仓园施工情况.doc

仓园隧道穿越泥石流沟施工情况一、工程概括仓园隧道位于甘肃武都汉王镇，隧道起讫里程为DK378+170-DK378+885，全长715m，其中DK378+170-DK378+178设计为明洞。全线按照单洞双线设计，隧道最大埋深80m，最小埋深15m。DK378+170-DK378+760断面加宽值为0，从DK378+760-DK378+885断面加宽值为10cm。全洞按照级加强设计。 1、工程地质特性。隧道通过地层重要为第四系全新统洪积细角砾土、粗圆砾土，第四系上更新统风积黄土、冲积砂质黄土、粗圆砾土及下伏的志留系千枚岩，隧道整体围岩较差。2、地质构造。隧道区在大的构造单元上处在秦岭纬向构造带和武都“山”字型构造体系的复合部位，构造作用重要表现为自中生代晚期开始大面积的缓慢抬升，岩体受到上述构造作用及白龙江-武都区域断裂带（F5距隧道1.5km）影响，沿白龙江两岸岩体节理裂隙发育，岩体较破碎。3、水文地质特性。隧道范围内甘家沟内有少量地表流水，平时流量较少，在雨季有大的洪流。根据常规物探分析，甘家沟内洪积细角砾土内呈富水状。 预测隧道通过甘家沟泥石流沟最大总涌水量3219m3/d，且受季节降水的影响，涌水量变化较大。4、不良地质。隧道在DK378+380-DK378+643穿越的甘家沟为泥石流冲沟，总长263m。该泥石流沟规模大，重要地质为圆砾土、角砾土和千枚岩，隧道在甘家沟埋深最浅处仅有15m。5、地震烈度。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2023），该区地震动峰值加速度0.20g（相称于地震基本烈度八度），地震动反映谱特性周期0.45s。 二、隧道设计支护参数设计参数围岩级别预留变形量（cm）初期支护二次衬砌喷射砼锚杆钢筋网钢架厚度（cm）位置位置长度（m）纵环间距（m）类型位置间距（cm）类型位置间距（m）拱墙（cm）仰拱（cm）101527/25全断面拱墙411.28拱墙2020b全断面0.65055 注：喷混凝土厚度一栏中，斜线上为拱墙喷层厚度，斜线下为仰拱喷层厚度。隧道全长采用级围岩加强衬砌，拱部小导管超前注浆，小导管长4m，环向间距0.4m，纵向间距2.4m，初期支护采用20b型钢钢架。隧道进口明暗分界处、出口各设一环108大管棚，管棚长30m，环向间距0.4m。洞身DK378+380-DK378+643为下穿甘家沟浅埋段，拱墙设50钢花管系统注浆，浆液采用水泥-水玻璃双液浆。洞内采用89大管棚超前支护，管棚长10m，环向间距0.4m，管棚内设钢筋笼，灌注水泥砂浆充填密实，管棚间设超前小导管预支护。建筑材料初期支护和预支护喷射砼：C25网喷砼锚杆：拱部22中空组合锚杆，边墙22全螺纹砂浆锚杆小导管：42热轧无缝钢管管棚：89、108热轧无缝钢管钢筋网：8HPB钢筋钢架：型钢钢架20b二次衬砌隧道衬砌：拱部、边墙、仰拱：C45钢筋砼仰拱填充：C20砼防排水设计洞内防排水全隧道均设立双侧排水沟，不设立中心水沟。初期支护与二衬之间铺设1.5mm厚防水板，无纺布不小于350g/m2，采用无钉铺设，搭接缝为双焊缝。隧道拱墙环向设50mm盲管，间距610m，拱墙纵向设80mm盲管，分段1015m与边墙进水孔连接。施工缝防水：环向施工缝采用中埋橡胶止水带+外贴式止水带复合防水构造；纵向施工缝采用中埋钢边止水带+界面剂复合防水构造。洞外防排水洞顶截水沟设在刷坡线以外510m，拦截地表水。兰州端洞口外2m设一道横向盲沟，拦截路面水，尺寸为3040cm（宽深）。甘家沟沟心采用C20砼铺砌，上下游各50m，铺砌宽度24m。沟心上下游各15m，宽24m地表采用42小导管注浆，小导管长3m，间距11m。三、施工情况1、隧道帷幕注浆仓园隧道因穿越甘家沟泥石流沟，围岩破碎，富水，裂隙发育，自稳能力差，沉降量加快、加大，地表沉陷，沿隧道方向产生较大的裂纹。由于地表裂缝严重，洞内无法控制沉降，为了可以保证正常的施工，保证施工的安全，为了保证地表及洞内施工安全，经各方专家的讨论及现场调研，拟定了地表帷幕注浆的方案。1.1帷幕注浆方案制定地表解决DK378+450DK378+550段落，以隧道边墙净空外左8米和右5米范围内帷幕注浆，高度为隧道拱部以上5m至边墙底部（如下图）。钢管采用89钢管，端部在拟定帷幕注浆范围内制作花管（在固结区内设出浆孔），间距1m1m，从地表打入至隧道边墙底部，自下游往上游注1：1水泥-水玻璃双液浆，形成帷幕保护。 图表 1地表注浆图 1.2帷幕注浆的实行1.2.1人员组织根据施工工艺及施工进度，施工人员分为四个班组，一个是前场清理组，重要负责钻孔前场地的平整，一个是钻孔组，重要负责注浆孔的钻设，一个是送管组，重要负责注浆管的制作与入孔，一个是注浆组，重要负责钢管注浆工作，每个组人员在34人。1.2.2设备组织施工使用挖掘机1台，重要负责清理场地，设备转移以及材料的运送；ZGYX-3500钻机4台，重要负责注浆孔的钻设；GZJB水泥注浆机4台，重要负责浆液的注入。电焊机、空压机等其他辅助设备若干台。 1.3施工工艺1.3.1工艺流程施工准备测量布孔钻孔至设计深度下注浆管注浆效果评价结束1.3.2施工环节1.3.2.1施工准备对拟注浆场地进行平整，准备好钻孔、注浆材料和机具，检查钻机、搅拌机、注浆泵是否正常，保证其能正常工作，检查注浆管路保证管路畅通，检查注浆泵的压力显示系统保证其准确无误。1.3.2.2测量放线根据设计图测量放出注浆范围和注浆孔位置，测出各注浆孔处地表标高，计算出各注浆孔深度，并对每个注浆孔编号。1.3.2.3设备选型根据现场地质情况拟定钻机型号，以满足进度规定；根据本隧道围岩破碎、遇水极易塌孔、土石夹杂、工期短、质量规定高的特点，选用ZGYX-3500液压行走潜孔钻机和GZJIB 型注浆机。1.3.2.4钻机定位根据测量注浆孔位置进行钻机就位，场地夯实整平，保证钻机稳定、钻杆垂直。1.3.2.5钻孔根据测量提供注浆孔深度钻110 孔至设计标高下0.5 米，钻进过程中用水平尺经常检查钻杆垂直度、调整钻机机座，保证注浆孔垂直。1.3.2.6下管钻孔完毕后，退出钻杆，及时进行验孔，在注浆孔深度达成规定后及时下注浆管。1.3.2.7封管注浆前先对孔口封堵。用5mm厚钢板焊接在注浆管尾端，在钢板上部贴近导向管管壁割一直径为20mm的圆孔，在圆孔处焊接15cm长、直径为20mm的钢管，注浆时用30mm高强胶管套住20钢管进行注浆，同时在尾端做一止浆阀，便于封堵。1.3.2.8注浆注浆采用全孔封闭整体注浆，注浆终压1.5Mpa。注浆时，先注周边孔，以形成周边止浆墙，防止跑浆。注浆用GZJB型液压注单、双液浆。注浆配制规定： 水泥浆的配制。浆液配制时，按浆液配合比称量加料，力求数量准确，加料顺序为先加水，在搅拌机搅拌的情况下加人水泥。注意浆液搅拌均匀倒人贮浆筒时，必须通过筛网过滤，严禁包装纸及块状水泥进人贮浆筒，浆液配比为：水泥：水=1:0.7。水玻璃配制。对当购进的水玻璃不在354O（B）范围时，加水稀释至3540（B），稀释时，边加水边搅拌，边用玻美计测量。浆液比例为：水玻璃：水泥：水=1:1:0.7。 掺速凝剂。注双液浆时，需在水泥浆中掺Na2 HPO4 缓凝剂，掺量为水泥用量的2% 4% 。加料顺序为：水一缓凝剂一水泥，搅拌时间应不少于5 min，放置时间不超过30 min。1.3.2.9注浆结束标准采用注浆终压和流量控制注浆是否结束，当压力达成1.5MPa 后，并且流量很小而注浆压力忽然增大超过1.5MPa，即可结束该孔注浆。1.3.2.10现场实验钻孔、注浆全面展开之前，先做实验孔，拟定浆液参数、浆液扩散半径、钻孔间距，以达成最佳注浆效果；在注浆孔周边分别均匀依次布置0.8m、1.0m、1.2m注浆效果观测孔。经现场多次实验拟定采用1：1 水泥浆，注浆孔间距1.0 米，浆液扩散半径0.7米，注浆效果最佳。2、隧道开挖DK378+460DK378+510段施工工法由本来的三台阶法改为大拱脚临时仰拱法施工。 2.1三台阶七步开挖法实行环节重要有第1步，上部弧形导坑开挖。在拱部超前支护后，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为35米，宽度宜为隧道开挖宽度的1/31/2，上台阶开挖失跨比应大于0.3。开挖循环进尺根据初施做复合式衬砌结束施工准备超前地质预报、测量拱部超前支护上部弧形导坑开挖两侧错位开挖中台阶两侧错位开挖下台阶地质素描、轮廓检查地质素描、轮廓检查地质素描、轮廓检查初期支护初期支护初期支护仰拱开挖、初期支护，仰拱、侧壁、拱部初期支护闭合成环监控量测鉴定围岩稳定性下一循环开挖、支护调整开挖及支护参数施做钢筋砼仰拱，填充砼变形超过规范图1 三台阶七步开挖法施工工艺流程图期支护钢架间距拟定，一般不超过1榀钢架间距。开挖后立即初喷35cm素砼，然后打设锚杆，挂钢筋网，架设拱架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角3045搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。 第23步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距拟定，一般超过1榀拱架间距，开挖高度一般为33.5m，左右侧台阶错开23m，开挖后立即初喷35cm砼，接长钢架，打设拱脚锚杆和钢架纵向连接，复喷砼至设计厚度。第45步，左右侧下台阶开挖：开挖进尺根据初期支护钢架间距拟定，不超过1榀拱架间距，开挖高度一般为33.5m，左右侧台阶错开23m，然后进行初喷，拱架、钢筋网片施做，最后复喷至设计厚度。 图2 三台阶七步开挖法施工工序示意图二衬仰拱仰拱栈桥超前支护图3 三台阶七步法开挖三维示意图第6步，上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护，完毕两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱。 第7步，隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为23m开挖后及时施作仰拱初期支护，完毕两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为36m。 具体三台阶七步开挖法施工工艺流程图见图1，开挖示意图见图2、图3. 2.2施工组织配齐施工队长、施工员、技术员、安全员以及工班长，保证各工序之间按照无间断交接。在劳力选择上，优先选用通过培训、技术纯熟的工人，特殊工种需持证上岗。施工机具配备污染低、能耗小、效率高的机具。具体情况见表1。施工部位工序名称施工机具人数作业时间（min）备注上台阶测量放样钻眼、爆破排险、扒渣素喷砼施做锚杆，铺设钢筋网片安装拱架网喷砼通风全站仪风枪挖掘机、风镐喷浆机风枪、焊机焊机喷浆机风机296610106301201206012012012030中台阶测量放样钻眼、爆破扒渣素喷砼施做锚杆，铺设钢筋网片安装拱架网喷砼出渣通风全站仪风枪挖掘机、风镐喷浆机风枪、焊机焊机喷浆机装载机、汽车风机246446663060120501209012010030下台阶测量放样钻眼、爆破扒渣素喷砼施做锚杆，铺设钢筋网片安装拱架网喷砼出渣通风全站仪风枪挖掘机、风镐喷浆机风枪、焊机焊机喷浆机装载机、汽车风机246446663060100501009010010030仰拱开挖，出渣安放栈桥安拱架喷射砼挖掘机、汽车挖掘机电焊机喷浆机63661004090100表1 三台阶七步法开挖和初期支护机械、人员及循环时间表3、地基加固DK378+450DK378+510段落依据地质实际情况，隧道仰拱位于软弱地层则进行树根桩加固基础。树根桩压浆管采用89钢管，辐射状布置，孔间距0.4米，纵向间距1米，桩管长为6m。 在仰拱开挖后，按注浆孔位预埋108mm管定孔位，以隧道中心向两侧辐射状布置，环向间距40cm，纵向间距100cm，每侧预埋108mm管12根，合计25根。预埋管管长根据仰拱、仰拱填充和初期支护厚度按2m作为地基加固桩预留。3.1地基加固桩施工 3.1.1施工工序正常施做仰拱及仰拱填充，运用仰拱仰拱填充混凝土形成止浆墙。待仰拱混凝土达成75%强度后，运用管棚机根据预埋的孔位进行钻孔定位钻土体下入套管注浆封孔。3.1.2打孔施工打孔钻机规定平稳灵活，末端安装钻头。为便于计算孔深，钻杆选用定长的2m型号。下入钻杆时丝扣涂抹黄油便于拧卸。造孔以91mm钻头钻至设计深度，下入89mm壁厚5mm套管，套管之间用丝扣直联。具体孔位根据预埋孔位进行，孔深为6m。每个钻孔结束后，及时检查孔深，合格后方开始下管。 31.3注浆施工钻孔结束合格后，拔起钻杆后，下入注浆塞，连接注浆管路，用注浆泵先压水检测管路是否漏水，设备状态是否正常，然后再做压水实验，扩大浆液通路，增长浆液充塞的密实性，核算其渗透性。标定注浆泵上电接触点压力表的最大压力指标，泵压后观测压力变化及水泥浆和水玻璃的消耗数量，记录注浆时间和注浆量。注浆达成标准后，打开三通混合器的减压阀排浆，卸下混合器换注另一孔。注浆结束后，拆卸各注浆器件，所有清洗干净，并对注浆泵检查保养。注浆材料：采用水泥-水玻璃双液浆，水玻璃用35Be，水泥用PO42.5普通硅酸盐水泥。采用的配合比为：水泥:水=1:0.7，水玻璃:水=1:0.5，水泥浆:水玻璃=1:1，水泥浆的比重为1.619g/cm。注浆压力一般为地下水静水压力的23倍，初始压力1MPa，终压2.0MPa。特殊情况解决：因某种因素（停电、机械损坏时）导致注浆中断30min以上并且恢复注浆后吸浆率陡然减小的孔，必须经钻机重新扫开灌浆孔，冲洗后再进行灌浆。 3.1.4封孔一方面排出孔内积水，向孔内注入浆液，当吸浆率小于1L/min时延续灌注30min后结束。进行封孔。DK378+460DK378+510段洞内管棚设立范围由本来的拱顶120范围扩大到180，管棚由89调整为108，环向间距由40cm调整为30cm；管棚间的超前小导管间距由40cm调整为30cm，小导管由42mm3.5mm调整为50mm5mm；小导管注浆采用水泥-水玻璃双液浆。 DK378+460DK378+510段洞内预留变形量由原设计的1015cm调整为30cm。钢架由原设计的I20b变更为I22b，钢架间距由60cm缩小到50cm，拱墙初喷混凝土厚度由27cm增长到30cm，取消系统锚杆。DK378+460DK378+510段洞内径向注浆管由本来的1m调整为3m，孔口环向间距由本来的180cm调整为150cm，纵向间距由本来的260cm调整为150cm，全环注水泥-水玻璃双液浆。