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隧道岩溶、岩溶水发育地段专项施工方案

北岭山隧道进口岩溶及岩溶水发育段

⑴.南广铁路隧道风险评估与管理实施细则(南广铁安质发【2009】66号)；

⑵.设计单位的设计风险交底资料。

大学教学楼施工组织设计72页.doc2.2相关的国家和行业标准、规范及规定

⑴.北岭山隧道施工图、《南广桂肇隧参01Y》、《南广桂肇隧参03Y》、《南广桂肇隧参05W》、《南广桂肇隧参06》；

⑵.中铁咨询集团南广铁路配合施工指挥部设计联系单“中铁咨南广指隧［2010］09号”。

北岭山隧道进口D3K384+310～D3K384+600岩溶及岩溶水发育地段。

新建南广铁路北岭山隧道位于肇庆市市区北部，隧道全长12438m。进口里程D3K384+082，内轨顶标高63.56m。

地质概况：强～弱风化灰岩，围岩破碎，岩溶发育，并有地下水及泥浆充填，易坍塌，有突水突泥的危险。

施工图纸已到位，施工便道、施工用水和用电已解决，管理技术人员、施工人员、机械设备已按要求配置，满足施工需要。

依据规范及中铁咨询集团南广铁路配合施工指挥部设计联系单“中铁咨南广指隧［2010］09号”要求，溶蚀及溶洞段采用以下处理原则及方案：

因受开挖工法、安全距离及TSP施做钻孔要求的限制，此段超前地质预报采用每循环地质素描、红外探水、长短探孔相结合的综合超前地质预报方法对前方围岩进行超前地质预测、预报，并纳入施工工序。根据超前地质预测预报工作获取的地质信息调整隧道的施工方案，以确保工程及施工安全。

6.2洞内监控量测原则

在岩溶及溶蚀段采取按每5m一个监测断面布设，依据监控量测结果分析支护措施及强度，用以修正前方支护参数及施工工艺，以确保工程及施工安全。

一般地段采用三台阶七步法开挖方案，若溶洞贯穿整个隧道开挖范围时，为保证支护早封闭，避免上、中台阶拱架悬空，则采用全断面法开挖，根据隧底揭露围岩情况，采用隧底换填、隧底注浆加固或桩基处理的方式对隧底进行加固处理后，再行施做上部支护部分。

采用钢架及锚网喷联合支护，钢架紧跟开挖施作，及时封闭成环。遵循“强支护、早封闭”的原则，钢拱架采用I22a工字钢，纵向间距0.5m/榀，其余支护参数参照VC衬砌支护参数支护执行，二次衬砌尽早施做。

6.5溶蚀、溶洞处理方案

岩溶处理采取以堵为主、注浆加固的回填方案为主。岩溶水以引排为主。

⑴.对于“弱风化灰岩，岩体破碎，溶蚀裂隙发育，泥质填充或有泥浆流出”的段落；

断面中部及右侧增加短孔钻探，探明溶洞范围及含水情况。如果溶洞内黄泥填充，具有流动性，通过爆破揭示，采用以排为主的方法，将泥浆排出后，根据溶腔的大小，采取相应的处理措施。

对于小型溶洞进行回填，对于较大溶洞，则采用溶洞壁打设锚杆、架立钢架，保证岩壁稳定，正洞施做6～12mΦ89大管棚，施工通过后，对初支背后泵送混凝土回填。如果填充物不具有流动性，则对探明的溶洞范围及两侧3m范围内，采用加固圈5m的预注浆加固后，再行开挖。

在溶洞揭示出来以后，处理方案可根据下表对应溶腔大小采取相应的措施，支护参数见下表。

溶腔防护层（喷锚支护）

初期支护加强层（钢拱架）

结构保护层（浆砌片石）

配合北岭山隧道岩溶范围内Ⅴ级钢架使用

⑶.局部注浆堵水：对于局部岩溶裂隙水采用局部注浆堵水的方式进行封堵。

七、施工方法和技术要求

7.1三台阶七步法施工工艺

首先进行超前支护，进行上部弧形导坑开挖→初期支护施工→中部左右侧交错开挖→边墙支护→下部左右侧交错开挖→边墙支护→核心土开挖→仰拱开挖与支护。三台阶七步开挖法施工工序图下图。

三台阶七步开挖法施工工艺图

上部弧形开挖超前中部5m，采用风钻钻孔，弱爆破，人工翻碴至两侧导坑内，装载机端碴；中部左侧超前右侧5m，左右交错进行开挖与支护，采用装载机端碴，自卸汽车运输，中部采用风钻钻孔，弱爆破；下部左侧超前右侧5m，左右交错进行开挖与支护，采用装载机端碴，自卸汽车运输，中部采用风钻钻孔，弱爆破。上部核心土跟中部左侧同时开挖，中部核心土和下部左侧同时开挖，下部核心土在下部右侧开挖只护后开挖。施工过程中上部弧形拉开距离后各作业面可同步作业。底部仰拱开挖后进行支护及时封闭成环。

开挖过程采用弱爆破，严格按照爆破设计进行，并不断进行优化。特别注意断面交界处的超欠挖和成形控制是重点。量测必须及时紧跟，及时分析反馈，指导安全施工。

洞内监控量测分为拱顶下沉及净空变位收敛量测,根据围岩类别、隧道尺寸和埋深等，沿隧道纵向在拱顶和墙中布设测点，其间距为5m，拱顶下沉、收敛量测起始读数要在3～6h内完成，其他量测应在每次开挖后12小时内且在下一循环开挖前取得起始读数。

监测仪器：精密水准仪，水准尺，收敛计。

监控量测频率：量测频率根据监测数据的变化情况而定，一般按以下表量测频率表进行。

水准仪，钢挂尺或全站仪

位移速度≥5mm/d时，2次/d

位移速度（1～5）mm/d时，1次/d

位移速度（0.5～1）mm/d时，1次/2～3d

位移速度（0.2～0.5）mm/d时，1次/3d

位移速度<0.2mm/d时，1次/7d

监测结束标准：根据收敛速度判别

一般地段：收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，加强初期支护系统；收敛速度＜0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。

各量测项目持续到变形基本稳定后2周结束，如果位移长时间不能稳定时，延长量测时间并采取加强措施。

监测数据的统计分析与信息反馈：

⑴.量测数据的整理、分析

数据整理：把原始数据用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算以及离群数据的取舍。

⑵.回归分析和曲线拟合：

绘制量测数据的时态变化曲线图和距开挖面关系图。

在取得足够的数据后，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，预测结构和建筑物的安全状况，防患于未然。

溶洞段采用6～12mΦ89大管棚超前支护，支护范围为拱部140度，大管棚采用地质钻机成孔，注浆泵注浆，外插角为1°～3°。

施工准备：开挖至管棚施作空间位置时，预留钻机作业平台，搭设作业平台架并固定牢固。

成孔：采用水平地质钻机钻孔。

管棚安装：由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接；顶进前先进行管节加工采用不同长度规格，相邻间交替错接安装。管棚顶到位后，钢管与岩壁间隙用速凝水泥或其它材料堵塞严密，以防浆液冒出，堵塞时设置进浆孔和排气孔。

注浆：注浆压力为0.5～1.0Mpa，当排气孔流出浆液后，关闭排气孔，继续注浆，达到设计注浆量或注浆压力时停止注浆。

施工过程中，为了防止注浆过程中发生串浆，每钻完一个孔，随即就安设该孔的钢管并注浆，然后再进行下一孔的施工。

7.4双排超前小导管施工

在溶蚀及溶洞段采用双排超前小导管注浆预支护来加强围岩的稳定性。超前支护施工配合钢架使用，其纵向搭接长度不小于1.5m，使其形成一个整体来支撑围岩。

⑴.超前小导管设计参数：

①.超前小导管规格：采用外径50mm，壁厚5mm的热扎无缝钢花管；

②.超前小导管环向间距30cm，拱部140°范围布置；

③.倾角：下排外插角以10°为宜，上排外插角≯40°，可根据实际情况作适当调整；

④.注浆材料：采用水泥浆液，注浆参数为：

水泥浆液水灰比1：1（重量比）

注浆压力：0.5~1.0Mpa。

超前小导管采用φ50无缝热扎钢管制成，在前部钻注浆孔，孔径6~8mm,孔间距15cm，呈梅花型布置，前端加工成锥形，尾部长度100cm作为不钻孔的止浆段。为保证小导管的支护效果，减小小导管的外插角，在配合使用的型钢钢架地段，可在型钢腹板穿孔以便小导管穿过，也可以采用一榀格栅钢架替代开孔型钢钢架，钢管尾部与钢架焊接。

⑵.超前小导管施工要求：

①.小导管安设一般采用钻孔打入法，即先按设计要求钻孔，钻孔直径大3~5mm，然后将小导管穿过钢架用锤击或钻机顶入，顶入长度不小于钢管长度的90%，并用高压风将钢管内的砂石吹出；

②.小导管安设后，用塑胶泥封堵孔口及周围缝隙，必要时在小导管附近及工作面喷射混凝土，以防工作面坍塌；

③.隧道开挖长度应小于小导管注浆长度，预留部分作为下一次循环的止浆墙；

④.注浆前应进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正常，为加快注浆速度和发挥设备效率，可采用群管注浆（每次3~5根）；

⑤.注浆量达到设计注浆量或注浆压力达到设计终压可结束注浆；

⑥.注浆过程中要随时观察注浆压力及注浆泵排浆量的变化，分析注浆情况，防止堵管、跑浆、漏浆。做好注浆记录，以便分析注浆效果。

⑶.超前小导管施工工艺见下图

如果溶洞内填充物不具有流动性，则对探明的溶洞范围及两侧3m范围内，采用加固圈5m的预注浆加固。

超前预注浆采用钻机成孔（设止浆墙），开孔直径为130mm，开孔深度2～3m，开孔完成后安设并固定孔口管（孔口管径采用108mm）。之后，用钻机通过孔口管钻注浆孔，注浆孔径应不小于75mm，不大于孔口管内径，为90mm。注浆方式采用前进式注浆，钻到设计的分段深度后，进行注浆，注浆完成后，再钻到下一设计的分段深度并注浆，以此循环，直到钻到设计孔深并注浆完成。钻孔和注浆的顺序是从外圈到内圈，隔孔加密。根据成孔情况，钻机能力和现场试验，也可利用钻杆进行后退式注浆，后退式注浆较前进式注浆效率提高很多。达到单孔和全段注浆结束标准后，结束注浆。

根据涌水量及水压和地质条件确定

含止浆岩盘及砼止浆墙厚度

根据情况决定是否施做。

考虑钻孔精度，取3.0m。

可根据地质情况适当调整

易塌孔时采用前进式注浆，否则采取后退式注浆

10～110L/min

R，理论扩散半径，取2m；L，单段或单孔长度；n,地层空隙率;α,地层有效充填系数,取0.8;β,浆液损耗系数,取1.2；A，开挖轮廓线内面积；SR开挖轮廓线外5m范围面积。

(静水压力+1～2)MPa

Q=(A+SR)L·nαβ

W:C=0.8～1:1

普通硅酸盐水泥（42.5MPa）单液浆为主要注浆材料，双液浆、超细水泥浆等作为备用材料。

W:C=0.8～1:1;C:S=1:1

110个（6～11个）

根据实际情况调整DL／T 1881-2018 智能变电站智能控制柜技术规范，平导亦按流程设计

正洞超前预注浆方案（3m）——注浆钻孔布置及纵剖面图

超前预注浆施工工艺流程图

局部注浆方案——溶隙裂隙出水注浆示意图

局部注浆方案——面状出水注浆示意图

如溶洞底部为松散或软塑状的粘土或砂粘土沉积物，为了防止列车运行过程中结构产生固结沉降，应加强对基地的处理，隧道底部的处理可采用注浆加固、换填等方法。

如果隧道基底溶洞充填物的厚度小于2.0m（2.0m以下为基岩或微风化地层），可以考虑采用换填方法，换填材料采用C20混凝土等。

如隧道基底溶洞充填物的厚度小于2.0m，可考虑采用垂直注浆加固。钻孔深度深入基岩3.0m左右，注浆材料宜选用普通水泥浆，注浆管上端和仰拱相连某市污水处理厂施工组织设计（总体），以提高支护结构的强度和刚度。