龙围隧道蚀变带施工技术方案.doc

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1、目 录一、编制依据4二、工程概况52.1隧道简介52.2工程地质特征、水文地质52.2.1 工程地质条件62.2.2 地质构造62.2.3 水文地质特征6三、蚀变风化带施工步骤及超前地质预报63.1施工步骤63.2加强超前地质预报83.2.1 TSP203超前地质预报系统83.2.2 红外线探水93.2.3 超前钻孔探测93.2.4 加深炮孔93.2.5 掌子面地质素描9四、具体施工方法104.1蚀变带地质情况104.2 施工方案104.2.1 D3K524+856D3K524+935段、D3K525+200D3K525+240施工方案114.2.1.1 超前注浆、超前支护114.2.1.2

2、二次衬砌124.2.2 D3K524+935D3K525+200段施工方案124.2.2.1 超前注浆124.2.2.2 初期支护、超前支护144.2.2.3 二次衬砌144.2.2.4 地下水发育，完善隧道排水系统；应增加超前排水的措施。144.2.2.5、施工中应加强超前地质预报，并做好地表环境调查及施工物资、器材、人员等的应急预案。144.3 帷幕注浆施工工艺144.3.1注浆工艺144.3.2注浆施工方法174.1.3地下水不发育时264.3 施工排水26五、质量保证措施275.1质量验收标准275.2质量保证措施28六、安全保证措施286.1组织机构286.2洞内通风与防尘安全保证措

3、施286.2.1做好通风规划工作286.2.2足额输送新鲜空气296.2.3把风送到掌子面296.2.4要保证通风管线顺直296.2.5严防通风管伤害296.3抽水保障措施296.4 洞内防火与防水安全保证措施306.5洞内电气设备安全保证措施30七、应急预案317.1隧道坍塌应急预案317.2隧道涌水应急预案347.2.1组织机构347.2.2抢险救灾物资备置表357.2.3职能职责367.2.4工作程序38龙围隧道蚀变风化带施工方案（D3K524+856D3K525+240）一、编制依据1.1、关于提供贵广铁路龙围隧道施工方案的函（工管贵广函【2012】016号）；1.2、关于编制龙围隧道

4、D3K524+856D3K525+240段涌水处理类变更设计文件的函（工管贵广函【2012】031号）1.3、2012年4月1日四方现场会议纪要；1.4、2012年4月22日四方现场会议纪要；1.5、2012年5月23日四方现场会议纪要；1.6、中铁二院地勘资料；1.7、湖南中大设计院提供的施工超前地质预报资料；1.8、2012年6月16日专家咨询会审查意见1.9、贵广铁路两广、龙围、坪山隧道变更设计方案专家咨询会意见1.10 现场调查的相关资料及现场实际情况；1.11 国家、铁道部、地方政府有关安全、环境保护、水土保持的规定、规则、条例；1.12铁路隧道施工地质超前预报技术指南；高速铁路工程

5、施工安全技术规程；高速铁路隧道施工技术指南；高速铁路隧道工程施工质量验收标准及国家有关施工安全规定；1.13 龙围隧道现有的人力和物力；二、工程概况2.1隧道简介龙围隧道起止里程DK523+467DK526+475，全长3008米，最大埋深300米，为设计时速250km/h单洞双线隧道。围岩级别：级围岩共计150m，占隧道总长的5.0%，级围岩共计695m，占隧道总长的23.10%，级围岩共计925m，占隧道总长的30.75%，级围岩共计1238m，占隧道总长的41.15%，级、级围岩共占隧道全长的71.91%，隧道围岩整体较差。特别是DK524+750DK525+240段岩体富含地下水，为热

6、蚀变带地层。主要为角岩化砂岩夹页岩，岩体较破碎，岩体内节理裂隙发育密集，岩石强度降低，局部夹软弱夹层，遇水易软化。目前进口已施工至DK524+856.8里程，出口已施工至DK525+210里程，剩余353.2米。2.2工程地质特征、水文地质2.2.1 工程地质条件本隧道穿过碎屑岩和火成岩及热蚀变带地层。洞身进口D3K524+750段为碎屑岩地层，以砂岩夹页岩为主，偶夹炭质页岩，存在软硬岩相间的特点。D3K524+750D3K525+450段为热蚀变带地层，主要为角岩化砂岩夹页岩，岩体较破碎，岩体内节理裂隙发育密集，岩石强度降低，局部夹软弱夹层，遇水易软化。D3K525+450隧道出口为火成岩地

7、层，主要为中粗粒似斑状结构的花岗岩。2.2.2地质构造本隧道工程区域内发育一个月亮冲背斜构造。该背斜规模较大，东西宽度约8km，东翼受侵入岩破坏，部分地层缺失，西翼地层保留完整。两翼基岩为砂岩夹页岩。2.2.3 水文地质特征隧区地下水以土层孔隙水、基岩裂隙水为主，孔隙水主要赋存于第四系全新统坡残积层和基岩全风化带中，水量相对贫乏。基岩中裂隙水由于地质构造的活动，断裂及构造节理裂隙发育，为地下水的富集提供了良好的空间，在节理密集地带或断裂破碎带附近地下水量较大，水量丰富，在不进行堵水施工的情况下，预测本隧道开挖后常涌水量Q常=41250m3/d，雨季最大涌水量Q雨=61875m3/d。三、蚀变风

8、化带施工步骤及超前地质预报3.1施工步骤龙围隧道蚀变风化带严格按施工流程图组织施工。施工准备超前地质预报分析地质预报结果分析制定对策或按程序申报变更异常改变工法，加强支护开挖、初支监控量测 分析监控量测结果正常 异常正常衬砌施工流程图3.2加强超前地质预报施工前对开挖段进行综合超前地质预报预测,首先通过TSP203超前地质预报系统对前方进行远距离预报,有效预报范围200m；其后，利用红外探水仪进行中距离预报，有效预报范围30m；最后，利用地质钻机进行浅孔钻探，并根据其详细的地质资料来最终确定掘进施工方案。同时，每循环开挖采用地质素描、加深炮孔等辅助预报措施进行预报前方围岩地质情况。3.2.1

9、TSP203超前地质预报系统TSP203超前地质预报系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报研制开发的目前世界上在这个领域最先进的设备，它能方便快捷地预报掌子面前方较长范围内的地质情况，它弥补传统地质预报方法只能定性预报无法定量预报的缺陷，为更准确的地质预报提供了一种强有力的科学方法和工具，它不仅可以及时地为隧道施工变更施工工艺提供依据，而且可以减少隧道施工中突发性地质灾害的危险性，为隧道施工提供施工更安全保障，减少人员和设备的损伤，同时也就带来很大的经济效益。TSP203每次可探测100350m，为提高预报准确度和精度，采取重叠式预报，每开挖100m200m预报一次，重叠部分(不小于10m)对

10、比分析。TSP203超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质状况的，TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点（通常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点）用小量炸药激发产生，当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收，数据通过TSPwin软件处理，就可以了解隧道工作面前方不良地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）和位置及规模。3.2.2 红外线探水在地质勘探资料显示或TSP203预报前方围岩构造异

11、常时，利用红外探水仪对前方构造含水性能进行探测。红外探水仪通过接收不同岩体红外辐射场的红外辐射波，根据其强度变化分析判断开挖面前方30米范围内是否存在含水体及含水体的集中位置，为有效地预先排队突泥突水隐患提供依据。3.2.3 超前钻孔探测对掌子面前方30m范围的地质岩层整体性、含水构造、水量及水压进行预测。钻孔位置：中部1个，周边2个。在隧道施工至设计断层结构面15-20m时，利用超前水平地质钻孔对开挖前方进行30m的钻探；超前钻孔在断层破碎带全段进行，探孔成放射性布设，对超前探测的异常段，需增加钻探；钻机钻孔时要固定牢固，并安设空口管及高压闸阀，确保超前钻孔涌出高压地下水时，能够有效控制。3

12、.2.4 加深炮孔每循环开挖凿岩时需施作加深炮孔，加深炮孔深度不低于5m，在断层破碎带施作不低于7个。3.2.5 掌子面地质素描根据开挖段围岩的工程地质、水文地质特征进行预报结果的验证，提出是否修改预报方法及参数的意见；根据开挖段及开挖面水文地质情况，提出针对性工程方案建议。四、具体施工方法对于蚀变风化带的处理，本着“超前探，预注浆、强支护、弱爆破”稳扎稳打、稳中求快的原则，结合施工经验，对具体类型施工地段，采取如下具体施工手段：4.1蚀变带地质情况超前地质预报单位于2011年4月9日，用钻机（RPD180CBR）对龙围隧道出口掌子面岩石进行钻芯取样。探孔位置距轨面高4.3米，隧道左线偏右0.

13、18米，开孔角度沿隧道中心线偏左3度，原计划施作孔深50米，但由于42.34米45.32米范围内孔内冒水，流量大，水压大，且围岩呈软塑土状，揉搓呈条状，遇水软化，导致卡钻，无法继续施工，被迫于45.32米终孔。超前地质预报单位于2012年4月对龙围隧道进口超前探孔，根据9个探孔资料分析，推测前方30m地质情况如下：DK524+856.8DK524+866段（010m），灰黑色、黄褐色，节理裂隙发育，以较坚硬的砂岩为主，岩质致密坚硬性脆，含水量很小。DK524+866DK524+886段（1030m）灰黑色、黄褐色，节理裂隙发育，岩体破碎，夹较多的软弱夹层，含水量大。综上所述：龙围隧道D3K52

14、4+856.8D3K525+240围岩处在热蚀变带内，花岗岩的侵入，对岩层具有热蚀变软化作用及相对隔水作用，使本段围岩水文地质情况复杂化，加之岩体风化后极为破碎，渗水性好，山体内初期水体聚集后水压较高。施工过程中，一旦开挖揭穿水体后水体释放，水流量大带走围岩裂隙中松软土体（砂），形成流土（砂）、管涌等地质病害，可能形成较大规模的坍方、突涌水等灾害；同时考虑运营管理过程中，由于水量、水压较大，在软弱松散体中长时间排放，势必带走大量泥沙，造成衬砌背后空洞，威胁衬砌安全。4.2 施工方案针对D3K524+856D3K525+240段蚀变风化带，该段地下水丰富，围岩稳定性差，涌水突泥的施工安全风险极大

15、，固体物质在动水作用下的流失将可能导致结构工作环境的恶化。采用超前注浆是防止突水突泥的有效措施，同时可维护衬砌的工作环境、确保运营期间的结构安全。4.2.1 D3K524+856D3K524+935段、D3K525+200D3K525+240施工方案4.2.1.1 超前注浆、超前支护D3K524+856D3K524+935及D3K525+200D3K525+240段为碎块状蚀变风化带，局部充填砂砾状蚀变体、软弱带：若超前钻孔揭示局部地质为全风化砂砾状，钻孔出水为浑水（含有固体物质）时，采用超前局部注浆对其进行超前加固；（1）单孔扩散半径为2.0m，每环孔孔底间距不大于3m，使单孔注浆扩散圈有效重叠，形成帷幕有效加固岩体。 （2）注浆压力：正常注浆压力为静水压力+0.5+1.5MPa，注浆终压不大于2.5倍的静水压力。施工中根据现场注浆试验进行调整；对出水钻孔，设阀实测水压，当实测数据偏小时，按勘测时钻孔水位推