隧道断层破碎带施工方案

富阳市公园路向东延伸（大桥路-高尔夫路）工程

第一标段

东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案

编制：

复核：

审核：

中铁一局集团有限公司公园路向东延伸工程项目经理部

二O一五年九月

目录

一、工程概况 (3)

二、工程地质 (4)

三、断层破碎带施工方案 (4)

3.1超前地质预报 (5)

3.2注浆堵水加固 (5)

3.2.1全断面帷幕注浆堵水 (6)

3.2.2全断面周边预注浆堵水 (6)

3.2.3局部断面预注浆堵水 (6)

3.2.4局部断面排水 (6)

3.2.5预注浆参数 (7)

3.2.6预注浆结束标准 (7)

3.2.7堵水注浆效果检查. 7

3.2.8东洲新城隧道全断面

（帷幕）超前注浆图 (7)

3.3隧道开挖支护及二衬

施工 (11)

3.3.1开挖支护参数 (11)

3.3.2监控量测 (12)

四、质量保证措施 (12)

五、安全保证措施 (13)

东洲新城隧道高水压断裂破碎带施工方案

一、工程概况

东洲新城隧道0+705～1+600左右线单洞合计1790m，设计为双洞机动车双向六车道，两隧进口端间距为11.75m，为小净距隧道。隧道开挖断面Ⅲ级围岩117㎡、Ⅳ级围岩130～136㎡、Ⅴ级围岩140～143㎡，线路设计标准：二级城市隧道，双向六车道；设计时速50km/h；暗挖隧道建筑限界三车道段单洞净宽13.5m，车道限高 4.5m，检修道净空2.5m。

二、工程地质

隧道岩性主要为中风化、微风化花岗闪长岩和石英砂岩，洞口有粘土夹碎石覆盖层。洞身穿越地质Ⅲ级围岩790m，占总长44.2%；Ⅳ级围岩290m，占总长16.2%；Ⅴ级围岩690m，占总长38.5%；明洞20m，占总长1.1%。并穿越F1、F2等不良地质断裂带，F1破碎带位置在左线里程为K0+925～K0+965段，长约40m；在右线里程为K0+974～K1+025段，长约51m。F2破碎带位置在左线里程为K1+300～K1+350段，长约50m，右线里程为K1+330～K1+390段，长约60m。

根据设计地质，F1断层破碎带主要已充填粘土为主，其余为灰岩、白云质灰岩成分的断层角砾，碎裂岩。受F1断层的影响，岩体较破碎，呈碎石状压碎结构，围岩稳定性较差，拱顶易坍塌、侧壁不稳，处理不当会造成大的坍塌，隧道出水形式为线状、淋雨状、涌水，流量约400～700m3/d，多雨季节流量约800～1600m3/d。F2断层破碎带岩性主要为岩溶角砾岩，灰岩、白云质灰岩成分的碎裂岩，受F2断层及大裂缝影响，岩体破碎～较破碎，围岩稳定性较差，破碎带内水量相对集中，开挖时可能会有渗水状、线状、小股状出水，局部淋雨状，核部破碎带可能出现较大的涌流、涌泥及坍塌现象，处理不当会造成大的坍塌，流量约400～700m3/d，多雨季节流量约800～1600m3/d。

三、断层破碎带施工方案

由于断层破碎带地存在涌水、涌泥及发生大规模隧道坍塌的危

险，为确保施工过程中不发生安全事故，顺利通过断层破碎带，有效降低施工阶段发生地质灾害所引发的风险，特制定以下施工方案。

首先采用综合超前地质预报系统（主要采用TSP203及地质雷达）进行超前地质预测预报，结合地质勘测资料和地质素描对前方地质进行综合判断，

根据判断结果确定是否注浆和采取哪种注浆方案，以及后续开挖过程中采取什么样的辅助措施，开挖过程中加强对开挖后的地段进行监控量测，根据量测结果指导后续施工。

3.1超前地质预报

主要采用TSP203超前地质预报技术对前方围岩地质进行地质探测，根据TSP203超前地质预报结果和地勘资料进行对前方100米范围内围岩情况进行判段，在现场施工条件未能达到TSP203超前地质预报的施工条件时，则先采用地质雷达对前方25米范围内围岩地质进行探测，然后根据以上几种探测手段所探测的结果对前方围岩进行综合判定。

3.2注浆堵水加固

施工过程中遇大量涌、突水情况时，应结合超前地质预报报告、地质素描资料综合分析，查明掌子面前方地下水分布状况及水量情况后，采取以“防、排、堵、引相结合”的施工措施，根据不同的情况，分别采用全断面帷幕注浆、全断面周边注浆、局部断面注浆等注浆方式，将地下水尽可能封堵在围岩内，集中排放，通过隧道二次衬砌防排水系统排出洞外，以确保施工及结构的安全。

3.2.1全断面帷幕注浆堵水

当隧道穿越的厚度较大（不小于30m）的软塑状断层破碎带、大型溶洞软塑状充填体，2/3探水孔出水，总水量大于10m3/h时，采用全断面帷幕注浆堵水。

注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度按31米设计，分三环实施，第一环22个注浆孔，孔深15m，第二环22个注浆孔，孔深22m，第三环61个注浆孔，孔深31m，全断面共布设105个注浆孔。

3.2.2全断面周边预注浆堵水

当隧道通过岩溶地层及非岩溶地层界面、厚度较小（小于30m）的断层破碎带、溶蚀裂隙，任一探水孔流量＞2m3/h，总水量小于10m3/h时，采用全断面周边注浆堵水。

注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度一般按31米设计，分三环实施，第一环22个注浆孔，孔深15m，第二环22个注浆孔，孔深22m，第三环50个注浆孔，孔深31m，全断面共布设94个孔。3.2.3局部断面预注浆堵水

当隧道通过灰岩地区，断面内局部发生涌、突水时，采用局部断面注浆堵水。

注浆范围为开挖轮廓线外6m，注浆段长度一般按31米设计，分三环实施，第一环10个注浆孔，孔深15m，第二环10个注浆孔，孔深22m，第三环14个注浆孔，孔深31m，全断面共布设34个孔。3.2.4局部断面排水

当隧道开挖掌子面只有1～2处涌突水，且流量不大时，应采取

排水为主的施工措施。采用80㎜钻头成孔，孔深30m，先把涌水暂时排出，后与二次衬砌防排水系统相结合，排出洞外。

3.2.5预注浆参数

一个注浆段完成后留10m不开挖，作为下一阶段的止浆岩盘。注浆孔自掌子面沿开挖方向，以隧道中轴为中心呈伞状布置，注浆孔前段暗设φ76×4㎜套管,采用80㎜钻头成孔，后续注浆段采用60㎜钻头成孔。注浆孔孔底间距不大于3m，浆液扩散半径为2m，注浆压力为静水压力（2.5～4）倍，注浆材料采用水泥、水玻璃双液浆，浆液浓度应根据地质及水文条件进行调整。初拟为：C：S（体积比）=1：（0.6～1.0），水泥浆水灰比0.8:1～1:1,水玻璃浓度模术2.6～2.8,水玻璃浓度为35Be。注浆压力初拟1.7～2.6Mpa。注浆前在止浆墙内埋Φ80㎜无缝钢管为孔口管，孔口管长3m，孔口外露20～30cm。

3.2.6预注浆结束标准

单孔注浆压力达到设计终压并继续注浆10min以上，可结束本孔注浆，单孔注浆量与设计注浆量基本相同，结束时的进浆量在20L/min以下时可结束本孔注浆。

3.2.7堵水注浆效果检查

一个注浆段的全部注浆孔注浆完成后，在主要出水点附近设置至少5个检查孔，测孔内涌水量，一般每孔每延米涌水量大于0.15L/min或局部孔涌水量大于3L/min的应追加钻孔注浆，再次压注直到达到设计要求为止。

3.2.8东洲新城隧道全断面（帷幕）超前注浆图

现场施工图

3.3隧道开挖支护及二衬施工

隧道开挖施工时严格按照“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则进行组织施工，开挖初支施工完毕后，加强仰拱距掌子面、二衬距掌子面的步距控制，及时施做仰拱和二衬施工，合理安排二次衬砌尽快封闭成环，确保现场施工安全。

3.3.1开挖支护参数

双层注浆小导管超前支护，小导管直径Φ42mm，单根长4.5m、环向间距0.4m,纵向间距3m。循环进尺控制在1m以内，爆破时采用微弱爆破，C25喷射砼26cm；I20a工字钢钢拱，间距0.75m；Φ25中空注浆锚杆间距75×75㎝，单根长4.5m；双层Φ8钢筋网，间距

20cm×20cm。

3.3.2监控量测

开挖过程中严格实施监控量测工作，针对监控量测数据及时分析，以真实有效的监控量测数据为指导，根据监控量测结果变化突变时，及时调整现场施工参数。

四、质量保证措施

⑴应严格按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时应进行补孔。

⑵注浆材料应满足设计要求，严禁使用过期结块的水泥，必要时进行检验。

⑶浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为：水泥、水玻璃、水±5%，外加剂±1%。

⑷浆液搅拌应均匀，一般水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。

⑸注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。

⑹注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理，确因浆液凝胶时间过短，则应停水玻璃泵，只注水泥浆，待泵压恢复正常

后再进行双液注浆。

⑺一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。

⑻注浆过程中，应保持注浆管路畅通，防止因管路堵塞而影响注浆结束标准的判断。

⑼双液浆注浆结束后或注浆确实需要停较长的时间时，则先停水玻璃泵，后停水泥浆泵，并用清水清洗管路，以防堵管。

⑽严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。

五、安全保证措施

⑴注浆期间溶洞段至少设两个量测断面，严格按隧道施工规范加强量测，并加强掌子面周围初支和衬砌的观察。

⑵注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。

⑶孔口管、止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管、止浆塞冲出伤人。

⑷注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。

⑸钻孔过程中时刻观察前方地层变化，当遇到高压水粉细砂层砂子前应做好防范措施，必要时孔口安装防突装置，以防止高压水及钻杆冲出伤人。

⑹台阶上施工时应设防护围栏，防止人员高空坠落。

⑺需高空作业时，应搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机

翻人伤事故发生。

⑻准备好抢险材料，做好抢险准备工作，当开挖施工中当出现流水、流砂时应立即进行封堵作业，以防止施工中大量涌水形成危害，对涌出的泥砂应及时进行清理。

⑼若遇大的涌水涌砂灾害时，应及时撤出人员和设备。

⑽注浆后隧道开挖应按“三快一抢”(快挖、快支、快封闭和抢时间)的原则进行，确保隧道施工安全。