13-突水涌泥段专项施工方案.doc
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1、突水涌泥段专项施工方案一、编制依据隧道工程地质勘察报告铁道部铁路隧道钻爆法施工工序及作业指南(TZ2312007)铁道部铁路隧道设计规范(100032005)朔州至准格尔线六狼山隧道设计图、施工图六狼山ZSKZ-1标段施工组织设计二、工程概况准朔铁路六狼山特长隧道全长15175m,单线隧道,进口里程为改DK20+575,出口里程为改DK35+750。进口至改DK35+450以14的坡度上坡,改DK35+450至出口以9的坡度上坡。翼墙式洞门,隧道最大埋深为443m。为开辟施工工作面,加快施工进度,隧道设5座斜井,斜井共长4650.8m,其中1#斜井长557.1m、3#斜井1116.67m、4#
2、斜井1396.11m、5#斜井1068.86m、6#斜井512.56m。1#斜井为双车道斜井,其余斜井为单车道斜井。1#、4#斜井在施工完毕后改做紧急出口,用于隧道发生灾难是的逃生疏散通道。3#、5#、6#斜井在正洞施工完毕后,整理好斜井内排水系统后封堵。隧道突水涌泥地段如下:隧道突水涌泥地段表序号地段里程地质属性描述涌水方式1改DK22+575改DK21+350地表沟谷,顶板第四系地层夹碎石类土碎石类土为水的良导体,雨季施工容易发生突水、涌泥易突水、涌泥2改DK21+950改DK22+150老黄土夹碎石土老黄土为黏性黄土相对隔水,碎石类土为很好地含水层和导水层,且为倾斜分布的透镜体,雨季地下
3、水渗入饱水时,碎石土层及土石分界处,地下水具有承压性。碎石类土,雨季饱水时从下部开挖,可能产生突水,涌泥3改DK22+190改DK22+715碎石土及豹皮状灰岩强风化带土石分界上层是碎石土和豹皮状灰岩不整合接触,基岩为强风化带,裂隙溶隙发育,渗透性较好施工开挖至此层,碎石层及强风化带饱水后具承压性,可能产生突水、涌泥、雨季水量大增。4改DK24+887改DK24+937逆断层断层产状65度70度,断层影响带范围,断层及影响带宽度50m。断距约为120m。地表为沟谷汇水,破碎带透水性好,导水性强。可能产生股状涌水,雨季涌水量增大5改DK25+570改DK25+750石灰岩与相对隔水层的泥岩夹砂岩
4、交界处地下水顺相对隔水层上面径流,一方面促进岩溶发育,一方面聚集大量地下水,大地电磁该处为低阻区,也说明为富水带。突水、涌泥6改DK26+550改DK26+650泥岩夹砂岩、砾岩大里程侧有断层,为很好的储水体,泥岩相对隔水,砂岩、砾岩破碎,相对含水可能产生股状涌水7改DK27+095改DK27+145正断层断层产状70度5 米),且掌子面围岩较为破碎,以软弱夹层为主时,采用套管注浆,将水隔离在距掌子面较远处,形成较厚的止浆岩盘。当出水点距掌子面较远(5 米),且掌子面围岩较为完整时,利用浅孔注浆加固形成止浆岩盘。2、主要机械设备及注浆材料帷幕注浆设备钻孔设备:ZYG150 全液压钻机;YQ10
5、0 风动钻机注浆设备:ZG6310 往复式柱塞泵(单液注浆机);KBY50/70 全液压双液注浆泵;2TGZ60/210 可调式高压注浆泵(双液注浆机)制浆设备:JZ350 叶片式搅拌机辅助设备:搅拌储浆桶、多功能轨行式钻孔台车、T型混合器、Y 型混合器注浆材料42.5水泥;水玻璃51Be。3、施工方法注浆工艺流程见附后的注浆施工工艺流程图。注浆管路连接见附后注浆管路连接图注浆劳动力布置见注浆堵水专业工班施工人员安排表注浆堵水专业工班施工人员安排表 序 号工 种人数(名)备 注1工班长12电工13技术人员14试验人员15钻孔人员156搅拌机司机8包括给搅拌机上料人员7注浆机司机28注浆操作人员
6、49材料运输410安全员111维修保养人员1合计39注浆施工工艺流程图补充 注浆设计测量放孔(用油漆标注在岩面上)(用油漆标注在掌子面上)接通动力电源(用油漆标注在掌子面上)钻孔平台固定就位(用油漆标注在掌子面上)安装供风系统(用油漆标注在掌子面上)安装灭尘供水系统(用油漆标注在掌子面上)钻孔平台及俯仰角确定固定(用油漆标注在掌子面上)开孔且安装孔口管(用油漆标注在掌子面上)安装灭尘器(用油漆标注在掌子面上)钻孔注浆(用油漆标注在掌子面上)是(用油漆标注在掌子面上)转入下一钻孔(用油漆标注在掌子面上)孔深确定(用油漆标注在掌子面上)压水试验(用油漆标注在掌子面上)否(用油漆标注在掌子面上)注浆
7、(用油漆标注在掌子面上)设计补注浆钻孔深度及位置(用油漆标注在掌子面上)是否已完成本循环钻孔及注浆(用油漆标注在掌子面上)钻注浆效果检查孔(用油漆标注在掌子面上)是(用油漆标注在掌子面上)结束(用油漆标注在掌子面上)D 止浆岩盘的施工a、大股涌水施工方案:先对掌子面出水点进行引流工作,清底,浇筑砼止浆墙,砼施工过程中预埋孔口管与小导管注浆建造止浆岩盘,最后进行引流管的关水工作。止浆墙的设置:根据掌子面围岩及出水情况确定砼止浆墙长57 米,分两段施工,第一段为3 米长,第二段为24 米,第一段止浆墙起引水归槽作用,第二段止浆墙起到封闭形成止浆墙作用(见下图1)。具体施工步骤:在出水点采用260
8、钢管引水,同时自制“U”形槽放置于引流管下方,使散水归槽,保证掌子面基底干燥。砼止浆墙施工时在涌水点用模板加工成木箱形图状,并预留2根108 泄水管。在砼浇筑过程中预留第一环注浆孔的孔口管,第一段浇筑完后,浇筑第二段砼前,对孔口管、引流管及泄水管进行接长处理。同时在浇筑第二段砼中预埋二、三环注浆孔的孔口管,和拱部预埋32 小导管,小导管环向间距40cm。E 止浆岩盘注浆加固a、注浆孔的布置:分三种方式:第一,按圆形布置注浆孔,根据地质和涌水情况确定注浆加固孔,预留注浆加固孔的2 倍的孔位用于帷幕注浆和检查孔;第二,小导管布置在拱部;第三,108 泄水管,布置在引流管下方。b、注浆加固注浆前进行
9、关水试验,观察止浆墙背后渗水情况。由于散水未能全部归流,可能在止浆墙与周边岩壁之间、以及止浆墙集水槽底部的砼面均有少量水渗出。打开引水管,进行注浆加固。先利用注浆机注拱部及周边小导管,注浆过程中双液浆会随水从周边流出,稳定注浆压力,待浓浆流出且压力升高时,停止该孔注浆,间隔进行下一孔注浆。所有小导管注浆完成后,对集水槽108 泄水管注单液浆,直至引水管内有浓浆流出后停止。c、关水检查加固完成半小时,关水检查,如止浆墙无渗漏则进行帷幕注浆,如仍有渗水,重新加固止浆墙。F 围岩整体性差探孔出水处理措施(5 米)施工方案:围岩工程地质条件复杂,围岩整体性差,质软,但出水点距掌子面较远(5 米)地段,
10、采用套管注浆形成止浆岩盘,再进行注浆止水。a、套管加工:采用两根32 小导管,套入108 探测孔中,一个作为注浆口,另一个作为出水口,注浆管长度比探孔短1 米左右。b、注浆加固通过套管注浆口进行注浆,当液浆充填完出水管与108 间空隙时,出水点水便从32 小导管出水口流出,当出水口流出浆液时,关闭出水口,并不断注入单液浆,由于压力浆液会随水填充裂隙,从而达到封堵孔周边围岩的目的。如此反复,将出水点外围岩加固完毕,形成完整的止浆岩盘。c、围岩整体性较好探孔出水处理措施(5 米)施工方案:在出水孔周围埋设孔口管,通过浅孔注浆形成止浆岩盘,再进行关水工作。 如仍有渗漏,则在渗水处进行浅孔注浆。注浆孔
11、布置:出水孔关水时,其周边围岩裂隙出水,因此在出水孔、周边探孔及周边渗水处埋设23 根孔口管。注浆加固:先对探孔的周边孔进行注浆,注浆时探孔闸阀打开,保证水流畅通。当流水中含有浆液时,关闭闸阀,注浆机采用低压、低档注浆,直到浆液逐渐变浓,堵塞裂隙为止。一孔注完后,停半小时再进行下一孔注浆。2、帷幕注浆方案方案的确立在止浆岩盘成功后,经过关水检验合格,24 小时后开始帷幕注浆,根据不同的地质情况,采取不同的注浆堵水材料,确定不同的帷幕注浆方案。帷幕注浆施工工艺及施工方法帷幕注浆是通过在掌子面钻注浆孔,再向孔内压注化学浆液,浆液挤出开挖断面及其周围一定范围内的岩缝中的水,保证围岩的裂隙被具有一定强
12、度的浆体充填密实,并与岩体固结成一体,形成止水帷幕。A 帷幕注浆材料、设备a、注浆材料的选择及适用范围针对本隧道富水区各种岩溶水的赋存情况的不同,拟采用以下三种不同的注浆堵水材料。单液水泥浆类浆液:单液水泥浆类浆液是以水泥为主,添加一定量的速凝剂,用水调剂成的浆液。它的主要特点是:凝结时间可根据实际需要随意调节,其变化范围为几分钟至几小时;浆液结石率可达100%,抗压强度可达510Mpa,抗渗性能好;工艺设备简单,操作方便,但难以注入0.2mm 以下岩溶裂隙;浆液无毒性,对地下水和环境无污染,较之使用化学药剂为添加剂的浆液更安全;来源丰富,价格便宜;凝结时间相对较长。根据注浆对浆液凝胶时间的要
13、求,施工中在隧道内对不同浆液配比进行分组试验,取得不同凝胶时间下的配比,供注浆选用。水泥水玻璃类浆液:水泥水玻璃类浆液是以水泥和水玻璃为主剂,两者按一定比例采用双液方式注入,必要时加入缓凝剂(磷酸氢二钠)所形成的注浆材料。它的主要特点是:来源丰富,价格便宜;结石体抗压强度高,可达520Mpa,但后期强度由于水玻璃的作用易降低;浆液结石率为100%,结石体渗透系数10-3cm/s,抗渗性能好;但难以注入0.2mm 以下岩溶裂隙;采用双液方式注入,施工工艺较单液复杂。TGRM 水泥基特种灌浆材料:TGRM 水泥基特种灌浆材料是以特制的高性能水泥,配以适当种类和数量的外加剂,共同混合均匀,制成具有早
14、强、高性能的水硬性胶凝材料。它的主要特点是:比表面积大,可注入0.2mm 以下岩溶裂隙中,弥补了普通水泥浆液在岩溶小裂隙中不易扩散的不足;浆液结石率可达100%,抗压强度可达50Mpa 以上;操作技术要求高;浆液无毒性,对地下水和环境无污染,较之使用化学药剂为添加剂的浆液更安全;但价格昂贵。注浆施工时,浆液类型的选择原则是根据岩溶水赋存情况和涌水量大小而确定:当遇到断层破碎带或涌水量大时,选用单液或双液浆;反之当遇到小裂隙型岩溶水且水量较小时,则选用TGRM 水泥基特种灌浆材料,以上三种注浆材料各有所长,在注浆堵水过程中配合使用。TGRM 水泥基特种灌浆材料性能指标:比表面积(m2/kg) 7
15、00水下不分散性 PH11凝胶时间(分钟) 9流动度(mm) 240初凝(分钟) 12终凝(分钟) 45抗压强度(Mpa) 50b、帷幕注浆设备钻孔设备:ZYG150 全液压钻机;YQ100 风动钻机注浆设备:ZG6310 往复式柱塞泵(单液注浆机);KBY50/70 全液压双液注浆泵;2TGZ60/210 可调式高压注浆泵(双液注浆机)制浆设备:JZ350 叶片式搅拌机B 帷幕注浆工艺和作业要点a、注浆工艺流程见前面的注浆施工工艺流程图。b、注浆段长和注浆孔的布置根据钻机性能,选用每循环注浆段长3040 米;帷幕注浆就是要使浆液扩散到注浆帷幕范围内的所有岩层裂隙中,所以注浆孔的布置要以浆液扩
16、散不出现空白为原则,据此根据设计注浆孔数量以隧道中轴为中心呈伞形布置,帷幕注浆钻孔依设计图布置。c、注浆方式采用分段前进式注浆或全孔一次压入式注浆。当钻孔过程中未遇见泥夹层或涌水,就一钻到底,全孔一次压入式注浆;在钻孔过程中遇到泥夹层或涌水,立即停止钻孔,采取注一段钻一段的分段前进式注浆,直至终孔。d、注浆参数的选择每循环注浆长度3040m,单孔有效扩散半径2.5 m 左右,终孔间距2.03.0m;注浆范围为隧道开挖断面外5m。注浆方式:如果出水量较小且成孔容易,用一次性注浆方式或分段后退式注浆;如果成孔困难,则采用分段前进式注浆。注浆压力:注浆压力是注浆的主要参数,它对浆液的扩散范围,岩层裂
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