方斗山隧道F4断层施工方案.doc

石忠高速公路B12合同段方斗山隧道F4断层施工方案中国铁路工程总公司石忠路B12合同段项目经理部2006年4月目 录一、工程概况 ２二、总体施工方案 ４1、施工原则 ４2、施工方案 ４三、注浆施工方案 ５四、注浆方法、工艺、材料及设备 ９1、止水（浆）岩盘或止浆墙厚度的确定 ９2、注浆方式和分段长度的确定 ９3、注浆参数 １０4、注浆工艺 １０5、注浆材料确定 １０6、机械设备选型 １２五、钻孔注浆施工工艺及技术措施 １２1、施工准备 １３2、超前地质探孔 １３3、注浆孔施工 １３4、注浆施工 １６5、注浆顺序 １９6、注浆效果检查 ２０7、补孔注浆 ２０六、洞身开挖及初期支护施工 ２０1、CD法开挖 ２０2、微台阶法开挖 ２１七、施工组织 ２３1、组织机构设置及其职责 ２３2、施工人员组织 ２８3、机械设备组织 ２９4、材料组织 ３０5、施工进度安排 ３０八、施工注意事项及安全质量保证措施 ３１1、施工注意事项 ３１2、安全保证措施 ３１3、质量保证措施 ３２石忠高速公路方斗山隧道通过F4断层破碎带，通过对设计资料的分析，断层破碎带地下水异常丰富，安全、快速通过此断层，治水、止水是关键。

因此，制定科学、严密、有效的施工方案，并严格按照方案执行，对确保施工安全，加快施工进度，保证工期履约具有重要意义初步施工方案如下：一、工程概况石忠高速公路方斗山隧道左线长2797m，右线全长2795m，左线ZK58+428～+528和右线K58+448～+548里程段为F4断层破碎带，左、右线各长100m断层破碎带水文地质及工程地质情况为：1、岩性主要为页岩、泥质灰岩及灰岩；岩层倾角22～79°，局部倒转，低次序褶曲发育2、受F4断层影响严重；岩体破碎～较破碎，呈破碎状松散结构，层间结合力差，围岩自稳性差，易坍塌3、地下水丰富；出水形式为淋水、涌水，设计出水量大于50000m3/dF4断层破碎带设计情况为：1、开挖断面：开挖断面面积106.6m22、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=5.0m3、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50cm4、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3-1 F4断层全断面帷幕注浆纵断面图图3-2 F4断层全断面帏幕注浆开孔布置图图3-3 F4断层全断面周边注浆纵断面图图3-4 F4断层全断面周边注浆开孔布置图图3-5 F4断层局部注浆纵断面图图3-6 F4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＞103～5其它段5～105～8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5～8m3、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)23终孔间距(m)≤34注浆段长(m)305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5～8m9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不好不好前进式分段注浆测量放线、标注钻孔位置钻机就位固定钻孔方向确定钻Φ130钻孔至3m深度安设3m长Φ108孔口管配制浆液补孔注浆钻设Φ90钻孔5～8m第一分段长度注浆第二个分段长度钻孔第二分段长度注浆…好继续注浆结束该孔钻孔注浆施工效果检查好结束整体注浆效果检查配制浆液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4-3 YZB-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≤97.5kw主机体积(m)主机重量(Kg)可调浆比1.2×0.7×1.13601∶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30m2）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。