天目山隧道断层施工方案.docx
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天目山隧道断层施工方案
新建杭黄铁路先期段HHXQZQ-1标
天目山隧道DK212+200-240段断层
施工方案
编制：
复核：
审核：
批准：
中铁隧道集团有限公司
新建杭黄铁路先期段HHXQZQ-1标
二〇一五年十月
天目山隧道DK212+200-240段断层施工方案
1编制依据
1.1编制依据
⑴、新建杭州至黄山铁路站前Ⅰ标《天目山隧道实施性施工组织设计》。
⑵、《铁路工程不良地质勘察规程》TB10027-2001
⑶、《铁路工程施工组织设计指南》（铁建设[2009]226号）
、国家现行的铁路工程建设施工技术指南、验收标准、安全规程等。
、施工现调查报告。
、我公司所拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验。
、国家及安徽省关于环境保护、职业分健康安全、水土资源及文物保护、节能减排的要求。
1.2编制原则
⑴、遵循招标文件条款，响应招标文件要求。
⑵、指导思想是：
科学组织、合理投入、优质安全、快速高效、不留后患。
⑶、坚持实事求是的原则，根据本单位的能力，确保施工组织的可行性、先进性和合理性。
、整体推进，关键突出，均衡生产，确保总工期及阶段工期。
、安全第一，预防为主，综合治理。
2工程概况
2.1项目简介
项目部位于安徽省歙县金川乡，工程范围包括天目山隧道出口、金川斜井和长岭脚横洞，正线施工起讫里程为：
DK208+330～DK213+836，正线长度为5506m，金川斜井长度为2390.39m，长岭脚横洞长度为418m，正洞隧道设计为单洞双线隧道。
2.2地质概况
DK212+200-DK212+240段隧址区地层岩性表层主要为寒武系上统荷塘组硅质泥、碳质泥岩，层状构造，浅灰色，全风化。
该段为F7断层，断层视倾角约为79°，断层岩体破碎，构造裂隙水发育，预测最大涌水量为1709m3/d。
2.3地表水文情况
隧址区水系发育，新安江、富春江的支流遍布全测区，形成树枝状，网路状密集水系，小河、小溪均长年流水不断，季节性明显。
由于植被发育，山地基岩被松散土体覆盖，主要为薄层残坡积物覆盖，地表水相对较少
2.4主要工程数量
根据设计要求，对DK212+200-DK212+240段采用IVb衬砌类型，初期支护采用Φ108长管棚+II型小导管，并采用5m帷幕注浆措施，开挖方法为台阶法，其总工程数量如下：
总工程数量表
项目
单位
数量
备注
超前预注浆
Φ110钻孔
m
750
Φ91钻孔
m
3527
Φ108，壁厚5mm钢管
m
750
注水泥浆（1:
1水泥浆液）
M3
1022
止浆墙（C20混凝土）
M3
210
超前大管棚
Φ140，壁厚5mm钢管
m
55.2
Φ108，壁厚6mm钢管
m
1840
Φ114，壁厚6mm钢管
m
110
I18工字钢
m
59
16钢板
kg
130.224
导向墙（C20混凝土）
M3
29.5
注水泥浆（1:
1水泥浆液）
M3
35
II超前小导管
Φ42，壁厚3.5mm钢管
m
2340
注水泥浆（1:
1水泥浆液）
M3
20
Φ6钢筋
m
54
开挖
软石
M3
5551
初期支护
C25网喷混凝土
M3
435.6
Φ6钢筋网
kg
2526
Φ25中空锚杆
m
980
Φ22砂浆锚杆
m
933.2
I18工字钢
kg
41153.6
16钢板
kg
8520
Φ22连接筋
kg
5934
3施工计划
3.1进度指标（单循环）
围岩项目
超前钻孔
长管棚施工
帷幕注浆
洞身开挖上台阶
洞身开挖下台阶
备注
测量放线（min）
30
10
超前支护（min）
75（均摊）
25（均摊）
钻爆及出碴（min）
360
300
通风排烟、排险（min）
45
45
检测（min）
60
60
初期支护（min）
240
180
止浆墙（导向墙）制作（min）
2880
8640
测量布孔（min）
20
30
150
钻机就位、钻孔（min）
690
16560
24295
清孔、安设（min）
2760
625
注浆（min）
1380
1250
循环时间总计（h）
11.83
393.5
582.7
13.5
10.3
3.2工期计划
序号
工程名称
开工期
结束期
工期（天）
备注
1
超前钻孔
（DK212+200-240）
2015-10-23
2015-10-23
0.5
2
导向墙施工
（DK212+240-241）
2015-10-24
2015-10-25
2
3
Φ108长管棚施工（DK212+200-240）
2015-10-27
2015-11-10
14.5
4
帷幕施工
（DK212+210-240）
2015-11-12
2015-12-6
24.5
5
上台阶开挖
（DK212+215-240）
2015-12-8
2015-12-16
9
6
下台阶开挖
（DK212+220-240）
2015-12-10
2015-12-16
7
7
帷幕施工
（DK212+200-215）
2015-12-17
2015-12-29
13
8
上台阶开挖
（DK212+200-215）
2015-12-30
2016-1-4
5
9
下台阶开挖
（DK212+200-220）
2015-12-30
2016-1-6
7
10
合计
2015-10-23
2016-1-6
75
3.3材料计划
序号
材料名称
单位
数量
备注
1
水泥
t
851
2
Φ108，壁厚5mm钢管
m
750
3
止浆阀
个
171
循环使用
4
Φ140，壁厚5mm钢管
m
55.2
5
Φ108，壁厚6mm钢管
m
1840
6
Φ114，壁厚6mm钢管
m
110
7
I18工字钢
kg
42510
8
16钢板
kg
8650
9
Φ42，壁厚3.5mm钢管
m
2340
10
Φ6钢筋
kg
2636
11
Φ25中空锚杆
m
980
12
Φ22砂浆锚杆
m
933.2
13
Φ22连接筋
kg
5934
14
C25喷射混凝土
M3
435.6
15
C20混凝土
M3
240
16
炸药
t
3.89
3.4防护用品计划
防护用品
序号
材料名称
单位
品牌
其他技术指标
数量
备注
1
防护口罩
幅
蓝天
活性炭
300
2
防护手套
双
龙跃
100%防同位素和射线
300
3
防护头套
幅
花护
带披肩
300
4
防护眼镜
幅
尤维斯
防辐射
300
5
防护服
套
3M4690防化服
防辐射
300
3.5监测用品计划
相关检测仪器型号及参数
名称
型号
测量范围
检测灵敏度
数量
二氧化碳检测仪
库瑞克CRP-A1
0～5000ppm
1ppm
1
一氧化碳检测仪
库瑞克CRP-A1
0～1000ppm
1ppm
1
硫化氢检测仪
英思科T40
0～499ppm
0.1ppm
1
二氧化硫检测仪
英思科TANGO
0～150ppm
0.1ppm
1
氧气检测仪
库瑞克CRP-A1
体积比0～30%
0.1%
1
二氧化氮
库瑞克CRP-A1
0～20ppm
0.1ppm
1
温度计
福禄克F971
温度：
-20℃～60℃
湿度：
5%~95%
温度：
0.1℃
湿度：
0.1%
1
噪声
TES1350A
35~130dB
0.1dB
1
粉尘
宾达绿创P-5L2C
0.01~100mg/m3
0.01mg/m3
1
多功能数字辐射仪
德国柯雷R500型
辐射剂量率：
0.01μSv/h~-1000μSv/h；脉冲剂量率：
0-30,000cpm，0-5,000cps
辐射剂量累计值：
0.001μSv–999999Sv
1μSv/h
1
个人剂量当量（率）报警仪
DP802i型
测量范围：
剂量率：
0.01µSv/h～150mSv/h
累积剂量：
0.00µSv～999.9mSv
能量范围：
40Kev～1.5Mev
1μSv/h
1
环境测氡仪
FD216
空气氡：
（3～10000）Bq/m3；土壤氡：
（300～100000）Bq/m3
1Bq/m3
1
手持热线式风速仪
KANOMAX6006
0.01～20.0m/s
0.1m/s
1
3.6设备计划
序号
设备名称
规格型号
出口计划
配置数量
进场日期
设备来源
备注
1
装载机
ZLC50C
2
2014.08
原配置
2
挖掘机
220
1
2014.09
原配置
3
空压机
20m³/min
6
2014.08
原配置
4
发电机
250KW
2
2014.08
原配置
5
通风机
110KW×2
1
2014.11
原配置
6
通风机
200KW×2
1
2015.07
新购
7
搅拌站
HZS60
2
2014.10
原配置
8
混凝土搅拌运输车
10m³
2
2014.09
原配置
9
自卸汽车
20m³
4
2014.10
原配置
10
农用车
5-8T
1
2014.10
原配置
11
变压器
S11-3000KVA
1
2014.12
原配置
12
变压器
S11-2000KVA
1
2014.12
原配置
13
变压器
S11-630KVA
3
2014.12
原配置
14
变压器
S11-500KVA
1
2014.12
原配置
15
变压器
S11-400KVA
1
2014.09
原配置
16
弯拱机
LDLW-25
1
2014.08
原配置
17
三臂凿岩台车
XL3D-1833HD
2
2015.07
新购
18
湿喷机
HBT-12D/GSP-D
1
2014.10
原配置
19
移动式混凝土喷射机
KC30
1
2014.09
原配置
20
炮泥机
PNJ-A.B160
1
2014.09
原配置
21
异形袋液体灌装封口机
KPS-60
1
2015.07
新购
22
隧道集尘器
GC300
1
2015.07
新购
23
水幕降尘器
2
2015.07
新购
24
洒水车
1
2014.09
原配置
25
21m仰拱栈桥
21m
2
2014.09
原配置
26
工程车
皮卡
1
2015.07
新购
27
通风机
2000W×2
2
2015.01
原配置
28
挖机
220
1
2015.07
新购
29
钻机
C6
1
2015.07
新购
4总体施工方案
根据杭黄隧图（隧）68《天目山隧道设计图》，为保证隧道内DK212+200-DK212+240段F7断层施工期间作业人员的人身安全减少施工中不可预见的损失，根据设计情况DK212+200-240段围岩破碎，构造裂隙水发育，预测最大涌水量为1709m3/d，地质构造复杂段，采取以堵为主的原则，利用注浆封闭围岩间缝隙，形成开挖轮廓线5m范围的隔离圈，防止断裂带中的水源（氡气等有害气体）进入隧道内，从而减少隧道内突泥涌水的概率。
具体施工措施如下：
1、DK212+200～DK212+240段围岩级别采用IVb型复合式衬砌。
2、DK212+200～DK212+240段采用全断面预注浆，加固圈5m，保留5m止浆岩盘.拱部140°范围内施做Φ108×6mm超前大管棚，环向间距40cm。
拱墙120°范围范围内打设Φ42×3.5mm超前小导管，小导管长4.5m，环向间距40cm。
3、开挖工法采用台阶法，仰拱及时封闭、二衬紧跟。
4、加强超前地质预测预报，开挖至DK212+245，施做3个超前水平钻孔，长度45m.
5、DK212+245～DK212+240段设管棚工作室，管栅工作室由初支顶部扩挖而成，且于拱部设置钢架。
管棚洞室长度为5.0m，比正常断面加高100cm作为钻机的操作空间。
6、鉴于出口DK213+640-670段因地层断裂带出现氡气伤人现象，该断层施工时提前做好氡气等有害气体检测工作。
7、施工过程加强洞内监控量测，及时分析反馈监测数据。
若围岩有变化，及时通知业主、设计、监理单位，根据围岩状况及时调整围岩级别及支护参数，以确保施工安全和结构安全。
5主要施工方法
在施工过程中严格按照设计方案、施工图纸、施工规范及验收标准等要求进行施工，并严格按要求做好超前地质预报及监控量测工作。
5.1超前地质预报
根据照《铁路隧道超前地质预报技术指南》要求，对F7断层中软弱围岩、岩体破碎、节理裂隙发育、富水等情况进行预测预报，并将之纳入施工工序。
该地质地段采用的超前地质预报主要为超前地质钻探。
根据超前地质预测预报工作获取的地质信息调整隧道的施工方案，以确保施工。
在掌子面开挖到DK212+270处时，采用地质雷达探测断层破碎带的位置，用超前水平钻探进行验证，指导施工，超前水平钻探贯穿整个断层带。
每个开挖循环掌子面进行5m加长炮眼探测前方地质，加长炮眼每开挖循环不少于5个，并进行掌子面地质素描。
及时将地质预报结果报相关单位，调整设计，改变施工方案及施工方法，以确保施工安全。
5.2超前大管棚施工
5.2.1超前大管棚施工工艺
超前大管棚施工工艺流程见图5-1.
5-1超前大管棚施工工艺图
5.2.2施工方法
DK212+200～DK212+240在拱部140°范围内施做Φ108×6mm超前大管棚，环向间距40cm。
环向长度30m。
在DK212+245～DK212+240段设管棚工作室，管栅工作室由初支顶部扩挖而成，且于拱部设置钢架。
管棚洞室长度为5.0m，比正常断面加高100cm作为钻机的操作室。
在DK212+240-DK212+241处施工导向墙。
管棚施工顺序为：
测量放样→导向墙施工→钻机就位→钻孔（清孔）→管棚加工及安设→注浆。
⑴测量放样
根据隧道纵断面设计图及操作室断面图，测量组利用全站仪放出导向墙的位置，并且向施工员和开挖班长进行现场交底。
⑵导向墙施工
施工队根据测量交底及现场交桩，掌子面DK212+241处安装2榀18号工字钢，中线间距为0.5m，采用φ22钢筋在钢架外缘环向间距1m焊接牢固，用锁脚锚杆锁定拱架。
用全站仪将长为1米导向管按照设计2°的外插角（同时考虑隧道纵坡坡率）精确定位。
导向管采用φ140×5mm无缝钢管，按环向间距40cm布设，导向管与钢架固定采用φ22，L=75cm钢筋焊成整体，采用双面焊接，焊缝长度大于5倍钢筋直径。
导向墙采用C20混凝土，厚1.0m，长1.0m，砼套拱施作好后，采用2榀18工字钢钢架背5cm木模板，堵头采用5cm木模板，砼在7天内进行养生。
.钻机就位
根据导向管高度，结合钻机臂升降范围，决定是否对平台进行增高或降低。
平台采用洞渣回填，表面铺20*20cm厚方木。
根据导向管的倾角和方向，将钻机停放在准备施钻的钻孔前，要求钻机中心线与钻孔在同一直线上，利用钻机自由升降臂调节钻杆位置，参照导向管的2°倾角定好倾角，确保钻杆线与开孔角度一致，以达到钻进的导向作用。
.钻孔
钻孔采用管棚钻机进行，钻孔时先钻钢花管孔位，待钢花管安装注浆完成后再钻钢管孔位，以便检查钢花管的注浆质量。
钻机就位时用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线和导向管轴线相吻合。
钻孔时经常测量孔的斜度，发现误差超限应及时纠正，至终孔仍然超限的应注浆封孔，原位重钻。
在钻孔时，若出现卡钻、塌孔现象时应注浆后重钻。
钻孔时，应认真做好钻孔记录，除记录钻孔深度、外插角外，还应根据钻孔时排出的岩屑情况，判断前方的围岩状况，达到超前探测围岩的目的。
孔钻完毕之后用钻机进行反复扫孔，确保孔径、孔深达到设计要求，并用高压风从孔底向孔口进行吹孔，以清除孔内的钻渣及杂物，防止安装钢管时堵孔。
.管棚的加工及安装
管棚（钢管、钢花管）采用直径108mm、壁厚为6mm的无缝钢管加工。
钢花管应在管壁上钻孔，孔径为10mm，间距15cm，梅花形布置，尾部留110cm不钻孔作为止浆段，管棚前端10cm应加工成尖状。
钢花管管棚每节长4m，钢管每节长6m，以确保在同一截面的接头数不超过管数的50%为准，且相邻钢管的接头错开2m。
用于接长管节的接头钢管用直径为114mm，壁厚为6mm的热轧无缝钢管通过外车丝扣及内车丝扣进行连接，分节钢管外车丝扣长度为15cm，连接钢管内车丝扣长度为30cm。
钻孔完毕后应立即安装钢管，以免因长时间放置造成坍孔、缩孔而导致钢管无法顺利安装。
管棚安装主要采用钻机顶进，并辅以人工进行安装。
.注浆
管棚安装完成后进行注浆，浆液采用水灰比为1：
1（重量比）的水泥浆液。
注浆时先对钢花管进行单液注浆，注浆压力取0.5～2.0Pa，并根据实际情况调整注浆参数，注浆结束后采用M7.5水泥砂浆充填钢管。
注浆时先注钢花管，待钢花管注浆完成后再钻钢管孔位并安装钢管注浆，以便检查钢花管注浆质量。
在注浆过程中应做好注浆记录，以便分析注浆效果。
5.3帷幕注浆
5.3.1.超前预注浆施工工艺
超前预注浆施工工艺流程图见图5-2。
图5-2超前预注浆施工工艺流程图
5.3.2帷幕注浆施工方法
天目山隧道DK212+200～+240采用全断面帷幕注浆，加固圈5m，保留5m止浆岩盘。
根据现场实际地质情况，隧道掌子面为台阶法施工，因此先施做上台阶止浆墙并进行预注浆施工，上台阶高为约4.5m。
上台阶注浆完成后再进行下台阶施工。
帷幕注浆施工顺序为：
测量放线→止浆墙施做→测量布孔→钻机就位、钻孔→清孔、孔口管安装（钢管加工）→注浆→注浆效果检查。
⑴.测量放线
根据止浆墙设计图，测量组利用全站仪画出止浆墙位置，并且向施工员和开挖班长进行现场交底。
.施做止浆墙
止浆墙采用C20素砼止浆墙，止浆墙施做位置紧挨掌子面，止浆墙厚度宜为2m，必要时可在周边安装少量的径向锚杆，以确保止浆墙的稳定。
止浆墙施工时，可在周边及拱部预埋注浆管，在正式注浆前，首先注浆填充空隙，以防止漏浆、跑浆。
待止浆墙砼强度达到设计强度的75%以上时方可进行钻孔注浆施工。
.测量布孔
根据5m帷幕注浆设计图，测量组利用全站仪画出注浆孔位位置，并且向施工员和开挖班长进行现场交底。
.钻机就位
采用C6型履带式钻机钻孔，由外向内、由下向上、同一圈孔间隔跳孔的原则施工，钻机距工作面距离不小于2m，钻机平台宽度不低于5m。
A、作业平台
利用隧道开挖时预留的虚砟，根据钻孔高度，结合钻机臂升降范围，决定施工平台进行增高或降低。
B、钻机定位
根据设计钻孔的倾角和方向，将钻机停放在准备施钻的作业平台上，钻孔前，要求钻机中心线与钻孔在同一直线上，利用钻机自由升降臂调节钻杆位置，参照设计的倾角定好钻孔倾角，确保钻杆线与开孔角度一致。
。
.孔口管钻孔
开孔时，低压慢钻，施工时，钻杆前端架设扶正器，钻孔过程中利用全站仪有效地控制钻孔质量，保证终偏差应不大于孔深的1/40孔深，随时检查钻孔方向的准确性，成孔一半时，应用检测偏斜度。
操作中随时注意孔内变化，随时调整钻压、钻速。
.孔口管安设
开孔直径为110mm，深度3m，开孔完成后安设并固定Φ108mm×5mm孔口管。
每根孔口管长度3m，缠上麻丝，将孔口管安装入孔内，再用锚固剂固定填塞孔管间缝隙。
.注浆孔钻孔
孔口管安设完毕后，钻机通过孔口管钻注浆孔，终孔直径为91mm，长27m。
钻孔顺序由外向内、由下向上、同一环孔间隔跳孔施工。
在钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时，停止钻进，进行注浆后再行钻进。
在钻孔过程中应详细做好记录，主要内容有：
孔号、进尺、起始时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量、涌水压力等
.注浆
注浆前在孔口管施焊止浆阀，并应检查选定的注浆材料、注浆机具，并应按照选定的施工配合比准确计量，严格按顺序加料，拌合后的浆液必须经筛网过滤后方可进入注浆机。
浆液采用42.5级水泥浆液，注浆参数为水泥浆水灰比C/W=1：
1。
注浆前先进行注浆现场试验，通过注浆压力及注浆量的大小，分析隧道岩石的裂隙，确定注浆参数。
在注浆过程中应根据浆液的扩散情况、注浆量、注浆压力等参数注浆材料和配合比。
在注浆过程中应做好施工记录，包括孔位、孔径、孔深、浆液配合比、注浆压力、注浆量、跑浆、串浆等。
.注浆结束标准
A、单孔结束标准
在注浆过程中，当注到一定时间、一定量时，若注浆过程中，注浆压力逐步上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计终压并稳定10min后，即可结束该孔注浆。
或注浆结束时的进浆量小于20L/min即可结束注浆。
当注浆量达到一定量时，压力仍然不上升，可采取双液注浆等措施结束该孔注浆。
B、全段结束标准
所有注浆孔均达到单孔注浆结束标准，无漏注现象，则可结束注浆。
.注浆检查
A、检查方式
每循环设检查孔5个，在底2、3环中选取，其中拱部2个，左右边墙各1个，底部1个，检查孔直径110mm，长度30m。
注浆结束后，单孔涌水量小于0.2L/min.m，或隧道开挖后允许渗水量应小于2.5L/min.m，即达到注浆效果。
当注浆完毕未达到设计要求时，应进行补注浆。
B、检查孔处理方式
检查孔采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。
5.3.3异常情况的施工处理
在注浆过程中，不可避免地会出现诸如跑浆、窜浆、单孔注浆量特大而压力不上升难以达到正常结束标准等异常现象，即时采取措施加以处理。
作业面跑浆是发生比较多的一种情况，主要原因是止浆阀焊接不密实。
处理措施是先用水泥浆浸泡过的麻丝填塞裂隙，并调整浆液配合比，缩短胶凝时间，若仍跑浆在漏浆处用普通风枪钻浅孔注浆固结。
注浆过程中，注浆压力突然升高，说明裂隙被堵或注浆管被堵，采用另一台小泵量注浆机压注清水待浆压恢复正常再注。
水泥浆泵吸不上浆，这种现象经常发生
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