断层破碎带综合项目施工专项方案.doc
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1、二郎山隧道断层破碎带施工方案一、编制根据1、雅安至康定高速公路控制性工程二郎山隧道段C2标实验工程施工图设计资料;2、现行公路工程施工技术规范、原则及施工验收原则;3、依照当前掌子面围岩状况及设计地质资料;4、我公司拥有技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法、科技成果和近年积累长大隧道工程施工经验;5、国家及地方关于安全生产和环保等方面法律法规。二、工程概况雅安至康定高速公路C2标段主线长9.390 km(右线K72+310K81+700),泸定互通式立交一座,泸定连接线长4.497km,均位于四川省泸定县。主体控制性工程为二郎山特长公路隧道,全长13425米,C2标负责施工左线长度674
2、8m,右线长度为6693m,工期66个月。1、地形隧址区地处四川盆地与青藏高原过渡二郎山高中山区,地面切割强烈,山势陡峻,高差悬殊,二郎山主峰海拔3437m,与隧道口相对高差接近m。隧道最大埋深1469m。2、气候隧址区地处四川盆地中亚热带季风湿润气候与青藏高原大陆干冷气候过度地带。二郎山东西两侧气候差别非常明显,我部施工区域位于二郎山西侧,年降雨量仅9001000mm,降雨多集中在510月,雨季降雨量占全年90%以上,相对湿度66%,近年平均气温15.5,最高气温36.4,最低气温-5,年平均无霜期279天。3、水文地质隧址区域地下水丰富,类型齐全。勘察区地下水补给源重要为大气降水和地表水直
3、接或间接渗入补给。地下水质较好,对砼无腐蚀性,隧道主洞预测正常涌水量为59000m3/d,最大用水量8m3/d。4、我标段隧道通过断裂构造记录见下表:二郎山隧道C2标段断裂带记录序号构造名称隧道里程破碎及影响带宽度岩性1泸定东支断裂K78+0002030m上为花岗混合岩,下为韧性剪切带2F1断裂K77+5601015m上为花岗混合岩,下为斜长角闪岩3赶羊沟断裂K77+2602030m上为斜长角闪岩,下为花岗岩4F2断裂K76+0001020m花岗岩5F4断裂K74+70020m安山岩6二郎西支断裂K73+8003050m上为花岗岩,下为粉砂岩、泥岩7F6马鞍山挤压带K72+700100150m
4、岩体破碎,产于养马坝地层中三、断层破碎带施工方案由于断层破碎带存在涌水、突泥及发生大规模隧道坍塌危险,为保证施工过程中不发生安全事故,顺利通过断层破碎带,有效减少施工阶段发生地质灾害所引起风险,特制定如下施工方案。一方面按照设计文献规定采用综合超前地质预报系统(重要采用TSP203及超前地质钻孔、地质雷达等)进行超前地质预测,结合地质勘测资料和地质素描对前方地质进行综合判断,依照判断成果拟定与否注浆和采用哪种注浆方案,以及后续开挖过程中采用什么样辅助办法,开挖过程中加强对开挖后地段进行监控量测,依照量测成果指引后续施工。1 超前地质预报隧道开挖爆破后及时进行地质调查并进行地质素描,普通地段每1
5、0m记录一次,地质条件变化时,增长素描。在围岩变化处前100m预先告知西南交大超前预报单位进行超前探测,运用TSP203对前方进行探测,粗略掌握掌子面前方不良地质分布状况。然后,用地质雷达在接近不良地质体30m左右时探测一次,进一步核算与理解不良地质分布状况。若物探办法初步鉴定前方有不良地质体,当掌子面接近不良地质体10m左右时,应采用超前钻孔进行验证。依照物探与钻探成果,并结合前期地勘成果及地质调查资料,综合鉴定不良地质体范畴与限度。2 注浆堵水加固结合超前预报成果及超前探水钻孔,查明掌子面前方及地下水分布状况及水量后,依照不同状况,分别采用全断面深孔预注浆、周边深孔预注浆、开挖后周边注浆等
6、注浆方式,将地下水尽量封堵在围岩内,以保证施工及构造安全。2.1 全断面深孔预注浆堵水 当隧道穿越厚度较大(不不大于30m)软塑状富水断层破碎带、大型溶洞软塑状充填体,岩体构造类型为散体状构造,岩体完整限度为极破碎。采用全断面深孔预注浆堵水。注浆范畴为开挖轮廓线外8m,注浆段长度普通按40米设计,分三环实行,第一环15m,第二环27m,第三环40m,全断面共布设134个孔。一种注浆段完毕后留5m不开挖作为下一注浆段止浆岩盘。注浆孔布置由工作面向开挖方向呈伞形辐射状,钻孔布置成数圈,内外圈按梅花形排列,并采用长短孔相结合,以达到注浆充分、不留死角,浆液扩散半径2m,孔底间距不不不大于3m,孔径1
7、10mm。2.2周边深孔预注浆堵水当隧道通过岩溶地层及非岩溶地层界面、厚度较小(不大于30m)断层破碎带、溶蚀裂隙,各探水孔至少有三孔出水,且任一探水孔流量2 m3/h,探水孔总水量不不大于20 m3/h时采用周边深孔预注浆堵水。注浆范畴为开挖轮廓线外8m,注浆段长度普通按40米设计,分三环实行,第一环15m,第二环27m,第三环40m,全断面共布设122个孔。2.3 开挖后周边注浆堵水开挖后周边注浆合用于经超前地质预报无突水、突泥危险,但裂隙发育开挖后洞壁大面积渗水、淋水普通、级围岩地段;以及软弱富水也许发生围岩大变形地段。注浆有效加固范畴为开挖轮廓线外5m,注浆孔孔口环向间距1.5m,纵向
8、间距1.5m,梅花形布置,注浆孔孔径46,孔口设0.5m长54热轧无缝钢管作为孔口管,注浆孔与隧道轴线呈60,孔深4.5m。以堵水为主时采用双液浆,以加固为主时采用纯水泥浆。注浆顺序:对于一种注浆段,从两边到中间,间隔施作,对于同一排孔按照由上至下顺序施作。2.4 预注浆参数一种注浆段完毕后留5m不开挖,作为下一阶段止浆岩盘。注浆孔自掌子面沿开挖方向,以隧道中轴为中心呈伞状布置,注浆孔孔底间距不不不大于3m,浆液扩散半径为2m,注浆压力为静水压力(23)倍,注浆材料采用水泥水玻璃双液浆,浆液浓度应依照地质及水文条件进行调节。初拟为:C:S(体积比)=1:(0.61.0),水泥浆水灰比0.8:1
9、1:1,水玻璃浓度模术2.62.8,水玻璃浓度为35Be。注浆压力初拟0.51.5Mpa。注浆前在止浆墙或止浆盘内埋127无缝钢管为孔口管,孔口管长3m,孔口外露2030cm,止浆墙前端应嵌入围岩不不大于30cm。2.5 预注浆结束原则注浆压力达到设计压力,注浆量逐渐减少,最后进浆量不大于1L/minm,并维持10min以上,可结束本孔注浆。2.6 堵水注浆效果检查应在注浆结束7d后进行效果检查,检查孔数量应不不大于注浆孔数量3%,采用5点法压水实验,规定透水率不不不大于2Lu,孔段合格率在80%以上,不合格孔段透水率值不超过设计规定值50%,且不集中,否则应加密钻孔注浆。3 洞身开挖及初支施
10、工断层破碎带隧道开挖施工时严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”原则进行组织施工,开挖方式选取上严格按照公司“三台阶七步流水作业法”施工,每循环进尺控制在12榀拱架,保证断层段施工安全。3.1三台阶七步流水作业法施工要点:施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”施工原则,紧凑施工工序,精心组织。做好洞内防排水系统工程,妥善解决好陷穴、裂缝。台阶长度控制在35m,及时施作初期支护,配合锁脚锚杆封闭成环,初期支护钢架背后禁止浮现空洞。工作若有失稳现象,应及时用喷射砼封闭,加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。应及早施作仰拱和二次衬砌,防止隧道边墙向内位移。 阐明: 第一
11、步:拱顶在超前支护“保护”下,将老式矩形上导坑改为弧型开挖,并预留核心土。开挖结束后架设钢拱架、喷射混凝土支护。形成较稳定承载拱。 第二、三步:在承载拱支护下,分段错开开挖拱脚。以一定期间差先后按同样办法进行支护,使同一断面钢拱架拱脚暴露仅限于一侧。 第四步:拱部支护完毕后,适时取掉核心土。 第五、六步:在以完毕拱部支护后,分段左右相错开挖马口,以一定期间差对边墙进行初期支护。施工准备超前地质预报测量放线施工准备超前地质预报测量放线拱部超前支护上部弧形导坑开挖支护左右侧中台阶错位开挖支护左右侧下台阶错位开挖支护核心土开挖底板开挖初支封闭下循环施工监控量测加强支护调节开挖参数 第七步:下台阶核心
12、土取掉,并开挖仰拱,使钢拱架闭合成环。再进行混凝土施工。拱部超前支护上部弧形导坑开挖支护左右侧中台阶错位开挖支护左右侧下台阶错位开挖支护核心土开挖底板开挖初支封闭下循环施工监控量测加强支护调节开挖参数 不满足 三台阶七步开挖施工工序流程图3.2 破碎带支护参数断层破碎带地段普通为级围岩,其影响带普通为级围岩。级围岩段设计衬砌类型为KD(抗震扩大型);如坚决层段隧道埋深不不大于700m,在隧道开挖过程中发生大地应力释放,随后产生收敛变形,这种状况设计衬砌类型为KDZ(抗震中级大变形段),断层影响带设计衬砌类型为Z4和Z4w。级围岩段超前支护为424mm双层超前小导管,拱部120范畴布置,环向间距
13、40cm,双层每环78根,每根长4.5m,搭接长度不不大于1.0m。KD型初期支护参数:采用I20b工字钢钢架,间距60cm,22药卷锚杆间距1.01.2m,每根长3.5m,25锁脚锚杆每榀钢架4根,每根长3.5m,8钢筋网片网格尺寸2020cm,C20喷射砼厚度26cm。KDZ型初支参数:采用I20b工字钢钢架,间距50cm,32自进式锚杆间距1.02.0m,每根长8.0m,424mm环向注浆小导管间距1.02.0m,每根长4.0m,42锁脚锚管每榀钢架4根,每根长4.0m,8钢筋网片网格尺寸2020cm,C20喷射砼厚度26cm。级围岩段超前支护为22单层超前锚杆,拱部90范畴布置,环向间
14、距40cm,每环25根,每根长4.5m,搭接长度不不大于1.0m。Z4型和Z4w型初支参数:格栅钢架1.0m间距,22系统锚杆间距1.21.0m,25锁脚锚杆每榀钢架4根,每根长3.0m,6.5钢筋网片网格尺寸2525cm,C20喷射砼厚度18cm。Z4w型衬砌类型无仰拱。4 监控量测监控量测是新奥法施工中不可缺少一项技术内容,是监视围岩和支护稳定性重要手段,是判断设计、施工与否对的合理重要根据,是监视施工与否安全可靠眼睛。为了更精准更迅速理解断层破碎带围岩动态变化,鉴定其稳定性,从而保证施工安全,进行科学严谨监控量测方案是十分必要。隧道施工中开挖形成后,必要及时喷射不不大于4cm厚混凝土及时
15、封闭围岩作为初支初喷层,紧跟监控量测,监控量测应在开挖后2-4小时进行,否则工作人员不得进入掌子面作业。4.1、监控量测目 (1)通过监控量测理解各施工阶段地层与支护构造动态变化,把握施工过程中构造所处安全状态,判断围岩稳定性,支护、衬砌可靠性。 (2)用现场实测成果弥补理论分析过程中存在局限性,并把监测成果反馈设计、指引施工,为修改施工办法、调节围岩级别、变更支护设计参数提供根据。 (3)通过监控量测对施工也许产生环境影响进行全面监控。 (4)通过监控量测进行隧道寻常施工管理,保证施工安全和施工质量。 (5)通过施工现场监控量测,拟定二次衬砌合理施作时间。(6)通过监控量测理解该工程条件下所
16、体现、反映出来某些地下工程规律和特点,为此后类似工程或该工法自身发展提供借鉴、根据和指引作用。 4.2、监控量测实行原则 (1)监控工程安全与改进设计、指引施工相结合,以监控工程安全为主。(2)监测将侧重地质条件差、构造受力复杂及工程薄弱环节等重点部位,并将各监测项目测点(线)布设在该部位,设立成重点监测断面。 (3)将重点监测断面与普通监测断面、暂时监测断面相结合,以重点监测断面为主。(4)选用稳定、可靠、新型、先进观测仪器设备。(5)所选取监测项目应具备代表性和可信性,获得观测资料可以满足反馈施工设施、综合评价工程工作状态、预报和控制工程安全等规定。4.3、监控量测项目 监控量测项目重要依
17、照隧道工程地质条件、围岩类别、跨度、埋深、开挖办法和支护类型等综合拟定。并且,在隧道工程中进行量测,绝不是单纯为了获取信息,而是把它作为施工管理一种积极有效手段,因而量测信息应能确切地预报破坏和变形等将来动态,对设计参数和施工流程加以监控,以便及时掌握围岩动态而采用恰当办法(如预估最后位移值、依照监控基准调节、修改开挖和支护顺序和时机等),满足作为设计变更重要信息和各项规定,如提供设计、施工所需重要参数(初始位移速度、作用荷载等)。依照以上所述并结合本隧道实际状况,将洞内、外观测、周边位移,拱顶下沉、地表下沉作为必测项目。锚杆轴力作为施工监控量测选测项目。同步配备选测项目所需设备,必要时实行选
18、测项目。(1)工作面工程地质和水文地质状况观测和描述:涉及岩石名称、岩石产状、风化变质状况,断层、层理、节理等构造面分布、走向、产状及频率,有无偏压,工作面及毛洞自稳状况,地下水状况及影响等内容,并以表格和素描形式记录。 (2)工作面附近初期支护状态观测和已成洞支护效果观测:涉及锚杆锚固效果,喷层开裂部位、宽度、长度及深度,模筑混凝土衬砌整体性,防水效果等,以表格和素描形式记录下来。(3)拱顶下沉及水平净空位移量测 量测办法:收敛量测设计涉及断面间距、量测频率、测线布置和测点埋设时间等。这些内容决定与地质条件、地压分布、隧道埋深、开挖办法及进度、断面收敛速度等关于。量测断面间距:普通状况下,洞
19、口段和埋深不大于2地段,间隔510m一种断面,别的地段视地质状况,每隔5-50设一种断面。断面测点布置:洞内周边收敛量测布置见图2,拱部下沉、底部上拱、填充面下沉量测布置见图3。量测频率与结束原则量测频率:量测频率依照监测数据变化状况而定,详细见表3-2。结束原则:依照收敛速度鉴别:普通地段;收敛速度5mm/d时,围岩处在急剧变化状态,加强初期支护系统。收敛速度0.2mm/d时,围岩基本达到稳定;浅埋地段,加强初期支护强度和刚度,严格控制过大变形。各量测项目持续到变形基本稳定后周结束,软弱围岩大变形地段位移长时间不能稳定期,延长量测时间。表3-2 量测项目及规定表测试时间3个月以上每次机械或人
20、工开挖后及初期支护后。13次/月13次/月13个月12次/周12次/周15天1个月1次/2天1次/2天115天12次/天12次/天观测点布置全长度开挖及初期支护进行中。隧道周边共设三条监测基线,沿纵向每1030米设一组,如图所示,测点布置位置尽量与地面观测点相一致。拱顶和隧底各设一测点,沿纵向每1030米设一组,如图所示,测点布置位置尽量与地面观测点相一致。填充面每30米设一组。办法、规定及工具岩性、构造面产状及支护裂缝观测和描述、地质罗盘。采用隧道周边位移计(或全站仪非接触观测法)量测。开挖后按图安设收敛杆件并进行编号,收敛杆件埋入土体深度不不大于40cm。各测点设固定桩,其设立应在开挖或第
21、一次喷射混凝土完毕后迅速完毕,采用水平仪、水准尺抄平测量。尽量和地面相应位置点同步进行。填充面固定桩在填充混凝土完毕后设立。项目名称地质及支护状态观测洞内周边水平收敛位移量测拱顶下沉及底部上鼓、仰拱填充面高程量测应测项目表3-2 量测项目及规定表 续前表测试时间3个月以上1次/天1次/15天13个月15天1个月115天观测点布置纵向沿隧道中线每1020米左右设一种混凝土桩,横向按图所示布点安设混凝土桩。横断面位置根据衬砌类型并结合实际地形选取在横向地形变化较小和不受仰坡开挖影响部位。并在洞顶山体变形范畴以外设两个水准点,供洞顶测点抄平使用。洞内沉降缝每侧布设四个以上观测点,洞口布点视过渡段状况
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