不良地質(zhì)地段施工方法

不良地質(zhì)地段施工方法地下水地段施工方法地下水富水地段主要存在于斷層破碎帶，為了不使隧道出現(xiàn)涌水現(xiàn)象必須對(duì)該地段地層進(jìn)行加固止水等措施。鑒于地層地下水含量豐富，擬采用深孔預(yù)注漿方法，進(jìn)行止水和加固圍巖。采用短臺(tái)階法施工按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼支撐、錨噴支護(hù)。一、深孔預(yù)注漿施工（一）深孔預(yù)注漿的基本參數(shù)注漿孔的布置正面、平面、縱剖面、孔底漿液擴(kuò)散范圍分別見(jiàn)圖8-1.圖8-2.圖8-3.圖8-4。注漿孔沿隧道周邊軸向輻射狀布孔，開(kāi)口孔徑為Φ102mm，孔深4.5m；下孔口管，管長(zhǎng)3.5m，管徑Φ89mm。全斷面布置30個(gè)注漿孔。（二）作業(yè)程序及要點(diǎn)1.超前地質(zhì)預(yù)報(bào)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是制定施工方案和設(shè)計(jì)注漿參數(shù)的主要依據(jù)，因此對(duì)地質(zhì)情況必須準(zhǔn)確地超前預(yù)報(bào)，使用TSP202地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)探測(cè)出斷層帶的位置，在接近斷層帶時(shí)，采用超前鉆孔得到斷層的地質(zhì)資料。通過(guò)鉆孔進(jìn)行以下工作：（1）收集分析鉆孔的排碴；（2）記錄分析鉆孔臺(tái)車(chē)的推進(jìn)壓力及鉆速；（3）記錄分析鉆桿不同長(zhǎng)度時(shí)的涌水量的大??；（4）工作面巖石素描，測(cè)定圍巖層理、節(jié)理的走向。（5）在拱頂、拱腳和隧道中下部分別設(shè)超前鉆孔，孔深20m，孔徑Φ65mm，用液壓鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔。推斷工作面前方的地質(zhì)構(gòu)造、巖性、水源位置及水量大小。2.止?jié){墻的設(shè)置由于工作面圍巖較軟弱，注漿時(shí)有一定的壓力（6～8MPa），這樣工作面易坍塌，而且會(huì)引起漏漿，嚴(yán)重影響注漿效果和施工安全。因此工作面處必須設(shè)置止?jié){墻。先在掌子面鉆孔，下注漿用孔口管，鋼筋網(wǎng)焊在孔口管上，在噴射15～20cm厚混凝土，形成止?jié){墻。3.鉆孔作業(yè)按設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確地測(cè)出隧道開(kāi)挖輪廓線(xiàn)及孔口位置，用紅油漆畫(huà)出，其誤差不得大于10cm。為控制鉆孔角度、在鉆桿尾部安裝一定的鉆桿（4.5m、5m及5.2m）進(jìn)行鉆孔。鉆孔完畢，按鉆桿聯(lián)結(jié)的相反程序拆除鉆桿，鉆機(jī)退回原位。液壓鉆孔臺(tái)車(chē)鉆孔時(shí)推進(jìn)壓力在2～4MPa之間。注漿孔用Φ102mm的鉆頭開(kāi)孔，孔內(nèi)安裝Φ89mm的無(wú)縫鋼管作孔口管，深鉆時(shí)用Φ65mm的鉆頭?？卓诠馨惭b在注漿孔的口端，梅花形布置，孔口管的作用是注漿時(shí)保護(hù)附近的巖石不坍塌，并防止?jié){液外溢。4.注漿作業(yè)（1）注漿材料1)水泥：采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。2)水玻璃：濃度42～45Be′，密度1.42～1.45的水玻璃原液。3)水：采用飲用水，pH值在4～9之間，SO4含量不超過(guò)1%，水溫不低于6℃。（2）雙液漿的配制1)水玻璃稀釋。根據(jù)施工要求，將出廠(chǎng)高濃度的水玻璃加水稀釋到所須的波美度，稀釋后的水玻璃溶液要用波美度計(jì)來(lái)測(cè)其波美度，檢查是否符合要求。2)水泥漿的配制。根據(jù)設(shè)計(jì)水灰比，先將所需的水倒入拌料容器中，在不停的攪拌下倒入水泥，攪拌均勻后備用。3)緩凝劑的配制。緩凝劑一般配制成10%濃度的溶液。4)水泥漿摻緩凝劑的配制。先加入扣除緩凝劑溶液水量后的水，在攪拌條件下加入緩凝劑溶液，最后加入水泥，在攪拌5min，然后注入貯漿池備用。（3）注漿參數(shù)的選定1)注漿壓力：最終壓力6～8MPa，持續(xù)5min；2)單孔注漿擴(kuò)散半徑：R=2～3m；3)注漿擴(kuò)散范圍：開(kāi)挖輪廓線(xiàn)以外3.5～5.0m；4)注漿速度：60～80m/min；5)注漿量：圍巖破碎嚴(yán)重，涌水量大時(shí)，單孔注漿量8～15m3。（4）注漿孔口管焊接帶絲口的接頭，以便安裝混合器，混合器和注漿管相連接。清洗鉆孔，將孔內(nèi)的碴子沖掉，保證注漿暢通。注水2～3min，使圍巖孔隙暢通。對(duì)于弱、富水?dāng)鄬訋У膰鷰r體，先注純水泥漿，注入一定量或達(dá)到一定壓力后，再注入雙液漿，如注純水泥漿時(shí)大量漏漿，可先注雙液漿，再注純水泥漿，最后注雙液漿。達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，持續(xù)5min后結(jié)束注漿。拆除注漿部件和設(shè)備，清洗保養(yǎng)。在注漿過(guò)程中對(duì)注漿時(shí)間、注漿量、壓力變化以及圍巖、止?jié){墻的變化進(jìn)行詳細(xì)的記錄。當(dāng)有的部位鉆孔過(guò)程中涌水量很小，就一次鉆到設(shè)計(jì)深度，然后進(jìn)行全孔一次注漿；如在鉆孔過(guò)程中發(fā)生大量涌水，就停止鉆孔，進(jìn)行注漿，注完漿后，在向里鉆孔再注漿，最后達(dá)到設(shè)計(jì)深度。二、開(kāi)挖與支護(hù)1.開(kāi)挖方法在注漿加固后，采用短臺(tái)階法施工臺(tái)階長(zhǎng)度為3～4m。開(kāi)挖采用人工風(fēng)鎬配合機(jī)械開(kāi)挖，每循環(huán)進(jìn)尺0.5～1m，先上半斷面，后下半斷面，交替進(jìn)行。2.支護(hù)由于設(shè)計(jì)采用大管棚雙液注漿支護(hù)，因此在進(jìn)行深孔預(yù)注漿時(shí)，利用大管棚代替周邊的注漿孔進(jìn)行注漿加固。上半斷面開(kāi)挖后，立即按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鋼支撐、打錨桿、掛網(wǎng)、噴混凝土支護(hù)，迅速封閉圍巖。接著進(jìn)行下半斷面施工，并且將仰拱部位也開(kāi)挖好，作好初期支護(hù)。軟巖地質(zhì)地段施工一、軟巖的特性及相對(duì)措施本合同段左右線(xiàn)隧道共有2108m的軟巖地質(zhì)地層，軟巖的特性是遇水軟化，變形快，承載力差，因此施工時(shí)針對(duì)軟巖的特點(diǎn)應(yīng)采取以下措施：(1)疏通地表排水溝，堵塞地表裂縫，以防止地下水的滲漏。(2)及時(shí)排除洞內(nèi)涌水。(3)超前加固圍巖以阻止地下水的滲流。(4)預(yù)先加固基礎(chǔ)，以防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的變形和沉降。(5)縮小開(kāi)挖斷面，以減少洞室周邊收斂，防止土體深部拉裂而產(chǎn)生過(guò)大的松散荷載。(6)及時(shí)有效地施作支護(hù)結(jié)構(gòu)，形成封閉的支護(hù)環(huán)防止圍巖進(jìn)一步風(fēng)化軟解。二、施工方法(1)先派人在地表進(jìn)行勘察，查找地表裂縫，測(cè)量裂縫的位置，分析裂縫的滲水對(duì)隧道的影響，并采用黏土堵塞裂縫。(2)對(duì)于洞內(nèi)的地下水采用注漿止水和引排結(jié)合的辦法，設(shè)計(jì)上已對(duì)軟弱圍巖地段采用了超前大管棚和小導(dǎo)管注漿等加固措施，在大管棚和小導(dǎo)管內(nèi)注入水玻璃和水泥漿即可以加固圍巖，又可以起到止水作用。施工中根據(jù)圍巖情況，隧道的中下部周邊適當(dāng)?shù)卦黾映白{導(dǎo)管。在隧道的兩側(cè)，每50m設(shè)置一對(duì)集水坑，先用小型抽水機(jī)將水抽到最近的集水井，然后用大型抽水機(jī)將水排至洞外。(3)開(kāi)挖與支護(hù)施工：為了減小開(kāi)挖斷面，及時(shí)封閉圍巖，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖支護(hù)。(4)由于軟巖的松散土壓力很大，拱腳基礎(chǔ)的穩(wěn)定關(guān)系到整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。因此，在側(cè)壁導(dǎo)坑基礎(chǔ)初期支護(hù)完成后，在仰拱與墻腳的結(jié)合部位增加6根注漿錨桿，并且在斷面推進(jìn)5～10m后及時(shí)地進(jìn)行仰拱襯砌，以增強(qiáng)基礎(chǔ)的承載力。見(jiàn)軟巖基礎(chǔ)加固示意見(jiàn)圖8-5。5.根據(jù)量測(cè)結(jié)果及時(shí)進(jìn)行兩次襯砌。斷層破碎帶施工本合同段共穿越14條斷層帶，根據(jù)地質(zhì)資料顯示，斷層帶地質(zhì)條件十分惡劣，且有大量的地下水。如處理不好，可能造成大的坍塌，將嚴(yán)重影響工程進(jìn)度和質(zhì)量。因此，對(duì)斷層帶采用前述的管棚預(yù)注漿法加固圍巖，用管棚注漿穿越斷層，形成安全的支護(hù)體系。開(kāi)挖時(shí)采用人工配合機(jī)械開(kāi)挖，以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。巖溶地段施工根據(jù)地質(zhì)資料顯示，本合同段隧道可能穿越巖溶地段，對(duì)于小的巖溶在開(kāi)挖后采取清理回填的方法處理；對(duì)于跨度大且與地表漏斗相連的巖溶地段，不便于清理，采取注漿固結(jié)巖溶破碎體，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。見(jiàn)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖斷面示意見(jiàn)圖8-6。膨脹圍巖地段施工隧道多處穿過(guò)膨脹性泥巖地層，由于泥巖具有遇水膨脹的特性，因此在施工中，著重于治理地下水和控制施工用水。一、治理地下水(1)利用設(shè)計(jì)采取的超前管棚和超前錨桿進(jìn)行注漿，堵塞巖石裂隙，減少地下水的滲流。(2)在開(kāi)挖后立即噴混凝土，封閉洞壁和掌子面，封閉透水層通向膨脹圍巖的通路，隔絕膨脹巖與空氣中水分接觸。(3)防止透水層中的地下水向膨脹圍巖中流動(dòng)，在透水層和膨脹圍巖的交界處進(jìn)行注漿，以形成止水帷幕，隔絕地層，使其不產(chǎn)生水壓的變化。必要時(shí)在鄰近交接處的透水層中設(shè)置排水孔。二、嚴(yán)格控制施工用水(1)由于采取鉆爆施工，鉆孔時(shí)需要使用大量的水，而水是膨脹圍巖發(fā)生膨脹的外因，因此，膨脹圍巖盡量減少鉆爆而改用機(jī)械開(kāi)挖。如必須鉆爆施工，則對(duì)用水量進(jìn)行控制。(2)加強(qiáng)排水工作：在掌子面附近設(shè)置集水井，挖排水溝將掌子面施工用水和滲流水引至集水井，用抽水機(jī)排出洞外。三、施工方法采用臺(tái)階法開(kāi)挖，施工程序及施工方法詳見(jiàn)第七章。巖爆地段施工隧道穿越了部分極硬巖地段，該段地應(yīng)力較大，容易形成巖爆，因此我們將采取以下措施進(jìn)行施工：一、加強(qiáng)巖爆區(qū)段的支護(hù)與安全措施(1)增設(shè)臨時(shí)防護(hù)設(shè)施，給主要設(shè)備安裝防護(hù)網(wǎng)和防護(hù)棚架，給施工人員配發(fā)鋼盔、防彈背心等，必要時(shí)在掌子面加掛鋼絲網(wǎng)。(2)噴鋼纖維混凝土，由于鋼纖維混凝土具有較大的柔性和抗剪能力，因此，能夠承受較大的變形而不使表面開(kāi)裂。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)及時(shí)錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。(4)巖爆非常劇烈時(shí)，為了安全，在安全距離進(jìn)行躲避，直至巖爆平靜。(5)加強(qiáng)巡回清撬爆裂的危石，確保人員設(shè)備安全。二、調(diào)整圍巖的應(yīng)力狀態(tài)及巖體特性采用特殊施工措施，調(diào)整圍巖的應(yīng)力狀態(tài)及巖體特性，主動(dòng)消除或減輕巖爆。(1)噴高壓水爆破后立即向工作面及附近洞壁巖體噴灑高壓水，以降低巖體的強(qiáng)度，增強(qiáng)塑性，減弱巖體的脆性，降低巖爆的劇烈程度；同時(shí)可以起到降溫除塵的作用。必要時(shí)利用炮孔和錨桿孔向巖體深處注水，以取得更加效果。(2)改善施工方法1)深孔爆破改為淺孔爆破，減少一次裝藥量，拉大不同部位炮眼的雷管段位間隔，延長(zhǎng)起爆時(shí)間，減輕爆破對(duì)圍巖的影響，減小爆破動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)的疊加，從而降低巖爆的頻率和強(qiáng)度。2)改變洞室的開(kāi)挖斷面形狀，把洞室直接或近似開(kāi)挖成相應(yīng)于巖爆后圍巖穩(wěn)定的洞室形狀，從而減小巖爆的程度。3)在強(qiáng)烈?guī)r爆區(qū)用臺(tái)車(chē)打應(yīng)力釋放孔。(3)超前應(yīng)力解除臺(tái)車(chē)在工作面鉆眼時(shí)，在掌子面周邊拱線(xiàn)處鉆兩排4.5～5.0m深的炮眼（間距40～50cm，外插25°～35°），炮眼間隔裝藥500～700克Φ40mm的4號(hào)抗水銨梯炸藥，并與掌子面同時(shí)起爆。這樣，可以在拱部2～3m以上的巖體內(nèi)部形成一個(gè)爆破松動(dòng)圈，截?cái)鄮r體內(nèi)部應(yīng)力的集中，從而減小洞室?guī)r體的切線(xiàn)應(yīng)力，借助巖體可形成一個(gè)支護(hù)圈。見(jiàn)超前應(yīng)力解除斷面示意見(jiàn)圖8-7。防止拱頂坍塌、洞壁失穩(wěn)的措施雁門(mén)關(guān)隧道地質(zhì)多變，不良地質(zhì)地段施工可能發(fā)生拱頂坍塌、涌水、洞壁失穩(wěn)等影響施工安全和施工進(jìn)度的地質(zhì)病害，針對(duì)上述可能發(fā)生的現(xiàn)象，我們將采取以下措施。一、做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)認(rèn)真做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，采用先進(jìn)的TSP202系統(tǒng)，結(jié)合設(shè)計(jì)資料，真實(shí)掌握前方施工區(qū)段不良地質(zhì)情況，及時(shí)修正施工參數(shù)，制訂切實(shí)可行的施工方案進(jìn)行施工。二、加強(qiáng)超前支護(hù)及注漿、網(wǎng)噴混凝土施工質(zhì)量加強(qiáng)超前支護(hù)及注漿、網(wǎng)噴混凝土施工質(zhì)量，對(duì)