隧道富水破碎帶施工方案探討

1、尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、來(lái)賓、同事：大家好！首先感謝大家不辭辛勞，百忙之中來(lái)到雙永高速A3合同段施工現(xiàn)場(chǎng)檢查指導(dǎo)工作,下面我將本標(biāo)段擬訂的仁閣隧道K117+990-K118+250富水破碎帶施工技術(shù)交流方案向大家匯報(bào)如下:仁閣隧道K117+990-K118+250富水破碎帶施工方案一、 工程概況 A3合同段仁閣隧道左線起點(diǎn)樁號(hào)為ZK117+442，終點(diǎn)樁號(hào)為ZK121+151全長(zhǎng)3709米；右線起點(diǎn)樁號(hào)為YK117+459，終點(diǎn)樁號(hào)為YK121+117全長(zhǎng)3658米。二、 水文地質(zhì)條件根據(jù)地質(zhì)鉆探及地質(zhì)調(diào)查，隧道場(chǎng)區(qū)表層為薄層第四系殘坡積左線隧道走向斷層走向及地表水流向F1306破碎帶左線地表位置相片

2、（1）層，其下伏基巖為三疊系下統(tǒng)溪口組、溪尾組砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖及其風(fēng)化層。本隧道在區(qū)域上位于閩西南拗陷帶東緣政和一大埔深大斷裂帶西側(cè)，背斜軸向約NE290。330。，與隧洞軸線大角度相交。受區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造影響，隧址北北東向、近南北向的斷層及節(jié)理密集帶較為發(fā)育，小褶曲和層間破碎帶較發(fā)育。隧道圍巖主要為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖、弱風(fēng)化砂巖、微風(fēng)化砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育、巖體破碎-較完整，局部存在斷裂構(gòu)造及節(jié)理裂隙密集帶。F1306破碎帶左線地表位置相片（2）左線隧道地表走向S203省道右線隧道走向F1306破碎帶右線地表位置相片（1）S203省道 本隧道區(qū)共有7條破碎帶，其中F1306長(zhǎng)度約260米，地質(zhì)

3、為斷層角礫巖及斷層泥，膠結(jié)程度差，呈松散狀，涌水量較大且屬于淺埋段不利于隧道施工。因受上部賦存于卵石層中潛水的垂直滲入補(bǔ)償，含水量較為豐富，涌水多呈涌水流-淋雨?duì)畛鏊?，施工時(shí)可能產(chǎn)生突水現(xiàn)象。根據(jù)SK1346地質(zhì)資料涌水量為2853.11m3/d。F1306破碎帶右線地表位置相片（2）S203省道隧道右線走向 仁閣隧道進(jìn)口經(jīng)測(cè)算最大涌水量約為12000m3/d，出口最大涌水量約15000m3/d。由于隧道內(nèi)的涌水，造成小潭村及菁坑村農(nóng)戶在山上的飲用水源水位下降，無(wú)法滿足生產(chǎn)生活所需用水。根據(jù)開工以來(lái)的觀測(cè)，我部一號(hào)拌和站（K118+200右側(cè)）的排水明溝即使在雨天也基本無(wú)地表明水，說(shuō)明此段圍巖

4、滲透系數(shù)大。其次我部供應(yīng)一號(hào)拌和站生產(chǎn)生活的深水機(jī)井（K118+200右上方）能滿足整個(gè)拌和站的使用，說(shuō)明地下水豐富。洞內(nèi)涌水抽水排放洞外排水情況三、 原設(shè)計(jì)施工方案原設(shè)計(jì)左線ZK117+986-ZK118+050共計(jì)64m支護(hù)形式為Z5型，超前支護(hù)采用F2-2超前小導(dǎo)管雙液注漿。ZK118+050-ZK118+217共計(jì)167m支護(hù)形式為Z5-1型，超前支護(hù)采用F2-2超前小導(dǎo)管雙液注漿。ZK118+217-ZK118+257共計(jì)40m支護(hù)形式為Z5型，超前支護(hù)采用F2-2超前小導(dǎo)管雙液注漿。右線YK118+035-YK118+105共計(jì)70m支護(hù)形式為Z5型，超前支護(hù)采用F2-2超前小導(dǎo)管

5、雙液注漿。ZK118+105-ZK118+243共計(jì)138m支護(hù)形式為Z5-1型，超前支護(hù)采用F2-2超前小導(dǎo)管雙液注漿。ZK118+243-ZK118+268共計(jì)25m支護(hù)形式為Z5型，超前支護(hù)采用F2-2超前小導(dǎo)管雙液注漿。原設(shè)計(jì)Z5、Z5-1支護(hù)類型全部采用單側(cè)導(dǎo)壁開挖。復(fù)合支護(hù)參數(shù)表襯砌型式濕噴砼錨桿鋼架支撐二次襯砌C25砼厚度標(biāo)號(hào)厚度（cm）位置類型位置直徑長(zhǎng)度（m）間距（m）位置規(guī)格間距（m）拱墻仰拱Z5-1C2524cm鋼筋網(wǎng)拱墻中空錨桿拱墻253.51×1拱墻仰拱工180.54545Z5C2524cm鋼筋網(wǎng)拱墻中空錨桿拱墻253.51×1拱墻仰拱工180.7

6、4545輔助施工措施支護(hù)參數(shù)表施工輔助措施代號(hào)參數(shù)規(guī)格長(zhǎng)度外插角度環(huán)向間距縱向間距（m）（。）(cm)(m)小導(dǎo)管雙液注漿F2-250mm鋼管510、40302.5/2.8目前仁閣隧道進(jìn)口右洞開挖至YK118+166.5（累計(jì)707.5m），左洞開挖至ZK118+123.5（累計(jì)681.5m）。已進(jìn)入富水破碎帶133m，剩余127m，左洞已通過(guò)S203省道，正在穿越?jīng)_溝。根據(jù)地質(zhì)資料及施工以來(lái)的觀測(cè)，此段地質(zhì)比較復(fù)雜，圍巖為砂土狀和碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化砂巖，松散破裂結(jié)構(gòu)，巖體破碎，無(wú)支護(hù)拱部、側(cè)壁易坍塌。還未出現(xiàn)掌子面涌水呈流-淋雨?duì)畛鏊?，與地質(zhì)描述存在出入，項(xiàng)目部及時(shí)聯(lián)系超前地質(zhì)預(yù)報(bào)來(lái)現(xiàn)場(chǎng)查看探測(cè)，

7、為下一步施工提供指導(dǎo)。為確保隧道施工安全，防止在后續(xù)富水破碎帶施工時(shí)產(chǎn)生塌方及突水突泥地質(zhì)現(xiàn)象，以及處理不當(dāng)產(chǎn)生冒頂?shù)耐话l(fā)情況，影響施工總體進(jìn)度。本著“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、快封閉、勤量測(cè)”的原則，特提出如下施工方案作為備案參考。四、 變更方案1、方案一（1）地表水排放由于水系發(fā)達(dá)，為減少地表水向斷層方向滲流，對(duì)地表水進(jìn)行截流和有組織排放。計(jì)劃在隧道右線地表上方設(shè)置1×1m的漿砌截水溝以阻斷地表水向斷層滲流，其次沿?cái)鄬拥膬蓚?cè)設(shè)置1×1m的漿砌排水溝與截水溝相連，使其地表水有組織的排放。（2）深層攪拌樁根據(jù)地質(zhì)資料本段破碎帶隧道左洞最小埋深為31.74m，最大埋深為

8、66.9m，(詳見附錄)平均埋深為46m（均為至拱頂處）；右洞最小埋深為34.62m，最大埋深為77.76m，平均埋深為48.47m。由于本段破碎帶地質(zhì)為斷層角礫巖及斷層泥，滲水系數(shù)大，受地表水補(bǔ)給強(qiáng)，為阻止破碎帶中的沖溝地段隧道區(qū)外的水向隧道內(nèi)滲入和增加沖溝地段隧道側(cè)壁圍巖穩(wěn)定性防止圍巖變形過(guò)大侵入二襯。因此在破碎帶沖溝地段沿隧道開挖輪廓線外5m四周（左洞ZK118+145-ZK118+200之間、右洞YK118+160-YK118+210之間）采用80cm，間距為50cm，搭接30cm的水泥深層攪拌樁，水泥摻量為20%。深層攪拌樁長(zhǎng)度為47-56m之間，以伸入仰拱底5m為準(zhǔn)（以增加穩(wěn)定性）

9、。 同時(shí)沿隧道橫向設(shè)置深層攪拌樁作為擋水墻起到減少前方向掌子面涌水量及水壓的作用以防突水。深層攪拌樁縱向排距50m，樁徑80cm，樁間距為50cm，搭接30cm，水泥摻量為20%，以伸入仰拱底5m為準(zhǔn)。（3）地表注漿在深層攪拌樁施工完畢后，再沿整個(gè)破碎帶范圍內(nèi)采用地表注漿進(jìn)行加固圍巖及止水。注漿管采用60mm鋼花管，鉆孔直徑89mm，間距2*2m梅花型布置。鉆孔深度至隧底，范圍至隧道開挖輪廓線外4m。注漿采用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比為1：1，水泥水玻璃比例為1：0.5-1：1。注漿范圍為拱頂以上5m至拱底以下5m。注漿壓力為1.2-2Mpa，達(dá)到壓力后持壓15分鐘后可終止注漿。(左右洞之間巖

10、體不注漿) 2、方案二（1）深孔預(yù)注漿由于破碎帶處圍巖為斷層角礫巖及斷層泥且含水量大。鑒于目前仁閣隧道進(jìn)口的涌水量，和開工以來(lái)我部的地表觀測(cè)，為防止產(chǎn)生突水突泥及塌方冒頂，采取全斷面深孔預(yù)注漿進(jìn)行堵水及加固圍巖。通過(guò)注漿使隧道開挖輪廓線外5m厚度的圍巖固結(jié)成一個(gè)封閉止水帷幕，防止地下水涌入開挖面而導(dǎo)致巖體失穩(wěn)，同時(shí)形成一個(gè)承載結(jié)構(gòu)，承載水壓力和圍巖壓力，防止圍巖松動(dòng)破壞，保障施工安全。全斷面深孔預(yù)注漿每環(huán)30m，每環(huán)施工時(shí)預(yù)留5m做為止?jié){墻，漿液采用水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力為pa，達(dá)到壓力持壓15分鐘后可終止注漿。（2）大管棚施工 由于破碎帶圍巖比較松散，自穩(wěn)能力差，為防止拱頂塌方下沉，在

11、全斷面注漿結(jié)束后，隧道開挖之前，沿拱部開挖輪廓線150。范圍內(nèi)采用30m長(zhǎng)的108大管棚做為超前支護(hù)以確保施工的安全性。大管棚環(huán)向間距50cm。鋼管108mm、壁厚6mm，節(jié)長(zhǎng)4m、6m。3、破碎帶斷層開挖方案在堵水及加固圍巖施工完畢后方可進(jìn)行正洞開挖。由于該段為地質(zhì)破碎帶，圍巖為斷層角礫巖及斷層泥，膠結(jié)程度差，呈松散狀。因此為確保安全施工根據(jù)“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)”的原則，開挖采用單側(cè)導(dǎo)壁開挖，支護(hù)工字鋼采用20b間距50cm，C25噴射砼厚28cm，6鋼筋網(wǎng)，徑向中空注漿錨桿長(zhǎng)3.5m環(huán)向間距1m梅花型布置，二襯采用C25鋼筋防水砼厚度45cm，二襯20主筋間距25cm，

12、縱向12鋼筋間距20cm。臨時(shí)支護(hù)拱架采用14b，鎖腳錨桿采用兩根50鎖腳小導(dǎo)管長(zhǎng)5m，以增加穩(wěn)定性。 4、防水措施（徑向裂隙注漿）在初支完成后施工二襯前對(duì)整個(gè)破碎段隧道采用徑向裂隙雙液注漿封堵以確保隧道不滲水及起到充填裂隙作用。注漿采用50小導(dǎo)管，間距11m梅花型布置，長(zhǎng)度5m，漿液為水泥-水玻璃雙液漿，注漿壓力為，達(dá)到壓力持壓15分鐘后可終止注漿。五、 方案比較（方案一）1、采用深層攪拌樁做為第一道堵水，有效的隔斷了隧道區(qū)外的水向隧道內(nèi)的滲透，減少了隧道內(nèi)滲水量及靜水壓力，為下一步提高地表注漿堵水效果起到了作用。同時(shí)深層攪拌樁起到穩(wěn)定圍巖防止變形過(guò)大的作用。2、在深層攪拌樁施工完后進(jìn)行地表

13、注漿使破碎的圍巖粘結(jié)成整體，有效的加固了圍巖，充分發(fā)揮了圍巖的自穩(wěn)能力及堵水作用。縮小開挖變形產(chǎn)生的松馳區(qū)范圍，減少圍巖對(duì)初期支護(hù)及二襯的壓力。由于鋼花管起到了錨桿的作用可以懸掛巖土體防止塌方冒頂。3、通過(guò)地表注漿起到了封堵地表水下滲軟化圍巖的作用。4、地表注漿及深層攪拌樁施工周期短（工期詳見附錄）。5、由于從地表對(duì)其破碎帶進(jìn)行加固處理與正洞施工不交叉影響。有效的保證了正洞的施工進(jìn)度。6、地表注漿及深層攪拌樁施工成本較高（費(fèi)用詳見附錄）。7、由于從地表處理加固圍巖施工周期快，縮短了超前預(yù)處理工期，為斷層段隧道的開挖提供了時(shí)間，避免了停工等待超前預(yù)處理，確保了合同工期。方案二1、深孔預(yù)注漿由于長(zhǎng)

14、度比較長(zhǎng)，特別是端頭部分注漿質(zhì)量不易保證，達(dá)不到理想的止水和固結(jié)圍巖效果。2、由于圍巖較差施工時(shí)易卡鉆，塌孔等、施工難度較大，施工質(zhì)量不易保證。3、由于洞內(nèi)施工場(chǎng)地比較狹窄，導(dǎo)致施工周期比較長(zhǎng)。4、深孔預(yù)注漿、大管棚施工周期較長(zhǎng)，隧道開挖、初支、二襯需停工，嚴(yán)重影響工期。5、深孔預(yù)注漿及大管棚施工成本較低。經(jīng)對(duì)比分析，從可行性，工期，成本綜合考慮由于方案一比方案二施工時(shí)間短一個(gè)月，雖然前期處理圍巖加固費(fèi)用較大（方案一比方案二多投入731萬(wàn)元），但可以保證整個(gè)隧道的工期有所提前，可以減少后期施工成本，且從洞外處理施工質(zhì)量易保證：因此建議采用地表注漿和深層攪拌樁進(jìn)行堵水及加固圍巖。六、 施工重點(diǎn)1、在施工地表注漿及深層攪拌樁時(shí)先行施工試驗(yàn)孔，總結(jié)所需的注漿壓力，注漿量、漿液配合比以及深層攪拌樁的水泥摻量以確保質(zhì)量。2、地表注漿及深層攪拌樁施工完畢后利用地質(zhì)預(yù)報(bào)進(jìn)行檢查注漿堵水、圍巖加固效果。在達(dá)到預(yù)期效果后方可進(jìn)行正洞開挖