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技术交流

隧道不良地质及风险地段的施工措施

时间:2016-06-22 访问人数:

 

1.岩溶发育地段及富水断层段隧道

对于岩溶发育地段及富水断层段隧道,应依据并系统分析现阶段勘探资料,作好注浆加固、防排水系统及相应衬砌的设计,施工中根据超前地质预报和施工开挖对不良地质的影响及监控量测资料进行进一步评价,以便开展信息化施工。

1)注 

注浆方案、方式及适用条件

注浆方式包括开挖前预注浆、开挖后围岩注浆、补注浆、局部注浆等四种方式,采用具体注浆方案根据工程地质、水文地质条件选用。

注浆工艺

预注浆孔开孔直径不小于110mm,终孔直径不小于90mm;钻孔和注浆顺序应由外向内,同一圈孔间隔施工;岩层破碎容易造成坍孔时,应采用前进式注浆,否则采用后退式注浆;孔口设3mφ108注浆管,埋设牢固,并有良好的止浆设施。注浆压力应为地下水压的1.21.5倍。注浆泵最大压力应不小于地下水压的1.52.0倍。

径向注浆开孔直径不小于50mm,终孔直径不小于45mm;钻孔和注浆顺序应由下向上,同一圈孔间隔施工;

股状出水点、裂隙面出水点的注浆堵水,采用局部注浆。孔口间距11.5m,单孔扩散半径2m,注浆孔与出水裂隙面尽量大角度相交,注浆压力大于0.5Mpa。注浆压力较大时,应先钻引水孔泄压,再对裂隙注浆,最后用膨胀快硬水泥对引水孔进行封堵处理。

2)支护结构设计

岩溶发育地段及富水断层段隧道根据水压力、水量量测、监控量测等资料判别是否需要设置承受水压结构。承受水压结构初期支护采用钢纤维混凝土,二次衬砌材料采用C35钢筋混凝土,复合结构按承受0.32.0Mpa静水压设计,内净空预留20cm补强空间(当施工中预测水压明确时,不预留补强空间)。当通过注浆加固后,涌水量仍较大,实测水压大于设计水压时,可通过调整衬砌钢筋布置,或利用衬砌结构调整空间一次灌注二次衬砌,以提高衬砌受静水压力的能力。当衬砌已承受设计静水压力,随着时间由于地下水变化等原因引起衬砌承受荷载的改变时,可考虑对衬砌补强。

2.(页岩气)瓦斯地段

页岩气是从泥页岩层系中开采出来的天然气,位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,主体上以吸附存在于泥页岩层系中。施工中可采取如下辅助措施:

1)施工应加强对含碳质岩层地段加强超前地质预测预报、加强瓦斯检测,有效预防工程风险。加强通风,以稀释瓦斯浓度、减少瓦斯积聚,有效消除其对工程危害,防止重大灾害发生,确保隧道施工和运营安全。

2)施工时应放小炮,短进尺,减少对围岩的扰动,避免产生新的裂纹和其他不稳定因素。

3)施工期间,应建立瓦斯通风监控、检测的组织系统,测定气象参数、瓦斯浓度,风速、风量等参数。

4)根据超前地质预测预报的结果,根据现场情况,如确定为瓦斯隧道,需要及时通知设计方,如按瓦斯工区设计则需要按以下措施考虑:

低瓦斯隧道需进行人工检测,配备手持式瓦斯检测仪。

瓦斯隧道各工区在贯通前,应做好风流调整的准备工作。贯通后,必须调整通风系统,防止瓦斯超限,待通风系统风流稳定后,方可恢复工作。

各开挖工作面必须采用独立通风,严禁任何两工作面之间串联通风。

施工中洞内各处瓦斯浓度应保证在0.5%以下。

瓦斯隧道施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1ms

3.下穿既有高速公路

1)超前管棚施工

长管棚为超前预支护,隧道暗洞开挖之前完成;根据地面沉降控制要求,为了提高导管的抗弯能力,可在钢管及钢花管内设置钢筋笼并灌注水泥砂浆;长管棚注浆采用水泥浆液(水泥浆液水灰比:11、注浆压力:0.52.0MPa),注浆前应进行现场注浆试验,根据实际情况调整注浆参数,取得管棚注浆施工经验,注浆结束后用M10水泥砂浆充填钢管,以增强管棚强度,根据实际需要可在钢管内设置钢筋笼,并灌注水泥砂浆;进行管棚施工前,应根据施工设备和围岩条件确定是否要管棚工作室和施工止浆墙;钢管棚需按设计位置施工,注意运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量,严格控制管棚打设方向,并作好每个钻孔地质记录;管棚施工时,应对钢管主要材料进行材质检验;选用钻机首先应适合钻孔深度及孔径的要求,钻机要求平稳灵活,能在水平方向360°范围内钻孔,施钻时应有导向架;施工期间应遵守隧道施工技术安全规则和钻眼注浆作业操作规则。

2)开挖支护

3)监控量测

1)监控量测的目的

为确保施工安全及结构的长期稳定性, 验证支护结构效果,确认或调整支护参数和施工方法, 确定二次衬砌施做时间, 监控工程对周围环境影响,积累量测数据、为信息化设计与施工提供依据。本段隧道按照监控量测设计及《铁路隧道监控量测技术规程》等相关规定进行施工监控量测,了解围岩稳定状态和支护、衬砌可靠程度,确保施工安全及结构的长期稳定性,为围岩级别变更、初期支护和二次衬砌的参数调整提供依据。

本段隧道均进行监控量测设计,除必测项目外,根据工程地质、水文地质条件对选测项目提出量测要求。隧道地质条件的复杂性和隧道结构的特性,要求在施工阶段根据超前预测预报、施工监控量测资料的分析对设计进行修正,监控量测资料是调整支护结构、施工方法等设计资料的依据。施工单位应根据监控量测设计编制监控量测实施细则,报送监理、业主批准后实施,并应成立现场监控量测小组,建立相应的质量保证体系,监控量测人员要求相对稳定,确保监控量测工作的连续性,监控量测小组负责及时将监控量测信息反馈施工、设计单位,对设计进行修正。

2)监控量测设计内容

监控量测可分为必测项目和选测项目两类。必测项目在采用新奥法修建的隧道中必须进行,选测项目应根据围岩性质、隧道埋置深度、开挖方式等条件确定。

3)监控量测断面及测点布置原则

地表沉降测点应在隧道开挖前布设,地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程,地表沉降测点纵向间距为5m,地表沉降测点横向间距为25m,在隧道中线附近测点应适当加密。

拱顶下沉测点和净空收敛测点应布置在同一断面上,测点纵向间距5m,拱顶下沉测点原则上设置在拱顶轴线附近,当隧道跨度较大时,应结合施工方法在拱部增设测点,下穿高速公路段隧道拱顶下沉测点布置3个(拱顶中央、左右侧拱腰各一个)。在最大跨度处、拱腰设置两条水平收敛测线。

4)监控量测频率

按测点距开挖面的距离及位移速度分别制定量测频率。

5)监控量测控制基准及管理等级

监控量测控制基准应根据地质条件、隧道施工安全性、隧道结构的长期稳定性以及周围建(构)筑物特点和重要性等因素制定,包括隧道内位移、地表沉降、爆破振动等。

位移控制基准根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移确定。

6)监控量测的数据分析及信息反馈

掌子面地质状况表、周边收敛、拱顶下沉、地表下沉测试数据按《铁路隧道监控量测技术规程》相关要求记录。

根据现场量测数据绘制位移--时间曲线或散点图,在位移--时间曲线趋平缓时应进行回归分析,以推算最终位移和掌握位移变化规律。当位移--时间曲线出现反弯点,即位移出现反常的急骤增加现象,表明围岩和支护已呈不稳定状态,应及时施作二次衬砌,必要时应停止掘进,采取必要的安全措施。

根据位移变化速率判断围岩稳定状况,变形基本稳定应符合下列条件:隧道周边变形速率有明显减缓趋势;拱脚水平相对净空变化速度小于0.2mm/d,拱顶相对下沉速度小于0.15mm/d

围岩及支护的稳定性应根据开挖工作面的状态、净空水平收敛值及拱顶下沉量的大小和速率综合判断,并及时反馈于设计和施工中,根据水平相对净空变化值进行判断时,应符合《铁路隧道监控量测技术规程》的有关规定。

测量过程中如发现异常现象或与设计不符时,应及时提出,以便修改支护参数。