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高速公路隧道F4断层施工方案

石忠高速公路B12合同段

中国铁路工程总公司石忠路B12合同段项目经理部

四、注浆方法、工艺、材料及设备 ９

重式路肩挡土墙工程专项施工方案1、止水（浆）岩盘或止浆墙厚度的确定 ９

2、注浆方式和分段长度的确定 ９

5、注浆材料确定 １０

6、机械设备选型 １２

五、钻孔注浆施工工艺及技术措施 １２

2、超前地质探孔 １３

6、注浆效果检查 ２０

六、洞身开挖及初期支护施工 ２０

2、微台阶法开挖 ２１

1、组织机构设置及其职责 ２３

2、施工人员组织 ２８

3、机械设备组织 ２９

5、施工进度安排 ３０

八、施工注意事项及安全质量保证措施 ３１

1、施工注意事项 ３１

2、安全保证措施 ３１

3、质量保证措施 ３２

石忠高速公路方斗山隧道通过F4断层破碎带，通过对设计资料的分析，断层破碎带地下水异常丰富，安全、快速通过此断层，治水、止水是关键。因此，制定科学、严密、有效的施工方案，并严格按照方案执行，对确保施工安全，加快施工进度，保证工期履约具有重要意义。

石忠高速公路方斗山隧道左线长2797m，右线全长2795m，。左线ZK58+428～+528和右线K58+448～+548里程段为F4断层破碎带，左、右线各长100m。

断层破碎带水文地质及工程地质情况为：

1、岩性主要为页岩、泥质灰岩及灰岩；岩层倾角22～79°，局部倒转，低次序褶曲发育。

2、受F4断层影响严重；岩体破碎～较破碎，呈破碎状松散结构，层间结合力差，围岩自稳性差，易坍塌。

3、地下水丰富；出水形式为淋水、涌水，设计出水量大于50000m3/d。

F4断层破碎带设计情况为：

1、开挖断面：开挖断面面积106.6m2。

2、初期支护：初期支护采用：φ22组合式锚杆，＠80×80cm,L=3.5m;I16工字钢拱架＠80cm；φ6.5钢筋网＠15×15cm；C20喷射混凝土22cm；φ42超前小导管，纵环间距0.4×2.4m，L=5.0m。

3、结构防排水：EVA复合防排水板，C25抗腐蚀钢筋混凝土二次衬砌厚50cm，仰拱厚50cm。

1.1、坚持先探测后施工的原则

洞身通过断层破碎带时，易发生突水、突泥及存在高承压水，存在较大的安全质量隐患。为安全通过断层破碎带，施工中坚持以“探注结合，先探后注，以物探为主，边勘探边处理”的原则认真的进行超前预测、预报工作；在距设计断层带30米时采用TSP探测，根据TSP探测结果在距断层带6米时进行超前钻孔超前探测,掌握前方水文地质情况,确定超前预注浆堵水方案。

1.2、坚持“短进尺、弱爆破、紧封闭、强支护、勤量测”的施工原则

由于断层破碎带岩体破碎，呈破碎状松散结构，层间结合力差，围岩自稳性差，易坍塌。施工时必须短进尺、弱爆破，以减少对围岩的扰动，通过加强支护手段，确保安全与质量，施工过程中加强量测，通过变形量测，指导施工。

根据超前地质预报和设计要求，注浆方案可采用局部注浆、全断面周边注浆、全断面帷幕注浆三种注浆方式进行施工。注浆方案的采用原则是，在断层影响带采用全断面周边注浆，过断层带时采用全断面帷幕注浆。结合TSP超前地质预报和超前地质钻孔探测资料在通过灰岩地段、断面内局部突水时采用局部注浆。

2.2、隧道开挖支护方案

在完成一循环的超前预注浆后，进行洞身开挖及初期支护施工。根据围岩情况，主要采用CD和微台阶法进行施工，初期支护紧跟掌子面施作。对围岩破碎且出水量大的不良地质段，为保证施工安全而采用CD法开挖。对围岩整体性相对较好，出水量较小段采用微台阶法开，上台阶预留核心土，上半断面初期支护完成后再开挖核心土和下台阶。

四、注浆方法、工艺、材料及设备

1、止水（浆）岩盘或止浆墙厚度的确定

为防止未注浆段地下水涌向工作面及下段注浆时跑浆，根据设计每注浆段采用带有Φ6.5钢筋网的20cm厚C20喷射混凝土封闭掌子面；一个注浆段完成后留6～10m不开挖作为下一注浆段的止浆岩盘。如果施工中地下水压力增大超过设计值或水量过大，将网喷止浆墙改为混凝土止浆墙，用C25混凝土浇注制作,止水（浆）墙厚度3～6m，将掌子面封闭。

2、注浆方式和分段长度的确定

（1）注浆方式：为使浆液在岩层裂隙中均匀扩散，保证注浆质量，提高注浆堵水率，宜采用分段前进式的注浆方式。

钻孔涌水量（m3/h）

因此全断面帷幕注浆和全断面周边注浆采用前进式分段注浆方式，即先用钻机开深2.5～3.0m，直径Φ130mm孔，安设、固结孔口管，然后在孔口管内钻设Φ90mm注浆孔。

选定断层破碎带每次注浆分段长度为3～5m，即钻进3～5m，注浆一次，注浆结束后再钻3～5m进行注浆，依次循环，直到结束该孔注浆。其它地层每次注浆分段长度为5～8m。

全断面帷幕注浆开挖轮廓线外6m及开挖工作面；全断面周边注浆为开挖轮廓线外6m。

全断面帷幕注浆114个；全断面周边注浆94个。

30sec～3min(根据现场情况调整)

0.5～1.5，可根据现场调整

断层破碎带3～5m，其它地段5～8m。

注浆速度(L/min)

注浆施工中，注浆参数根据情况进行调整优化。局部注浆的注浆参数根据设计及实际出水位置、出水量、含泥砂量等进行动态设计、优化调整。

现场配比选择：根据以往的施工经验，暂定配比为水泥浆水灰比0.8：1，水泥浆与水玻璃浆液比例根据水量及水压大小从1：0.8～1：1之间选取，水玻璃浓度为35Be’。

1.2×0.7×1.1

附件：吸浆管、龙头、特稠浆料斗、排浆高压软管、混合器、封孔器、浆比调节器、波美计、专用工具、密封备件

五、钻孔注浆施工工艺及技术措施

施工中采用方木或槽钢等搭设作业台架辅助施工，地质钻机钻孔，高速灰浆搅拌机搅拌浆液，高压双液注浆机注浆。

施工工艺顺序：施工准备→止浆墙→钻孔→安装孔口管→钻注浆孔→注浆→注浆效果检查→开挖、支护→下一循环钻孔、注浆。

在施工前，先按需准备所需机械设备及材料，相关作业人员、专职安全员、技术员等到场后，方能进行施工。

在开挖掌子面进行超前钻孔对前方30m的地质情况进行探测。

（1）作业方法：在不影响洞身施工的情况下，用地质钻机根据断层产状与隧道轴线的关系施工探孔，钻孔直径为φ90mm，孔深一般30m。

（2）注意事项：在钻进过程中，尽可能避免钻头发生较大偏移而导致探测结果不准。司钻工根据钻机的钻速和钻压判断岩石的坚硬程度，根据钻孔浆液的颜色、水量、水压、气味等判断前方的围岩及含水情况。

（3）根据超前地质预报情况由业主、设计、监理、施工单位四方现场确定是否注浆及注浆方案，如果注浆，则实施下一步的注浆施工。

3.1、钻孔结构及施工技术要求

注浆钻孔开孔直径φ130mm，埋设长3.0m的φ108mm的孔口管，终孔直径为φ90mm。

注浆钻孔孔口准确定位，与设计位置的允许偏差为±5cm，偏角符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置偏差应小于30cm；钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻，应停止钻进，扫孔后再进行钻进；钻进时对孔内情况需进行详细记录，如掉块、坍塌、堵钻、钻速等，尤其是出水量的大小、出水位置准确记录。

在作业台架的平台上横向安装三根［20槽钢，槽钢与台架连接牢固，钻机按设计的位置、角度调整到位，钻机与槽钢用U型卡固定。

3.3、孔口管埋设及试验

预埋孔口管段：采用直径φ130mm的钻头钻进，该段长度为3.0m，钻进结束后，装入规格为φ108mm（δ=5mm，L=3.0m）的无缝钢管作为孔口管，孔口管的固定有下列三种方式，可根据现场情况任选其一：

（1）麻丝、浆体固定：在安装孔口管前，在管口段环状缠少量麻丝，插入钻孔后，再灌注双液浆或早强、高强水泥浆固结。此方法适宜水压较高，孔末端高于孔口的部位；

（2）水泥块、浆体固结：在安装孔口管前，先在钻孔内灌入固结体（早强水泥浆或环氧树脂），将孔口管末端用水泥预制块封堵后，插入钻孔，直到浆体从孔口管外侧溢出。待强度达到设计要求后，再行钻进。此方法适宜水压较高，孔末端低于孔口的部位；

（3）麻丝固定：在安装孔口管前，将孔口管通体环状缠上麻丝，插入钻孔后，麻丝吸水膨胀将其固定。此方法适宜水压较低地段。

耐压试验：待强度达到设计要求后，安装闸阀，开始扫孔。扫孔结束后，采用1.2～1.5倍的设计注浆压力进行耐压及抗渗试验，经试验确认无泄露且满足耐压要求，才可继续钻进，否则必须进行处理直到满足设计要求为止。

3.4、钻孔过程中的技术措施

（1）为了及时清除孔内岩屑，减少对钻具的磨损，经常从孔底提起冲击器用高压风进行吹孔清碴。

（2）如塌孔严重，应采用前进式注浆或跟管钻进。

（3）加接钻杆时，要特别注意钻杆内的清理，以避免砂土、岩碴及管内铁锈等杂物进入冲击器内，引起零件损坏或发生停钻事故。

（4）当一根钻杆打完时，必须先将孔内岩屑吹扫干净，然后减少气量，将冲击器慢慢放入孔底，过一会再缓慢停气，方可接上另一根钻杆，以防岩屑倒灌进冲击器内。

（5）调换钻头时，要保证替换钻头直径小于被替换钻头，以防替换钻头卡在孔内，因此，钻头应按从大到小的顺序使用。

（6）在提起冲击器时不要停气，直到冲击器提出岩孔方可停气。

（7）经常检查圆键及柱销的磨损情况，及时修理或调换，以防钻头掉入孔内。

3.5、钻进过程中的防尘措施

在无水正常钻进时，孔内将返出大量灰尘，这时需在孔口安装防尘罩，并在防尘罩与孔口之间喷射高压水雾进行降尘。现场作业人员要佩戴防尘口罩和防护眼镜，并经常通风保证洞内空气新鲜。

注浆的主要目的是加固围岩，减少涌水量，保证洞身围岩稳定，确保施工及运营安全。

各注浆孔在施工期间，都必须随时做好注浆前的各项准备工作。准备工作主要有：注浆材料到场、机械设备检修、管路安装及安全检查等。

（1）材料准备：工作面的注浆材料要有一定的储备量。同时根据钻孔围岩情况、地下水水量、水压大小可采用不同配比的注浆材料：

（2）机具准备：开始注浆前先进行注浆泵的检查和试运转，特别是注浆压力表要仔细检查，确保无误；注浆泵要满足设计的最大注浆压力和流量要求，搅拌机的性状，储浆桶的大小，要能满足连续注浆对注浆量的需求，在桶内应设置指示浆液体积的标记，有利于观测记录注浆流量。

注浆时，必须先进行钻孔冲洗工作，钻孔冲洗的目的是清除钻孔中的残留岩粉、岩石裂隙中所填充的粘土等杂质，冲孔质量的好坏直接影响注浆质量的好坏。冲孔方式采用压力骤升骤降的放水方式，冲洗结束的标准为：出水管的水洁净后再延续10min，总冲洗时间不低于30min，对个别特殊情况还要视现场情况确定冲洗时间，冲孔时应测记出水量。

注浆压力是浆液扩散的动力，是监测浆液在裂隙中充填扩散过程是否正常的主要依据。注浆压力系指注浆所承受的全压力，施工过程中一般将压力表安装在孔口处。注浆压力与岩层裂隙发育程度、涌水压力、浆液材料的粘度和凝胶时间长短有关，注浆终压确定为2.5～3.5MPa。在细小裂隙段，注浆终压宜加大，加大值根据现场具体情况确定。注浆初始压力应低于注浆终压，现场根据浆液消耗量，灵活掌握，逐渐升至注浆终压，并稳定一段时间达到终灌结束标准。

注浆前测定地下水静水压力。测定方法是：将压力表与孔口管连接，并将周围的注浆孔和待测孔封闭，随着水压表读数的上升，最终趋于稳定。稳定后的读数既为该处静水压力值。

压力表的选择：要达到注浆设计终压的1.5倍。建立油压表和孔口压力表之间的对应关系，以防孔口压力表堵塞时可以根据油压表确定注浆结束标准。

注浆结束标准对注浆质量起控制作用，掌握好注浆结束时机，可以使注浆达到设计要求，取得比较好的堵水效果。

单孔结束标准:注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计压力时，继续注浆10min以上时，即可结束该孔注浆。单孔注浆量和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。

全段结束标准:设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。

（1）注浆前，在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验，初步掌握浆液充填率、注浆量、浆液配比、凝胶时间、浆液扩散半径、注浆终压等指标。

（2）对注浆材料的凝结时间需进行测定，不符合技术要求的材料不得使用。

（3）现场应备专用水泥浆储浆桶，搅拌桶拌好浆后放入储浆桶，储浆桶最好带有搅拌装置。

（4）为防止浆液中混入纸片及水泥硬块等杂物堵塞管路，在搅拌桶进口及出口处设置过滤网进行过滤。

（5）为保证注浆质量，浆液搅拌每桶时间不得少于3min，水泥浆制备到用完时间不得大于4小时。

（6）注浆顺序由外向内，同一圈内孔分序间隔施工。

（7）注浆过程中，必须注意观察注浆压力和吸浆量的变化情况，当出现异常时，应立即检查并及时处理。

（8）注浆过程中出现注浆压力突然下降、流量增大，属跑浆或漏浆，可采用缩短凝结时间，增大浆液浓度或采用低压、间歇注浆方法及时进行调整处理。

（9）一个孔段的注浆作业一般应连续进行直到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。对于因实行间歇注浆、制止串浆冒浆等而有意中断，必须尽早恢复灌浆。双液注浆中断时间超过浆液凝胶时间，须洗孔后继续灌注，冲洗无效时，应扫孔重灌。

4.7、特殊情况下的注浆措施

（1）注浆中断：在注浆过程中，由于机械设备、输浆管路等原因，迫使注浆暂停，直接影响注浆质量，延误工期。对于注浆中断，应及时采取措施，缩短中断时间，尽快恢复注浆。如中断时间较长，找出原因并采取措施后进行扫孔复注。

（2）串浆：在注浆过程中，浆液从其他钻孔内流出发生串浆，其主要原因是岩体裂隙发育，相互串连，使注浆孔直接或间接地连通，造成串浆。当发现串浆应立即采取措施，可对串浆孔同时进行灌注或者将串浆孔用堵头封闭，待灌浆结束后，再将串浆孔打开，进行扫孔后继续注浆。

（3）岩体大量漏浆：岩溶裂隙发育地段或地下水流急地段，极易发生大量漏浆现象，其处理方法可考虑缩短注浆段长度、降低注浆压力、限制进浆量、加大浆液浓度改变双液浆凝结时间或更换注浆材料等措施，以保证注浆质量。

（4）超前探水未发现而开挖后暴露的涌水段采用局部注浆的方式。

注浆结束后，通过整理施工中的各种原始记录，对结合工程水文地质条件，对注浆质量进行分析。注浆效果检查通常可采用钻孔检查法。

钻孔检查法：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不少于5个检查孔，检查孔应无流水和流砂，全断面流水小于1.0m3/d.m；或者进行压水试验，在0.75MPa压力下，吸水量小于2L/min。浆液有效注入范围值不小于设计值。否则应补孔注浆。

选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查，检查孔钻深为注浆段长度，若达不到注浆效果应进行补孔注浆，补孔数量、参数、要求等根据实际情况动态设计。第一循环帷幕注浆完成后，由于止浆墙外侧存在死角，为确保安全，根据现场情况，如有必要可增加两个循环的小导管注浆加固。

六、洞身开挖及初期支护施工

在完成一循环的超前预注浆后，进行洞身开挖及初期支护施工。根据围岩情况，主要采用CD或微台阶法进行施工，初期支护紧跟掌子面。

2.1、超前注浆小导管施工

2.2、隧道喷、锚、网及拱架施工

隧道喷、锚、网及拱架施工紧跟开挖工作面施工。

喷射混凝土：人工配合混凝土喷机作业，混凝土由洞外拌合站拌料，机械运输。喷混凝土分两次作业，在开挖找顶后及时对开挖后工作面进行初喷混凝土，封闭围岩，确保拱架安装、锚杆施工及挂钢筋网人员的施工安全。在拱架安装、锚杆施工及挂钢筋网完成后进行复喷混凝土，直至达到设计厚度要求。

安装拱架：初喷后，放线，人工安装拱架，紧贴开挖面，用纵向钢筋连接，拱脚置于牢固的基础上。拱架背后间隙用喷砼喷填，间隙过大时用砼楔块顶紧，拱脚接头板处设置锁脚锚杆。

锚杆安装：在初喷砼初凝后及时进行。

钢筋网：钢筋网设置待开挖面喷2cm砼后进行。将洞外加工成片的钢筋网随高就低紧贴岩面，并与径向锚杆连接牢固。

CD法施工时，中间隔墙须按隧道开挖轮廓的支护参数进行支护，但可以不设超前注浆小导管，上导坑开挖根据地质情况和施工监控量测结果，设置临时仰拱及时封闭，必要时临时仰拱增设Ⅰ16型钢拱架。

1、组织机构设置及其职责

2、组织机构人员岗位职责

(2)宣传、贯彻执行各种安全生产法律、法规、制度以及各种安全生产通知等；

(3)定期检查施工质量、安全情况，组织研究和解决施工生产中的质量、安全问题；

(4)组织审批各种安全预案和各种安全措施的落实情况；

(2)施工中统筹安排所有组织机构工作，在施工中认真贯彻施工技术方案和各项安全、质量制度；

(3)经常组织人员进行安全、质量检查，消除安全隐患；

(1)落实好组长及副组长安排的各项任务；

(2)负责对现场施工人员的培训工作，并作好现场施工工序的调整；

(3)在施工中提出合理的建议，审批后指导施工；

(4)负责施工组织方案的具体实施工，对施工质量、安全直接负责。

(1)负责F4断层施工技术方案的编制及落实；

(2)负责在施工过程中出现意外情况时，及时组织相关人员进行分析，并制定处理方案。

(1)配合组长进行施工技术方案的编制；

(2)施工中统筹安排现场施工工序，负责指导现场施工。

(1)落实好组长及副组长安排的各项任务；

(2)在施工中提出合理的建议，并负责施工技术方案的具体实施和现场检查工作；

1.3、机械物资供应组

(1)负责此次特殊地段施工所需机械物资的筹备工作；

(2)负责施工中机械安全及养护；

(3)负责现场施工机械的统筹安排。

(1)根据施工现场进行物资的调配，保证施工用物资充沛；

(2)配合组长作好各项物资准备工作。

(1)落实好组长及副组长安排的各项任务；

(2)负责对所需物资的采购工作和保管工作；

(1)负责此次特殊地段施工所需非标数量的统计及加工图的设计；

(2)监督非标加工质量咸阳市城市总体规划（2011-2030）.pdf，并提出合理化建议。

(1)配合组长完成非标数量的统计及加工图的设计；

(2)根据施工现场进行非标的加工，并监督加工的质量；

(1)落实好组长及副组长安排的各项任务；

(2)依据图纸作好非标加工件的质量；

(3)结合现场情况对非标加工件提出合理化建议，并上报组长。

(1)负责此次特殊地段施工中超前探孔及注浆孔的施工；

(2)配合施工方案组完成钻孔设计并指导现场施工；

绵阳南山中学实验楼工程施工组织设计方案.doc(1)配合组长进行施工工序的安排；