杨林隧道断层破碎带专项施工方案926.docx

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杨林隧道断层破碎带专项施工方案926

目录

一、工程概况1

二、编制依据与范围1

1、编制依据1

2、编制范围2

三、断层带地质及涌水情况2

四、断层带施工技术方案4

1、超前地质预报5

2、注浆堵水加固5

3、隧道断层带开挖支护及二衬施工7

4、监控量测11

5、反坡排水11

五、质量保证措施15

六、安全保证措施16

7、文明施工17

杨林隧道断层破碎带专项施工方案

一、工程概况

国家高速公路网昆明绕城高速东南段建设项目第A2工区起讫里程：

左线为ZK13+135-ZK19+740、右线为K13+140-K19+740。

其中杨林隧道为本工区重点工程，为双线分离式双向六车道公路隧道。

杨林隧道起讫里程为左线：

ZK13+250～ZK22+712，全长9462m，本工区承揽K13+250～ZK19+740，总长6490m；右线：

K13+270～K22+680，全长9410m，本工区承揽K13+270～K19+740，总长6470m。

施工段隧道围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，其中左线Ⅲ级3100m、Ⅳ级2840m、Ⅴ级550，右线Ⅲ级3100m、Ⅳ级2920m，Ⅴ级450m。

杨林隧道进口左线明洞长20m，右线明洞长23m。

在ZK17+700处设斜井一座，斜井长度1052m，斜井坡度为-11.615%。

在ZK18+171.25右侧18.36m位置处设通风竖井一座，深度为152.5m，在ZK15+180-ZK15+280段、ZK19+500-ZK19+600段设置静电除尘洞室两座。

本工区隧道施工段设人行横洞10道，车行横洞8道。

A2工区承建的杨林隧道进口施工为反坡施工，其中杨林隧道主洞纵坡为-1.98%，杨林隧道斜井最大纵坡为-12%，施工期间均需要进行反坡排水，杨林隧道主洞及斜井的反坡排水是本隧道施工的难点。

二、编制依据与范围

1、编制依据

（1）、《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）；

（2）、《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）；

（3）、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；

（4）、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；

（5）、《云南省高速公路施工标准化实施要点》

（6）、昆明绕城高速公路东南段A2标杨林隧道三阶段施工图设计；

（7）、当地的水文、气象及勘察地质资料；

（8）、编制的总体施工组织设计；

（9）、本单位类似工程施工经验；

2、编制范围

本专项施工方案编制范围为杨林隧道进口端K13+250-K19+740段断层破碎带施工。

三、断层带地质及涌水情况

A2工区承揽杨林隧道进口左幅K13+250-K19+740、右幅K13+270-K19+740段施工，在该段施工范围内有K13+720-K13+820段f1断层带和K15+940-K16+020段f2断层带。

1、f1断层带

火头村－大东山断层，该断层破碎带由角砾岩、糜棱岩组成，呈角（砾）碎（石）状散体结构，倾向杨林隧道进口方向，倾角较陡。

两盘出露多为寒武系（Є）地层，仅最北段西盘为泥盆系（D）地层，隧道段断层西盘为（Є1y）地层，断层东盘为（Є1l）地层。

地质调绘时从地表露头反映断层带在K13+820附近，走向北东13°延展，与隧道走向呈70°的夹角，倾角50～60°。

与物探资料和1：

20万区域地质资料基本吻合。

从地层变化来说东盘向西冲覆在西盘地层之上，破碎带有明显的断裂角砾，角砾粒径在1～3厘米，岩石被强烈挤压，石英被压成扁状透镜体，并富集有绢云母，故该断裂显示压性结构面的特征。

由于构造活动的影响，在断裂带的两侧的地层产状倾向40～80°之间，地层破碎，节理裂隙发育。

2、f2断层

草子坡－落水洞断层，该断层破碎带由断层角砾岩、糜棱岩组成，呈角（砾）碎（石）状散体结构，倾向杨林隧道进口方向，倾角较陡。

该断层近南北向发育，南部起于一东西向断层，断层倾向向西，倾角较陡。

隧道段西盘出露地层为泥盆系（D2-3）白云岩地层，隧道段东盘出露地层为二叠系（P1q+m）灰岩地层。

地表露头反映断层破碎带在K16+090附近，走向北东5～10°延展，与隧道走向呈35～40°的夹角，倾角陡70～80°，洞身相交里程为K15+970，影响范围K15+940～K16+020。

断层带主要岩性为灰岩、白云岩组成，破碎带有明显的断裂角砾，角砾粒径在1～5cm，断层带两侧的岩性破碎，节理裂隙发育。

3、断层带涌水量预测

根据设计的地质详勘资料显示，断裂带与线路呈大角度相交，岩性从老到新呈整合接触，断层带的岩性胶结多为钙质和硅质胶结。

断层通过隧道里程段，发育于可溶盐岩地层，地表岩溶发育，受大气降雨入渗影响大，且两侧影响带破碎，渗透系数较大，导水性较强，预测隧道施工掘进至断层时单位长度最大可能涌水量分别为5216.06m3/d（f1断层段）、50971.01m3/d（f2断层段）。

杨林隧道断层带涌水量预测计算成果表

分段

序号

里程

地层

影响长度L（m）

渗透系数K

（m/d）

垂直距离H（m）

涌水影响半径R（m）

横截面等价圆半径r（m）

单位长度正常涌水量q（m3/d）

正常涌水量q（m3/d）

单位长度最大涌水量qmax

（m3/d）

最大涌水量qmax

（m3/d）

1

K13+720～K13+820

f1断裂

100

0.2

50

316.23

30

1.75

174.69

52.16

5216.06

2

K15+940～K16+020

f2断裂

80

0.41

80

916.34

30

2.96

236.84

123.05

50971.01

小计

411.5

56187.07

四、断层带施工技术方案

由于f1、f2断层破碎带存在涌水以及发生大规模隧道坍塌的危险，为确保施工过程中不发生安全事故、保证施工质量，顺利通过断层破碎带，有效降低施工阶段发生地质灾害所引发的风险，特制定以下施工方案。

施工总体原则：

按照设计要求从施工方法、支护结构等方面对断层破碎带进行进行加强。

施工时遵循“先预报，预加固，短进尺，弱爆破，强支护，早封闭”的原则，配备水平钻机，采用常规地质法、钻探法、物探法相结合的综合手段进行地质超前预报，按照“石变我变”的动态原则组织施工。

施工中首先采用全断面超前帷幕注浆堵水方案对断层破碎带围岩进行加固和堵水，围岩开挖采用三台阶预留核心土法施工，松动控制爆破，开挖进尺控制在1.0m以内，加大初期支护预留变形量至20cm，初支骨架采用可压缩式钢架，喷射混凝土层预设纵向伸缩缝，初期支护紧跟开挖进行，径向采用长4.5m的Φ51自进式锚杆对围岩体进行加固，f2断层段因地下水极丰富，纵向采用长10m的Φ51自进式锚杆对围岩全断面进行注浆加固；系统锚杆利用风钻打孔，人力安装；喷射砼采用湿喷工艺，并尽早施作隧底初期支护使之闭合成环，改善受力状态。

同时加强监控量测，根据监控量测结果及时分析、调整支护参数，确保施工安全顺利进行。

二次衬砌根据量测结果确定施做时间，按先仰拱、后墙、拱的次序采用液压模板台车衬砌，二次衬砌采用70cm厚C35防水钢筋混凝土。

1、超前地质预报

首先采取TSP203对前方地质进行长距离预测预报以及地质雷达短距离预测预报，根据预测结果和地勘资料对前方100～200m围岩情况进行判段，其次是采取RPD180多功能钻机进行超前钻孔，探明前方储水情况。

根据综合预测的结果，对前方围岩及储水情况进行综合判定，根据量测结果制定有针对性的施工方案并指导后续施工。

2、注浆堵水加固

在注浆确定实施前，应在超前地质预报指引下钻5～6个超前水平钻孔以及探明地下水发育情况和溶洞、洞穴的方位、规模等地质概况，超前钻孔起点应在预测突水处前5～10m。

结合超前探水钻孔，查明掌子面前方及地下水分布状况及水量后，根据不同的情况，采用全断面帷幕预注浆方式或者断面内局部发生涌突水时采用局部断面注浆堵水。

将地下水尽可能封堵在围岩内，以确保施工及结构的安全。

2.1全断面帷幕注浆堵水

全断面注浆加固范围为半径12m的圆，注浆段一般为30～50m，本设计采按照30m考虑，分三环实施，第一环长12m，第二环长10m，第三环长8m，一个注浆段完成后留6m不开挖作为下一注浆段的止浆岩盘。

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、不留死角为目的，浆液扩散半径为2m，孔底间距不大于3m，开孔直径Φ110，终孔直径Φ90。

图一:

断层带全断面超前帷幕注浆平面图

2.2注浆参数

一个注浆段完成后留6m不开挖，作为下一阶段的止浆岩盘。

注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，浆液浓度应根据地质及水文条件进行调整。

初拟为：

C：

S（体积比）=1：

（0.6-1.0），水泥浆水灰比0.8:

1-1:

1,水玻璃浓度模术2.6～2.8,水玻璃浓度为35Be’。

注浆压力为静水压力（2～3）倍，注浆压力初拟0.5～1.5Mpa，终压3～5Mpa。

注浆前在止浆墙或止浆盘内埋Φ127无缝钢管为孔口管，孔口管长3m，孔口外露20-30cm。

单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆，单孔注浆量与设计注浆量大致相同，结束时的进浆量在20～30L/min以下时可结束本孔注浆。

一个注浆段的全部注浆孔注浆完成后，钻2-3个孔对注浆效果进行检验，并取岩芯观察浆液充填情况，同时检查孔内涌水量不应大于0.2L/min.m，且某一处的漏水量不大于10L/min,或者进行压水试验，在1.0MPa压力下检查孔进水量应小于2L/min.m，否则应加密钻孔注浆。

3、隧道断层带开挖支护及二衬施工

隧道断层带开挖施工时严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则进行组织施工，开挖过后及时施做仰拱和二衬施工。

3.1初期支护参数

f1、f2断层带开挖采用采用三台阶七步预留核心土开挖法，严格控制超、欠挖。

洞身拱架设计为I22b型钢拱架，洞身初支拱架间距中至中为60cm。

预留变形量为20cm。

系统锚杆为Ф51自进式锚杆，单根长度L=450cm，间距为环向×纵向100cm×60cm，按照梅花形布置，原则上沿径向打设，并考虑与岩层层面的关系。

钢筋网采用双层Φ8钢筋网，间距15cm×15cm。

外层钢筋网待开挖面初喷2cm混凝土后进行设置，并紧贴喷射混凝土面挂设，内层钢筋网紧贴钢架内侧布设，双层钢筋网的设置范围为拱部及边墙。

C25喷射混凝土厚度为29cm。

洞内超前支护为单层Φ51自进式锚杆，单根长度L=10m，环向间距Dg=40cm,上仰角ɑ为5°～15°,隧道开挖后要及时施作初期支护，以控制围岩变形，预留变形量应结合现场监控量测结果；超前导管施作后进行注浆，注浆要求：

①水泥浆液水灰比：

1:

1（重量比）；②注浆压力：

0.5～1.0MPa；③注浆效果：

开挖后拱部基本无渗漏水、无坍塌。

3.2开挖施工

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”的原则进行组织施工，开挖过后及时施做仰拱和二衬施工。

首先进行超前支护及注浆加固地层，分部开挖上台阶土体，并进行初期支护；再分部开挖中台阶左右侧土体和施作初期支护；然后分部开挖下台阶土体，并进行初期支护；最后开挖核心土体。

开挖核心土体后，进行隧底开挖，并施做初期支护和仰拱，最后进行二衬施工。

图二:

三台阶七步开挖法示意图

图三：

三台阶七步开挖法施工流程图

开挖支护施工工序如下：

1部开挖支护→2部开挖支护→3部开挖支护→4部开挖支护→5部开挖支护→6-1部开挖→6-2部开挖→7部开挖支护→二次混凝土模筑。

第1步，上部弧形导坑开挖：

在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土。

开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.2m，开挖后立即初喷2~4cm混凝土，及时进行喷锚网系统支护，架设钢架，根据设计打设锁脚锚杆。

锁脚锚杆通过U型钢筋与钢架焊接牢固，复喷混凝土至设计厚度。

第2、3步，左右侧中台阶开挖：

开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.2m，开挖高度一般为4.9～5.0m，左右侧台阶错开3～5m，开挖后立即初喷2～4cm混凝土，及时进行喷锚网系统支护，接长钢架，紧贴钢架两侧边缘按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆端部弯成U型与钢架焊接牢固，复喷混凝土至设计厚度。

第4、5步，左右侧下台阶开挖：

开挖循环进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.2m，开挖高度一般为1.8～1.9m，左右侧台阶错开3～5m，开挖后立即初喷2～4cm混凝土，及时进行喷锚网系统支护，接长钢架，紧贴钢架两侧边缘按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆端部弯成U型与钢架焊接牢固，复喷混凝土至设计厚度。

第6步，上、下台阶预留核心土：

各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

第7步：

隧底开挖：

每循环开挖长度宜为2～3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度不大于6m。

图四：

三台阶七步开挖法施工步骤示意图

按照《公路工程施工安全技术规范》的有关要求，仰拱施工完成后及时施做二衬，满足二衬距离掌子面的距离不大于70m。

4、监控量测

隧道施工要以信息化施工为主导思想，特别是断层带的施工，在断层带施工过程中，通过对围岩、地表变形以及支护结构应力、围岩与支护结构、支护与支护之间接触压力等量测，了解隧洞开挖和支护结构施工过程中围岩和结构物的变形情况、相互作用及其规律，掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈、指导现场施工作业，以保证施工安全，必要时及时修改支护系统设计、施工工艺和参数，构成一个完整的信息化设计和施工过程。

5、反坡排水

根据设计的地勘资料显示，两个断层带预测的涌水量较大，为防止隧道施工对环境产生过大危害，避免出现涌水、涌泥影响施工安全，针对不同地段的构造、岩性、环境影响、地下水量等因素，施工中防排水遵循"防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理"的原则，采取相应的地下水综合处理措施：

断层带排水施工以“以排为主，以堵为辅”为原则。

防排水系统由围岩注浆堵水，初期支护、纵环向排水盲管、无纺布、防水板、自防水二衬混凝土组成。

注浆堵水主要采用超前全断面帷幕注浆或超前局部注浆和开挖后局部注浆，以减小地下水的涌出，防止突水突泥。

针对断层带的涌水情况，根据编制的反坡排水专项施工方案，做好排水施工。

5.1施工顺序

涌水量预测→施工准备→第一阶段排水系统施工→第二阶段排水系统施工→第三阶段排水系统施工→排水管理和实施→污水处理。

为避免洞内污水对坏境造成污染，在洞外设置三级沉淀池，尺寸为500cm*300cm*250cm，对洞内污水进行净化处理，经沉淀后通过涵管排入施工场地附近规划完成的排水体系内。

5.2排水施工

反坡排水施工不仅需要一套完善、合理的排水系统，更需要在管理上予以规范和加强。

因此，我工区经理部成立了专业排水队，并制定了相应的管理措施。

1、人员组成

排水作业队设置队长1人，副队长1人，设备检修4人，排水工班2个。

每个排水工班组成：

工班长1人，集水井管理员6人，检修员2人。

⑴、对施工人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领重点讲解并现场示范。

⑵、确保电路安装正确，检查转向是否正确，设施接地装置和标志。

⑶、管路上均要设置止回阀，以防止发生水锤现象，造成电泵损坏。

⑷、电泵的冷却采用下一个集水井抽上来的水直接浇至电泵上进行冷

⑸、由于洞内均为渗水，虽然使用水泵均为污水泵，但一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵，施工中采用在水泵与管路的接口处安装Φ20mm的出水口，利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅，同时利用高压风进行冲吹，防止污泥的淤积。

⑹、施工人员及时对坑内污泥杂物进行清理。

⑺在进水口仓裹铁砂窗，同时把水泵或进水口施再在竹筐内，防止污泥及杂物进入发生堵塞。

⑻当水位下降超过底座，间歇出水时，应立即停机进行检查，运行一定时间后，须进行维护保养，及时的进行保养和维修是确保设备正常运转的必要措施。

⑼队长、副队长轮流24小时值班，认真填写抽水记录表进行统一管理，发现问题及时处理，汇总问题进行总结分析。

⑽为了保证洞内道路无水干爽，必须修建好洞内两侧排水沟，确保洞内渗水通过侧沟引入集水井内，不致于在洞内道路上漫流。

2、保证措施

⑴针对隧道断层带施工的特点，对隧道内排水沟及集水井要及时清理，对管路要定期检查维修，定期的用清水进行冲洗。

在集水泵进水口包裹铁窗纱，同时把水泵或进水口放在竹筐内，可以防止污泥及杂物进入而发生堵塞。

⑵对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格值班管理制度。

⑶对施工技术人员进行技术和操作培训，针对一些技术特点和操作要领作重点讲解和现场示范。

⑷对用电的排水设备要确保电路安装的正确，检查转向是否正确，设置接地装置及标志，要严格按照安全用电方案办理，做到一机一闸一漏。

⑸水泵的冷却采用下一个泵站抽上来的水直接浇至排水泵上进行冷却。

⑹由于洞内均为渗水，虽然使用水泵为污水泵，一旦在进水口处产生淤积将导致堵泵。

为此，需要对坑内污水进行搅合，施工中采用在水泵与管路的接口处安装一处出水口并安装阀门，利用抽水的高压水不断对进水口处进行冲搅，同时利用高压风进行冲吹，防止淤泥的淤积。

⑺当水位下降超过底座，间隙出水时，应立即停机检查，运行一段时间后，须进行维护保养。

及时地进行保养和维修确保设备正常运转的必要措施。

对隧道内的抽水设备要定期进行安全检查，并派专人负责管理，做到24小时轮流值班，建立严格的值班管理制度。

⑻对易损的排水设备及管理配件要有必要的储备和供应上的保障。

5.3排水应急措施

1、由于本施工段穿越2个断层，有可能出现突水涌水现象，应急时可利用高压风管及高压水管作为排水管路，即每个泵站处在高压水管、风管上开口，与安装在泵站处的水泵相接通，正常情况下把闸阀关闭。

一旦遇到突水、涌水现象，即把进水闸阀关闭，切断高压供水、风，打开排水闸阀进行应急抽排。

2、在洞内配备充足的人员、设备以及施工的应急救援物资。

对隧道内突发的涌水事故，抽水设备损害，水位突然升高，建立必要的逃生系统。

在掌子面及隧道内设置应急灯，两应急灯间的距离不超过50米。

在隧道内作业区放置救生衣、救生圈，并保持隧道内通信畅通。

在涌水事件发生时，及时上报指挥部应急预案领导小组，启动突发事件的应急预案，做到以人为本，兼顾财物，力争把损失降低到最低限度。

LK—集水坑间距；is—为线路坡度

图五：

集水坑接力式的反坡排水方式

五、质量保证措施

1、应严格按照设计参数进行钻孔。

钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时应进行补孔。

2、注浆材料应满足设计要求，严禁使用过期结块的水泥，按照有关要求进行检验。

3、浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为：

水泥、水玻璃、水±5%，外加剂±1%。

4、浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。

未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。

5、注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。

如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。

6、注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理，确因浆液凝胶时间过短，则应停水玻璃泵，只注水泥浆，待泵压恢复正常后再进行双液注浆。

7、抽水设备发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。

8、注浆过程中，应保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。

9、双液浆注浆结束后或注浆确实需要停较长的时间时，则先停水玻璃泵，后停水泥浆泵，并用清水清洗管路，以防堵管。

10、严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。

当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。

六、安全保证措施

1、注浆期间溶洞段至少设两个量测断面，严格按隧道施工规范加强量测，并加强掌子面周围初支和衬砌的观察。

2、注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。

3、孔口管、止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管、止浆塞冲出伤人。

4、注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。

5、钻孔过程中时刻观察前方地层变化，当遇到高压水粉细砂层砂子前应做好防范措施，必要时孔口安装防突装置，以防止高压水及钻杆冲出伤人。

6、台阶上施工时应设防护围栏，防止人员高空坠落。

7、需高空作业时，应搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机翻人伤事故发生。

8、准备好抢险材料，做好抢险准备工作，当开挖施工中当出现流水、流砂时应立即进行封堵作业，以防止施工中大量涌水形成危害，对涌出的泥砂应及时进行清理。

9、若遇大的涌水涌砂灾害时，应及时撤出人员和设备。

10、注浆后断层带开挖应按“三快一抢”（快挖、快支、快封闭和抢时间）的原则进行，确保隧道施工安全。

7、文明施工

1、严格执行设计文件要求，遵守国家、交通部及云南省有关环境保护、水土保持的法律、法规和规章，并按本合同的有关规定，认真做好施工区的环保、水保工作，防止由于工程施工造成的环境污染和破坏。

2、注浆过程中的漏浆、泻浆等废弃物不能随意排放，防止污染周围生活用水等，污染灌溉用水等。

3、施工材料及废弃材料统一堆放管理，严禁随意堆放破坏地表植被。

严禁破坏施工边线外地表植被。

4、施工期间施工场地及道路扬尘，对大气影响较大，施工现场需配备专用洒水车在施工场地及便道进行洒水，净化大气环境，防止扬尘污染，雨季施工做好沟渠疏通，防止填料因雨水冲刷造成环境污染及水土流失。

5、施工中采取保护措施，保护饮用水源不受施工活动造成的污染。

在设备选型时选择低污染设备，并安装空气污染控制系统。

对汽油等易挥发品的存放要密闭，并尽量缩短开启时间。