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004九岭山隧道径向注浆施工方案
新建蒙西至华中地区铁路MHSS-7标段
九岭山隧道径向注浆施工方案
中铁十九局集团蒙西华中铁路MHSS-7标段项目经理部
二O一五年四月
目录
1编制依据1
2编制范围1
3工程概况1
3.1地形地貌2
3.2地质条件2
3.2.1工程地质、地层岩性2
3.2.2地质构造3
3.3水文地质特征5
3.3.1地表水5
3.3.2地下水6
3.3.3地下水化学特征7
3.3.4涌水量预测7
4正线及斜井径向注浆止水段落确定9
5正线及斜井渗涌水段径向注浆止水总体方案10
6注浆止水施工工艺流程10
7注浆材料选用11
8注浆范围的设计11
9注浆孔的布置及注入顺序11
10主要注浆参数12
11注浆设备12
12注浆止水施工方法12
13注浆标准和效果检查、检测及补救14
14施工组织人员及设备拟投入情况15
15施工管理安排16
16施工质量控制16
16.1工程质量保证体系及制度17
16.2工程质量措施17
17施工安全保证措施与文明施工18
九岭山隧道径向注浆施工方案
一、编制依据
⑴国家、行业现行铁路建设相关技术规范和规定;
⑵九岭山隧道施工图设计文件。
⑶《蒙西华中铁路九岭山隧道指导性施工组织设计》(修改)
⑷《铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10417-2003
⑸当前铁路建设的技术水平、管理水平和施工装备水平
九岭山隧道现场办公会议纪要、蒙华铁路重点隧道工程技术方案优化专题会议精神及变更设计图纸。
二、编制范围
新建蒙西至华中地区铁路煤运通道MHSS-7标段九岭山隧道工程。
三、工程概况
九岭山隧道位于江西省宜春市境内,起于铜鼓县小水村附近,止于宜丰县黄岗镇。
隧道结构形式为单洞双线,进口里程DK1680+696,出口里程DK1696+086,隧道全长15390m,主要不良地质有断层破碎带(断层6条,节理密集带4条)、岩爆、软岩大变形、地热等。
隧道Ⅱ级围岩8805m,III级围岩4520m,Ⅳ级围岩1492m,Ⅴ级围岩573m,Ⅱ、III、Ⅳ、Ⅴ级围岩分别占全长的57.21%,29.38%,9.69%,3.72%;
1#斜井位于线路前进方向左侧,采用双车道断面,斜井与隧道正洞交于DK1685+000处,斜井与Ⅰ线线路中线大里程方向交角143°25′24.5″,斜井综合坡度为9.33%,井口里程X1DK1+707,斜井斜长1713.4米;
3#斜井位于线路前进方向左侧,采用双车道断面,斜井与隧道正洞交于DK1691+600处,斜井与Ⅰ线线路中线大里程方向交角60度,斜井综合坡度为9.15%,井口里程X3DK1+607,斜井斜长1613.7米。
隧道正线为单洞双线、两座斜井设计为无轨运输双车道,按照新奥法设计,洞身结构为初期喷锚(必要时加设钢架)支护、复合式衬砌(洞口段、洞内软弱围岩段、三叉口处);辅助措施有:
超前注浆小导管、3m帷幕注浆、5m帷幕注浆、3m径向注浆、5m超前注浆等。
3.1地形地貌
本标段地形多为中低山区,山体陡峭,流水侵蚀切割剧烈,地形起伏较大,自然坡度约为30°~60°,相对高差1000m左右,植被发育,多为松树林及灌木丛。
山间沟谷呈狭长条状,与线位呈大角度相交,植被发育,多为竹林、松树等,局部被辟为农田和村庄,谷地覆盖层厚度1~2m,局部厚度较大。
其中九岭山隧道经过区域最高山峰的标高为1404.6m,隧道最大埋深约862m。
隧道进口山体地形较缓,自然坡度25~35°,植被发育。
3.2地质条件
3.2.1工程地质、地层岩性
标段施工区出露的地层岩性主要为雪峰期晚期第一次侵入(γδ22a)花岗岩、花岗岩长岩,局部发育有酸性岩脉和石英脉,全风化层厚度4.8~24.5m,此外还有地表零星分布的第四系坡洪积及残坡积土层。
隧道围岩级别以Ⅱ、Ⅲ级为主,围岩总体稳定性好。
3.2.2地质构造
根据遥感资料、区域地质资料、地质测绘资料、物探成果资料和钻探资料综合分析、判定,区域有6条断层与线路相交,构造特征以压扭性、压性为主;另有节理密集带3条。
断裂构造
①F1断层:
断层于DK1683+930附近地面与线路相交,交角约为118°,地表表现为狭长条带状山间沟谷,植被发育,多为竹林、松树等。
断层为压扭性断裂,走向约165°,倾向南西,倾角约64°。
深孔Jz-Ⅲ132-1683850揭示该断层,产状255°∠64°,孔深116-124m范围为断层带,岩体破碎,岩芯呈碎块。
根据物探及钻探资料综合分析,推测断层带及影响带宽度约为140m。
②F2断层:
断层于DK1684+760附近地面与线路斜交,交角约为25°,地表表现为沟谷,植被发育,多为灌木、松树等。
机动钻孔Jz-Ⅲ135-1684725揭示该断层,压扭性断裂,推测断层带及影响带宽度约160m,Jz-Ⅲ132-1684725揭示该断层,产状283°∠70°,109.5-115.5m为断层破碎带,节理很发育,岩体极破碎,构造裂隙水较发育,围岩稳定性差;69-215m为断层影响带。
③F3断层:
断层于DK1686+480附近地面与线路斜交,交角约为126°,物探EH-4揭示该断层,压性断裂,断层走向约为50°,倾向北西向,倾角约67°,推测断层带及影响带宽度约100m,岩体破碎,构造裂隙水较发育,围岩稳定性差。
地貌上表现为沟谷。
④F4断层:
断层于DK1691+545附近地表与线路相交,交角约为104°,物探揭示该断层,压扭性断裂,断层走向约为28°,倾向北西向,倾角约81.5°,推测断层带及影响带宽度约110m,岩体较破碎围岩稳定性较差。
⑤F5断层:
即下元坑—天宝埚断裂,为区域断裂,断层于DK1692+710附近与线路相交,交角约为145°,区域、物探揭示该断层,压扭性断裂,断层走向约为69°,倾向南东向,倾角约58.5°,推测断层带及影响带宽度约180m。
Jz-Ⅲ132-1692900揭示,196.3-199.8m为断层破碎带,节理很发育,岩体极破碎,构造裂隙水较发育,围岩稳定性差。
断层清晰,可见擦痕、阶步。
岩体破碎,围岩稳定性较差。
地貌上表现为沟谷。
⑥F6断层:
即黎源村—官山断裂,为区域断裂。
断层于DK1694+280附近与线路相交,交角约为132°,区域、物探揭示该断层,压扭性断裂,断层走向约为56.5°,倾向东北向,倾角约75°,推测断层带及影响带宽度约90m,带内节理裂隙密集发育,岩体极破碎,围岩稳定性较差。
节理密集带
①地表DK1687+930~DK1688+180段物探EH-4低阻异常带,影响宽度约250m,带内节理裂隙发育,岩体较破碎。
地下水多为基岩裂隙水,发育。
②地表DK1690+740~DK1690+880段物探EH-4低阻异常带,影响宽度约140m,带内节理裂隙发育,岩体较破碎。
地下水多为基岩裂隙水,发育。
③地表DK1693+830~DK1693+980段物探EH-4低阻异常带,影响宽度约150m,带内节理裂隙发育,岩体较破碎。
地下水多为基岩裂隙水,发育。
地表DK1684+170~DK1684+480段物探EH-4低阻异常带,影响宽度约310m,带内节理裂隙发育,岩体较破碎。
地下水多为基岩裂隙水,不堪发育。
3.3水文地质特征
标段施工区地表水以DK1690+050处北东向山脊为分水岭,向两侧排泄,分别汇入定江河和锦江。
隧道山体冲沟水系较发育,发育有3条大型冲沟,常年有流水,树枝状分布,径流条件较好,流量受大气降雨影响较大。
3.3.1地表水
隧道区地表水以DK1690+050处北东向山脊为分水岭,向两侧排泄,分别汇入定江河和锦江。
隧道山体冲沟水系较发育,常年有流水,树枝状分布,径流条件良好,流量受大气降雨影响较大。
隧址区发育有3条大型冲沟,常年流水,按里程顺序叙述如下:
DK1684+000发育有一小型河流,河床可见大量花岗岩孤石,由于长期受水流冲刷,磨圆度好。
河流宽约6m,水深1-1.5m,水流湍急,流速约为10m/s,流量Q=90L/s。
DK1684+900处有两条小溪流交汇于此,溪流经过之处可见大量花岗岩孤石、块石,磨圆度较好。
溪流宽约2-3m,水深0.5-1m,水流较急,流速约为5m/s,流量Q=15L/s。
DK1687+600发育有一河流,河床可见大量花岗岩孤石,由于长期受水流冲刷,磨圆度好。
河流宽约2-3m,水深0.5-2m,水流湍急,流速约为8m/s,流量Q=50L/s。
3.3.2地下水
隧道区地下水类型包括第四系孔隙潜水和基岩裂隙水,受大气降水补给,向低洼处排泄。
由于山体切割强烈,沟谷纵横,地下水径流途径较短,受大气降雨影响较大,局部浅埋及构造带处直接受附近地表溪流短距离补给。
孔隙潜水:
主要分布于在隧道通过区的沟谷中,含水层主要为第四系坡积或洪积黏性土与碎石类土中,由于含水层厚度极薄,水量很小。
基岩裂隙水:
主要包括风化裂隙水和构造裂隙水
①风化裂隙水:
隧址区花岗岩不均匀风化现象明显,局部全风化花岗岩厚度大,为良好的含水层,在沟谷等地段,其含水量丰富,风化裂隙水发育。
局部全风化花岗岩呈现球状风化囊形态,排水不畅,存在上层滞水可能,其由雨水、融雪水等渗入时被完整基岩隔水阻滞形成,消耗于蒸发及沿隔水层边缘下渗。
由于接近地表和分布局限,上层滞水的季节性变化剧烈,一般多在雨季存在,旱季消失。
②构造裂隙水:
隧址区岩性主要为硬质岩,受区域构造影响,断层、节理等构造裂隙发育,在断层破碎带、侵入岩接触带、裂隙密集带及揉皱强烈发育带等储水构造中,构造裂隙水发育,水量较大。
地下水的补给、径流和排泄条件受地形地貌、岩性和地质构造控制。
地下水的补给来源主要为大气降水、地表水及周边山地的基岩裂隙水,出露地表的松散含水层主要接受大气降水补给,也受到局部地表水的渗漏和迴水补给。
大量降水-部分以地表片流形式流向沟谷河流,另-部分沿基岩裂隙下渗转变为地下水径流。
孔隙水及基岩裂隙水的径流方向基本与地表一致,斜坡洼地地带为地下水的补给、径流区,河谷地带为其排泄区。
潜水排泄方式主要表现为地表流和渗流,与地形条件关系密切,即由分水岭沿山坡向沟谷方向流动。
很少见泉涌。
3.3.3地下水化学特征
本次勘察共采取地下水6组进行水质检测试验,根据试验成果结合《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB10005-2010)判定:
DK1680+850~DK1682+500段(1650m)隧址区地下水有酸性侵蚀,环境作用等级为H1;DK1694+300~DK1696+060段(1760m)隧址区地下水有酸性及二氧化碳侵蚀,环境作用等级为H1;隧址其他段地下水无侵蚀性。
隧址区碳化环境为T2。
3.3.4涌水量预测
地下水的补给来源主要为大气降水,其补给量的多少受降水强度、降水持续时间、地形及地表节理裂隙的发育程度控制。
根据不同方法涌水量计算结果,结合地层岩性、工程地质条件、水文地质特征综合考虑,推荐隧道F1断层根据实测渗透系数采用地下水动力学法计算,其他段采用降雨入渗法计算。
隧道洞身涌水量及围岩富水程度见下表。
表1九岭山隧道分段涌水量预测汇总表
里程范围
宽度m
正常涌水量
m3/d
正常单位涌水量m3/d/m
最大涌水量m3/d
最大单位涌水量m3/d/m
围岩富水程度分区
备注
DK1680+691~DK1680+920
229
51
0.22
84
0.37
弱富水
DK1680+920~DK1681+740
820
78
0.1
128
0.16
弱富水
DK1681+740~DK1683+760
2020
314
0.16
511
0.25
弱富水
DK1683+760~DK1683+900
140
13380
95.57
21768
155.48
强富水
F1断层
DK1683+900~DK1685+190
1290
685
0.53
1115
0.86
弱富水
F2断层
DK1685+190~DK1685+740
550
171
0.31
279
0.51
弱富水
DK1685+740~DK1686+150
410
19
0.05
31
0.08
贫水区
DK1686+150~DK1686+470
100
685
6.85
1115
11.15
强富水
F3断层
DK1686+470~DK1687+930
1460
1047
0.72
1703
1.17
中等富水
DK1687+930~DK1688+180
250
628
2.51
1022
4.09
中等富水
节理密集带
DK1688+180~DK1689+300
1120
452
0.4
735
0.66
弱富水
DK1689+300~DK1689+500
200
285
1.43
464
2.32
中等富水
DK1689+500~DK1690+425
925
143
0.15
232
0.25
弱富水
DK1690+425~DK1690+600
175
262
1.5
426
2.43
中等富水
节理密集带
DK1690+600~DK1691+340
740
86
0.12
139
0.19
弱富水
DK1691+340~DK1691+690
350
523
4.76
851
7.74
强富水
F4断层
DK1691+690~DK1692+400
710
33
0.05
54
0.08
弱富水
DK1692+400~DK1692+880
480
1113
2.32
181
3.77
中等富水
DK1692+880~DK1693+000
180
1713
9.51
2786
15.48
强富水
F5断层
DK1693+000~DK1693+830
830
649
0.78
1056
1.27
中等富水
DK1693+830~DK1693+980
150
1151
7.68
1873
12.49
强富水
节理密集带
DK1693+980~DK1694+280
300
71
0.24
116
0.39
弱富水
DK1694+280~DK1695+370
90
422
4.69
687
7.64
强富水
F6断层
DK1694+370~DK1695+600
1230
357
0.29
580
0.47
弱富水
DK1695+600~DK1695+760
160
190
1.19
310
1.93
中等富水
浅埋段
DK1695+760~DK1696+086
326
100
0.33
163
0.53
弱富水
X1DK0+180~X1DK0+090
90
1115
12.29
强富水
坪田斜井F2断层
X3DK0+311~X3DK1+391
80
57
0.71
93
1.16
中等富水
3#斜井裂隙密集带
X3DK1+506~X3DK1+607
101
1300
12.87
强富水
汪家槽F5断层
合计
15246
24665
40917
断层F1、F5、F6、DK1693+830~+980(150m)节理密集带、断层F4所在3#斜井洞身段属强等富水段(区);断层F3、F4、DK1687+930~DK1688+180(250m)节理密集带、DK1690+425~DK1690+600(175m)节理密集带所在的隧道正洞洞身段、DK1692+000~+880(880m)段洞身、DK1693+000~+830(830m)段洞身、DK1695+600~+760(160m)段洞身浅埋段、断层F2所在坪田斜井洞身段、断层F5所在3#斜井洞身段、X3DK0+311~X3DK1+3913#斜井裂隙密集发育带属于中等富水段(区),其它地段属弱富水段(区)。
根据上述结果,九岭山隧道正常涌水量为24665m3/d,最大涌水量为40917m3/d。
该隧道地质构造发育,局部岩体较破碎,为地下水的富集提供了有利条件。
经综合分析,该隧道水文地质条件较差。
四、正线及斜井径向注浆止水段落确定
根据地勘资料显示、隧道已开挖段落渗涌水情况揭示,确定如下注浆止水段落:
表2九岭山隧道正线及斜井径向注浆段落统计表
序号
分段里程
长度(m)
围岩级别
注浆措施
起始里程
终止里程
1
DK1684+610
DK1684+675
65
Ⅳ
3m径向注浆
2
DK1684+675
DK1684+725
50
Ⅴ
5m径向注浆
3
DK1684+725
DK1684+775
50
Ⅳ
3m径向注浆
4
DK1687+980
DK1688+051
71
Ⅳ
3m径向注浆
5
DK1688+051
DK1688+130
79
Ⅳ
3m径向注浆
6
DK1689+300
DK1689+500
200
Ⅲ
3m径向注浆
7
DK1690+425
DK1690+445
20
Ⅲ
3m径向注浆
8
DK1690+445
DK1690+580
135
Ⅳ
3m径向注浆
9
DK1690+580
DK1690+600
20
Ⅲ
3m径向注浆
10
DK1691+380
DK1691+410
30
Ⅳ
3m径向注浆
11
DK1691+410
DK1691+460
50
Ⅳ
3m径向注浆
12
DK1691+460
DK1691+490
30
Ⅳ
3m径向注浆
13
DK1692+400
DK1692+471
71
Ⅲ
3m径向注浆
14
DK1692+471
DK1692+477
6
Ⅲ
3m径向注浆
15
DK1692+477
DK1692+595
118
Ⅲ
3m径向注浆
16
DK1692+595
DK1692+619
24
Ⅲ
3m径向注浆
17
DK1692+619
DK1692+625
6
Ⅲ
3m径向注浆
18
DK1692+625
DK1692+850
225
Ⅲ
3m径向注浆
19
DK1692+850
DK1692+880
30
Ⅳ
5m径向注浆
20
DK1692+930
DK1693+000
70
Ⅳ
5m径向注浆
21
DK1693+000
DK1693+180
180
Ⅲ
3m径向注浆
22
DK1693+180
DK1693+270
90
Ⅲ
3m径向注浆
23
DK1693+270
DK1693+311
41
Ⅲ
3m径向注浆
24
DK1693+311
DK1693+317
6
Ⅲ
3m径向注浆
25
DK1693+317
DK1693+459
142
Ⅲ
3m径向注浆
26
DK1693+459
DK1693+465
6
Ⅲ
3m径向注浆
27
DK1693+465
DK1693+520
55
Ⅲ
3m径向注浆
28
DK1693+520
DK1693+525
5
Ⅲ
3m径向注浆
29
DK1693+525
DK1693+580
55
Ⅲ
3m径向注浆
30
DK1693+580
DK1693+830
250
Ⅲ
3m径向注浆
31
DK1693+830
DK1693+850
20
Ⅲ
3m径向注浆
32
DK1693+960
DK1693+980
20
Ⅲ
3m径向注浆
33
DK1694+280
DK1694+300
20
Ⅳ
5m径向注浆
34
DK1694+300
DK1694+310
10
Ⅳ
5m径向注浆
35
DK1694+340
DK1694+349
9
Ⅳ
5m径向注浆
36
DK1694+349
DK1694+355
6
Ⅳ
5m径向注浆
37
DK1694+355
DK1694+370
15
Ⅳ
5m径向注浆
38
DK1695+600
DK1695+635
35
Ⅴ
5m径向注浆
39
DK1695+635
DK1695+680
45
Ⅴ
5m径向注浆
40
X1DK+80
X1DK+180
90
Ⅴ
3m径向注浆
41
X3DK1+546
X3DK1+506
40
Ⅴ
3m径向注浆
42
X3DK+391
X3DK+311
80
Ⅳ
3m径向注浆
五、正线及斜井渗涌水段径向注浆止水总体方案
正线内渗涌水段注浆止水
正线渗涌水段注浆止水采用3m、5m围岩径向注浆,参照设计图纸“蒙华肆隧参施Ⅱ(W)04”进行施做。
斜井内渗涌水段注浆止水
斜井渗涌水段注浆止水采用3m围岩径向注浆,参照设计图纸“蒙华肆隧参施Ⅲ02”进行施做。
六、注浆止水施工工艺流程
A、根据现场渗涌水段落,在隧道混凝土壁上标注出注浆孔位置;
B、用风机钻打孔(钻杆长度根据操作空间及注浆孔孔深配备);
C、注浆孔钻好,达到设计要求后,打入1m长φ50孔口管(热轧无缝钢管,壁厚为5mm),外露长度要方便联接闸阀,孔口管要埋设牢固;
D、每个孔口管都应设置闸阀,一孔一阀,便于注浆;
E、闸阀联接好后,孔口管周边涂抹环氧树脂胶泥封闭,保证孔口管有良好的止浆措施;
F、从两拱脚至拱顶隔孔跳越注浆顺序进行压注浆液。
G、压注时,要注注停停,但注意注浆设备及注浆管不要被浆液凝固而封堵,同时要关好闸阀。
H、注浆效果检查,若达不到注浆效果,则进行补注浆。
七、注浆材料选用
选用材料要求:
注浆材料对地下水而言,应选用不易溶解;对注浆工艺需求,凝结时间可调节;注浆效果要强度高、止水效果好;
注浆材料配比如下:
A液
B液
C液
硅酸钠100L
水100L
Gs剂8.5%
P剂4.5%
H剂6.7%
C剂7.1%
水
水泥42%
H剂4.6%
C剂3.2%
水
200L
200L
200L
注:
溶液由A、B液组成;悬浊液由A、C液组成
注浆时,根据现场实际情况选择不同的浆液类型,适当调整配合比,并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性能,提高止水效果及浆液耐久性。
八、注浆范围的设计
根据施工现场地段的地质条件及注浆工艺特点,参照设计图纸“蒙华肆隧参施Ⅱ(W)04”,“蒙华肆隧参施Ⅲ02”进行施做,注浆段落详见“九岭山隧道正线及斜井径向注浆段落统计表”,注浆孔正线隧道按浆液扩散半径1.2m布设,斜井按浆液扩散半径1.0m布设。
九、注浆孔的布置及注入顺序
注浆孔布置
根据“蒙华肆隧参施Ⅱ(W)04”,“蒙华肆隧参施Ⅲ02”设计图纸:
正线3m径向注浆孔按浆液扩散半径1.2m布设,注浆孔按梅花型布置,每环设33孔,孔底环向间距170cm;注浆孔纵向间距170cm。
正线5m径向注浆孔按浆液扩散半径1.5m布设,注浆孔按梅花型布置,每环设34孔,孔口环向间距拱墙200cm,注浆孔纵向间距200cm。
斜井注浆
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- 004 九岭山 隧道 径向 施工 方案