大南山隧道进口FⅡ1富水断层带施工方案.docx
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大南山隧道进口FⅡ1富水断层带施工方案
TA1施工组织设计(方案)报审表
工程项目名称:
厦深铁路广东段施工合同段:
XSGZQ-2编号:
ZS/XS-080902
致致:
上海天佑工程咨询有限公司厦深铁路(广东段)监理项目部:
我单位根据施工合同的有关规定已编制完成大南山隧道FⅡ-1富水断层带工程的施工方案,并经我单位技术负责人审核批准,请予以审查。
附:
大南山隧道FⅡ-1富水断层带施工方案
承包单位(章)
负责人
日期
专业监理工程师意见:
专业监理工程师
日期
总监理工程师意见:
项目监理机构(章)
总监理工程师
日期
注:
本表一式四份,承包单位两份,监理单位、建设单位各一份。
中国中铁隧道集团
厦深铁路(广东段)XSGZQ-2标
大南山隧道进口
FⅡ-1富水断层带施工方案
编制:
审核:
批准:
中国中铁隧道集团有限公司
厦深铁路(广东段)工程指挥部
二00八年十月
一、编制依据
1、新建铁路厦门至深圳铁路广东段站前重点工程施工图。
2、双线隧道复合式衬砌参考图:
图号:
厦深汕深隧参05(W);双线隧道拱架、施工方法及辅助施工措施参考图:
图号:
厦深汕深隧参08(W)。
3、国家和铁道部的适用于本标段的设计施工规范、规程、规则、规定、质量检验与验收标准等。
4、厦深铁路(广东段)XSGZQ-2标实施性施工组织设计。
5、现有的施工技术水平、施工管理水平和机械设备配备能力。
6、DK262+368.98~DK262+560段超前地质预报资料。
7、
(1)2008年9月20日部工程设计鉴定中心关于大南山隧道进口施工的会议精神。
(2)2008年9月20日厦深铁路广东有限公司工程部《研究有关设计工作》的会议纪要。
(3)2008年9月22日厦深铁路广东有限公司工程部《研究大南山隧道施工有关问题》的会议纪要。
二、编制原则
1、贯彻执行国家、铁道部的有关方针、政策及铁路客运专线隧道施工规范和验收标准。
2、严格按照实施性施工组织设计进行合理编制。
3、优先考虑安全、质量的原则。
精心组织施工,合理安排工作量和工期,确保无安全、质量事故发生。
4、重视大南山隧道的工程地质、水文地质调查及超前地质预报工作,把超前地质预报纳入施工工序。
建立以地质工作内容为先导、以量测为依据的信息化施工管理体系。
三、工程概况
大南山隧道全长12697m(DK261+606~DK274+303),为双线铁路隧道,总体呈北东走向。
大南山隧道地处粤东山区,位于大南山向斜及北西向断层组内,构造相对简单,区内主要为燕山期花岗岩体,受区域地质构造影响,断裂构造很发育,在现有地貌上主要沿长大冲沟发育。
区内水文地质条件较复杂,构造裂隙水分布于与隧道交汇的断裂带内,对隧道影响很大,施工时易发生突水突泥现象。
区内断裂构造FⅡ-1位于DK262+470,产状不清,走向约105°,宽度4m~7m,长2100m,角砾呈棱角状,角砾成分为花岗岩、石英岩、辉绿岩,胶结松散。
根据设计资料显示,DK262+505~+630段为FⅡ-1与FⅡ-3断裂及其影响带范围。
四、施工情况
大南山隧道进口开挖至DK262+365时围岩变差,大南山隧道DK262+365~+385开挖揭露的围岩为花岗岩,弱风化,岩体破碎,地下水发育,初支后有较大淋水;DK262+385~+405已开挖段局部初支混凝土开裂,并伴有较大淋水,监控量测数据显示变化量较大。
DK262+405开始采用CRD工法,右导洞开挖至DK262+411时,掌子面揭露为花岗岩,全风化~强风化,有股状水流出,整体稳定性差。
8月29日,在DK262+411掌子面施作超前钻孔,钻至DK262+424.5处时,前方涌水、涌泥压力增大,无法钻进。
8月31日,DK262+411掌子面发生涌泥、涌水,掌子面被挤出,涌出物为断层角砾夹砂土状全风化花岗岩岩体,判断掌子面前方为断层破碎带及影响带,根据已开挖地段围岩揭示、超前地质钻孔及地表断层露头,判断DK262+365~+414为断层影响带,DK262+414~+424.5为断层带,断层带物质为断层角砾夹砂土状全风化花岗岩岩体及泥状物。
DK262+424.5前方地质情况暂不能确切定义,需随后续施工及超前地质钻孔揭露情况进一步确定。
2008年9月22日厦深铁路广东有限公司工程部《研究大南山隧道施工有关问题》的会议纪要明确正洞超前预注浆后采用双侧璧导坑法施工。
五、施工方案
1.
已开挖段径向注浆
施工工序流程图
已开挖段仰拱初支封闭
掌子面封闭、止浆墙施作
超前预注浆
双侧壁导坑法开挖
径向注浆补强
仰拱及填充施工
拱墙衬砌
图1FⅡ-1富水断层带处理施工工序流程图
2.施工方法
2.1径向注浆加固初支不稳定部位
对DK262+365~+411段已开挖初支部位进行加固圈5m的全断面径向注浆加固,确保已施工段安全。
注浆孔间距1.2m*1.2m,杆体采用5m长φ25自进式注浆锚杆,浆液采用水泥、水玻璃双液浆。
表1大南山隧道全断面径向注浆参数表
序号
参数名称
参数值
1
注浆加固范围
开挖工作面及开挖轮廓线外5m
2
纵向范围
DK262+365~+405
3
浆液扩散半径
R=2.0m
4
注浆速度
10~110L/min
5
注浆终压
水压+(1~2)MPa
6
注浆孔数量
40个(B=5m)
图2径向注浆眼孔布置示意图
2.2已开挖段仰拱初支封闭
DK262+385~+400段左右侧错开落底,然后及时开挖仰拱,接仰拱拱架,并喷射混凝土封闭成环。
仰拱开挖长度每次不超过3榀,以防拱脚悬空过多造成失稳。
2.3掌子面封闭,施作止浆墙
2.3.1掌子面封闭
网喷混凝土10cm封闭上台阶掌子面,两侧各用一根φ125钢管将掌子面涌水引排至已衬砌段排水沟。
采用6m长超前小导管对掌子面及开挖轮廓线注浆加固,上台阶加固后再逐层按10:
3的坡度往下刷,每层高度控制在2米左右,并进行网喷混凝土封闭及超前小导管注浆加固后,再施作下一层。
图3掌子面开挖平面示意图
2.3.2施作止浆墙
2.3.2.1用沙袋做围堰,拦住涌水,在围堰中下部安设排水管,排除工作范围以外。
2.3.2.2止浆墙设于DK262+405,清理止浆墙位置处的边墙,对喷射混凝土表面凿毛,清理干净,底部清除淤泥和杂物,开挖120cm深基础。
2.3.2.3在止浆墙位置环向和底部施作锚杆连接,错杆施作两环,采用Φ22砂浆锚杆,长1m,锚入50cm,环、纵向间距均为1m。
2.3.2.4安装排气管和排水管(直接接到涌水口),排气管安设位置要高于排水管,排水管用两根φ125钢管,排气管用两根φ100钢管,并安装闸阀。
2.3.2.5立模,灌注止浆墙混凝土。
止浆墙上部厚2.5米,底部厚3.5米,呈梯形。
止浆墙底部超过开挖面0.5米深。
止浆墙必须满足设计要求,以保证注浆效果。
注浆过程若止浆墙四周出现漏浆、跑浆现象,可采用小导管注浆封堵缝隙。
若止浆墙出现开裂,跑浆等现象影响注浆效果,则必须进行补做。
止浆墙采用C20混凝土,分三次灌注完成,每次高3.5米左右。
图4止浆墙施工示意图
2.4超前预注浆
采取全断面超前预注浆方式,对该段地层进行加固堵水改良。
本循环全断面注浆加固里程为DK262+405~+435,注浆段纵向长度为30m,全断面注浆加固范围为开挖工作面及隧道轮廓线外5m。
由于该段曾发生涌泥,故该地层中裂隙比较多,岩层破碎容易造成坍孔,注浆以填充、挤密、劈裂对地层进行加固。
第一循环完成后,根据注浆钻孔探明的地质情况及时调整注浆范围。
全断面超前预注浆设计图如图5、图6、图7和图8所示,详细参数参照厦深汕深隧参08(w)-16-1图办理。
图5全断面超前预注浆孔开孔平面布置图
图6全断面超前预注浆纵剖面
图7全断面超前预注浆C-C终孔断面交圈图
图8全断面超前预注浆A-A(B-B)补孔断面交圈图
2.4.1注浆参数
全断面超前帷幕注浆参数见表2。
表2全断面超前预注浆参数表
序号
参数名称
参数值
备注
1
加固范围
纵向
30m
径向
工作面及开挖轮廓线外5m
2
浆液扩散半径
2.0m
3
注浆终压
3~4MPa
4
注浆孔直径
φ91
5
注浆速度
5~110L/min
6
终孔间距
2~3m
7
注浆方式
前进式
分段长度3~5m
8
注浆孔数量
128个
9
孔口管
L=3.0m,φ108mm,壁厚5mm
2.4.2注浆材料
注浆材料以普通水泥(或HSC超细水泥)—水玻璃双液浆为主,水泥单液为辅。
浆液配比参数如表3示。
表3浆液配比参数表
序号
名称
浆液配比
备注
W:
C(水灰比)
C:
S(体积比)
水玻璃31~35Be’;42.5R以上普通硅酸盐水泥
1
水泥-水玻璃双液浆
(0.8~1):
1
1:
(0.3~1)
2
水泥单液浆
(0.6~1):
1
2.4.3注浆顺序
全断面钻孔注浆施工本着“先外后内,先上后下”的原则采取间隔跳孔方式进行,对地层进行充填、挤密、劈裂注浆加固。
2.4.4注浆工艺
因该段地层涌水涌泥极为严重,为了避免因泥砂的大量流失引起地表沉降,拟采取前进式分段注浆工艺,钻一段、注一段依次往前推进。
全断面超前预注浆前进式分段注浆工艺流程图如图9所示。
图9前进式分段注浆工艺
2.4.5注浆结束标准
a.单孔注浆结束标准
单孔注浆以定量定压相结合。
定量标准:
注浆量根据类似地层空隙率,每米注浆量控制在0.2~0.3m3,当注浆量达到设计注浆量的1.5~2倍,压力仍然不上升,可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺压力达到设计终压,结束该孔注浆;
定压标准:
注浆终压暂定为3~4Mpa,注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证,确定合适的注浆终压力。
单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔。
b.全段结束标准
①设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准,无漏注现象。
②按总注浆孔的5~10%设计检查孔,检查孔满足设计要求。
2.4.6注浆效果检查及评定
a.检查孔
注浆结束后,在注浆薄弱区域钻设检查孔,检查孔数量按设计注浆孔数量的5~10%考虑,检查孔要求不涌泥、涌砂,全断面涌水量小于1m3/d.m,否则应补孔注浆。
b.浆液填充率反算
通过统计总注浆量,反算浆液对空隙填充率,浆液填充率达到70%以上。
2.4.7注浆施工
1)在注浆时浆液可能会流向已开挖部分的初支背后,从而引起初支的变形,因此在注浆开始以前应对距离掌子面30米范围内的初期支护的拱部进行径向回填注浆加固,同排小导管之间的间距为1米,相邻两排的间距为1米,且呈梅花形布置,待其加固结束以后在开始全断面注浆。
2)孔位标定。
按设计在掌子面上将开孔位置用红油漆标出。
采用罗盘确定注浆外插角,调整钻机满足设计钻孔方向要求。
3)钻孔作业。
钻机采用低压力、慢钻速,采用Φ110mm的钻头开孔,钻深3m,穿透止浆墙后退出钻杆,安装孔口管。
4)安装孔口管。
用地质钻机根据定位好的位置和角度开孔,开孔直径110mm,钻进3m深,退出钻杆,采用钻机顶进的方式安装φ108mm孔口管(在孔口管距法兰盘端部50cm处缠绕麻丝,成纺锤形状,缠绕长度不少于50cm),安装牢固后,进行注双液浆,直到管口和孔口管周边全部封堵,停止
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