重庆隧道工程坍塌及影响段处理专项方案中铁建文档格式.docx
《重庆隧道工程坍塌及影响段处理专项方案中铁建文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重庆隧道工程坍塌及影响段处理专项方案中铁建文档格式.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
原地勘资料地质情况：
XX隧道Ⅳ级围岩穿越沙溪庙组中风化泥岩，泥岩为软岩，岩体较完整，岩体完整系数Kv=0.64~0.66，岩体纵波速Vp=2.6~3.4km/s；
岩石饱和抗压强度标准值7.3MPa，K1=0.2，K2=0.2，K3=0，中风化带泥岩围岩基本质量指标BQ=275.9，修正围岩基本质量指标[BQ]=235.9。
围岩岩体较完整，地下水水量小，呈点滴状出水，岩体较完整，为中厚~厚层状，稳定性较好。
此类围岩以软岩为主，岩体较完整，层间结合较好~一般，拱部及侧壁无支护时可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定。
施工可采用光面爆破，台阶法开挖，应加强洞顶及右侧壁支护措施，短开挖，快支护，局部岩体完整性较差地段加强支护。
4、塌方概述
2013年3月5日，XX隧道右洞在开挖至XX时，拱顶出现坍塌，地表塌腔直径约2.5m，深约2m。
我方随即对现场进行了封闭与处理，至3月11日，施工单位通知参建各方于现场召开会议。
因洞内塌体已清理，洞顶已封闭，现场所见开挖掌子面全为中风化岩石，渗水量小，参建各方一致认为该段隧道围岩级别暂不调整，仍为IV级，但支护参数应较IV级A型加强考虑。
（详见《XX段道路及配套工程XX隧道右线XX～XX段坍塌及地表塌陷会议纪要》）。
2013年3月12日，当隧道右洞开挖至XX时，爆破施工后随即发生塌方，地表塌陷坑直径约18m，深约4m。
3月13日，参建各方于现场召开会议，会议决定由地勘单位进行补勘，设计单位根据补勘资料出支护处理方案，第三方监测单位加强现场监测，施工单位做好现场地表与洞内的封闭、安全防护工作。
（详见《XX段道路及配套工程XX隧道右线XX处冒顶处理会议纪要》）
2013年4月22日下午，在XX总部基地A1座XX会议室，召开了关于XX段道路及配套工程XX隧道右线YXX～XX段坍塌及地表沉陷处理方案专家论证会。
（详见《XX段道路及配套工程XX隧道右线
YXX～XX段坍塌及地表沉陷处理方案专家论证会议纪要》。
5、塌方原因分析
经过地勘单位补勘，该段隧道洞顶粘土及泥岩夹带破碎层厚达8m，隧道洞顶中风化岩层厚度最薄仅为1m，围岩条件的预判与实际情况存在严重偏差，施工方法、支护参数等不能满足隧道施工安全的实际需要是塌方的主要原因。
故围岩级别由原设计IV级调整为V级。
二、编制依据
1、投标文件及设计图纸；
2、设计变更S02S-03及塌方沉陷段会议纪要；
3、《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；
4、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
5、《XX市城市隧道工程施工质量验收规范》（DBJ50-107-2010）；
6、《实施性总体施工组织设计》有关隧道的施工方案条款；
7、施工现场实际地形及地质情况；
8、地质补勘报告；
9、结合我单位综合实力、施工经验、技术总结及工程惯例。
三、施工计划
1、进度计划
施工时严格按工期计划安排，绘制工程进度管理曲线，检查施工进度。
项目经理每周组织一次现场施工协调会，向现场施工管理人员、班组长检查本周计划完成情况及下达下周施工计划，月底根据考核班组生产完成任务情况来进行奖惩。
2、材料计划
主要材料投入计划表
序号
材料名称
单位
数量
备注
1
φ42×
5mm小导管
m
12000
地表注浆、洞内超前
2
φ108×
6mm钢管
3100
超前支护
3
I22b工字钢
t
110
钢拱架
4
I16工字钢
25
临时支护
5
Φ22自进式锚杆
1200
6
φ8钢筋
支护
7
Φ25螺纹钢筋
16
8
Φ22螺纹钢筋
90
支护、衬砌
9
Φ16螺纹钢筋
28
衬砌
10
Φ25锁脚锚杆
11
C30P8商混凝土
m³
950
12
C15片石混凝土
400
仰拱填充
13
42.5水泥
800
地表、洞内
14
砂
230
15
碎石（5-10mm）
300
片石15-30cm
塌陷坑回填M7.5
17
水玻璃
20
35Be'
3、设备计划
隧道工程投入的主要机械设备
设备名称
型号
规格
国别产地
性能
额定功率
（KW）
用于施
工部位
衬砌台车
定制自动
XX
隧道
挖掘机
CAT324D
美国
8成
破碎锤
小松PC240
日本
侧翻式装载机
柳工50c
中国
装载机
柳工856
道路
渣车
红岩18m3
22
全新
管棚钻机
YXZ-70全液压跟进
9成
工字钢冷弯机
上海
10KW
通风机
110KW
砼输送泵
HB300
湖南
75KW
砼喷射机
风钻
YT28
45
锻钎机
YDD
17.5KW
电焊机
15KW
空压机
20m3
132KW
风镐
成都
平台振动器
18
注浆机
南昌
5.5KW
19
双液体注浆机
四、施工方法、工序及工艺
1、设计变更
1.1、地表塌陷周边一定范围内，采用Φ42钢花管及M30水泥浆进行地表处理，注浆孔间距80cm*80cm梅花形布置；
见附图7-1
1.2、对XX～XX段尚未开挖，围岩级别调整V级，开挖采用人工辅助机械，禁止爆破，支护参数按VB执行。
为了保证衬砌背后的密实性，减少地表沉降，增强防水效果，初支施作时，在拱顶及两侧拱腰处，分别预埋一根Φ42钢花管，L=0.8m，纵向间距3m，初支完成后背后进行压浆填充；
1.3、XX～XX段为塌方部分，增设小管棚与小导管，二衬厚度不变，配筋加强，由Φ20@150调整为Φ22@150；
1.4、XX～XX段初支已施作，初支稳定，仍为IV级围岩，考虑塌方影响，二衬厚度不变，配筋加强，由Φ20@150调整为Φ22@150；
1.5、XX～YXX段，采用Φ108管棚支护，L=9m，纵向间距6m，共7环，外插角5°
管棚端部架立3榀I22b钢拱架作为固定端，见附图7-2；
采用Φ42小导管半超前注浆，L=4.5m，纵向间距为2.0m，共24环，以固结洞周围岩，见附图7-3；
1.6、在打设管棚及挖除塌方体的施工过程中，应在XX～XX段初支内皮架设I16临时钢拱架，纵向间距1m，纵向连接筋Φ22，环距1m；
1.7、XX～XX段待二衬施作完毕后，采用浆砌片石进行对塌陷坑回填处理，回填高度应高于原地面不小于0.5m，后期回填地面表面荷载≤20KN/㎡，见附图7-4。
2、总体施工工序
地表截水→塌方体封闭→地表注浆加固→管棚、小导管施作→清除洞内塌体→CD开挖掘进→初支及压浆→监控量测→仰拱及回填施工→二衬→塌陷回填
3、地表处理
3.1施工准备
3.1.1施工便道
从临时弃碴场修建施工便道进入地表坍塌区域。
3.1.2施工用水、电
地表处理施工用水、电从隧道洞口处接入施工现场。
3.2处理方法
3.2.1沉陷区外侧15m施作M7.5浆砌片石环形截水沟，沉陷区四周设置截水沟、排水沟，阻止地表水渗入洞内。
截水沟尺寸详见图4-1
3.2.2地表塌陷周边一定范围内，采用Φ42钢花管及M30水泥浆进行注浆处理，注浆孔间距80×
80cm梅花形布置，地表注浆主要是对塌方段填土层进行注浆加固，注浆管打至岩面0.3m为止。
图4-1截水沟大样图
注浆施工分为两部分:
先施工外围一排注浆管，注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，体积比1:
0.5，水玻璃浓度35Be，425号普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比1:
1，压力0.5～1MPa，稳压5min；
然后跳槽内部注浆管，采用由中间注浆孔逐渐向外注浆，注浆材料采用水泥净浆，425号普通硅酸盐水泥，水灰比1:
0.8，压力0.2~0.5MPa，稳压20min；
3.3注浆工艺
图4-2地表预注浆施工工艺框图
3.3.1施工准备
施工放线，全站仪根据图纸坐标，放出注浆轮廓线，打设间距3～5m的木桩圈定注浆范围；
地表清理杂物、植被，用皮尺进行中间注浆点加密。
3.3.2钻孔
钻机采用XY-100地质钻机，钻头直径75mm，因地质为粘土层及强风化破碎带区，钻杆护筒暂定长度6m，参考实际情况进行调整；
钻进设前调整好平面位置
表4-1钻孔质量检验
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
长度（m）
不小于设计
尺量：
检查10%
孔位（mm）
±
50
检查10%
钻孔深度（mm）
孔径（mm）
大于杆体直径+20
3.3.3清孔
为保证注浆效果，地表注浆采用两次扫孔分段注浆的方式。
钻孔完毕后，采用后退式方式扫孔一遍，清孔完毕后，再将钻杆插入孔底，重复扫孔一次即可。
3.3.4注浆管
采用Φ42mm×
5mm热轧钢管制作，每隔15cm梅花形布置钻8mm的对穿射浆孔，上部1.5m不开孔，为防止下管堵塞，底部做成10cm锥形封闭。
图4-3Φ42mm×
5mm钢管大样图
3.3.5注浆
注浆前先封闭塌方体，注浆机采用BW-150双液注浆机，为防止注浆跑浆液，依设计要求外围注浆钻孔完成后立即注浆，内部注浆钻孔完成后，采取跳注进行。
注浆压力由低到高，达到设计要求持压20min，注浆时，派专人进行周边巡视，防止跑浆污染周边环境及水源。
如果出现跑浆现象立即停止该孔注浆，换其它孔注浆，若还是跑浆就采取间歇注浆。
4、洞内施工
4.1塌方体处理
对塌方体采用15cm厚C25喷射砼进行封闭，初支和塌体接触面处，特别是塌腔口附近加强封闭，喷至20cm，加强对塌体稳定，防止地表注浆和管棚注浆时跑浆。
待地表注浆结束后，清除塌方体，加强监控量测，严格按照规范上报洞内、地表沉降，及时指导施工，防止二次坍塌。
4.2塌方影响段
4.2.1在打设管棚及挖除塌方体的施工过程中，应在XX～XX段初支内皮架设I16临时拱架，拱脚分别设2φ25锁脚锚杆与围岩固定，拱架纵向间距1m，纵向联系钢筋φ22，环距1m。
拱架和初期支护间的间隙用木楔子楔紧，使拱架承受到初期支护传来的外力。
4.2.2组织测量组、监控量测组对塌方影响已施工初支侵线部分，进行逐榀换拱。
换拱必须在初支内皮架设I16临时拱架支好后，管棚、小导管加强支护达到强度后进行。
4.2.3右线塌方影响段左线对应里程段二衬XX～XX段，仰拱、二衬及时封闭成环。
目前左线该段二衬已经施工完成，并达到设计强度。
4.3Φ108大管棚施作工艺
YXX~XX段增设Φ108大管棚超前支护，单根管棚长度为9米，纵向间距6米，每环48根，共7环。
管棚为短管棚，不设管棚室，施工管棚端部架立3榀I22b钢拱架作为固定端。
4.3.1施工准备
测量组依据图纸及规范，准确测量定位。
根据设计变更，Φ108无缝钢管，壁厚6mm，环距0.4m，L=9m，外插角5°
，纵向间距3m，范围起拱线180°
范围，在YXX处施作第一环，待地表注浆加固结束，清除洞内塌体结束后，搭设钻机平台，掌子面及时封闭10cm厚C25喷射砼。
4.3.2施工顺序
施工准备→组装钻具和安装第一节套管→推送钻具及钢套管至套拱→解开动力头后退、接杆、联接动力头、开孔跟管钻进→继续跟管钻进至套管末端距套拱30cm为止→解开动力头后退、安装第二节钢套管、联接动力头→联接钢套管→继续跟管钻进→反转钻具,卸出所有钻杆和钻具。
4.3.3设钢架套拱：
管棚端部架立3榀I22b钢拱架作为固定端，间距0.8m，纵向连接筋Φ22，环距1m，在需进行超前大管棚施工的地段端部设定位钢架套拱。
管棚孔口必须准确测量放样定位，以确保大管棚的施作符合设计要求。
4.3.4钻机作业平台搭设：
在所开挖的工作面上，用型钢或方木搭设钻机作业平作业平台的高度需根据大管棚在隧道拱顶及拱脚部位处的设计尺寸和钻机作业高度要求搭设。
作业平台须牢固稳定，以防止钻孔时钻机摆动、倾斜等而影响钻孔质量。
4.3.5钻机就位：
CSJ40锚固钻机安置的位置距工作面的距离以不小于2m为宜。
钻机安置后，根据钻孔要求进行严格定位定向，把钻杆的平行线延伸固定下来，以达到钻机钻进的导向作用。
4.3.6开孔：
先检查设备,对已组合好的钻具要检查丝扣联结是否紧密,偏心扩孔器是否灵活。
4.3.7正常钻进:
将钻杆装在动力头的钻杆接头上,如需钻进循环介质,则将循环介质输送管道与水管头接通;
当钻具接触到孔位后,根据工艺要求,旋扭调压阀的手柄调定给进压力,满足钻进需要；
在钻进过程中,根据实际工况及时更换转速档位和调整给进压力。
4.3.8加接钻杆：
当一个给进行程结束后，要加接钻具。
4.3.8.1先关闭循环介质，插好垫叉，操作“动力头旋转”手柄置于“反转”，旋开钻杆接头处丝扣，同时点动“动力头移动”手柄“起拔”，使动力头后退，让出丝扣，最后将动力头“起拔”置于顶端后“停止”；
4.3.8.2将新钻杆公、母分别与孔内钻杆接头和动力接头对准，操纵“动力头移动”手柄“给进”使钻杆接头相接触，然后点动“动力头旋转”手柄“正常”使钻杆接头丝扣旋入几扣后停止并取走垫叉，再将“动力头旋转”手柄置于“正转”，同时操纵“动力头移动”手柄“给进”，使钻杆丝扣旋好；
4.3.8.3至此钻具加接完毕，开通介质进行下一个回次的钻进。
4.3.9起拔钻杆
4.3.9.1先将垫叉插入口处，通过动力头反转松开一扣，然后取下垫叉，并将钻杆防松器在动力头钻杆接头处放置好；
4.3.9.2起拔钻杆至孔口板处露出钻杆下接头插口后停止，插好垫叉，动力头反转旋开钻杆孔口端丝扣；
4.3.9.3再拿开防松器，人工配合旋开钻杆与动力头接头间的丝扣，取走钻杆；
4.3.9.4动力头前进旋接孔内钻杆，拿走垫叉起拔钻杆柱，重复操作拆卸下一根钻杆，直至全部起拔完毕。
4.3.10封闭注浆：
注浆机注浆，采用M30水泥砂浆,注浆压力为0.7～1.5Mpa，特殊地段达2.5Mpa，浆液配合比和注浆压力可通过现场试验确定，灌浆浆液的浓度由稀到浓，注浆压力由低到高，逐级变换；
注浆扩散半径通过试验确定，并通过注浆半径确定是否增减注浆孔。
在注浆过程中如果遇到局部漏浆，如遇到注浆压力长时间不上升或上升缓慢，则采取间歇式注浆（注入一定量浆液后暂停4～6h，等待浆液凝固后再继续注浆）或调整浆液配比，缩短浆液凝结时间，同时观察有无漏浆、跑浆现象。
表4-2主要注浆参数及注浆表
参数名称
径向前进注浆
注浆加固长度
9m
径向加固范围
隧道开挖轮廓线外3m～5m
浆液扩散半径
2m～3m（试验确定）
注浆压力
正常控制在0.7～1.5mMpa
水泥浆浆液配比
W：
C=0.8：
1.0～1.0：
1.0
注浆时间
30min至4h
注浆方式
前进式
4.3.11注意问题
4.3.11.1地表加固：
由于坍体较为松散，并有少量块石，会因碴体太松散，钻头碰到坍体内的块石时无力反压使钻头滑偏，导致跟进的钢套管偏斜和卡钻现象，所以钻进前应予以适当注浆加固。
4.3.11.2取消孔口管：
由于跟管钻进的长管棚钢套管是在钻进扩孔的同时靠冲击器锤打管鞋，将钢套管拖拉进入钻孔内的，并在拖进过程中，钢套管本身不发生转动，主要是克服孔壁周边的摩擦力直线前进，钢套管前进起到了对松散孔壁及孔口的护壁作用，故不需在导向墙预埋孔口管。
4.4半超前小导管施工
4.4.1施工方法
里程XX～XX段采用φ42小导管半超前注浆，L=4.5m，纵向间距2.0m，以加固洞周围岩。
为了保证衬砌背后的密实性，减少地表沉降，增强防水效果，XX～XX段初支施作时拱顶及两侧拱腰分别预留一根φ42小导管，L=0.8m，纵向间距3m，初支完成后对初支背后进行压浆。
该段防排水措施也相应加强，环向排水管适当加密。
半超前小导管采用φ42×
5mm热轧无缝钢管加工，管长4.5m。
钢管前端加工成尖锥状，尾部焊加筋箍，管口段0.5m钢管不开孔，其余管壁上按15cm间距交错梅花形设置孔径8mm的压浆孔，尾部不少于0.25m不设压浆孔。
采用风动凿岩机钻孔，成孔后高压风清孔，钻机推进顶管至孔底，注浆机注水泥浆。
4.4.2施工工艺要点
4.4.2.1小导管环向间距40cm，施作时小导管呈45°
外插角打入岩体，尾部与拱架上部焊接牢固。
4.4.2.2小导管纵向排距为2m，施工时可以根据实际围岩情况调整超前导管搭接。
4.4.2.3注浆机注水泥浆，水灰比0.4～0.6，注浆压力0.5～1.0Mpa。
4.5洞身开挖
4.5.1开挖方法
塌方段变更段未开挖段XX～+935段，变更V级围岩，采用中隔壁法（CD法）施工，先用挖掘机挖出松土，局部填土岩石破碎锤配合挖机掘进。
单次掘进进尺控制在0.5m/循环，每天两循环，每天进尺暂定1m，人工配合机械出渣。
V级围岩开挖步序见设计图纸《VA、VB级浅埋段围岩开挖图》。
中隔壁法（CD法）施工左部导洞1的开挖超前左部导洞2的开挖8m，
左部导洞1的开挖超前右部导洞3的开挖距离大于16m，右部导洞3的开挖超前右部导洞4的开挖大于8m，拆除中隔墙临时支护5延后右部导洞4的开挖8m以上，拆除中隔墙临时支护5后紧跟浇筑仰拱6。
隧道仰拱一次开挖长度不超过8m，二次衬砌与开挖面控制在35m以内，如地质围岩变化较大，缩短1部3部开挖长度至3~5m，控具体见CD法开挖步序平面图。
图4-5CD法开挖步序平面图
4.5.2施工步骤
中隔壁法（CD法）施工步骤为：
开挖导坑上台阶，初期支护→开挖导洞下台阶，初期支护→剩余部分上部开挖，初期支护→剩余部分下部开挖，初期支护→拆除临时支撑→仰拱衬砌、回填→模筑拱墙衬砌混凝土。
4.6钢架、锁脚锚杆及钢筋网施工
开挖掌子面初喷10cm厚C25混凝土后，立即进行钢拱架、钢筋网以及锁脚锚杆施工。
4.6.1钢架制作与安装
变更施工段，钢架I22b型钢拱架。
钢拱架采用冷弯机械加工，分段在加工平台上焊接。
采用装载机运至掌子面，人工配合装载机安装。
架立钢板与工字钢采用焊接连接，架立钢板就位前，必须清除基底虚渣，必要时，可先浇注混凝土基座，以保证工字钢不下沉。
相临钢架间设Φ22纵向连接筋，环向间距1m，连接筋与钢拱架焊接，每根连接筋沿纵向需要焊连，搭接焊缝长度单面焊不小于10d，双面焊不小于5d。
钢架与垫板采用贴角焊，焊缝高不小于6mm。
节点用螺栓就位后，连接板间应做三边围焊，以保证节点整体性。
钢拱架与初喷混凝土之间要求密切接触，空隙处用混凝土垫块楔紧。
4.6.2钢筋网制作及安装
φ8@20×
20cm钢筋网在洞外分块加工，洞内铺挂，并和钢拱架、锚杆焊接牢固，防止喷砼时晃动，减少回弹。
4.6.3锁脚锚杆施作
采用2Φ25锁脚锚杆，长度3.0m，施作时用凿岩台车或风动凿岩机钻孔，人工安装。
施工时严格按照设计要求施作，施作时遵循尽量使锚杆穿透更多结构面原则。
锚杆安装完毕其尾端焊接在钢拱架上，拱脚锁脚锚杆单侧增加至4根。
4.6.4喷射混凝土施工
4.6.4.1施工方法
采用湿喷法，混凝土在洞外用自动计量拌和站拌和、混凝土运输车运料，湿喷机分层喷射，每层喷射厚度5～8cm。
4.6.4.2施工工艺要点
①喷射混凝土前，埋设标志或利用锚杆头外露长度以控制喷射混凝土厚度。
②喷射砼施工时，系统风压应保证不小于0.5MPa，风量不小于10m3/min。
③喷头距岩面距离0.8～1.2m，喷头垂直受喷面，喷初支钢拱架、钢筋网时，可将喷头稍加偏斜，角度大于70°
喷射路线先边墙后拱部，分区、分段“S”形运动，喷头作连续不断的圆周运动，后一圈压前一圈1/3，螺旋状喷射。
④砼喷射完毕表面应基本平顺。
⑤当岩面普遍渗水时，可先喷砂浆，并加大速凝剂掺量，保证初喷后，再按原配比施工。
当局部出水量较大时采用埋管、凿槽、树枝状排水盲沟等措施，将水引导疏出后再喷砼。
⑥有钢筋网和型钢支护地段，要调整喷射角度，保证钢筋网和型钢背后喷射密实，杜绝出现空洞。
在安装排水半管的地方，喷射时防止打破排水半管外膜。
⑦混凝土终凝到下一循环爆破作业时间不应下于4h。
⑧喷射混凝土终凝后2小时起，开始洒水养护，养护期不得少于7天。
⑨喷射混凝土表面要平整，2m直尺检查平整度不得大于5cm，且成圆顺状，不允许出现尖锐石块和其他突出物，便于防水板安装。
5、仰拱二衬施工
完成开挖及初支后应及时施作仰拱、二衬，仰拱、二衬及时跟进封闭成环，二衬滞后掌子面应不大于30m。
采用仰拱与填充先行于衬砌的施工方法，距开挖工作面距离符合相关要求。
及时施作仰拱，起到早闭合，防塌方，同时能保证洞内道路的畅通，利于洞内排水。
仰拱施做，势必影响到车辆的运行，为此采取防干扰简易平台做为过渡通道，以保证掌
升级会员 