胡家坡隧道溶洞处理方案.docx

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胡家坡隧道溶洞处理方案

胡家坡隧道DI2K24+563～DI2K24+543段

施工方案

一、编制依据

1、胡家坡隧道（DI2K23+947.5）设计图；

2、胡家坡隧道DI2K24+563～DI2K24+543段现场地形、地质情况，统筹施工，总体施工计划；

3、现行的工程建设和铁路行业技术标准、施工规范和操作规程、工程质量检验评定标准等技术资料；

4、现行的相关法律、行政法规和工程建设施工的规定；

5、我公司现有的施工技术力量、机械设备及历年来在隧道方面的施工能力和施工经验。

二、编制范围

胡家坡隧道DI2K24+563～DI2K24+543段。

三、编制原则

1、认真执行国家、铁道部、建设单位关于高铁基本建设的法令、法规、政策和管理办法。

2、严格执行国家、铁道部关于铁路工程施工技术规范、操作规程和质量检验评定标准。

3、充分考虑本隧道工程特点和工程施工环境。

4、满足现场施工的具体要求：

（1）施工方案科学、方法先进合理、措施切实可行，做到“方案上可行、安全上可靠、经济上合理”，以满足总工期要求。

（2）施工机械设备配套齐全，搭配合理，并有备用，满足施工方案及工艺要求。

（3）劳动力安排和主要材料供应计划，满足施工方法、施工工艺和进度计划要求。

（4）组织机构合理，专业技术管理人员配备满足施工需要。

（5）施工总平面布置做到统筹安排，布局合理，节约用地，减少干扰，满足环保及水土保持要求。

（6）确保达到安全、质量、工期目标，环境保护、水土保持、爆破安全技术措施切实可行，具体可靠，做到文明施工。

四、原设计情况

DI2K24+120～DI2K24+660段基岩为灰岩夹页岩，页岩、泥岩夹灰岩及煤线，设计围岩为V级，支护及衬砌类型为V级Ⅰ型加强复合式衬砌，其中DI2K24+560～DI2K24+557为V级加强下锚复合。

超前支护为超前小导管预支护。

5、工程地质

DI2K24+120～DI2K24+660段基岩为灰岩夹页岩，页岩、泥岩夹灰岩及煤线，且岩质软，稳定性差。

目前上台阶掌子面里程为DI2K24+563，拱顶埋深约17m。

掌子面揭示地质情况为：

基岩以薄至中厚层深灰色灰岩为主，夹灰黄色薄层泥、页岩及硅质岩；灰岩溶蚀现象严重；泥、页岩及硅质岩风化严重，为强风化状；岩层走向与洞轴方向近于垂直，岩层倾角约40°~45°；据现场施工情况介绍，2011年12月11日掌子面中部为一宽1~1.5m的灰岩质岩柱呈竖直状贯穿掌子面，岩柱左右两侧各为填充型溶洞，填充物为硬塑状黄色黏土，夹杂大量的砂、页岩质强风化碎、块石，掌子面干燥，无地下水渗出。

施工期间，因溶洞内填充物失稳坍塌，于DI2K24+566~+560线路左侧拱部形成一宽6~7m、高5~6m的坍落空腔，于DI2K24+565~+560线路右侧拱部形成一宽4~5m、高2~3m的坍落空腔，坍落堆积物以黄色黏土为主，夹灰岩质、泥页岩质碎块石，其中灰岩质块石最大块径为2*3*4m，其上溶隙溶孔密集发育。

因该段浅埋，洞身内坍塌导致地表DI2K24+565~+550中线附近，形成一纵向长13~15m、横向宽15~17m、深5~10m的近椭圆形坍塌坑，地表靠小里程端坑壁高约8~10m且坡面岩层层面顺向坑中心，坑壁顺层蠕滑，致使地表DI2K24+544、+517形成两道宽5~20cm、深50~150cm的环向连续裂缝，DI2K24+517裂缝已造成一座坟地破坏并影响另外两座坟地。

六、方案变更原因

自然原因：

岩溶（不可预见的地质原因：

因为异常、特殊、无规律性，现行的勘察规范及勘探手段难以查清）。

七、具体施工措施

1、为防止坍坑上方土体蠕动破坏坟墓及果林，采用弃碴反压回填掌子面后，先对地表塌坑采用C20片石砼回填至原地面下1m处，再施作1m厚黏土回填，地面裂缝采用黏土夯填密实，防止地表水下渗。

并用塑料薄膜覆盖。

2、设置警戒并做好排水处理

对地表坍陷区采用彩条布覆盖，并设置警戒范围（用彩条旗将坍陷区四周围起来，并在行人处设置警戒标识牌），派专人防护。

坍塌区四周设临时排水沟。

在坡脚设置临时截水沟将坍陷区排水引入山沟下游。

3、DI2K24+563~+566段右侧拱部空腔采用C20砼回填密实后，DI2K24+563~+568段拱部增设4m长φ42注浆小导管注浆加固拱部围岩。

注浆材料选用1：

1水泥净浆，注浆压力控制在0.5～1.0MPa。

3、超前支护

超前φ108大管棚长15米，环向间距0.4m，每环36根，设2环，纵向间距10m，搭接5m，原φ42超前小导管仍然施作。

临近管棚施工部位时初期支护断面前4榀钢架每榀抬高8cm，总抬高32cm，形成工作断面，以便于控制管棚施工角度，保证管棚有效支护长度。

（具体详见图1）

管棚材料采用厚度为6mm的Ф108热轧无缝钢管加工而成。

管棚注浆孔制作：

管棚上钻注浆孔，孔径为10～16mm，孔纵向间距15～20mm，呈梅花型布置，孔间距20cm。

尾部留不小于100cm的不钻孔止浆段。

钻孔及清孔：

采用管棚钻机风动干钻法钻进成孔，孔径应大于管棚直径15mm，管棚成孔后应来回扫孔两次，将孔内岩粉残碴清除干净，以便于管棚安装。

钻机回旋钻头直径、钻压、转速、风量、风压等钻进参数应满足施工需要。

顶管：

钻孔检测合格后，将钢管连续接长，用钻机旋转或人工配合挖掘机装入孔内，如遇故障，需清孔后再将钢管插入。

注浆作业：

超前大管棚、小导管注浆材料采用1：

1水泥净浆。

用注浆泵按先单后双，先下后上，先稀后浓的原则注浆。

注浆压力控制在0.6～1.0Mpa。

4、洞身开挖及支护

DI2K24+563~+543段采用Ⅴ级Ⅱ型衬砌，设全环I20b型钢钢架间距0.5m/榀，拱部系统锚杆调整为4m长φ42注浆小导管，

为确保施工安全，采用三台阶法施工，上台阶留置弧形核心土，减少临空面，确保掌子面的稳定。

开挖采用挖掘机开挖，人工配合修整，局部较硬岩层采用破碎锤开挖。

如需爆破，采用小药量松动爆破，多打孔，少装药，尽量减少对围岩的扰动。

开挖循环进尺不大于1榀拱架间距，边墙落底一次开挖不超过2榀拱架。

三台阶七步开挖法施工工法说明：

施工步骤见图-2，开挖透视图见-3，施工工序见图-4所示。

第1步，上部弧形导坑开挖：

在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为3～5m，宽度为隧道开挖宽度的1/3～1/2。

开挖循环进尺根据初期支护一榀钢架间距确定，最大不得超过0.6m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土。

上台阶开挖矢跨比大于0.3为原则，确定上台阶高度为3.4m。

开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第2、3步，左、右侧中台阶开挖：

开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过0.6m，开挖高度为3.4m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第4、5步，左、右侧下台阶开挖：

开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过0.6m，开挖高度为3.6m，左、右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架墙脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。

第6步，上、中、下台阶预留核心土：

各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。

第7步，隧底开挖：

每循环开挖长度不大于3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成四个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱。

4、初期支护

DI2K24+563~+543段初期支护采用V级围岩Ⅱ型衬砌进行支护施工，施工过程中根据围岩实际情况，关键部位相应进行加强，其具体支护参数及施工要点如下：

a、钢支撑

钢拱架采用I20b工字钢，间距50cm，钢架间设φ25纵向连接筋，环向间距1m，钢架拱脚及墙脚位置设φ22锁脚注浆锚杆共8根，每根长度4m。

钢架在钢筋加工棚设置的1：

1制作样台上，制作时按单元分段进行，运至现场后拼装安装。

加工要做到尺寸准确、弧形圆顺、钢筋焊接（或搭接）长度满足设计要求，接头处相邻两节圆心重合，连接孔位准确；无扭曲现象。

钢架安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖部分，保证钢架正确安设，钢架外缘预留5cm的保护层。

安装拱脚或墙脚钢架前，应清除垫板下的松碴，将钢架置于原状岩石上，在软弱地段，拱脚下加垫钢板或砼垫块；钢架与岩面之间的间隙要用砼垫块及喷射砼回填密实饱满，以提高支撑效果。

b、锚杆支护

该段支护拱部采用φ42注浆小导管，边墙采用砂浆锚杆，锚杆长度4m，（环）120cm*（纵）100cm梅花型布置，导管每环16根，砂浆锚杆7根；锚杆与钢筋网联为整体，靠近钢架的锚杆要和钢架焊接牢固。

采用风枪钻孔，钻孔方向与岩面尽量垂直，孔位偏差不大于±150mm，孔深偏差不大于50mm，钻孔直径大于锚杆直径15mm。

杆体插入长度不小于设计长度的95%。

锚杆注浆后，在砂浆凝固前，不得敲击、碰撞和拉拔。

c、钢筋网支护

钢筋网采用ø8钢筋制作，网格尺寸20*20cm。

网片在洞外编制成网片，运至工作面后拼装挂设。

钢筋网应随受喷面的起伏铺设，钢筋网安设时应互相搭设，搭接长度不小于一个网格尺寸，钢筋网与钢筋网间锚杆应连接牢固，保证在喷射砼时不晃动。

d、喷射砼

采用C25喷射砼支护，湿式喷砼施工工艺，喷射砼厚度28cm。

喷射前先用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射砼厚度的标志钉，喷射作业先从拱脚或墙角向上旋喷，以防止上部喷射回弹虚掩拱脚（墙脚）而不密实，导致强度不够。

5、洞身衬砌

洞身衬砌采用全断面一次衬砌的施工方式，砼灌注时尽可能做到不间歇施工和加强捣固工作。

结构砼采用C40钢筋砼，拱部衬砌厚度55cm，仰拱砼65cm，仰拱填充采用C20砼。

结构钢筋主筋为双层φ25钢筋，纵向间距20cm，纵向分布筋为φ14钢筋，环向间距25cm。

钢筋绑扎要分布均匀，横平竖直，同一截面上绑扎接头不得大于50%，绑扎搭接长度大于37.5d。

6、监控量测

加强监控量测，实行信息化管理。

监控量测设专人负责，拱顶下沉及围岩收敛监测点布设在隧道顶部、底部及两腰（即中台阶边墙）处，每5m检测一个断面；地表沉降每个断面设置8～10个点，每10m设置一个断面，共设置7个断面。

监测频率按照规范要求进行，并及时进行数据分析，及时反馈于施工，当量测数据表明围岩收敛变形接近控制标准的警戒值时，尽快采取加强措施进行加固，抑制变形，防止因变形突变引起坍塌。

围岩量测点位布置图详见图5、6。

八、暗洞施工风险控制措施

DI2K24+563~+543段基岩为灰岩夹页岩，页岩、泥岩夹灰岩及煤线，且岩质软，稳定性差。

1、加强超前地质预报工作，手段多样化、综合化（地质雷达、超前探孔、红外探水）对开挖面前方地层进行探测预报并对每一循环开挖岩体做好地质素描，判明地层和含水情况，为超前支护和初期支护参数提供依据，及时修改或加强超前支护和初期支护参数。

认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时调整施工方法。

2、局部地段大管棚施工仰角过大，导致开挖过程中导致掉块或超挖严重时，视实际情况可增设超前小导管注浆加固周边围岩，提高其自承能力，减少围岩松弛变形。

3、严格控制开挖工序工艺，尤其是一次开挖进尺及开挖方法，必须采用三台阶开挖，杜绝各种违章施工。

局部需要爆破时严格控制爆破装药量，减小对软弱围岩的扰动。

4、超前预注浆固结止水、钢架制作、支护和衬砌混凝土质量必须符合设计及规范要求。

5、严格控制施工安全步距，仰拱紧跟，并根据监控量测结果，适时进行二次衬砌施工，保证施工安全。

6、施工期间，洞口应常备一定数量的抢险材料，如方木、型钢钢架等，以备急用。

7、隧道开挖过程中碰遇煤层时，应加强有害气体的检测，根据监测的洞内有害气体的浓度高低，及时采取相应的技术措施，为科学组织施工提供依据，防止在施工过程中，有害气体浓度超限造成灾害。

当发现隧道内瓦斯浓度超标时，安全检查员和瓦斯安全检查机构人员均有权命令施工人员停止工作，撤离到安全地段，并按照有关规定采取处理措施，逐级上报现场情况。

8、为防止暗洞开挖过程中地表下沉形成的拉力对埋置于洞顶的移动光缆造成破坏，在暗洞开挖前应跟移动公司提前进行协调，并处理妥当。

9、为确保施工安全及质量，加强现场施工管理和技术指导及监控，实行精细化管理，制定值班制度，采取专人负责制。

对每一工序，每一工班，做到实时监控。

（附现场工班负责人及值班人员名单）

现场工班负责人

架子队值班员

图-1大管棚施工示意图

图-2　　开挖步骤图

图-3　开挖透视图

图-4　　施工工序图

图5洞顶地表下沉量测断面布置

图6洞内围岩周边收敛点布置