溶洞处理施工方案.docx

1、溶洞处理施工方案1. 编制依据铁路隧道工程施工质量验收标准TB10417-2003客货共线铁路隧道工程施工技术指南TZ204-2008铁路隧道工程施工安全技术规程TB10304-2009铁路桥涵工程施工安全技术规程TB10303-2009客货共线铁路桥涵工程施工技术指南TZ203-2008铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010羊角一号隧道施工图羊角一号隧道D1K112+239-537段溶洞处理方案变更设计施工图 指导性、实施性及羊角一号隧道施工组织设计2. 工程概况羊角一号隧道进口里程D1K108+726，出口里程D1K114+489，全长5727m，隧道为单面坡，设计纵坡为0

2、.7%、1.72%的单面上坡，最大埋深约285m。横洞开挖至正线隧道D1K112+324时，揭示沿正线隧道走向存在大型溶洞。该溶洞全长160m，高414m，宽321m，溶洞局部顶板、侧壁及洞底表层分布有石笋、石柱、石钟乳及石幔，稳定性较差，扰动后极易坠落。溶洞底部为崩积物、冲积物覆盖，组成物分布规律不强，无明显的成层特征，且厚度突变快，均一性差，不宜作为隧道结构基础。图1溶洞平面示意图岩溶水受冲沟水下渗补给，补给不大，观测最大水量2L/S，对隧道工程影响较小。3. 总体施工方案隧道D1K112+244D1K112+388段发育大型溶洞，采用特殊衬砌结构，台阶法开挖。开挖后清除洞顶钟乳石及松动岩

3、块，施做初期支护。该段隧底溶腔发育，采用桩基跨越，桩采用直径1.25m的钻孔灌注桩，沿隧道走向分别在隧道中线及边墙设三排桩基，桩与桩之间设三道纵梁连接，梁体间浇筑仰拱混凝土。隧道衬砌采用仰拱现行浇筑，拱墙一次成型，拱墙铺设防水材料。拱部及边墙空腔采用施做2m厚的C20混凝土护拱或回填密实，对于D1K112+264D1K112+294段左侧边墙空腔及D1K112+309D1K112+364段拱部空腔，先对溶洞岩面施做锚杆进行加固，22砂浆锚杆，长3.5m，间距1.2m1.2m,梅花形布置，端部预留50cm在外部，施做衬砌时，采用C20混凝土回填密实；对于D1K112+361D1K112+389段

4、溶洞空腹初喷10cmC25混凝土，施做22砂浆锚杆，长3.5m，间距1.2m1.2m,梅花形布置，6钢筋网，在溶腔空腹中，于衬砌外设置2m厚的C20混凝土护拱；对于D1K112+389D1K112+394段溶洞底部采用C20混凝土换填，边墙及拱部按D1K112+361D1K112+389段处理。4. 资源配置 溶洞处理施工需要的主要机具设备见表1，人员配置见表2。表1 主要机具设备表序号名 称规格型号单位数量备 注一开挖设备1空压机20m3台3租赁2风动凿岩机YT-28把12购置3挖掘机小松PC200-8台1装渣4矿山车大奔台5租赁二桩基施工设备1冲击钻机台3租赁2汽车吊台13混凝土运输车台4

5、三钢筋加工设备1钢筋电焊机BX1-400台10钢筋焊接2钢筋切割机GQ40F台2切割钢筋3钢筋弯曲机GW40台2弯折钢筋4钢筋调直机GTJ4-14台2钢筋调直5砂轮切割机TCH300台3钢筋切割四二次衬砌施工1钢模台车台12.混凝土输送泵台1表2 施工人员配置表序号人员或工种人员安排作业内容1施工负责人刘金建全面管理2质检工程师菅速军工程质量检查监督3现场工程师王涛、郑博文现场安排4测量工程师魏东、刘永健施工放样与控制5试验工程师刘建凯、高桂鹏钢筋、混凝土等试验6现场安全员孔德寿现场安全与指导7钻孔工25人开挖钻孔及桩基钻孔8支护班20人隧道初期支护9衬砌班35人桩基、仰拱及二衬混凝土浇筑10

6、钢筋工20人钢筋加工与绑扎11爆破工8人隧道爆破施工5. 工期安排表3 工期安排表序号施工里程施工项目工期工程量进度指标备注1D1K112+239330洞身开挖及支护2015.1.32015.1.26石方13076.7m3120m/月二号迂回导洞进洞开挖2D1K112+330537洞身开挖及支护2015.1.32015.2.18石方19961.1m390m/月一号迂回导洞进洞开挖2015.1.262015.2.18石方10645.9m390m/月二号迂回导洞进洞开挖3D1K112+330537溶腔空洞回填及护拱施做2015.3.12015.4.20一号迂回导洞进洞4D1K112+244388桩

7、基施工2015.3.12015.5.1混凝土570m38m/天5台钻机5D1K112+244388暗梁及仰拱施工2015.5.22015.7.6砼3929.76m318m/8天18m为一施工段6D1K112+537388仰拱施工2015.5.22015.7.4砼2205.2m312m/5天12m为一施工段7D1K112+239537防水及衬砌施工2015.5.202015.9.24砼4231.6m312m/5天12m为一施工段6. 溶洞施工方案溶洞概况现场勘测显示溶洞与隧道结构物的位置关系分为隧底空腔、隧道边墙处小型空腔、隧底边墙空腔、洞顶小型空腔和拱墙大型空腔。溶洞开挖后钻孔揭示里程D1K1

8、12+244388段隧底溶洞发育较大，岩性组成复杂，不宜做隧道结构基础。里程D1K112+264294、D1K112+301319段左侧边墙及D1K112+379389段右侧边墙向隧道外延伸空腔，深25m，高16m。里程D1K112+309364段拱顶存在溶槽，宽39m，高25m，沿拱顶向右侧延伸。里程D1K112+361394段拱顶及右侧边墙存在较大空腔，空腔侧壁、顶板及局部洞底表层分布有石笋、石柱、石钟乳及石幔，其稳定性较差，易坠落。 设计开挖支护参数D1K112+239D1K112+537段洞身开挖采用爆破开挖，台阶法施工。隧道支护参数见表4，特殊衬砌结构见图6.2.1。表4 支护参数表

9、分段里程钢架超前支护起始里程终止里程衬砌类型类型部位间距类型每环根数纵向间距m单根长度mD1K112+244D1K112+330特殊衬砌D1K112+330D1K112+388特殊衬砌I18型工字钢拱墙1.0 42小导管3034.5D1K112+388D1K112+537b型复合I18型工字钢拱墙1.0 42小导管3034.5图2溶洞特殊衬砌图施工工序施工工序流程如图3所示。隧道开挖及支护D1K112+330537段采用三台阶七部开挖施工，施工前首先清除溶洞顶板、侧壁及局部洞底表层分布的石笋、石柱、石钟乳及石幔，确保施工安全。按设计轮廓放点，先对隧道轮廓外拱部空腔岩面进行加固，对于里洞 身 开

10、 挖边墙空洞M10浆砌片石垛顶C20混凝土回填初期支护施做溶腔处理C20混凝土护拱基地注浆加固桩基施工梁板施工仰拱填充施做防水层施工二衬施工洞顶石柱、石松清理钻孔确定桩长监控量测图3工序图程D1K112+309D1K112+364段拱部空腔，施做锚杆进行加固，22砂浆锚杆，长3.5m，间距1.2m1.2m,梅花形布置，端部预留50cm在外部，待C20混凝土回填后连接在一起；对于D1K112+361D1K112+389段溶洞空腹施做22砂浆锚杆，长3.5m，间距1.2m1.2m,梅花形布置，6钢筋网，网格间距25cm25cm，喷10cmC25混凝土。钻眼爆破开挖，每循环进尺控制在2榀拱架间距内，

11、开挖后及时施做初期支护，安装I18钢拱架，施做锚杆及安装钢筋网片，按设计回填要求对拱顶及边墙空洞处预埋混凝土泵管，管顶离岩面不得大于30cm，喷射混凝土前内侧管口包裹保护，待初期支护封闭后通过预埋泵管泵送C20混凝土回填空洞。开挖边墙前，为确保溶洞顶板及侧壁稳定，应对边墙拱脚处空腔砌筑2m厚的M10浆砌片石垛顶，沿隧道边墙走向支撑岩面。图4浆砌片石垛顶图空腔回填及护拱施做D1K112+309D1K112+364段初期支护拱部及边墙依次封闭后，按先拱部后边墙的顺序依次对较小空腔分次泵送混凝土回填密实。图5拱顶空腔回填示意图D1K112+361D1K112+394段隧道拱部及大部分边墙轮廓线处于溶

12、腔内，溶腔岩面挂网锚喷加固后，先于C20混凝土护拱外轮廓线安装模板支架，支架采用I18钢拱架，钢拱架间距1.0m，纵向采用22螺纹钢连接为以整体，钢拱架内侧铺设5cm的模板。施做初期支护，每隔5m在拱顶位置预埋混凝土泵管，待初期支护封闭后分次泵送C20混凝土浇筑护拱。浇筑时应依次分多次泵送混凝土，密切关注初期支护的变形。图6护拱施工示意图隧道基底加固为提高桩的相对刚度，约束桩顶位移，改善基底性能，需对隧底冲积填充物进行注浆加固，分以下两种方式注浆：6.6.1钢花管注浆加固桩位2-19与3-19、1-20、2-20与3-20之间采用75钢花管注浆加固，钢管桩间距1.21.2m，梅花型布置，设计参

13、数如下：钢花管：长度5m，钻孔直径1cm，钻孔间距15-20cm，梅花型布置注浆浆液：水泥浆水灰比W:C=0.5:11:1注浆压力：0.30.5MPa6.6.2袖阀管注浆加固桩位3-21与3-22采用钢制袖阀管注浆加固，钢制袖阀管钻孔布置见图7。图7袖阀管桩位布置图注浆设计参数如下：袖阀管采用424mm刚性管。套壳料采用膨润土和TGRM特种灌浆料现场配制。注浆孔开孔直径不小于108mm，终孔直径不小于90mm。孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。注浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比：(0.751.5:1)注浆压力为23MPa。浆液扩散半径11.2m。桩位3-21下管深度38m，桩位3

14、-22下管深度46.2m。袖阀管注浆质量控制将孔位附近场地整平后，再测量放样；在注浆施工中应通过现场试验对布孔方式、注浆参数及浆液配比作进一步调整，并在以后注浆施工过程中根据现场实际情况进行适当调整，以确保注浆效果；孔口止浆率不得小于90%；每循环注浆的扩散半径合格率不得低于90%；注浆过程中要采取相应的措施来防止堵管，如多做试验选定合理的凝结时间，注意压力的变化，如压力升高要及时提升芯管；严禁使用不合格材料，不得使用受潮或过期水泥；制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意变更；严密监视注浆压力和注浆量，出现异常时应立即停止灌入，查明原因并采取相应措施；待浆液达到设计要求后，方可进行下到工

15、序的施做；加强浆液的管理，防止浆液的流失。钢制袖阀管加固桩位施工流程见图8。桩位放样钻 孔下套壳料套壳料制备安装袖阀管、封孔插入注浆管注浆头、管路连接浆液拌制水泥、缓凝剂检验注浆、提管图8袖阀管施工工艺流程图桩基施工D1K112+244D1K112+388段溶腔发育，隧底岩性及空腔复杂，不宜作为隧道基底，采用桩基础跨越，桩采用直径1.25m的钻孔灌注桩，桩中心间距6m，沿隧道走向布置72根桩基。对于未开挖或溶洞净空不满足钻探或桩位未钻探的桩应在钻桩前，应逐桩确定钻孔桩施做长度，要求钻孔深度不小于“设计桩长+5m”并保证进入基岩不小于2m，确保桩基安全。6.7.1 桩位布置沿隧道走向分别在隧道中

16、线及边墙设三排桩基，单排桩数24根，共72根桩。桩基设计全部为端承桩，要求桩底深入基岩不得小于5m，以此确定桩长。表5 桩位设置表编号里程桩长（m）钻孔长（m）编号里程桩长（m）钻孔长（m）1-1D1K112+247.09141-13D1K112+319.08132-1D1K112+247.09.514.52-13D1K112+319.08133-1D1K112+247.09143-13D1K112+319.01-2D1K112+253.06.511.51-14D1K112+325.07122-2D1K112+253.09142-14D1K112+325.08133-2D1K112+253.0

17、383-14D1K112+319.01-3D1K112+259.08131-15D1K112+331.07122-3D1K112+259.09142-15D1K112+331.07123-3D1K112+259.06113-15D1K112+325.01-4D1K112+265.07121-16D1K112+337.07122-4D1K112+265.08132-16D1K112+337.07123-4D1K112+265.05103-16D1K112+331.01-5D1K112+271.07121-17D1K112+343.02-5D1K112+271.08132-17D1K112+343

18、.06113-5D1K112+271.03-17D1K112+337.01-6D1K112+277.07121-18D1K112+349.02-6D1K112+277.07122-18D1K112+349.06113-6D1K112+277.03-18D1K112+343.06111-7D1K112+283.06111-19D1K112+355.02-7D1K112+283.05102-19D1K112+355.012173-7D1K112+283.03-19D1K112+349.012171-8D1K112+289.06111-20D1K112+361.016212-8D1K112+289.

19、0492-20D1K112+361.016213-8D1K112+289.03-20D1K112+355.015201-9D1K112+295.06111-21D1K112+367.02-9D1K112+295.06112-21D1K112+367.016213-9D1K112+295.03-21D1K112+361.030351-10D1K112+301.010151-22D1K112+373.02-10D1K112+301.010152-22D1K112+373.016213-10D1K112+301.03-22D1K112+367.030351-11D1K112+307.09141-23

20、D1K112+379.02-11D1K112+307.09142-23D1K112+379.05103-11D1K112+307.03-23D1K112+373.08131-12D1K112+313.09141-24D1K112+385.02-12D1K112+313.09142-24D1K112+385.03-12D1K112+313.03-24D1K112+379.049图9桩位布置横断面图 6.7.2施工准备 6.7.2.1定位放线溶洞段隧道贯通后，开挖隧底至桩顶标高，平整场地，根据洞外坐标引点、标高、水平点进行桩位施工测量。桩基轴线、桩位偏差应按照钻孔桩验收规范要求进行标定：桩基轴线位

21、置允许偏差值不应大于20mm钻孔倾斜度均应在1%长度内。钢筋骨架底端面高程允许正负值50mm。孔底沉渣厚度不得大于50mm或不大于设计规定值。在灌注混凝土前必须复测沉渣厚度，沉渣超过规定的，必须重新清孔合格后方可灌注混凝土。轴线、桩位测设并通过验收后，要进行保护，防止轴线位移桩位变动。6.7.2.2施工用电准备施工用电线路和照明设备设专人负责检修管理，洞内照明线与施工动力线分别沿隧道两侧边墙布设，离地高度不得小于2.5m，用电线路，均应使用防潮绝缘导线，并按规定的高度用瓷瓶悬挂牢固。不得将电线挂在铁钉和其他铁件上、或捆扎在一起。开关外应加木箱盖，采用封闭式保险盒。电缆线应牢固地悬挂在高处，不得

22、放在地上。6.7.3施工方法与工艺流程6.7.3.1 钻孔桩施工流程见图10。合格试块试压及桩基检测不符合要求合格桩位放线埋设钢护筒倾斜度及平面位置控制埋设钢护筒不合格，拔出钢护筒安装钻机、泥浆循环系统选择钻头泥浆制备钻 进合格钻至设计标高、清孔不合格采取措施合格清 孔检 孔安装钢筋笼选择钻头安装导管拔 球测量混凝土面高度灌注水下混凝土测量混凝土面高度制作试块养生、检桩凿除桩头图10 钻孔桩施工流程图6.7.3.2钻孔桩施工方法钢护筒安装护筒采用钢护筒，用卷板机卷制，直径比桩径大20cm，钢板厚5mm。埋设前由测量组放出设计桩中心，操作工人开挖护筒基坑，开挖基坑直径应比护筒外径略小，护筒挤压埋

23、入，埋设好的护筒顶高出地面30cm，护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为2m，护筒埋设完成后周边应夯填密实，避免下沉，同时在合适位置设置泥浆排放口。泥浆池设置有条件的可利用仰拱底的溶腔直接砌筑泥浆池，每个泥浆池容积不小于30m，桩基施工完成后，将剩余泥浆清理干净并拆除泥浆池。钻机就位冲击钻利用汽车吊配合转移就位，支垫牢固后，现场管理人员应检查钻头冲击中心是否与设计桩中心吻合，否则应进行调整直到满足要求为止。上述工作完成后应及时接通电路，检查钻机是否能够正常作业。钻机就位必须平正、稳固，确保施工中不发生倾斜、移动。使钻机转盘中心线、天车中心、钻头中心及桩中心位

24、于一条沿垂线上，经当班技术人员检查，验收签字后方可钻孔。开孔经项目部和监理工程师对准备工作检查验收合格后即可开钻。正式开钻前应先向护筒内灌注泥浆（或直接加入粘土块若溶腔底为粘土填充物也可直接注入清水），采用钻头以小冲程反复冲击造浆。冲孔时要求孔内水位控制在高于护筒下脚50cm，低于护筒顶30cm以内，同时还应比地下水位高出1.5-2.0m。避免损坏护筒脚孔壁和泥浆外溢。初期冲孔阶段应随时检查孔位，务必将冲击中心对准桩孔中心。开孔深度在3-4m范围内时可不掏碴，以便石碴泥浆尽量挤入孔壁周围空隙加固孔壁。正式钻进 冲孔到一定深度大于3-4m以上时开始正式钻进，正式钻进时应根据地质情况采取不同的冲击

25、方法和措施，同时根据不同地质情况选择合适的泥浆比重。一般基岩中冲进时泥浆比重控制在1.3；砂及砂卵石地层泥浆比重控制在1.5。掏碴正常钻进时每班应至少掏碴一次。掏碴应达到泥浆内含碴显著减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止。掏碴后应及时向孔内添加泥浆或清水以保持水头。掏出的钻碴应进行集中堆放，由项目部统一安排处理，不得污染场地。泥浆池内多余的泥浆也由项目部统一安排外运，不得随意排放。地质取样钻进过程中地质情况有变化时应及时取样，进入岩层后，每隔50cm取一次渣样，取得的样品存放在标准样品盒内，同时做好标记（取样时间、取样深度、地质名称）。钻进过程中应及时填写钻孔记录。成孔检验：钻机钻进到位班组自

26、检合格后，安质部应及时进行复检。检查指标主要有：孔深、孔径、竖直度。其中孔深利用测绳进行检查；孔径、竖直度利用自制检孔器进行检查。为尽量缩短钢筋笼下放后清孔时间，在成孔检验合格后协作队应及时清孔并调整泥浆指标以尽量接近混凝土灌注前指标，即：泥浆含砂率不大于4%，泥浆比重在1.2以下。用重量不小于4kg的测锤测量孔内沉碴厚度不大于100mm。钢筋笼制做主筋与加强筋间采用点焊，加强筋置于主筋两侧，自桩顶往下每隔2m设一道。钢筋笼自上而下以2m间距设钢筋保护层垫块，保证浇筑桩的保护层厚度。将制作好的钢筋笼稳固放置在平整地面上，防止变形，并挂牌标明钢筋笼的长度及对应的桩号。钢筋笼加工完毕，报请监理验收，合格后方可使用。钢筋笼安装起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，设置24个吊点且吊点对称。 下笼时由人工辅助对准孔位，保持垂重、轻放、慢放，避免碰撞孔壁。下放过程中若遇到障碍应立即停止，查明原因进行处理，严禁高提猛放和强制下入。下放钢筋笼时，技术人员在场严格控制笼顶标高，达到设计标高后四周固定四根吊杆（吊杆用22钢筋加工，下部焊在钢筋笼主筋上，上部弯钩吊挂于井口方木上），防止钢筋笼下沉或浇筑混凝土时上浮水下混凝土灌注 钻孔桩采用C35（主墩采用C30）水下混凝土。经现场监理清孔验收合格后组织混凝土灌