燕居岭隧道穿越水库方案Word文件下载.docx
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m，对于渗入地下的水应采取防渗措施。
3．地震烈度：
测区地震动峰值加速度小于0.05g。
三、工程施工的重难点
隧道进口DK129+955～DK130+150段，所处山体水文地质复杂，紧邻贤居水库，水库底距离拱顶最小距离12.4m，施工期预测最大涌水量为0.53～9.5m3/d·
m，铁路在DK130+110~+150段从水库正下方穿越断层破碎带。
水库长280m，宽140m，枯水期（05年11月测）最大水深14.5m，估算最小库容35万方，影响范围DK129+900～DK130+200。
确保地方居民生产和生活用水需要，并安全稳妥的通过断层破碎带，避免地下水大量流失给当地生态环境造成恶劣影响是本隧道施工的重点和难点。
四、总体施工方案
1、根据地质资料分析，DK129+955～DK130+150段紧邻贤居水库，并穿过断层破碎带等不良地质地段；
根据超前水平钻探、TSP203超前地质预报、地质雷达等手段进行施工地质超前预报。
具体成果如下：
（1）DK129+939～DK129+950（11m）：
该段为Ⅲ级偏弱围岩。
该段围岩探测后未发现大型不良地质构造，但中、小型节理较发育，属于构造节理带，节理密度1.55条/m，节理面光滑平整，局部充填黄褐色软泥，有一定的张开度，局部有明显错动，节理为压性结构面，节理面上可见压性擦痕，沿节理面有地下水渗出，节理的优选产状为15071、25858。
该段围岩以流纹质玻屑凝灰岩为主，围岩呈灰白色～肉红色，呈碎裂块状镶嵌结构，岩石完整性不好，孔隙度高、裂隙率较大，岩体完整性不好，岩质坚硬，含水量小，自稳性一般，遇水不崩解，风化程度中等。
P波平均波速3150m/s，岩石饱和单轴抗压强度大于15MPa-25MPa。
（2）DK129+950～DK130+060（110m）：
该段为Ⅳ级偏弱围岩。
该段围岩探测后未发现大型地质构造面，但该段围岩中、小型节理较发育，属于构造节理带，节理密度2.55条/m，节理面光滑平整，局部充填黄褐色软泥，有一定的张开度，局部有明显错动，节理为压性结构面，节理面上可见压性擦痕，沿节理面有地下水渗出，节理的优选产状为15170、25159。
该段隧道围岩中的结构面为压性结构面，一般不会有地下水渗出，但由于该段隧道围岩埋深很浅，其上部为一个水库，隧道顶距离水库最近处仅有12.4m，风化程度较深，其间各种裂隙相当发育，为地下水的流动运移提供了通道。
再加上围岩中的地下水受到上面水库的影响，具有一定的压力，随着掘进可能在个别地方地下水渗出量会逐渐增大，即已形成透水、突水事故。
同时对于裂隙发育地段要防止掉快和塌方事故的发生。
该段隧道围岩以流纹质玻屑凝灰岩为主，围岩呈灰白色～肉红色，呈碎裂散体镶嵌结构，岩石完整性不好，孔隙度高、裂隙率大，岩体完整性不好，岩质坚硬，含水量小，自稳性一般，遇水不崩解，风化程度中等。
P波平均波速2250m/s，岩石饱和单轴抗压强度大于10MPa-20MPa。
（3）DK130+060～DK130+150待下一次超前地质预报探测。
2、铁路隧道右侧60m为甬台温高速公路燕居岭隧道，通过调查了解该隧道施工情况，该隧道距离贤居水库水平最小距离74m，高度与铁路隧道基本等高，施工时水库蓄水流失殆净，给地方生产生活和生态环境造成极大影响。
3、根据超前地质预报结果，并结合现场调查情况，拟采用采用注浆堵水的方法封堵裂隙、隔离水源、堵塞水点，以减少洞内涌水量、降低围岩渗透系数、控制地下水的流失。
DK129+955～DK130+150段采用加固圈5m超前预注浆，共8循环，每一循环注浆长度为30m，开挖25m，保留5m止浆岩盘，第一环设置1m厚C20混凝土止浆墙，其他采用30cm厚C25喷射混凝土封闭；
第1~6环注浆填充率按5%计，第7、8环注浆填充率按30%计；
注浆材料选用水泥-水玻璃双液浆。
开挖后，针对局部出现渗漏水的部位采取径向注浆，和超前帷幕注浆形成良好的止水体系，为后期运营提供安全保障。
DK130+110～DK130+150段采用φ89超前长管棚作为超前支护措施，保证开挖安全，按照CRD法开挖，洞身初期支护用I20a工字钢钢架加强。
DK129+955～DK130+110段采用超前小导管作为超前支护措施，保证开挖安全，按照三台阶临时仰拱法开挖，洞身初期支护用I18工字钢钢架加强；
遵循“短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则安全稳妥地完成开挖支护作业。
环向采用φ50mm塑料排水盲沟、纵向采用φ80mm塑料排水盲沟，初期支护和二次衬砌间拱墙背后设置EVA塑料防水板和土工布，二次衬砌环向施工缝设置缓膨型遇水膨胀止水带、纵向施工缝设置缓膨型遇水膨胀止水条，二次衬砌采用内掺HEA防水剂的防水混凝土以达到《地下工程防水技术规范》规定的一级防水标准，保证衬砌不渗水、表面无湿渍。
五、施工方法及工艺
（一）超前地质预报
1、地质素描
根据对已开挖地段的地质调查，推测前方的地质条件。
主要内容：
岩性、地质时代、岩层产状、软弱夹层情况；
断层及破碎带的形态、产状、宽度及填充物特征；
主要节理裂隙的形态、产状、规模及相互切割关系；
地下水出水点，地下水出露情况（湿渗、涌、流）、水量大小；
围岩内鼓变形部位和地段；
不稳定块体的位置、形态、范围、坍塌掉块部位和地段、范围；
2、超前水平钻探
在隧道开挖工作面采用水平钻机钻探，探测围岩的工程地质和水文地质条件。
主要在钻进过程中从钻进的时间、速度、压力、冲洗液的颜色、成分以及卡钻、跳钻等和岩性、构造性质及地下水等情况掌握地质条件。
根据开挖工作面上的探水孔的涌水量预测前方几米至几十米的水情。
根据探水孔的喷距，对涌水量进行预报，一般喷距小于5m，为裂隙渗水和中、小股涌水，流量小于100m3/h；
喷距5~9m，为小型突水，流量100~400m3/h；
喷距9~12m，为中型突水，流量400m3/h以上；
喷距12m以上，为大型突水，应停止施工、从速处理。
3、TSP203超前地质预报
通过制造一系列有规则排列的轻微震源，地震波遇到岩体的波阻抗发生变化时（比如有断层或岩层变化），就会发生反射和折射，反射信号将被接收器所接收。
反射地震波携带有前方地质体的相关信息，通过数据处理软件TSPwin对所采集的反射地震波数据进行处理，得到地震波在岩层中的传播速度，将反射信号的传播时间转换为距离（深度），来确定反射层的空间位置，就可以得到掌子面前方岩层构造变化和岩体物理力学性质变化的情况。
采用TSP203作为长距离（100m）探测，可以提前规避化解多处不良地质，为工程正常进展提供安全保障。
4、地质雷达
通过向地下发送脉冲形式的高频、甚高频电磁波，电磁波在地下介质中传播过程中，当遇到存在电性差异的地下目标体，如断层、岩层变化等时，电磁波便发生反射，返回到地面时由接收天线所接收。
在对接收天线接收到的雷达波进行处理和分析的基础上，根据接收到的雷达波形、强度、双程走时等参数便可推断地下目标体的空间位置、结构、电性及几何形态，从而达到对地下隐蔽目标物的探测。
采用地质雷达作为中距离（30m）探测，可以及时探明不良地质，采取合适的工程措施，保证工程正常进展。
（二）加固圈5m超前预注浆
根据超前地质预报成果，在隧道开挖可能引起突水或地下水、地表水大量流失地段，按照"
以堵为主，限量排放"
的原则，通过超前预注浆控制地下水流量，保证施工安全，注浆范围为开挖轮廓线外5m。
每一循环注浆长度为30m，开挖25m，并保留5m止浆岩盘，设置1.5m厚C20混凝土止浆墙。
1、注浆孔的布置
根据地下水情况、岩层裂隙状态、浆液有效扩散半径、注浆孔密度和偏斜率等条件确定每一循环共设7环125个注浆孔，浆液扩散半径2m，孔底间距3m。
如下图所示，图中孔位侧大写数字表示环数，角标表示孔数。
现场施工时，根据涌水方向及地质资料进行调整，在水流方向及岩层倾斜上方，钻孔可距隧道远些，孔适当密些，其它方向距隧道近些，孔距大些；
在注浆顺序上应首先压注水流方向和岩层倾斜上方的钻孔；
裂隙越密小、注浆泵压力低时，孔数应增多。
2、注浆孔的钻进
注浆孔开孔直径不小于110mm，终孔直径不小于91mm；
孔口管采用φ108mm，壁厚5mm的热轧无缝钢管，管长3m，孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。
钻孔必须按孔眼方向、结构设计要求进行，否则容易造成钻孔的过大偏斜而影响注浆质量。
为了缩短钻孔时间，可采用多机同时作业。
为防止串浆，钻进顺序应按照上、中、下、左、右孔错开，长短孔错开。
钻机定位是决定钻进速度的重要因素。
将钻机高度和到作业面的距离定为常数，钻孔在机高的水平面上成辐射状分布。
将钻孔方位计算好，在支承横梁上相应定好位置，固定好钻机即可开钻。
按设计要求准确定孔位，开孔时要轻加压、慢速、大水量，防止把孔开斜，钻错方向。
钻进先用比开孔直径大的钻头钻进一定深度，安装孔口管；
再用钻机开孔直径的钻头钻进一定深度，改用较小直径钻头钻至终孔。
钻凿深孔应防止压弯钻具甩打孔壁，造成塌孔或断杆事故。
钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时，应停止钻进，进行注浆扫孔后再行钻进。
为了取得破碎岩层的地质资料，可采用干钻、小水量或双层岩芯管钻进。
钻孔过程中做好详细钻进记录，主要内容为：
钻进进尺、起止深度、钻具尺寸、变径位置、岩石名称、裂隙发育程度及分布位置、出水量、出水位置、处理事故时间、终孔深度等；
岩芯应按顺序做好编号并记录。
3、注浆方式
注浆材料采用水泥水玻璃浆液，如岩层裂隙细微、浆液压不进去时考虑采用化学浆液；
注浆的填充率一般地段按5％进行计算，断层破碎带按30%进行计算；
注浆压力（终压值）一般参考注浆处静水压力加上1~2MPa进行。
注浆材料及浓度选择参数表
浆液类型
浆液起始浓度（水灰比）
水玻璃浓度（Be′）
水泥浆与水玻璃体积比
凝固时间（min）
水泥-水玻璃浆液
0.8
：
1
35
1：
0.8
2
4、注浆工艺系统及流程
（1）注浆工艺系统
双液注浆工艺系统如下图及附表所示。
编
号
设备名称
单位
数量
规格
单
位
数
量
储浆桶
个
1.5m3
12
三通转芯阀
3
φ50mm
吸浆泵
m
φ90mm钢管
13
压浆管接头
配压浆管
回浆管
φ65mm胶管
14
压塞螺母
自配
4
进浆闸阀
φ80mm
15
压塞螺母丝杆
根
5
压浆泵
台
TBW200/40
16
压塞套管
φ50mm焊接管
6
压力表
0~6.0MPa
17
止浆塞活动压环
块
视压浆孔径决定
7
输浆管
φ50mm钢管
18
橡胶止浆塞
8
法兰盘
付
配50mm输浆管
19
垫块
9
高压胶管
条
接50mm输浆管
20
止浆塞下压块（固定环）
10
活接箍（头）
φ25mm
21
压浆管
11
混合器
22
压浆孔
φ42mm钻杆
（2）注浆工艺流程
注浆工艺流程见下图。
5、注浆施工
注浆施工前，除根据双液注浆工艺要求配备应有的机具外，应视工作条件，做好注浆站的选址与布置，进行试泵与注水试验，安装注浆管路和止浆塞、止浆岩盘，然后制浆，开始压注。
（1）注浆站的选址与布置
注浆泵站应尽量靠近工作面。
泵站布置不仅要考虑紧凑、操作方便，并应加强通风防尘。
若在隧道内进行，场地狭窄，应采用移动式的注浆站。
（2）试泵
开泵前先将三通转芯阀调到回浆位置，待泵吸水正常时，将三通回浆口慢慢调小，泵压徐徐上升，当泵压达到预定注浆压力时，持续二、三分钟不出故障，即可结束。
（3）安装注浆管和止浆塞
钻孔完毕，应进行掏孔检查。
在确认没有坍孔和探头石的情况下，方可下管。
如有坍孔或探头石，必须用钻机进行扫孔。
注浆管的安装方法是：
根据确定的注浆方式确定止浆塞位置。
用沾有CS胶泥的麻绳绕成不小于钻孔纸浆的纺锤形柱塞，把管子插入孔内，再用台车把管顶入孔内到要求的深度，使麻丝柱塞与孔壁充分挤压紧实，然后在麻丝与孔口空余部分，填充CS塑胶泥，使注浆管和止浆塞固定。
顶进注浆管时，必须将钻头换成冲套，注浆管须带护丝箍，以保护管口外丝扣。
注浆管为φ108mm×
3.5~7.5mm长的钢管（根据岩层的条件选择其长度）。
顶进时，外露的长度一般不小于30~40cm，以便连接孔口阀门和管路，胶泥凝固到足够的强度后（2~4h），方可注浆，这样才能有效地止浆。
（4）压水试验
压水的目的在于测定岩层的吸水性，核实岩层的渗透性，为注浆选取泵量、泵压及浆液配方等提供参考依据，同时冲洗钻孔，检查止浆塞效果和注浆管路是否有跑、漏水现象。
并通过压水将裂隙中松软的泥质填物推送到注浆范围以外，使浆液进入裂隙后增加充塞的密实性和胶结强度。
压水时，先开单泵压水，然后再开另一单泵压水，测定混合器是否串水。
混和器工作正常，即可双泵压水。
压水压力应由小逐渐增大到预定注浆压力，并持续几分钟。
压水时间，视岩层破碎程度和裂隙大小而异，对于破碎岩层及大裂隙约需10~20min，对中小裂隙约需15~30min。
（5）止浆盘范围外的加固
止浆盘的作用是防止未注浆地段地下水涌向作业面及防止下段注浆时跑浆。
根据注浆终压和岩层的情况，可在预留的岩盘，加喷15~25mm厚C20混凝土加固岩壁。
喷混凝土的范围是整个开挖面3m地段，特别是在注浆孔周围3m范围以内及钢拱和有管棚出露处附近，必须反复加喷，保证喷射厚度。
喷混凝土前，先清理落在作业面的松动岩石，然后分层喷，最好使用机械手和三联机作业。
必须致意，由于喷混凝土是在注浆管装好后进行，所以喷混凝土时注浆管应带上防护套帽，以保护注浆管丝扣和避免喷混凝土堵塞注浆管。
（6）注浆
a注浆管路系统的试运转：
当上述工作完成后，按注浆站布置图和工艺流程图，安排设备就位，接好管路系统，作注浆前的试运转。
用1.5~2倍于注浆终压对系统进行吸水试验检查，并接好风、水、电；
检查管路系统能否耐压，有无漏水；
检查管路连接是否正确；
检查设备机况是否正常；
使设备充分“热身”。
试运转的时间一般为20min。
b注浆药液：
注浆药液，根据主材浓度反应剂种类，具有特定的配合比。
一般可按每1000L混合液的标准配合比，注浆作业是分盘进行混合。
分成A、B液的配合比按总量200L或400L进行混合。
为实现连续注浆，必须配备1~2个贮浆桶。
c注浆顺序：
钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。
先压注外圈孔，后压注内圈孔，先压注无水孔，后压注有水孔。
根据降水漏斗的原理，一般是从拱顶顺序向下压注，如遇串浆或跑浆，则间隔一孔或几孔灌压。
岩层破碎容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。
d注浆压力的控制：
由于注浆管路弯头少，进出浆口的高差也在6m以内，因此，注浆压力的管路损失很小，在0.1MPa以内，可以认为注浆压力就是显示的泵压值，由注浆泵的油压控制调节。
具体调法是：
启动注浆泵，正常运转后关闭泵口阀门，泵停止运转后，旋转压力调节旋钮，将油压调在要求的油压刻度值上。
随着注浆阻力的增大，泵压随之增高，当达到调定值时，会自动停泵，十分安全，不至于发生超压，注浆泵的排量调节控制按钮和排量记录仪加以监控。
为防止由于压注速度过大，造成上压过快返浆、漏浆等异常现象，影响注浆质量，在注浆前先测定注浆孔的吸水率，以确定合适的压入速度，先压注三分的单液水泥浆，检查止浆情况，测定钻孔吸浆率，再行确定双液压入速度进行双液注浆。
e浆液配比的控制：
浆液的配比受凝胶时间的直接控制，它的控制原则一般是先稀后浓，逐级变换。
若断层中，可采用W/C=1∶1的浆，因其稠度适中，利于泵压，能压入较小的裂隙，亦具有足够的结石体强度。
水泥浆与水玻璃的体积比C∶S一般取1∶1、1∶0.8、1∶0.6，多用C∶S=1∶1。
在跑浆或封孔结束时，为进行间歇注浆，缩短凝胶时间，用C∶S=1∶0.6~1∶0.3，以阻止跑浆和加速孔口阀门的周转使用，但必须注意应在保证钻孔有足够的进浆量和不堵管的前提下，来确定水泥浆与水玻璃浆的比例。
f凝胶时间的控制：
通过配比调节两台注浆泵的流量控制系数，凝胶时间的变化由C∶S来控制，它比用调节浆液浓度来控制凝胶时间的方法具有快速、简单、容易、有效，只需操作泵上的两个按钮就可实现，如需2min以上的凝胶时间，则掺加缓凝剂来控制。
为了确保凝胶时间的准确，在注浆过程中，须经常测试，一般每拌一筒浆或变换一级浓度或配比时，需要取样实配，测定凝胶时间，同时，在泄浆口接浆测定通过混合器混合后的浆液实注凝胶时间，通过对比，检查配浆是否准确，泵的操作是否正常，吸浆是否正常，混合器的混合是否均匀，从而有助于监控注浆情况（如压力变化），避免异常故障的发生。
（7）按注浆结束标准，结束注浆。
环数号为2、3的注浆孔中，应选取3~5个孔作为检查孔，以判断注浆效果。
注浆结束后，单孔涌水量小于0.2L/min·
m，隧道开挖后容许渗水量应小于2.5L/min·
m，当注浆完毕未达到设计要求时，应进行补注浆。
（三）超前支护施工
DK130+110~+150段采用φ89洞身长管棚超前支护，管棚环向间距0.4m，纵向两组管棚间水平搭接3m，管棚钢管为Ф89mm热轧无缝钢。
管棚支护包括封面、布孔、钻孔安管、注浆四道工序：
（1）封面：
注浆前喷射混凝土封闭掌子面，防止漏浆。
（2）布孔：
按设计图纸，将注浆管孔位正确测放在工作面上。
（3）钻孔安管：
长管棚采用钻机将钢管分节套钻进，管棚要尽可能按设计要求钻进。
（4）最后注入水泥浆，并封端。
长管棚施工布置详见下图。
长管棚正面和纵向布置图
DK129+955~DK130+110段采用4.5m长超前小导管注浆，浆液采用单液水泥浆，水灰比1：
1，小导管施工采用Ф42钢管，在前部管壁按梅花形布置溢浆孔，孔径为6-8mm，间距15cm，由风枪打入，小导管间距0.4m，施工时钢管尾部焊接在钢架上，顶部做成尖锥状，尾部长度不小于30cm。
小导管注浆见下图。
小导管注浆施工示意图
六、人员、设备保障
（一）施工人员安排见下表
隧道施工劳动力安排表
工班
序号
人员及
组别
人数
职责分工
隧道进口作业队
掘
进
班
注浆组
24
钻孔、制浆、注浆、机具
钻爆组
30
钻孔、装药、起爆
出碴组
扒碴、运碴
支护组
超前支护、喷混凝土、锚杆、挂网、立钢拱架
风水组
供水、排水、供高压风、通风、管道延伸与维修与保养
排险组
排险、安全
小计
101
衬
砌
防水板组
安装透水管、焊接、铺设防水板
混凝土拌和组
上料、搅拌、混凝土拌和站的操作、维护及保养
混凝土运输组
运送混凝土、运输车辆保养
混凝土浇筑组
开混凝土输送泵、安装、拆卸管路、混凝土浇筑、振捣
拆立模组
拆模、台车就位、立模、安装挡头板与止水带、模板整平及刷油
养护组
混凝土养护
40
保
障
组
管理人员
现场管理、调度
安全组
安全
运输组
各种材料运输、汽车保养
电工组
电气设备安装与维修
机修组
各种机械设备维修
技
术
室
技术员
全面技术工作
质检员
质量、自检签证
测量组
施工测量、监控量测、地质超前预报
试验组
试验、化验
合计
176
（二）施工机械安排见下表
隧道施工主要机械设备表
序
机械或
规格
型号
国别
产地
制造
年份
定额
功率
生产
能力
备注
凿岩机
Y29
28
沈阳
2004
侧翻装载机
ZL50
龙岩
154
2.5m³
自卸汽车
EQF╱40-1
解放
2005
99
18T
混凝土搅拌
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