01隧道涌水專項施工方案

線固原至西吉公路G309A5合同段隧道涌水專項施工方案編制:審核:批準：中鐵十四局集團固西公路A5合同段項目經(jīng)理部日25月2年2014．TOC\o"1-5"\h\z一、工程概況 1\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計概況 1\o"CurrentDocument"1.2地形、地貌 1\o"CurrentDocument"1.3區(qū)域內(nèi)地質(zhì)概況 1\o"CurrentDocument"1.4水文地質(zhì) 21.5不良地質(zhì) 3\o"CurrentDocument"地震 3\o"CurrentDocument"1.7氣候及氣象 3二、涌水段施工原則 3\o"CurrentDocument"2.1、隧道涌水處理原則 3\o"CurrentDocument"2.2、積極發(fā)揮超前地質(zhì)預(yù)報作用 3三、局部堵水注漿方案 4四、超前預(yù)注漿方案 54.1、施工方法 54.2、施工工藝流程 6五、徑向注漿支護施工 7TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"5.1、工藝流程如下 75.2、施工要求和質(zhì)量檢查： 7六、注漿施工要求 86.1、圍巖注漿原理 86.2圍巖注漿的施工要求 821 七、施工安全注意事項．中鐵十四局G309固西公路A5合同段項目部隧道防涌水專項施工方案隧道施工時發(fā)生的涌水不僅對作業(yè)環(huán)境有影響，也會使掌子面不穩(wěn)定，使噴混凝土和錨桿施工效果降低。特別是在有多量、高壓涌水的情況下，常造成重大事故。我項目部根據(jù)隧道的富水情況，特制定以下涌水施工專項方案。一、工程概況設(shè)計概況炸山嘴隧道為雙線四車道、左右分離式隧道，左右線隧道長分別為2469m、2922m，本合同段左線樁號為ZK24+816.31?ZK26+004長1187.69m,右線樁號為K24+80曠K25+972右線全長1172。左右線均位于直線段上，左右線洞內(nèi)設(shè)單坡，-2.13%上坡施工，左右線暗洞里程分別為ZK25+988、YK25+956。地形、地貌本項目位于寧夏回族自治區(qū)南部山區(qū)的黃土高原，地勢呈南高北低，由于受河水切割、沖擊，形成丘陵起伏，溝壑縱橫，梁峁交錯，山多川少，塬、梁、峁、壕交錯的地理特征，屬黃土丘陵溝壑區(qū)。路線沿線地勢起伏較大，海拔在 1690—2200m之間。區(qū)內(nèi)地段地貌類型主要有侵蝕剝蝕中低山地貌、侵蝕堆積黃土丘陵地貌。區(qū)域內(nèi)地質(zhì)概況1、 地層巖性主要為發(fā)育北祁連加里東褶皺帶沉積碎屑巖，以河湖相沉積為主，在白堊系局部濱海相沉積，發(fā)育灰?guī)r、泥灰?guī)r。地層主要為：白堊系下統(tǒng)乃家河組(K1n):按巖性可分為上、中、下三段，下段為淺藍灰色鈣質(zhì)泥巖夾頁巖及石膏質(zhì)泥巖；中段為淺藍與暗紫色泥巖互層；上段為暗紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖，內(nèi)含豐富的植物化石。下部灰質(zhì)增多，局部還有方解石．脈及鐵質(zhì)，風(fēng)化面呈片狀，塊狀；節(jié)理裂隙較發(fā)育，每米發(fā)育 2?3條，裂隙延伸較短，裂隙間泥砂質(zhì)充填。下第三系新統(tǒng)寺口子組(E2s):以河流、湖泊相沉積為主，局部為山麓相堆積。巖性為一套棕紅色、磚紅色含泥質(zhì)礫巖、砂礫巖、含泥質(zhì)砂礫巖，夾有含礫泥質(zhì)砂巖、粉砂巖及砂質(zhì)泥巖透鏡體。局部地段泥質(zhì)含量增高，成為泥質(zhì)礫巖。礫石成分以石英巖、綠泥石片巖和花崗巖為主。半棱角狀，分選性差。礫徑一般在0.2?2cm大的可十幾厘米。泥質(zhì)半膠結(jié)或未膠結(jié)，較疏松。與下伏白堊系乃家河組呈平行不整合接觸。老第三系漸新統(tǒng)清水營組(E3q):為湖相沉積為主，河流相為次，巖性下部為磚紅色塊狀細砂巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖，底部普遍具有10?20m厚的中細砂巖；上部為紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾藍灰色泥巖及石膏層，含鈣質(zhì)結(jié)核層及砂巖薄層。第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土(Q3eol):多為淺黃、灰黃、褐黃、土黃色黃土、粉砂質(zhì)黃土，蟲孔和大孔發(fā)育，見蝸牛碎屑和鈣質(zhì)粉末。本組具有風(fēng)成黃土的典型特征，如粉土粒級占絕大多數(shù)，具自重濕陷性，濕陷強烈。第四系全新統(tǒng)沖洪積物(Q4al+pl)：分布于隧道中間地帶，為隧址區(qū)小沖溝沖洪積所致，其巖性為粉質(zhì)粘土、粉土和部分碎石土，其巖性單一，呈可塑-軟塑狀。2、 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造本標段位于隧道出口段，地質(zhì)構(gòu)造相對簡單，多為第四系覆蓋。水文地質(zhì)(1)地表水本區(qū)域內(nèi)水資源比較貧乏，豐水季節(jié)，在地表沖溝形成季節(jié)性徑流。(2)地下水地下水主要受地質(zhì)構(gòu)造、地貌、巖性、氣候和古地理等條件的控制和影響，根據(jù)各含水層的巖性和賦水特征，地下水可分為第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水。本標段范圍內(nèi)地表水和地下水水質(zhì)良好，對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性，可用于混凝土施工。．不良地質(zhì)本標段隧道不良地質(zhì)主要是隧道出口淺埋段圍巖等級偏弱，新黃土具有自重濕陷性，巖體屬半成巖的極軟巖，巖性呈散體狀，隧道開挖后極易發(fā)生坍塌至地表。地震路線所經(jīng)地區(qū)地震動峰值加速度 0.20g?0.30g，相當于地震基本烈度VHI度。氣候及氣象本標段區(qū)域?qū)儆诟珊祬^(qū)大陸性季風(fēng)氣候，其特征是：雨量少，蒸發(fā)強烈，春寒干旱，夏短溫和，秋涼多雨，冬冷少雪，四季分布不均，無霜期短，全年 100?150天，光照資源豐富。日照時間長，年平均日照時數(shù)2322.3h，太陽總輻射為122.36千卡/cm2/年。區(qū)域年均氣溫在4?7C之間，歷年極端最低氣溫為-28.1C,極端最高氣溫34.6C,最熱月（7月）平均氣溫為17.8C。歷年平均降水量在400?470mn之間，7?9月份降水量占全年總降水量的60.9%。全年多風(fēng)，年平均風(fēng)速2.4m/s，最大風(fēng)速20m/s，冬季多西北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)。主要災(zāi)害有干旱、冰雹、霜凍、暴雨等。最大凍土深度120cm。二、涌水段施工原則、隧道涌水處理原則地下水發(fā)育，施工時可能產(chǎn)生突泥涌水等危及施工安全的巖溶、破碎帶發(fā)育地段，采取以堵為主，防突防涌的治理原則，通過注漿堵水加固圍巖，防止突泥突水，確保施工安全。施工中揭示的巖溶管道水、暗河時，在不影響地表環(huán)境的前提下，采取疏導(dǎo)引排水為主治水原則。、對隧道開挖導(dǎo)致地下水流失，有可能引起地表環(huán)境變化并影響到居民生產(chǎn)生活用水的段落，采取以堵為主的防水措施。經(jīng)過我部的現(xiàn)場調(diào)查，在隧道出口上方有數(shù)處泉眼，該泉眼出水量相當大，終年冒水。、積極發(fā)揮超前地質(zhì)預(yù)報作用2.2．隧道圍巖地質(zhì)復(fù)雜，需綜合超前地質(zhì)預(yù)報手段探測掌子面前方巖溶發(fā)育情況（規(guī)模、性質(zhì)及位置等）、地下水賦存情況（水量及水壓等），并用超前探孔進行驗證，據(jù)此進行突水突泥危險性判別。2.2.1、布置超前水平鉆孔探測1） 、每次探水段長35m開挖30m保留5m開始下一次探水。2） 、探水孔要詳細記錄出水點位置、水量、水壓等。3） 、探水孔孔徑（終孔）為55mm鉆孔外偏角為5度。4） 、根據(jù)超前鉆孔探水的結(jié)果，分別采取不同的措施進行下一循環(huán)工作，當探水孔有2/3孔滿水且總水量大于15m3/h時，采用超前預(yù)注漿；當總水量小于15m3/h但個別孔出水量大于3m3/h時，采用局部堵水注漿；當6孔出水量均小于3m3/h且總出水量小于15m3/h時，進入下一循環(huán)。對地表出露泉眼進行監(jiān)測。如因隧道的開挖引起地表泉眼水量有明顯下降時，應(yīng)立即采取注漿堵水。三、局部堵水注漿方案在隧道施工中，當總水量小于15m3/h但個別孔出水量大于3m3/h時，采用局部堵水注漿方案。施工時根據(jù)探水鉆孔探明的出水點位置、水量和預(yù)注漿段巖層節(jié)理、裂隙發(fā)育情況，布置注漿孔個數(shù)和位置，注漿孔孔徑為108mm開孔孔徑150mm。3.1、注漿范圍：在出水通道范圍內(nèi)，隧道開挖外輪廓線以外 5?6m單孔注漿有效擴散半徑R=3.6m注漿結(jié)束最終壓力為凈水壓力的2?3倍。3.2、 注漿后，總出水量小于2m3/h且一處出水量小于0.6m3/h，即可結(jié)束注漿。3.3、 注漿材料主要采用單液漿，困難時采用水泥-水玻璃雙液漿，水泥為425號普通硅酸鹽水泥，水灰比W/O0.6?1.1，水泥漿與水玻璃體積比1:0.05，凝膠時間根據(jù)現(xiàn)場情況確定。局部預(yù)注漿堵水動態(tài)施工程序圖，施工探水鉆孔后，測量各孔出水量記錄各孔出水位置、水量、水壓等.3m/h總水量小于15m/h但個別孔出水量大于報告業(yè)王、設(shè)計代表研究注漿堵水方案 確定不需堵水注漿，進入下一循環(huán)作業(yè)確定需堵水注漿按局部超前預(yù)注漿堵水設(shè)計圖施注漿后，總出水量小于2m/h且一處出水量小于0.6m/h四、超前預(yù)注漿方案對松散地層和軟弱地層，特別是涌水量大（探水孔有 2/3孔滿水且總水量大于15m3/h）的斷層破碎帶和巖性分界面等，可通過超前預(yù)注漿對開挖面前方巖。體進行加固，封堵涌水，然后再選用適宜的開挖方法進行開挖 4.1、施工方法超前預(yù)注漿采用“深淺孔組合-后退式分段注漿”方式,外層注漿孔長度為20m內(nèi)層注漿孔長度為30m注漿順序先施作短孔，再施作長孔，最后施作檢查孔。按“由外到里，從下往上”原則進行施工，同時結(jié)合涌水水源點位置和水流方向，按由“有水孔到無根據(jù)地檢查孔施工順序待注漿孔注漿結(jié)束后視現(xiàn)場情況而定。順序施作；水孔”層特點，每次注漿分段長度為2?4m,鉆孔至設(shè)計深度以后每后退2?4m進行一次注漿,前期注漿孔采用單孔注漿量控制，后期注漿孔采用注漿終壓控制，達到設(shè)計注漿終壓時，且注漿孔注入率小于40L/min時，延續(xù)20?30min,即可結(jié)束注漿。洞口設(shè)2m長①127孔口管。鉆孔過程中如遇到突涌水、涌砂、則立即停止鉆孔進行注漿。在部分涌水量較大的段落應(yīng)先進行適量的排放， 待水流穩(wěn)定后再進行注漿封堵。注漿孔間距1.0X1.0m,梅花形布置，外插角宜取5?25度，注漿材料為雙液漿，水灰比0.6-1.1，水泥漿與水玻璃體積比1:0.05，注漿壓力1.5-3.0MPa，漿液配合比和注漿壓力可以通過現(xiàn)場試驗確定。灌漿漿液的濃度由稀到濃，注漿壓力由低到高，逐級變換。4.2、施工工藝流程噴混凝測量放線、標注鉆孔位鉆機及平臺架定鉆孔方向確鉆孔口管孔至2m深度5m3鉆設(shè)注漿孔?配制漿液安設(shè)孔口管、繼續(xù)鉆注漿孔第一分段注漿 漿注分段第二個分段鉆孔配制漿液不合格第二分段注漿繼續(xù)注漿效果檢查…合格結(jié)束該孔鉆孔注漿施工不合格整體注漿補孔注漿效果檢查合格束結(jié).五、徑向注漿支護施工對于開挖后仍呈面狀滲水或圍巖較破碎時， 對開挖周邊進行徑向注漿加固，達到止水和加固圍巖的作用。徑向注漿根據(jù)注漿設(shè)計圖紙并結(jié)合地層特點進行確定，并在現(xiàn)場施作過程中不斷完善。5.1、工藝流程如下徑向注漿施工工藝框圖.測量放線、標注徑向注漿孔位置鉆機就位固定確定鉆孔方向并鉆孔開孔、安裝花管或孔口管配制漿液全孔一次性注漿施工工藝鉆檢查孔檢查注漿效果否是否符合注漿補孔注漿結(jié)束標準是注漿結(jié)束、施工要求和質(zhì)量檢查：5.2 5.2.1、徑向注漿成孔施工達到設(shè)計孔 利用臺車或風(fēng)鉆成孔，首先在周邊按設(shè)計標識出鉆孔位置， 完成后安裝注漿孔口管或小導(dǎo)管。深后，進行清孔、驗孔； 徑向注漿方式徑向注漿采用一次性注漿方式進行施工。、5.2.2徑向注漿結(jié)束標準徑向注漿結(jié)束標準以注漿壓力和注漿量相結(jié)合進行控、5.2.3.制。注漿施工過程中，以注漿壓力為第一控制指標。在該段最大設(shè)計壓力下，當注入率不大于1L/min時，繼續(xù)灌注5min即可結(jié)束；如果長時間注漿壓力不上升（一般指30分鐘），將注漿材料調(diào)整為雙液漿，再注30分鐘后仍不上升，可按定量標準進行注漿控制并報請監(jiān)理工程師共同確定結(jié)束標準。注漿結(jié)束標準一般以達到設(shè)計注漿終壓及設(shè)計注漿量要求進行控制，且檢查合格經(jīng)監(jiān)理確認后方可結(jié)束。5.2.4、徑向注漿效果檢查評定徑向注漿所有注漿孔的注漿P-Q-t曲線符合設(shè)計意圖；徑向注漿結(jié)束后達到設(shè)計規(guī)定的允許流水量或圍巖填充密實標準要求；檢查孔檢驗注漿效果并對檢查孔進行補注漿。超前支護作為一種軟巖開挖輔助手段，對隧道施工成功有決定作用，各種方法應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、設(shè)計文件靈活選用，同時可以考慮幾種方法配合使用，效果更好。六、注漿施工要求6.1、圍巖注漿原理作用在隧道襯砌上的水壓值與圍巖的滲透系數(shù)有直接關(guān)系，可以采用壓注固化填充漿液的方法來降低圍巖空隙率，使圍巖的滲透系數(shù)減小至一定數(shù)值以下，圍巖變成基本不透水的巖墻，使注漿范圍內(nèi)巖體外周承受水壓力作用。在地質(zhì)判?6?71010時，就可以認為圍巖是不透水的。據(jù)此，cm/s-斷中，當滲透系數(shù)小于6?10就可以不如果隧道通過一定范圍內(nèi)的注漿， cm/s，把圍巖的滲透系數(shù)降低到不僅使得襯砌結(jié)構(gòu)不再考慮水壓力對襯砌的作用。隧道周邊圍巖滲透性的降低，同時滲人圍巖和襯砌之間的水量和承受水壓力，減少了襯砌變形、開裂的可能，需隧道排出的水量也很小。6.2圍巖注漿的施工要求隧道工程施工應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、掘進和支護的方式、支護預(yù)期的變形水資源保護的要求進行注沉降、相鄰隧道的相互影響及其它構(gòu)筑物的位移、量、．漿防水方案的選擇。超前預(yù)注漿施工應(yīng)符合下列要求：預(yù)注漿應(yīng)根據(jù)巖層裂隙狀態(tài)、地下水情況、加固范圍、設(shè)備性能、漿液擴散半徑和對注漿效果的要求等綜合分析確定注漿孔數(shù)、布孔方式及鉆孔角度。2預(yù)注漿段的長度應(yīng)視具體情況合理確定，宜為20?50m掘進時必須保留止水巖盤的厚度，一般為3?8m巖石地層預(yù)注漿設(shè)計壓力應(yīng)根據(jù)圍巖水文地質(zhì)條件合理確定，宜比靜水壓力大0.5?1.5MPa；當靜水壓力較大時，宜為靜水壓力的2?3倍；注漿泵的壓力應(yīng)達到設(shè)計壓力的1.3?1.5倍。注漿方法應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)情況、機械設(shè)備等綜合因素選擇。5鉆孔孔位最大允許偏差為50mm鉆孔偏斜率最大允許偏差為0.5%，同時應(yīng)滿足設(shè)計要求。鉆注漿順序為：先鉆注布置在隧道頂板上的注漿孔，后鉆注隧道兩側(cè)孔，最后鉆注底板孔；或先內(nèi)圈孔后外圈孔；或先無水孔后有水孔。預(yù)注漿后的滲水量應(yīng)小于設(shè)計允許值，漿液固結(jié)體達到設(shè)計強度后方可開挖。局部堵水注漿布孔應(yīng)符合下列規(guī)定：在軟弱地層或水量較大處布孔。大面積滲漏，布孔宜密，鉆孔宜淺。裂隙滲漏，布孔宜疏，鉆孔宜深。大股涌水，布孔應(yīng)在水流上游，且從涌水點四周由遠到近布設(shè)。初期支護施工后有滲漏水的地段，應(yīng)在初期支護上鑿孔進行回填注漿。圍巖注漿及初期支護后回填注漿施工順序應(yīng)符合下列要求：1沿隧道軸線由低到高、由下往上、由少水處到多水處鉆注。在多水地段，應(yīng)先兩頭向中間鉆注。二次襯砌施工后應(yīng)利用預(yù)留的注漿管（孔）對拱頂部位進行回填注漿?；靥钭{應(yīng)在襯砌混凝土強度達到設(shè)計強度的70%后進行。二次襯砌后有滲漏水時應(yīng)采用襯砌內(nèi)注漿，注漿孔應(yīng)根據(jù)襯砌滲漏水之間。襯砌內(nèi)注漿可采用電沖擊錘成孔，2/3?1/3情況布置，孔深為襯砌厚度的.專用注漿泵注漿，漿液采用化學(xué)漿液或超細水泥漿液。回填注漿及襯砌內(nèi)注漿壓力應(yīng)小于0.5MPa。漿液注入量可根據(jù)擴散半徑及巖層裂隙率計算確定，計算可參考下列公式：Q=nR2HnB式中：Q——漿液注入量（m3;r――漿液擴散半徑（m；H――注漿段長度（m）；n――巖層裂隙率，一般取1%?5%；B——漿液在裂隙內(nèi)的有效充填系數(shù)，視巖層性質(zhì)而定，約 0.3?0.9。預(yù)注漿的注漿材料可參考下列原則綜合比較，合理確定注漿材料：1靜水注漿材料符合以下要求：）漿液具有良好流動性、可灌性。2） 漿液耐久性強。3） 固化時體積收縮小，與巖石、混凝土、砂土等有一定的粘結(jié)力。4） 漿液結(jié)石率高，固結(jié)后有較高的強度等級和抗?jié)B性。5） 穩(wěn)定性好，注漿時材料不產(chǎn)生離析和沉淀。6） 原材料來源豐富、便于運輸與儲存，在常溫、常壓下較長時間存放不改變其基本性質(zhì)，存放不受溫度、濕度變化的影響，同時價格適宜。7） 漿液無毒、無臭，不污染環(huán)境，對人體無害。8）漿液對注漿設(shè)備、管路、混凝土結(jié)構(gòu)物及橡膠制品等無腐蝕性， 并容易清洗。9） 漿液配制方便，工藝及設(shè)備簡單、操作容易簡便。動水注漿材料在滿足靜水注漿材料的要求下，還需考慮以下條件：1） 優(yōu)異的填充性，注入后漿液幾乎不會發(fā)生流失到限定范圍以外的現(xiàn)象。2） 注入時，抗分散性好。3） 具有良好的止水性能。4）為防止?jié){液的大量流失及滿足快速充填的要求， 漿液的凝膠時間可根據(jù)。需要調(diào)節(jié)（視現(xiàn)場涌水流量及流速大小而確定）．5） 結(jié)石體防沖刷性能好。目前已有的注漿材料不可能同時滿足上列全部要求，施工中應(yīng)根據(jù)具體情況選用能滿足上列幾項的漿液即可。注漿前應(yīng)做壓水或吸水試驗，選擇漿液類型和濃度。單孔注漿結(jié)束的條件，應(yīng)符合下列規(guī)定：1預(yù)注漿各孔段均達到設(shè)計終壓并穩(wěn)定10min，且注漿量不小于設(shè)計注漿量的80%、進漿速度為開始進漿速度的1/4。2初期支護后襯砌前圍巖注漿達到設(shè)計終壓。3其它各類注漿應(yīng)滿足設(shè)計要求。6.2.13預(yù)注漿及圍巖注漿后，必須在分析資料的基礎(chǔ)上進行注漿效果檢查，可采取鉆孔取芯法對注漿效果進行檢查；或進行壓（抽）水試驗 ，當檢查孔的吸水量大于1.0I/（min?m）時，必須進行補充注漿；或采取連續(xù)測流量的方法，當所測流量小于設(shè)計涌水量時，則注漿效果滿足要求。注漿結(jié)束后注漿鉆孔及檢查孔應(yīng)封填密實。6.2.14注漿應(yīng)防止對環(huán)境的污染，在注漿施工期間及工程結(jié)束后，應(yīng)對水源取樣檢查。當有污染時，應(yīng)及時采取相應(yīng)措施。6.2.15水泥類漿液宜選用強度等級不低于32.5的水泥，其它漿液材料應(yīng)符合規(guī)定。注漿前應(yīng)對漿液的配合比，工藝流程經(jīng)現(xiàn)場試驗合格后再施工。6.2.16水泥漿液性能的調(diào)整方式：1調(diào)整水泥漿液的凝膠時間：漿液中可摻入氯化鈣、水玻璃等速凝劑。2為提高漿液穩(wěn)定性和可灌性，可摻分散劑或懸浮劑（膨潤土、甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯酸及基鹽類等）。3為控制水泥漿液擴散范圍，提高注漿堵水效果，可在水泥漿液中摻加速凝劑或早強劑。4為降低漿液在含水層中的稀釋率，改善漿液的強度，可在水泥漿中摻入一定的增強型防水劑，使?jié){液水化物質(zhì)呈膠狀且在輸漿管內(nèi)承壓后不脫水，以加大單液水泥漿的粘度與膠凝時間的可調(diào)范圍。6.2.17使用水泥-水玻璃漿液時應(yīng)摻入增加耐久性的外加劑，以提高漿液的 后期強度。.6.2.18在涌水量大、壓力高的地段鉆孔時，應(yīng)先設(shè)置