石山隧道断层破碎带专项施工方案.doc
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石郞山隧道断层破碎带专项施工方案
一、编制依据及编制原则
1.1编制依据
1.1.1合同文件、隧道施工图设计。
1.1.2《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）、《公路勘测规范》（JTJ061-99）、《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）、《锚杆喷射砼支护技术规范》（GB50086-2001）、《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）、《水泥混凝土路面施工及规范》（GBJ97-87）、《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210-2001）、《地下工程防水技术规范》（GB20108-2001）、《公路工程施工安全技术规范》（JTJ076-95）。
1.1.3国家、浙江省相关法律与规定。
1.1.4我单位目前的劳动力、施工机械设备能力、技术管理和现场地质实际调查。
1.1.5我单位历年类似工程施工经验、技术积累及设备。
1.2编制原则
1.2.1严格遵守合同文件规定的施工工期，积极稳妥、合理安排施工，在工期安排上尽可能提前完成。
1.2.2在坚持实事求是的基础上，力求“技术先进、科学合理、经济适用”。
在确保工程质量标准的前提下，积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料、新测试方法。
1.2.3分清分项工程主次，合理安排施工工序，采用流水作业施工，使各工序紧密衔接，保证隧道开挖、支护、二次衬砌及附属工程分步分期完成。
1.2.4重视各项准备工作，特别重视施工的外部条件，使施工计划建立在可行的基础上。
1.2.5重视各项准备工作，特别重视施工的外部条件，使施工计划建立在可行的基础上。
1.2.6贯彻多层次技术结构和技术政策，在施工中层层把关，确保工程一次成优。
1.2.7尽量利用原有的设施，减少各种临时工程量；尽量利用当地
的现有资源，合理进行场地规划，节约施工用地，不占或少占农田；保护环境，防止污染和施工事故，做到文明施工。
1．3编制范围
莼湖镇对外快速通道工程第一合同段所有隧道浅埋段、断层破碎带及围岩破碎带。
二、工程概况
石郞山隧道为左右分离式隧道，左线3270m，右线3250m。
隧道区地貌上为低山丘陵地区，植被发育，多为树木或低矮灌木，一般覆盖层较薄，下伏基岩为玻屑凝灰岩，出洞口强风化玻屑凝灰岩裸露。
隧址主要发育F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8共8条断层。
详见隧道断层情况统计表。
断层编号
产状°
断层性质
宽度（m）
位置
断层特征
走向
倾向
倾角
F1
275
185
82
约80
约ZK4+077附近
里程位置ZK4+077，据物探资料显示，低电阻率，通过隧道轴线，与隧道轴线相交157°，对施工有直接影响，经钻探验证，该处岩体以破碎块为主。
F2
22
292
50
约30
约ZK4+191附近
里程位置ZK4+191，据物探资料显示，低电阻率，通过隧道轴线，与隧道轴线相交90°，对施工有直接影响。
F3
30
120
60
压扭性
约30
约YK1+555附近
岩石挤压成碎裂状，局部为靡岩化及断层泥，节理裂隙发育，岩石破碎，本断裂通过隧道轴线，与隧道轴线相交成54°，对施工有直接影响。
F4
40
310
50
压扭性
约15
约YK2+309附近
岩石挤压成碎块状，本断层通过通过隧道轴线，与隧道轴线相交92°，对施工有直接影响。
F5
70
333
62
压扭性
约30
约YK4+573附近
经地面工程地质调绘，岩体为构造角砾岩，见有断层泥，另据物探资料显示，低电阻率，通过隧道轴线，与隧道轴线相交135°，对施工有直接影响。
F6
212
122
45
约2.0
ZK4+387附近
里程位置ZK4+387附近，经地面工程地质调绘，岩体为霏细岩，另据物探资料显示，低电阻率，通过隧道轴线，与隧道轴线相交104°，对施工有直接影响。
F7
223
133
70
约3.0
ZK4+467附近
里程位置ZK4+467附近，经地面工程地质调绘，岩体为构造角砾岩另据物探资料显示，低电阻率，通过隧道轴线，与隧道轴线相交114°，对施工有直接影响。
F8
46
316
63
约1.5
ZK4+537附近
里程位置ZK4+537附近，经地面工程地质调绘，岩体为构造角砾岩另据物探资料显示，低电阻率，通过隧道轴线，与隧道轴线相交118°，对施工有直接影响。
三、施工技术方案
3.1总体施工方案
通过综合超前地质预报，切实掌握断层带的情况，包括破碎带的宽度、填充物、地下水以及隧道轴线与断层构造线方向的组合关系，施工前根据有关施工技术和机具设备条件，确定通过断层地段的施工方法。
当断层带内充填软塑状的断层泥或特别松散的颗粒时，则采用CRD法、CD法或三台阶临时仰拱法施工。
断层地段出现大量涌水时，则采取排堵结合的治理措施；通过断层地段的各施工工序之间的距离尽量缩短，尽快地使断层地段全断面衬砌封闭，以减少岩层暴露、松动和地压增大。
采用爆破掘进通过断层时，严格掌握炮眼数量、深度和装药量，尽量减小爆破对围岩的震动；采用上下导坑掘进施工时，其下导坑不宜超前过多，掘进后随即将下导坑予以临时衬砌。
断层地带的支护应宁强勿弱，并应经常检查加固，实行衬砌紧跟开挖面完成，衬砌断面尽早封闭。
3.2施工工艺流程及施工方法
3.2.1施工工艺流程
施工工艺流程详见图1《施工工艺流程图》。
3.2.2施工工艺
3.2.2.1地质预报
对于构造复杂的大规模断层，以地面探测和少量的地质钻孔为主，推断地下一定深度的地质条件与隧道施工实际遇到的地质条件之间的差异。
而隧道施工对地质体的变化又非常敏感，特别是对于大断面开挖，更要求准确预报施工前方的工程地质和水文地质条件。
因此，必须把地质超前预报作为一个工序纳入生
-3-
施工设计图
施工准备、方案、配备劳力、机械、材料
地址超前预报
确定施工方法、开挖断面形式、支护形式
超前支护
开挖
支护
检查
边、仰拱
二衬
铺底
辅助施工
排水
注浆
修
正
NO
Yes
图1施工工艺流程图
23
（1）前期准备:
收集和熟悉与工程有关的地质资料，研究隧道施工所涉及的主要地质问题，制定超前预报方案。
⑵预报方法：
采用超前平导方案，以平导与正洞地质、水文观测素描和平导与正洞地质类比为主，辅以地震波、声波、钻速测试，岩石微观研究，钻孔探水研究等，互相补充验证。
⑶预报的重点内容：
预报开挖面前方的地质情况、围岩级别、断层、软弱破碎带在前方暴露的位置和对施工的影响、地下水的活动情况。
⑷预报方式：
根据勘测设计成果和施工阶段的观测结果，进行综
合分析处理，分阶段作出预报。
⑸预报效果检查：
开挖至预报位置时，应对实际情况进行素描，和预报地质资料进行对比，以此来评价预报的准确性，积累经验，并为以后的预报提供参考。
3.2.2.2超前支护
断层施工超前支护多采用两种方法：
洞身超前管棚支护、超前小导管注浆加强支护。
（1）洞身超前管棚施工
①钻孔
采用GLP-150型电动地质钻机。
施工时钢管沿隧道周边以5°外插角钻入围岩，施钻时安设导向架或在型钢钢架腹板开孔以穿管棚。
运用测斜仪进行钻孔偏斜度测量，严格控制管棚打设方向。
隧道周边布孔环向间距40cm，钻孔从两侧拱脚对称地向拱顶钻孔顶管，使下部注浆体有力地支托其上部的钻进和顶管，同时采用“前进式”注浆加固围岩和钻孔顶管，尽量使围岩的承托力加大，以减小钻头的下挠。
②管棚制作
管棚超前预支护采用外径φ89mm、壁厚6mm的热轧无缝钢管及钢花管，每节钢管两端均预加工成外丝扣，同一断面内接头数量不超过总钢管数的50％。
钢管前端呈尖锥状，尾部焊接φ10加劲箍，管壁四周钻孔径10～16mm的压浆孔，呈梅花形布置，尾部留不钻孔的止浆段150cm。
图中编号为单号者采用钢花管，双号者采用钢管，施工时先打设钢花管并注浆，然后打设钢管，以便检查钢花管的注浆质量。
管棚两环之间搭接长度不小于3m。
③注浆
注浆采用立式灰浆搅拌机和注浆泵（YZB-150/10型全液压注浆泵），浆液采用水泥浆液，注浆参数：
水泥浆液水灰比为1：
1（重量比）；注浆压力：
0.5～2.0MPa。
单根钢花管的注浆量按Q=πR2Lη估算,式中R为浆液扩散半径，取R=0.6L0;L0为注浆钢花管的间距；L为钢花管长；η为围岩孔隙率，断层破碎带一般取值5％。
注浆前进行现场注浆试验，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M5水泥砂浆充填钢管，以增强管棚强度。
施工工艺流程见图2《超前长管棚施工工艺流程图》。
超前长管棚布置见图3《超前长管棚布置示意图》。
施工准备
钻孔顶管接管
设备准备
管材加工
材料准备
机具准备
地质调查
注浆设计
现场试验
制定施工方案进入施工
配比试验
注浆参数
喷混凝土封闭掌子面
注浆
注浆站布置
安孔口止浆塞
连接止浆管
开挖
浆液选择
浆液配制
注浆效果检查
补充注浆
合格
不合格
效果检查
图2超前长管棚施工工艺流程图
图3《超前长管棚布置示意图》
（2）超前小导管注浆加强支护
采用风动凿岩机钻孔插管，注浆前对开挖面及5.0m范围内坑道喷射厚5～10cm砼封闭，采用注浆机注入水泥浆，由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，出现窜浆或跑浆时，采用间隔注浆。
①布孔以紧靠开挖面的格栅钢架（钢架）为支点，形成管架支护环进行布孔。
每个注浆眼间距为0.4m，注浆管长3.5m。
②钻孔按布置的注浆眼位置钻眼，钻孔采用φ48mm的钻头，钻孔外插角应控制在15°左右。
③顶管小导管采用外径φ42mm钢花管，管壁四周按15cm间距梅花形、钻设φ8mm压浆孔，为防止漏浆，管尾端无孔部分长1m，管前端锻成铁尖，尾端焊上φ8mm钢筋加劲箍，导管顶入长度不小于钢管长度的90%。
④封堵导管打入后，用塑料泥（40Be′水玻璃拌合525#水泥）封堵孔口导管与孔壁间隙。
⑤注浆水泥浆水灰比为0.5～1.0之间调节，液浆由稀到浓逐级变换，即先注稀浆，然后逐级变浓至1.0为止。
注浆压力控制在1MPa内，注浆达到设计注浆量和注浆压力时可结束注浆。
注浆过程中随时观察注浆压力，分析注浆情况，防止堵塞、跑浆，做好注浆记录，以便分析注浆效果。
⑥注浆异常的处理发生串浆时，在有多台注浆机的条件下，同时注浆，当注浆机较少时将串浆孔及时堵塞，轮到该管注浆时，再拔下堵塞物，用铁丝或细钢筋将管内杂物清除并用高压风或水冲洗，然后再注浆。
水泥浆进浆量很大，压力长时间不升高，则调整浆液浓度及配合比，缩短凝胶时间，进行小泵量低压力注浆或间歇式注浆，使浆液在裂隙中有相对停留时间，以便凝胶，但停留时间不能超过混合浆的凝胶时间。
图4超前小导管施工示意图
施工准备
钻孔打小导管
设备准备
管材加工
材料准备
机具准备
地质调查
注浆设计
现场试验
效果检查
制定施工方案进入施工
浆液选择
注浆参数
喷混凝土封闭掌子面
注浆
注浆站布置
浆液配制
安孔口止浆塞
连接止浆管
开挖
配比试验
图5超前小导管施工工艺流程图
超前小导管施工见图4《超前小导管施工示意图》。
施工工艺流程详见图5《超前小导管预注浆施工工艺流程图》。
3.2.2.3洞身开挖
断层开挖方法一般采用采用CRD、CD法或三台阶临时仰拱法施工。
（1）CRD法施工
CRD法施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则，坚持小炮开挖或人工开挖，严格控制装药量。
每循环进尺控制在1m左右。
工序变化处钢架（或临时钢架）应设置锁脚钢管以确保钢架基础稳定。
施工过程中每次拆除单榀临时钢架的长度不能超过10m，以确保施工安全。
其开挖工序见图6《CRD法开挖工序图》。
（2）CD法施工
CD法施工坚持小炮开挖，严格控制装药量。
每循环进尺控制在1m左右。
工序变化处钢架（或临时钢架）应设置锁脚钢管以确保钢架基础稳定。
施工过程中每次拆除单榀临时钢架的长度不能超过10m，以确保施工安全。
开挖工序见图7《CD法开挖工序图》。
（3）三台阶临时仰拱法施工
三台阶临时仰拱法施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、
勤量测”的原则，每循环进尺控制在1m。
其工序见图8《三台阶临时仰拱法工序图》。
图6《CRD法开挖工序图》。
图7《CD法开挖工序图》。
3.2.2.4钻爆作业
⑴钻眼
钻眼前，钻工要熟悉炮眼布置图，严格按钻爆设计实施。
特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及数量，未经主管工程师同意不得随意改动。
定人定位，周边眼、掏槽眼由经验丰富的司钻工司钻。
准确定位凿岩机钻杆，使钻孔位置误差不大于5cm，保持钻孔方向平行，严禁相互交错。
周边眼钻孔外插角度控制在4°以内。
同类炮眼钻孔深度要达到钻爆设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。
⑵装药起爆
采用空气间隔装药方式，起爆顺序先中间，后外侧逐渐进行，炮孔堵塞长度不小于0.2m，严禁反向装药，雷管以外不得装药卷。
⑶微震爆破
CRD法、CD法、三台阶临时仰拱法开挖地段采用微震控制光面爆破。
微震爆破作业段最大一段允许装药量：
Qmax＝R3×（Vkp／K）3／a
式中：
Qmax—最大一段爆破药量，kg；Vkp—安全速度，cm/s，取Vkp＝2cm/s；R—爆破安全距离，m；K—地形、地质影响系数；a—衰减系数。
K、a值是针对隧道的具体情况，通过多次试爆基础上进行K、a值回归分析后确定。
根据爆破物距爆心的安全距离要求，并由此推出的每段的最大装药量。
装药结构示意图见图9《装药结构示意图》
3.3隧道断层突水突泥施工
3.3.1施工程序
综合超前地质预报体系
小量岩溶突泥突水地段（涌水量小于10L/s）
大量岩溶突泥突水地段（涌水量大于10L/s）
超前小导管注浆固结岩体
深孔超前全封闭帷幕注浆固结围岩
微震动控制爆破开挖
环向止水帷幕
洞内观察与地质描述、地质雷达
TSP-203地震波探测仪
HY-303型红外线探测仪探水
超前水平钻探
测突水量
测突水压力
注水试验
注浆液配合比设计与试配
注浆设计
锚喷支护施作
围岩与支护间空隙压浆
防水层铺设与质量监控
结构衬砌混凝土浇筑
施工缝、沉降缝施作与质量监控
衬砌结构背后注浆
隧道渗漏水检查
隧道渗漏水处理
隧道开挖止水与防水
隧道结构防水
排导系统施作
图10隧道断层突泥突水施工程序图
3.3.2超前小导管注浆固结止水
通过综合超前地质预报，确认隧道掌子面前方为小量岩溶突泥突水地段时，即突水量小于10m3/h或个别探水孔出水量大于2m3/h，则预留5～8m围岩段采用超前小导管注浆固结岩体以达到止水目的。
隧道开挖掘进前，先喷砼将开挖面和坑道5.0m范围内的地段进行封闭，再沿坑道周边打入带孔的超前小导管，由两侧对称自下而上逐孔注入水泥-水玻璃双液浆，浆液即由导管渗透到地层中，待浆液硬化后在隧道周围形成注浆帷幕以固结围岩止水。
超前小导管采用φ42mm的热轧无缝钢管制作，小导管钻孔直径较管径大20mm；突水量较大时，其环向间距为0.3m，纵向间距为2m，外插角为10°，超前小导管长度为3.5～4.0m；突水量较小时，其环向间距为0.5m，纵向间距为2.5m，外插角为10°，超前小导管长度为3.5～4.0m。
3.3.3环向止水注浆帷幕
围岩结构整体性较好且突水量较小地段，采取在隧道开挖轮廓线外设置环向止水注浆帷幕。
即隧道开挖后，沿隧道开挖轮廓线设置间距为60、长为350cm小导管径向全断面环形布设，采用纯水泥浆注浆，水压较大地段采用双液浆注浆固结围岩止水。
四、围岩监控量测
4.1监控量测项目及测点布置
4.1.1拱顶下沉量测
测点焊接在钢架上，一个断面布置3个点（即拱顶和两拱腰），断面间距一般为20m，断层泥地段为5m。
4.1.2净空收敛量测
在拱脚及拱腰处增设两条收敛基线，测点焊接在钢架上或埋设在围岩中，开挖下断面时增加收敛基线，断面间距一般为30～50m，断层含泥地段一般为10～20m。
4.1.3钢架反力量测
利用GSJ-1型矿压仪和GH-50型压力盒，量测仰拱的受力状态。
4.1.4临时仰拱受力状态量测
在临时仰拱与钢架拱脚之间埋设GH-50型压力盒，量测仰拱的受力状态。
4.2量测频率
4.2.1第1～15天，距开挖面2倍洞径以内，每天1～2次。
4.2.2第16～30天，距开挖面2.5倍洞径，每两天1次。
4.2.3第30天以后，距开挖面2.5倍洞径以上，每星期1次。
4.2.4单变形速率答允于5㎜/d时，每天量测3次。
五、质量保证体系
以安质管理部门为龙头，成立质量管理领导小组。
项目负责人任质量管理领导小组组长，班组成立QC小组，各施工队配备专职质检员，在各级组织、各个环节都有专人负责，对工程质量实施全面监控，从上到下形成质量控制网络。
详见图11《质量管理组织机构框图》和图12《质量保证体系框图》。
施工过程中加强过程监控，全面实施质量“三阶段”控制原理。
施工前抓好施工技术准备关、工程材料质量检验关和施工过程关；施工中落实质检人员对每道工序操作标准、工艺流程及检测试验进行全过程监督跟踪，对执行情况做出详细记录，针对存在问题的及时整改，同时严格执行“自检、互检和交接检”三检制度和“五不施工”交接工序质量控制制度；施工后对分项工程及时进行质量评定和质量偏差纠正工作，保证了工程质量始终处于受控状态。
作业班组长
专职质量施工员
工程队长
队质量检查员
队技术主任
工程技术室：
乔红彦
现场试验员：
阮宣强
安质环保室：
赵贡林
质量工程师：
黄兴霞
现场负责人：
周德彬
技术负责人：
唐双林
项目负责人：
苗心厚
图11质量管理组织机构框图
思想保证
改进工作质量
强化质量意识
质量保证体系
质量管理保证
建立健全的质量管理体系与制度
安质环保部
队质检工程师
三
工
三
查
制
行政管理保证
企业法人负责制
项目经理、总工责任制
制定
质
量
政
策
贯
彻
质
量
标
准
组
织
协
调
施
工
质
量
监
控
行政与技术主管责任制
工程质量终身负责制
调配质管力量
经济保证
经济责任制
优
质
优
价
完善计量支付办法
制定
奖惩条令
签订包保责任状
经济兑现
奖优罚劣
提高经济效益
施工保证
精心组织,合理安排,
突出重点,专业化施工
精干高效的项目部和专业施
工队伍
质量评定
配套齐
全的机
械设备
和测试
仪器
标
准
化
作
业
制定创优规划
完善创优措施
检查创优效果
技术保证
执行质量标准
执行部颁规范技术标准
制定完善技术管理制度
推广新技术与新工艺
提高技术水平
培训与持证上岗
创优质工程
反馈
三不交接制
五不施工
制
图12质量保证体系框图
六、安全保证体系
成立安全管理领导小组，项目负责人任安全管理领导小组组长，施工队配备专职安全员，工班设专职安全员，使安全管理在该项目的各级组织、各个环节都有专人负责，对安全生产实施全面监控，从上到下形成安全生产管理网络。
详见图13《安全生产管理组织机构框图》。
保证体系详见图14《安全保证体系框图》。
项目负责人：
xx
技术负责人：
xx
工程队长
队专职安全员
作业班组长
工程部长:
xx
安质部长:
xx
专职安全文明施工员
图13安全生产管理组织机构框图
安全保证体系
组织保证
思想保证
奖罚分明
制度保证
经济保证
提高全员
安全意识
经济兑现
各项安全
生产制度
项目经理部
安全领导小组
作业工班
安全检查员
施工技术安全规则教育
实行安全生产承包责任制
安
质环保
部
工
程技术
部
安
全
第
一
安全为了生产
生产必须安全
生
产
安
全
检
查
制
度
各
工
程
安
全
生
产
制
度
安
全
总
结
评
比
制
度
实现安全总目标
消灭重伤以上人身伤亡事故，消灭一切机械设备重大损失事故和交通运输重大事故，消灭火灾事故，创“安全生产、文明施工的标准化工地”。
作业队安检室
图14安全保证体系框图
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