蚀性。
部分地下水对混凝土普遍具弱硫酸型酸型侵蚀。
3.不良地质情况
根据设计图纸相关资料初步确定各隧道的不良地质情况如下。
1）云驿隧道：
本隧道全长440米，施工方法采用明挖；
起讫里程为D1K122+580～D1K123+020。
2）祥城1号隧道：
本隧道全长800米，起讫里程为D1K131+850～D1K132+650。
本隧道无不良地质及特殊土。
3）祥城2号隧道：
本隧道全长1515米，起讫里程为D1K134+695～D1K136+210。
本隧道无不良地质，有特殊岩土为:
松软土及膨胀土（岩）。
4）祥云隧道：
本隧道全长6940米，起讫里程为D1K141+455～D1K148+395。
本隧道不良地质有:
特殊岩土有：
软土、膨胀土（岩）；
不良地质构造：
高地应力、断层破碎带。
施工过程中主要风险为塌方，突泥、涌水需要时刻注意围岩变化情况，和做好超前地质预报。
3-1各隧道不良地质风险段落
序号
隧道名称
不良地质段落
施工风险
塌方●
突泥涌水★
洞口失稳◆
1
祥城1号隧道
D1K131+850～D1K131+870
◆
2
D1K131+870～D1K131+910
●
3
D1K131+910～D1K132+020
★
4
D1K132+020～D1K132+630
5
D1K132+630～D1K132+650
6
祥城2号隧道
D1K134+713～D1K134+940
7
D1K135+325～D1K135+380
8
D1K135+840～D1K136+210
9
祥云隧道及平导
D1K141+475～D1K141+600
10
D1K141+600～D1K141+700
11
D1K141+900～D1K142+055
12
D1K142+537～D1K142+855
13
D1K142+975～D1K143+045
14
D1K143+220～D1K143+300
15
D1K144+250～D1K144+730
16
D1K144+920～D1K144+980
17
D1K144+980～D1K145+250
18
D1K145+975～D1K146+880
19
D1K147+300～D1K147+550
20
D1K148+250～D1K148+377
4.施工方案
本标段隧道主要不良地质施工方案有：
高地应力、岩溶及断层破碎带地下水防治、断层段施工、溶洞处理方案、涌水突泥、膨胀土。
4.1.高地应力
（1）加强超前地质预报，在隧道未开挖前，通过在隧道掌子面和洞壁喷水或钻孔注水可促进围岩软化、降低表层围岩的强度；
布置应力释放孔，先开挖小断面，后紧跟扩挖，达到应力提前释放，降低开挖后的围岩应力变化。
（2）发生岩爆时，根据岩爆等级采用喷混凝土（或纤维混凝土）防护；
喷、锚防护；
喷、锚、网防护；
喷、锚、网与钢架支撑相结合组合方式防护等。
（3）增设临时防护设施。
在台车和其它设备上安装防护网、防护棚架；
在开挖工作面附近的岩爆部分加挂铁丝网，防止岩爆时发生弹射和岩块坠落伤人和损伤机具设备。
（4）躲避及清除浮石,在岩爆比较猛烈的时候，施工人员就近躲避，待应力释放后，再进行浮石、松石的清理。
（5）岩爆后立即向工作面及周边进行喷雾和高压射水，改变岩石力学性质，降低岩石的脆性，将释放的能量转变为热能。
4.2.岩溶及断层破碎带地下水防治
a.处理的原则
本隧道采用“以排为主、防、排、截、堵结合、综合治理”的防排水原则，对岩溶发育段，富水及破碎带等高风险段落采用如下对策：
（1）对地下水发育，施工时可能产生突泥、涌水等危及施工安全的岩溶、破碎带发育地段，采取“排水降压、注浆加固、加强超前支护、加强衬砌结构”的综合治理原则，通过注浆堵水加固围岩，防止突泥突水，以实现“确保施工安全”的目的。
（2）对隧道施工可能揭示的溶洞采取“查溶腔、定范围、判性质、综合治理”的处理原则。
（3）施工中揭示岩溶管道水，暗河时，采取“以排为主”的治水原则，并尽可能维持原有径流路径。
（4）对塌方高风险段：
以加强探测，强化超前支护，优化施工方法，控制变形等为主。
b.排水方案
根据本隧道地勘资料及辅助坑道设置，正洞排水方式采用超前钻孔排水，通过综合超前地质预报，确定出水点位置，并分析水量、水压，据此在出水点周边通过增加排水孔对地下水进行排放，施工中，根据综合超前地质预报及开挖揭示情况，确定排水孔的布置方式，孔数，排水孔长度，必要时采用迂回导坑实现正洞排水降压的目的。
排水方式包括：
超前钻孔排水，平导洞排水等方式。
c.注浆方案
（1）根据地质勘察成果，本隧道注浆方式包括超前帷幕注浆、超前周边注浆、超前局部注浆、径向注浆。
超前帷幕注浆：
在透水岩（土）内，以加固岩（土）体、封堵地下水运移通道为目的，通过注浆在隧道开挖轮廓周边及前方一定范围形成桶状注浆固结体的注浆方法。
超前周边注浆：
为通过透水岩（土），以加固岩土体、封堵地下水运移通道为目的，通过注浆在隧道开挖轮廓周边一定范围形成筒状注浆固结体的注浆方法。
超前局部注浆：
针对前方个别出水点、局部软弱岩（土）体以加固岩（土）体，封堵地下水运移通道为目的，通过注浆在隧道开挖面形成“某一特定范围（需加固范围）”注浆固结体的注浆方法。
径向注浆：
隧道开挖后，在二次衬砌施做前垂直于开挖轮廓面或支护内表面进行以加固岩体或堵水为目的的注浆方法。
超前局部注浆预加固段落一览表见表4-2-1
4-2-1超前局部注浆预加固段落一览表
正洞注浆里程范围
长度（m）
备注
D1K142+667-D1K142+795
128
D1K146+160-D1K146+400
240
D1K146+520-D1K146+670
150
D1K147+375-D1K147+550
175
（2）施工中根据超前探测成果，对可能产生突泥、涌水地段根据实际情况采取超前周边注浆或超前局部注浆，以避免地质灾害的发生，确保施工安全。
（3）施工中揭示出溶洞、岩溶管道，应视其性质、与隧道的关系，确定综合处理方案，建立完善处理方案，建立完善的排水系统，确定合理的衬砌结构。
不得随意回填，同时为保证施工及进一步地质勘探的条件，应加强安全防护措施。
（3）注浆启动判识标准
采用超前地质预报手段（TSP-203、地震反射波法和地质雷达探测法）探测地下水发育情况，用超前探孔进行验证，根据超前探孔出水量情况进行判识：
超前探孔单孔出水量大于3m3/h,判定有局部突水可能，则采取超前局部注浆；
超前探孔有2/3孔满孔且总出水量大于15m3/h,判定全断面出水量大于15m3/h，判定全段面有突泥涌水可能，则采取超前周边注浆。
（4）注浆参数
①注浆方式：
根据本隧道特点，采用超前局部注浆方式。
②注浆孔布置
每一循环长度为30m，其中正洞每循环开挖25m,留5m作为止浆岩盘；
注浆范围：
隧道开挖轮廓线外5m。
径向注浆孔按梅花形布置，注浆范围为开挖轮廓线外5m，每一环设27个孔，环向间距约160cm，纵向间距约160cm。
③注浆材料
正洞段：
注浆材料根据要求选用具有结石强度高、可灌性好、抗渗透、抗腐蚀、无污染、耐久性好等特点水泥基灌浆材，一般地段采用纯水泥浆（可根据情况采用双液浆），水灰比0.5：
1～0.8:
1,当岩溶裂隙发育，水量及水压大时，需根据具体情况选用具有快凝、早强、抗流失性能的水反应型浆材。
平导：
采用纯水泥浆，水灰比0.5:
1（可根据情况采用双液浆），当岩溶裂隙发育，水量及水压大时，需根据具体情况选用具有快凝、早强、抗流失性能的水反应型浆材。
④注浆压力：
注浆压力（终压值）=水压力P水+2Mpa。
⑤扩散半径：
超前周边注浆浆液扩散半径2m，正洞补注浆的浆液扩散半径1m，平导注浆的浆液扩散半径1.5m。
（5）注浆施工流程
①在富水段采取综合地质超前预测预报措施后，获得围岩级别、综合渗透系数、岩溶发育特征、岩体的抗压强度、裂隙率、涌水量、水压等地质和水文基础资料和指标。
②根据获得的基础资料和指标，进行突水、突泥危害性评判：
当全断面可能产生突水、突泥灾害时，进行超前周边注浆，当局部范围可能产生突水、突泥灾害时，进行超前局部注浆。
③实施超前周边或超前局部注浆。
④注浆效果评判,若预测开挖后不会发生突水、突泥等施工灾害时，则进行开挖，否则进行超前预注浆。
（6）注浆工艺及要求
①注浆前，先进行注浆试验，初步掌握浆液充填率、注浆量、浆液配合比、凝胶时间、浆液扩散半径、注浆终压等指标。
②孔口位置应准确定位，与设计位置的允许偏差为+5cm,偏角应符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置偏差应小于30cm。
③注浆孔开孔直径不小于89cm，终孔直径不小于75mm。
④钻孔和注浆顺序应由外向内，同一圈孔间隔施工。
⑤岩体破碎容易造成塌孔时，应采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。
⑥孔口设3mФ89注浆管，埋设牢固，并有良好的止浆设施。
⑦一个孔洞的注浆作业一般应连续进行到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停电、器材等问题造成的被迫中断。
对于因实行间歇注浆，制止串浆冒浆等而有意中断，应先将钻孔清理至原深度以后再行复浆。
（7）注浆结束标准
①单孔结束标准
注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上；
注浆结束时的进浆量小于20L/min。
②全段结束标准
所有注浆孔均已符合弹孔结束条件，无漏注现象；
检查孔涌水量小于0.2L/min；
检查孔钻取岩芯，浆液充填饱满，其固结体物理力学性能指标不得小于以下值，且评判开挖不会发生突水、突泥灾害，C≥0.45Mpa，Ф≥350，E≥3.65Gpa，ｕ≤0.35；
注浆后实测涌水量小于5m3/m.d；
浆液有效注入范围大于或等于设计值。
注浆机具配置见表4-2-2。
（8）注意事项
①施工中应严格进行综合地质超前预测预报，并对地质资料仔细分析，加强对突水、突泥现象征兆的监测，并建立完善的施工程序制度，如有异常应尽快采取措施，撤离人员及机械。
4-2-2注浆机具配置表
机具名称
单位
数量
规格、型号
钻机
台
MK-5
钻注浆孔
孔口管
Ф89,3m长
埋设在注浆孔口
高速制浆机
J-400,1200转/min
储浆桶
个
400L
灌浆泵
流量100L/分，压力20MPa
②可溶岩地段每循环超前预测预报资料均应向相关单位通报，以便及时调整工程措施。
③注浆措施的实施应建立在充分的超前地质预报预测工作上，根据实际探测的隧道岩溶、断层的地质、地下水情况，对注浆堵水段落，注浆方式，注浆孔布置、注浆孔数量、长度、孔口管数量、注浆数量、材料等进行优化调整，以确保施工安全。
④钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，进行注浆，扫孔后再行钻进。
⑤注浆过程中，若压力突然升高，应停止注浆，检查后再行钻进。
⑥注浆过程中，注意观察止浆岩盘的变形情况，准备好加固措施。
⑦当预测某掌子面有突水、突泥征兆时，应及时发布相关信息，并通知该工区各个施工场所，建立有效的联络系统。
⑧应加强职工安全教育，建立应急机制，组织职工训练，确保安全应急措施顺利实施。
预注浆工艺详见下图4-2-3。
4-2-3预注浆工艺流程图
4.3.断层段施工
（1）做好断层地段施工的防排水
当断层带地下水是由地表水补给时，应在地表设置截排水系统；
对断层承压水，应在每个掘进循环中，向巷道前进方向钻凿不少于2个超前钻孔，其深度宜在4m以上，以探明地下水的情况；
随工作面的向前推进挖好排水沟，并根据岩质情况，必要时加以铺砌；
反坡施工时，则除准备足够的抽水机械设备外，应安排适当的积水坑。
（2）开挖方法及要求
采用台阶法开挖，减震光面爆破。
严格掌握炮眼数量、深度及装药量，尽量减少爆破对围岩的扰动；
下台阶施工采用左、右错进的方法。
（3）施工支护措施
开挖后应立即喷砼封闭岩面，然后进行钢架支撑、锚、网、喷联合支护，即时施做仰拱（临时仰拱），并及时进行量测反馈修正支护参数。
4.4.溶洞处理方案
隧道存在岩溶（岩溶储水）可能造成突发性坍塌、突水、突泥等地质灾害。
施工中根据探测资料分别采取注浆加固、引、堵、越、绕等措施进行处理。
⑴处理原则
①加强地质探测与预报
施工过程中必须进行综合详细的地质超前预测预报工作，调查清楚岩溶大小和发育情况，根据其类型特点确定合理的处理方案。
②保证施工期间的安全
充分体现以人为本的理念，确保施工安全，在施工过程中，喷锚支护及开挖面应在无水压和低水压的状态下作业。
在进入高水压地段之前，进一步加强工作面前方地质超前预测预报，施工中根据富水情况及水压大小，采用超前帷幕注浆或限量排放等手段降低工作面水压，并在开挖时严格遵循“短进迟、弱（不）爆破、早封闭、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则。
③保证隧道支护安全和运营期间的使用安全
施工中注意检查溶洞顶板，及时处理危石。
当溶洞较高时，应设置施工防护排架或钢筋防护网。
在溶蚀地段的爆破作业，应尽量做到多打眼，打浅眼，并控制药量。
在溶洞充填体中掘进时，加强超前支护措施，必要时采取预注浆加固地层。
④保证地表生态环境不受或少受影响
为防止隧道施工可能造成的地下水严重流失，导致生态环境遭到破坏，做好地表水、出水点的观测工作，必要时对地表进行处理。
对暗河地段施工采用“以堵为主，限量排放”的原则，尽量维系岩溶暗河的既有通路，严禁随意封堵溶洞、暗河。
⑵技术措施
根据设计文件的地质资料、超前预报资料和现场实际，查明岩溶分布范围、类型情况（大小、有无储水，溶洞是否在继续发育、以及填充物种类）、岩层的稳定程度和地下水流情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增长）等，对岩溶裂隙地层较富水地段，采取注浆堵水、限量排放，分部开挖，及时封闭，衬砌紧跟，加强量测，注意安全。
对隧道穿越溶洞地段分别以引、堵、越等措施进行处理，施工处理措施见图4-2-4。
⑶注浆堵水
采用综合超前地质预报手段确定注浆段落，通过注浆封闭加固，提高岩体完整性使其成为具有一定承载能力的结构体，形成围岩注浆固结圈，以限制排水量，实现控制排放，并与喷锚支护共同保证施工期间洞室稳定及安全。
注浆方式采用超前预注浆、后注浆、局部注浆、补注浆四种形式。
超前预注浆，每一循环长度15m，注浆加固范围：
为衬砌轮廓线外3.5m；
后注浆为开挖后全断面径向注浆加固支护；
局部注浆分为：
局部超前注浆、开挖后局部径向注浆等几种。
根据超前地质预报探明的局部岩溶实际分布（定位、定量）或开挖后地下水渗流状态分别采用。
补注浆为按上述三种注浆方式实施后，仍未达到设计要求时，根据实际情况选择上述注浆手段一种或多种进行补充注浆。
4-2-4溶洞处理措施图
在注浆实施过程中，根据地质超前预报揭示的地质情况，注浆工艺、注浆效果及浆液的可流性、结石强度、耐久性及注浆前、后承压、水量变化特征等注浆施工资料和相关科研阶段成果适时对注浆方式、注浆范围、注浆标准、注浆材料等予以调整。
⑷引、堵、越、绕等技术措施
①引排水
当溶洞有水流时，不得堵塞水流通道。
查明水源流向及其与隧道位置关系后，采用暗管、涵洞、盲沟等设施进行疏导。
②堵填
对已停止发育、跨径较小、无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置关系及其填充情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭，根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。
拱部以上空洞采用喷锚支护加固，或加设护拱及拱顶回填的办法处理。
③跨越
当溶洞较大较深时，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。
隧道在不同的部位遇到溶洞的跨越措施：
当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，则加深该侧的边墙基础通过。
当隧道底部遇到较大溶洞并有水流时，在隧道底部以下砌筑浆砌片石支墙，支撑隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。
当隧道边墙遇到较大、较深的溶洞时，在边墙或隧道底部以下筑拱跨越。
当隧道中部及底部遇到深狭的溶洞时，加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。
④绕行
施工中遇到一时难以解决处理的溶洞时，采取迂回导坑绕行溶洞区，隧道施工，再行处理溶洞。
⑸溶洞地段隧道施工注意事项
施工过程中必须进行综合详细的地质超前预报工作，调查清楚岩溶的大小和发育情况，根据其类型确定正确的处理方案。
在进入高水压地段之前，进一步加强工作面前方地质超前预测预报，施工中根据富水情况及水压大小，采用超前帷幕注浆或限量管道排放等手段降低工作面水压，并在开挖时严格遵循“短进迟、弱（不）爆破、早封闭、强支护、勤量测、紧衬砌”的原则。
③保证隧道支护安全
溶洞未做出处理方案前，不要将弃碴随意倾填于溶洞中。
对暗河地段施工排水采用“以堵为主，限量排放”的原则，尽量维系岩溶暗河的既有通路，使地下水恢复到原有水位。
4.5.突水涌泥
本标段隧道在施工过程中穿越岩溶时存在突泥突水危险。
⑴突水地段施工
洞内突水对隧道施工的危害很大，施工中必须采取相应的防水、排水措施。
根据涌水量的大小，提前封堵和疏排，同时做好应急准备，一旦发生涌水，要尽快安装设备，迅速排出，以防大量地下水涌入洞内，造成危害。
①涌水预测
根据本标段管理人员在类似地质条件隧道施工中的成功经验，以超前探水为主，相似比拟法预测为辅。
②
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