溶洞处理施工方案.docx
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溶洞处理施工方案
1.编制依据
《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003
《客货共线铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008
《铁路隧道工程施工安全技术规程》TB10304-2009
《铁路桥涵工程施工安全技术规程》TB10303-2009
《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》TZ203-2008
《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010
《羊角一号隧道施工图》
《羊角一号隧道D1K112+239-537段溶洞处理方案变更设计施工图》
指导性、实施性及羊角一号隧道施工组织设计
2.工程概况
羊角一号隧道进口里程D1K108+726，出口里程D1K114+489，全长5727m，隧道为单面坡，设计纵坡为%、%的单面上坡，最大埋深约285m。
横洞开挖至正线隧道D1K112+324时，揭示沿正线隧道走向存在大型溶洞。
该溶洞全长160m，高4～14m，宽3～21m，溶洞局部顶板、侧壁及洞底表层分布有石笋、石柱、石钟乳及石幔，稳定性较差，扰动后极易坠落。
溶洞底部为崩积物、冲积物覆盖，组成物分布规律不强，无明显的成层特征，且厚度突变快，均一性差，不宜作为隧道结构基础。
图1溶洞平面示意图
岩溶水受冲沟水下渗补给，补给不大，观测最大水量2L/S，对隧道工程影响较小。
3.总体施工方案
隧道D1K112+244～D1K112+388段发育大型溶洞，采用特殊衬砌结构，
台阶法开挖。
开挖后清除洞顶钟乳石及松动岩块，施做初期支护。
该段隧底溶腔发育，采用桩基跨越，桩采用直径的钻孔灌注桩，沿隧道走向分别在隧道中线及边墙设三排桩基，桩与桩之间设三道纵梁连接，梁体间浇筑仰拱混凝土。
隧道衬砌采用仰拱现行浇筑，拱墙一次成型，拱墙铺设防水材料。
拱部及边墙空腔采用施做2m厚的C20混凝土护拱或回填密实，对于D1K112+264～D1K112+294段左侧边墙空腔及D1K112+309～D1K112+364段拱部空腔，先对溶洞岩面施做锚杆进行加固，φ22砂浆锚杆，长，间距×,梅花形布置，端部预留50cm在外部，施做衬砌时，采用C20混凝土回填密实；对于D1K112+361～D1K112+389段溶洞空腹初喷10cmC25混凝土，施做φ22砂浆锚杆，长，间距×,梅花形布置，φ6钢筋网，在溶腔空腹中，于衬砌外设置2m厚的C20混凝土护拱；对于D1K112+389～D1K112+394段溶洞底部采用C20混凝土换填，边墙及拱部按D1K112+361～D1K112+389段处理。
4.资源配置
溶洞处理施工需要的主要机具设备见表1，人员配置见表2。
表1主要机具设备表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
一
开挖设备
1
空压机
20m3
台
3
租赁
2
风动凿岩机
YT-28
把
12
购置
3
挖掘机
小松PC200-8
台
1
装渣
4
矿山车
大奔
台
5
租赁
二
桩基施工设备
1
冲击钻机
台
3
租赁
2
汽车吊
台
1
3
混凝土运输车
台
4
三
钢筋加工设备
1
钢筋电焊机
BX1-400
台
10
钢筋焊接
2
钢筋切割机
GQ40F
台
2
切割钢筋
3
钢筋弯曲机
GW40
台
2
弯折钢筋
4
钢筋调直机
GTJ4-14
台
2
钢筋调直
5
砂轮切割机
TCH300
台
3
钢筋切割
四
二次衬砌施工
1
钢模台车
台
1
2.
混凝土输送泵
台
1
表2施工人员配置表
序号
人员或工种
人员安排
作业内容
1
施工负责人
刘金建
全面管理
2
质检工程师
菅速军
工程质量检查监督
3
现场工程师
王涛、郑博文
现场安排
4
测量工程师
魏东、刘永健
施工放样与控制
5
试验工程师
刘建凯、高桂鹏
钢筋、混凝土等试验
6
现场安全员
孔德寿
现场安全与指导
7
钻孔工
25人
开挖钻孔及桩基钻孔
8
支护班
20人
隧道初期支护
9
衬砌班
35人
桩基、仰拱及二衬混凝土浇筑
10
钢筋工
20人
钢筋加工与绑扎
11
爆破工
8人
隧道爆破施工
5.工期安排
表3工期安排表
序号
施工里程
施工项目
工期
工程量
进度指标
备注
1
D1K112+239～330
洞身开挖
及支护
石方
120m/月
二号迂回导洞
进洞开挖
2
D1K112+330～537
洞身开挖
及支护
石方
90m/月
一号迂回导洞
进洞开挖
石方
90m/月
二号迂回导洞
进洞开挖
3
D1K112+330～537
溶腔空洞回填
及护拱施做
一号迂回导洞
进洞
4
D1K112+244～388
桩基施工
混凝土570m3
8m/天
5台钻机
5
D1K112+244～388
暗梁及仰拱
施工
砼
18m/8天
18m为一施工段
6
D1K112+537～388
仰拱施工
砼
12m/5天
12m为一施工段
7
D1K112+239～537
防水及衬砌
施工
砼
12m/5天
12m为一施工段
6.溶洞施工方案
溶洞概况
现场勘测显示溶洞与隧道结构物的位置关系分为隧底空腔、隧道边墙处小型空腔、隧底边墙空腔、洞顶小型空腔和拱墙大型空腔。
溶洞开挖后钻孔揭示里程D1K112+244～388段隧底溶洞发育较大，岩性组成复杂，不宜做隧道结构基础。
里程D1K112+264～294、D1K112+301～319段左侧边墙及D1K112+379～389段右侧边墙向隧道外延伸空腔，深2～5m，高1～6m。
里程D1K112+309～364段拱顶存在溶槽，宽3～9m，高2～5m，沿拱顶向右侧延伸。
里程D1K112+361～394段拱顶及右侧边墙存在较大空腔，空腔侧壁、顶板及局部洞底表层分布有石笋、石柱、石钟乳及石幔，其稳定性较差，易坠落。
设计开挖支护参数
D1K112+239～D1K112+537段洞身开挖采用爆破开挖，台阶法施工。
隧道支护参数见表4，特殊衬砌结构见图。
表4支护参数表
分段里程
钢架
超前支护
起始里程
终止里程
衬砌类型
类型
部位
间距
类型
每环
根数
纵向
间距m
单根
长度m
D1K112+244
D1K112+330
特殊衬砌
—
—
—
—
—
—
—
D1K112+330
D1K112+388
特殊衬砌
I18型工字钢
拱墙
φ42
小导管
30
3
D1K112+388
D1K112+537
Ⅳb型复合
I18型工字钢
拱墙
φ42
小导管
30
3
图2溶洞特殊衬砌图
施工工序
施工工序流程如图3所示。
隧道开挖及支护
D1K112+330～537段采用三台阶七部开挖施工，施工前首先清除溶洞顶板、侧壁及局部洞底表层分布的石笋、石柱、石钟乳及石幔，确保施工安全。
按设计轮廓放点，先对隧道轮廓外拱部空腔岩面进行加固，对于里
洞身开挖
边墙空洞M10浆砌片石垛顶
C20混凝土回填
初期支护施做
溶腔处理
C20混凝土护拱
基地注浆加固
桩基施工
梁板施工
仰拱填充施做
防水层施工
二衬施工
洞顶石柱、石松清理
钻孔确定桩长
监控量测
图3工序图
程D1K112+309～D1K112+364段拱部空腔，施做锚杆进行加固，φ22砂浆锚杆，长，间距×,梅花形布置，端部预留50cm在外部，待C20混凝土回填后连接在一起；对于D1K112+361～D1K112+389段溶洞空腹施做φ22砂浆锚杆，长，间距×,梅花形布置，φ6钢筋网，网格间距25cm×25cm，喷10cmC25混凝土。
钻眼爆破开挖，每循环进尺控制在2榀拱架间距内，开挖后及时施做初期支护，安装I18钢拱架，施做锚杆及安装钢筋网片，按设计回填要求对拱顶及边墙空洞处预埋混凝土泵管，管顶离岩面不得大于30cm，喷射混凝土前内侧管口包裹保护，待初期支护封闭后通过预埋泵管泵送C20混凝土回填空洞。
开挖边墙前，为确保溶洞顶板及侧壁稳定，应对边墙拱脚处空腔砌筑2m厚的M10浆砌片石垛顶，沿隧道边墙走向支撑岩面。
图4浆砌片石垛顶图
空腔回填及护拱施做
D1K112+309～D1K112+364段初期支护拱部及边墙依次封闭后，按先拱部后边墙的顺序依次对较小空腔分次泵送混凝土回填密实。
图5拱顶空腔回填示意图
D1K112+361～D1K112+394段隧道拱部及大部分边墙轮廓线处于溶腔内，溶腔岩面挂网锚喷加固后，先于C20混凝土护拱外轮廓线安装模板支架，支架采用I18钢拱架，钢拱架间距，纵向采用φ22螺纹钢连接为以整体，钢拱架内侧铺设5cm的模板。
施做初期支护，每隔5m在拱顶位置预埋混凝土泵管，待初期支护封闭后分次泵送C20混凝土浇筑护拱。
浇筑时应依次分多次泵送混凝土，密切关注初期支护的变形。
图6护拱施工示意图
隧道基底加固
为提高桩的相对刚度，约束桩顶位移，改善基底性能，需对隧底冲积填充物进行注浆加固，分以下两种方式注浆：
钢花管注浆加固
桩位2-19与3-19、1-20、2-20与3-20之间采用φ75钢花管注浆加固，钢管桩间距×，梅花型布置，设计参数如下：
钢花管：
长度5m，钻孔直径1cm，钻孔间距15-20cm，梅花型布置
注浆浆液：
水泥浆
水灰比W:
C=:
1～1:
1
注浆压力：
～
袖阀管注浆加固
桩位3-21与3-22采用钢制袖阀管注浆加固，钢制袖阀管钻孔布置见图7。
图7袖阀管桩位布置图
注浆设计参数如下：
袖阀管采用φ42×4mm刚性管。
套壳料采用膨润土和TGRM特种灌浆料现场配制。
注浆孔开孔直径不小于108mm，终孔直径不小于90mm。
孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。
注浆材料采用普通硅酸盐水泥浆，水灰比：
～:
1）
注浆压力为2～3MPa。
浆液扩散半径1～。
桩位3-21下管深度38m，桩位3-22下管深度。
袖阀管注浆质量控制
将孔位附近场地整平后，再测量放样；
在注浆施工中应通过现场试验对布孔方式、注浆参数及浆液配比作进一步调整，并在以后注浆施工过程中根据现场实际情况进行适当调整，以确保注浆效果；
孔口止浆率不得小于90%；
每循环注浆的扩散半径合格率不得低于90%；
注浆过程中要采取相应的措施来防止堵管，如多做试验选定合理的凝结时间，注意压力的变化，如压力升高要及时提升芯管；
严禁使用不合格材料，不得使用受潮或过期水泥；
制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意变更；
严密监视注浆压力和注浆量，出现异常时应立即停止灌入，查明原因并采取相应措施；
待浆液达到设计要求后，方可进行下到工序的施做；
加强浆液的管理，防止浆液的流失。
钢制袖阀管加固桩位施工流程见图8。
桩位放样
钻孔
下套壳料
套壳料制备
安装袖阀管、封孔
插入注浆管
注浆头、管路连接
浆液拌制
水泥、缓凝剂检验
注浆、提管
图8袖阀管施工工艺流程图
桩
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