方斗山隧道F4断层施工方案Word下载.docx
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出水形式为淋水、涌水,设计出水量大于50000m3/d。
F4断层破碎带设计情况为:
1、开挖断面:
开挖断面面积106.6m2。
2、初期支护:
初期支护采用:
φ22组合式锚杆,@80×
80cm,L=3.5m;
I16工字钢拱架@80cm;
φ6.5钢筋网@15×
15cm;
C20喷射混凝土22cm;
φ42超前小导管,纵环间距0.4×
2.4m,L=5.0m。
3、结构防排水:
EVA复合防排水板,C25抗腐蚀钢筋混凝土二次衬砌厚50cm,仰拱厚50cm。
4、断层带衬砌断面见图1-1《断层破碎带隧道衬砌断面图》。
图1-1断层破碎带隧道衬砌断面图
二、总体施工方案
1、施工原则
1.1、坚持先探测后施工的原则
洞身通过断层破碎带时,易发生突水、突泥及存在高承压水,存在较大的安全质量隐患。
为安全通过断层破碎带,施工中坚持以“探注结合,先探后注,以物探为主,边勘探边处理”的原则认真的进行超前预测、预报工作;
在距设计断层带30米时采用TSP探测,根据TSP探测结果在距断层带6米时进行超前钻孔超前探测,掌握前方水文地质情况,确定超前预注浆堵水方案。
1.2、坚持“短进尺、弱爆破、紧封闭、强支护、勤量测”的施工原则
由于断层破碎带岩体破碎,呈破碎状松散结构,层间结合力差,围岩自稳性差,易坍塌。
施工时必须短进尺、弱爆破,以减少对围岩的扰动,通过加强支护手段,确保安全与质量,施工过程中加强量测,通过变形量测,指导施工。
2、施工方案
2.1、注浆方案选择
根据超前地质预报和设计要求,注浆方案可采用局部注浆、全断面周边注浆、全断面帷幕注浆三种注浆方式进行施工。
注浆方案的采用原则是,在断层影响带采用全断面周边注浆,过断层带时采用全断面帷幕注浆。
结合TSP超前地质预报和超前地质钻孔探测资料在通过灰岩地段、断面内局部突水时采用局部注浆。
2.2、隧道开挖支护方案
在完成一循环的超前预注浆后,进行洞身开挖及初期支护施工。
根据围岩情况,主要采用CD和微台阶法进行施工,初期支护紧跟掌子面施作。
对围岩破碎且出水量大的不良地质段,为保证施工安全而采用CD法开挖。
对围岩整体性相对较好,出水量较小段采用微台阶法开,上台阶预留核心土,上半断面初期支护完成后再开挖核心土和下台阶。
三、注浆施工方案
全断面帷幕预注浆堵水,注浆范围为隧道开挖线以外6m,注浆段长度为30m,分三环施工,第一环12m,第二环20m,第三环30m,全断面钻孔114个。
具体方案见图3-1《F4断层全断面帏幕注浆纵断面图》、3-2《F4断层全断面帷幕注浆开孔布置图》。
全断面周边预注浆堵水,注浆范围为隧道开挖线以外6m,注浆段长度为30m,分三环施工,第一环12m,第二环20m,第三环30m,全断面钻孔94个。
具体方案见图2-3《F4断层全断面周边注浆纵断面图》、3-4《F4断层全断面周边注浆开孔布置图》。
局部断面预注浆堵水,注浆范围为隧道局部开挖线以外6m,注浆段长度为30m,分三环施工,第一环12m,第二环20m,第三环30m,共计钻孔34个。
具体方案见图3-5《F4断层局部注浆纵断面图》、3-6《F4断层局部注浆开孔布置图》。
图3-1F4断层全断面帷幕注浆纵断面图
图3-2F4断层全断面帏幕注浆开孔布置图
图3-3F4断层全断面周边注浆纵断面图
图3-4F4断层全断面周边注浆开孔布置图
图3-5F4断层局部注浆纵断面图
图3-6F4断层局部注浆开孔布置图
四、注浆方法、工艺、材料及设备
1、止水(浆)岩盘或止浆墙厚度的确定
为防止未注浆段地下水涌向工作面及下段注浆时跑浆,根据设计每注浆段采用带有Φ6.5钢筋网的20cm厚C20喷射混凝土封闭掌子面;
一个注浆段完成后留6~10m不开挖作为下一注浆段的止浆岩盘。
如果施工中地下水压力增大超过设计值或水量过大,将网喷止浆墙改为混凝土止浆墙,用C25混凝土浇注制作,止水(浆)墙厚度3~6m,将掌子面封闭。
2、注浆方式和分段长度的确定
(1)注浆方式:
为使浆液在岩层裂隙中均匀扩散,保证注浆质量,提高注浆堵水率,宜采用分段前进式的注浆方式。
(2)分段长度:
分段注浆的分段长度根据岩层裂隙发育程度、涌水量大小而定。
在施工时,分段长度的选择见表4-1《注浆分段长度参考表》:
表4-1注浆分段长度参考表
围岩情况
钻孔涌水量(m3/h)
注浆段长度(m)
断层破碎带
>10
3~5
其它段
5~10
5~8
因此全断面帷幕注浆和全断面周边注浆采用前进式分段注浆方式,即先用钻机开深2.5~3.0m,直径Φ130mm孔,安设、固结孔口管,然后在孔口管内钻设Φ90mm注浆孔。
选定断层破碎带每次注浆分段长度为3~5m,即钻进3~5m,注浆一次,注浆结束后再钻3~5m进行注浆,依次循环,直到结束该孔注浆。
其它地层每次注浆分段长度为5~8m。
3、注浆参数
根据设计要求,全断面帷幕注浆和全断面周边注浆采用分段前进式注浆,注浆参数见表4-2《全断面帷幕注浆和全断面周边注浆参数表》。
表4-2全断面帷幕注浆和全断面周边注浆参数表
序号
参数名称
标准及范围
1
加固范围
全断面帷幕注浆开挖轮廓线外6m及开挖工作面;
全断面周边注浆为开挖轮廓线外6m。
2
扩散半径(m)
3
终孔间距(m)
≤3
4
注浆段长(m)
30
5
注浆孔数量
全断面帷幕注浆114个;
全断面周边注浆94个。
6
双液浆凝胶时间
30sec~3min(根据现场情况调整)
7
注浆压力(MPa)
0.5~1.5,可根据现场调整
8
分段长度
断层破碎带3~5m,其它地段5~8m。
9
注浆速度(L/min)
5~100
注浆施工中,注浆参数根据情况进行调整优化。
局部注浆的注浆参数根据设计及实际出水位置、出水量、含泥砂量等进行动态设计、优化调整。
4、注浆工艺
全断面帷幕注浆、全断面周边注浆和局部注浆施工工艺流程见图4-1《全断面帷幕注浆、全断面周边注浆和局部注浆施工工艺流程图》。
图4-1全断面帷幕注浆、全断面周边注浆和局部注浆施工工艺流程图
5、注浆材料确定
注浆材料主要采用普通水泥-水玻璃双液浆,根据设计要求和试验确定浆液的配比。
根据理论、设计和实验室试验确定的理论配比为水灰比(0.8~1):
1、浆液比1:
(0.6~1)。
现场配比选择:
根据以往的施工经验,暂定配比为水泥浆水灰比0.8:
1,水泥浆与水玻璃浆液比例根据水量及水压大小从1:
0.8~1:
1之间选取,水玻璃浓度为35Be’。
6、机械设备选型
6.1、钻机的选择
钻机选用MK-5型钻机,其钻孔深度可达到30米,钻孔直径最大可达到φ130mm,钻头根据孔径的大小调换,可以满足施工需要。
6.2、注浆泵选择
注浆泵采用YZB-100/9液压双液注浆泵,其参数见表4-3《YZB-100/9液压注浆泵参数表》,可注单液浆、双液浆、化学浆,该泵配有双液调节器,利用工作介质(浆液、油液)传递压力信号,组成闭环自动控制,结构简单,调控及时准确,可以无级调节排浆量及排浆压力,并具有按照预定的注浆终压自动调节排浆量的性能,其排浆压力可在0-9MPa之间调节,因此选用该注浆泵可满足注浆堵水的需要。
表4-3YZB-100/9液压注浆泵参数表
型号规格
排量(L/min)
压力(Mpa)
主机功率
YZB-100/9
≤100
≤9
7.5kw
主机体积(m)
主机重量(Kg)
可调浆比
1.2×
0.7×
1.1
360
1∶1~1∶0.5
附件:
吸浆管、龙头、特稠浆料斗、排浆高压软管、混合器、封孔器、浆比调节器、波美计、专用工具、密封备件
五、钻孔注浆施工工艺及技术措施
施工中采用方木或槽钢等搭设作业台架辅助施工,地质钻机钻孔,高速灰浆搅拌机搅拌浆液,高压双液注浆机注浆。
施工工艺顺序:
施工准备→止浆墙→钻孔→安装孔口管→钻注浆孔→注浆→注浆效果检查→开挖、支护→下一循环钻孔、注浆。
1、施工准备
在施工前,先按需准备所需机械设备及材料,相关作业人员、专职安全员、技术员等到场后,方能进行施工。
2、超前地质探孔
在开挖掌子面进行超前钻孔对前方30m的地质情况进行探测。
(1)作业方法:
在不影响洞身施工的情况下,用地质钻机根据断层产状与隧道轴线的关系施工探孔,钻孔直径为φ90mm,孔深一般30m。
(2)注意事项:
在钻进过程中,尽可能避免钻头发生较大偏移而导致探测结果不准。
司钻工根据钻机的钻速和钻压判断岩石的坚硬程度,根据钻孔浆液的颜色、水量、水压、气味等判断前方的围岩及含水情况。
(3)根据超前地质预报情况由业主、设计、监理、施工单位四方现场确定是否注浆及注浆方案,如果注浆,则实施下一步的注浆施工。
3、注浆孔施工
3.1、钻孔结构及施工技术要求
注浆钻孔开孔直径φ130mm,埋设长3.0m的φ108mm的孔口管,终孔直径为φ90mm。
注浆钻孔孔口准确定位,与设计位置的允许偏差为±
5cm,偏角符合设计要求,每钻进一段,检查一段,及时纠偏,孔底位置偏差应小于30cm;
钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻,应停止钻进,扫孔后再进行钻进;
钻进时对孔内情况需进行详细记录,如掉块、坍塌、堵钻、钻速等,尤其是出水量的大小、出水位置准确记录。
3.2、钻机安装
在作业台架的平台上横向安装三根[20槽钢,槽钢与台架连接牢固,钻机按设计的位置、角度调整到位,钻机与槽钢用U型卡固定。
3.3、孔口管埋设及试验
预埋孔口管段:
采用直径φ130mm的钻头钻进,该段长度为3.0m,钻进结束后,装入规格为φ108mm(δ=5mm,L=3.0m)的无缝钢管作为孔口管,孔口管的固定有下列三种方式,可根据现场情况任选其一:
(1)麻丝、浆体固定:
在安装孔口管前,在管口段环状缠少量麻丝,插入钻孔后,再灌注双液浆或早强、高强水泥浆固结。
此方法适宜水压较高,孔末端高于孔口的部位;
(2)水泥块、浆体固结:
在安装孔口管前,先在钻孔内灌入固结体(早强水泥浆或环氧树脂),将孔口管末端用水泥预制块封堵后,插入钻孔,直到浆体从孔口管外侧溢出。
待强度达到设计要求后,再行钻进。
此方法适宜水压较高,孔末端低于孔口的部位;
(3)麻丝固定:
在安装孔口管前,将孔口管通体环状缠上麻丝,插入钻孔后,麻丝吸水膨胀将其固定。
此方法适宜水压较低地段。
耐压试验:
待强度达到设计要求后,安装闸阀,开始扫孔。
扫孔结束后,采用1.2~1.5倍的设计注浆压力进行耐压及抗渗试验,经试验确认无泄露且满足耐压要求,才可继续钻进,否则必须进行处理直到满足设计要求为止。
3.4、钻孔过程中的技术措施
(1)为了及时清除孔内岩屑,减少对钻具的磨损,经常从孔底提起
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