突水突泥施工方案

中铁十二局成兰铁路CLZQ-8标段茂县隧道涌水突泥施工方案编制：复核：审核：中铁十二局成兰铁路工程指挥部第一项目部新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-8标茂县隧道涌水突泥施工方案-1-茂县隧道涌水突泥施工方案1编制依据（1）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010；（2）《新建时速200km客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准》铁建设〔2004〕08号；（3）《铁路混凝土结构耐久性设规范》TB1005-2010（4）《地下工程防水技术规范》GB50108（5）《铁路隧道施工技术指南》TZ204-2008（6）《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-20102编制范围本施工方案编制范围为新建铁路成都至兰州线CLZQ-8标段D8K131+360～D8K135+163范围内站前工程。3工程概况3.1设计概况茂县隧道全长9913m，本项目部承担隧道出口段3803m，起讫里程D8K131+360～D8K135+163（YD8K131+508～YD8K1135+135）。隧道出口段为左、右分离式隧道，出口段位于半径为7000的右偏曲线上，线路设计为单面上坡。初期支护以喷、锚、网、格栅钢架等组成联合支护体系，二次衬砌采用模注防水砼结构，初期支护与二次衬砌结构之间设防排水夹层。茂县隧道位于茂县隧道与龙塘车站之间,隧道最大埋深约1646m，属构造剥蚀深切割高中山地貌，沟谷纵横，地形起伏较大，地表高程1575～3278m,相对高差1703m，自然横坡15°～65°，局部陡峭。隧道位于四川省阿坝州茂县渭门乡核桃沟村，与地方乡村道路相连，交通便利。不良地质有活动断裂、高地应力、高地温、岩溶、有害气体、放射性、危岩落石、泥石流、顺层等，局部可能存在断层破碎带、突泥涌水等，地质灾害风险较大。3.2工程地质及水文新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-8标茂县隧道涌水突泥施工方案-2-3.2.1地质特征全线占线路长度约70%的段落岩体为极为软弱破碎的板岩、炭质板岩、千枚岩，受构造影响，多表现出强烈的揉皱变形和挤压破碎，软岩和破碎岩体岩性条件极差。茂县隧道（D8K131+360～D8K135+163）段内可溶岩为灰岩，为奥陶系地层，主要分布于地表里程D8K134+290～D8K134+480段，根据地表产状推测洞身对应里程位于D8K131+430～D8K131+620、D8K134+490～D8K134+570段。受构造影响，区内节理裂隙发育，可溶性岩段易沿裂隙发育形成岩溶化裂隙、小型岩溶洞穴等。段内岩溶弱-中等发育。段内茂县群各组地层及寒武系地层均夹有灰岩、泥岩，因千枚岩透水性差，一般岩溶弱发育。岩溶水主要接受大气降水及河水补给，D8K131+360～D8K135+163段内主要的河流为核桃沟、岷江，其标高为1580～1690m，该段岩溶区隧道轨底标高为1620～1698m，本段主要向岷江排泄，由于本段为可溶岩与非可溶岩地层交替出现，在溶岩与非可溶岩接触带，节理裂隙发育，构造影响带等部位需加强超前预报，做好防堵及排水设施，防止突水对工程造成危害。地质构造：线路内最大断层为九顶山断层，断层为茂汶断裂的最大分支断裂，由茂汶石板沟尾经九顶山南坡至汶川县磨刀溪与茂汶断裂合并。断层走向N40～500E,倾向NW,倾角65～700，与线路交于D8K133+150～D8K133+250，成450相交。断层弯曲延伸，被石板沟断层，陡槽断层及索桥断层错成四段。断层产状变化大，倾向北西，北东段倾角较陡，60～700。断层面平直，下盘灰岩比较破碎，上盘千枚岩中拖拉小褶皱发育。断层破碎带宽度50～100m,局部达200m。地震动参数：隧道区地震平均场地峰值加速度为0.20g，地震动反应波普特征周期为0.35s。3.2.2水文特征⑴地表水地表水主要为岷江汇水、沟水，属岷江水系，茂县隧道出口地表水汇入核桃沟后，同其它各沟水最终汇入岷江，区域内斜坡陡峻，大气降新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-8标茂县隧道涌水突泥施工方案-3-水以地表径流排泄为主，小部分沿基岩节理裂隙下渗成为地下水。⑵地下水地下水以土层孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水、岩溶水为主。区内裂隙发育，基岩裂隙水较丰富。地下水主要接受大气降水及河水补给，同时也向河流排泄。①孔隙水主要分布于坡洪积堆层内，水量不大，主要由大气降水补给，出口覆盖层有沟水补给，排向沟内。②基岩裂隙水受构造影响，岩体节理发育，基岩裂隙水发育，主要赋存于志留系茂县群、泥盆系及寒武系等地层千枚岩、砂岩、灰岩裂隙中，构造裂隙水较发育。主要受大气降水补给，向区内的低洼沟谷排泄或以季节性下降泉排泄，或形成局部径流小系统，最终排向岷江。③构造裂隙水主要发育于断层及褶皱的核部部位，主要由基岩裂隙水及大气降水补给，富水性强，存在涌水突泥风险。④岩溶水隧道穿越奥陶系灰岩、大理岩地层及志留系茂县群、泥盆纪含灰岩地层，可溶岩地层呈透镜状分布，厚度一般不大。岩溶弱～中等发育，局部岩溶弱发育，岩溶水由大气降水及裂隙水补给，汇入岷江。⑶隧道涌水量预测：茂县隧道预计正常涌水量为2.8×104m3/d,雨季最大涌水量4.2×104m3/d隧道段以滴水、渗流为主，遇裂隙密集带可能发生淋水及小股状涌水。4施工组织方案4.1总体原则坚持“早预报、先治水、强支护、快封闭，早衬砌”的施工原则组织施工。施工前严格执行超前地质预报工作，通过超前地质预报资料进行分析，确定岩溶或断层破碎带延伸、规模、方向与类型。对可能存在突泥新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-8标茂县隧道涌水突泥施工方案-4-涌水地段采取全断面超前预注浆结合局部注浆方法，经注浆止水效果达到要求后，方可组织开挖施工。注浆结束后，进行注浆效果检查。当地层含水量不大时，浆液填充率须达到70%以上，地层含水丰富时，浆液填充率须达到80%以上。按总注浆孔的5～10%设置检查孔，检查孔的布设应在均布的原则下，结合注浆资料的分析做重点检查。检查孔应无涌泥、涌砂，不塌孔，渗水量应小于0.2L/min·m。不取芯钻孔时，应记录钻进速度、钻进压力、排渣成份等，进行认真分析。注浆效果达到要求后，方可组织开挖施工。为防止突泥涌水对人员及设备造成危害，隧道施工时，通过综合超前地质预报手段探明掌子面前方地质条件，以便采取有效的施工措施，避免施工突发灾害的发生。遇溶隙、裂隙水可以以堵为主；遇到暗河或管道流，必须以疏、排为主。4.2工艺流程超前地质预报——超前支护——短开挖——强支护——仰拱砼——拱墙二衬4.3突泥涌水探测施工时加强超前地质预报，把超前地质预报纳入施工工序管理，建立完善的超前地质预报系统，采用先进可靠的预报方法（TSP203地震波法、红外线探水仪、水平声波反射法、地质雷达和超前钻孔等），采取长短结合、相互验证的综合预报手段，根据预报成果采取相应的处理措施，制订施工方案。（1）TSP203全程施作TSP203，软弱、破碎低层或岩溶发育区，每次预报距离采用120m,搭接20m；岩层较好的硬质岩每次预报距离采用150m,搭接20m。（2）超前地质水平钻在可能发生涌水段落采用超前地质水平钻施作3个探孔，钻孔直径采用Φ89，活动断裂带超前探测长度80～100m,搭接长度不小于10m,其余地段超前探测长度不小于30m，搭接长度不小于5m。根据超前地质水平钻情况，若揭示出地下水，在拱顶施作3个φ108新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-8标茂县隧道涌水突泥施工方案-5-泄水孔，提前将水引排出来。若通过超前钻孔还不能进行释能降压，采用设置迂回导坑引排水，确保掌子面的正常施工。（3）加深炮孔在每个掌子面采用风钻在拱顶、拱腰两侧、中部处施作加深炮孔，炮孔深度为5～7米，根据钻孔的速度和出水情况，判定前方围岩情况。（4）掌子面素描在开挖过程中，对每个掌子面进行地质素描，根据掌子面围岩的节理、产状、出水点位置和围岩走向，判定前方围岩情况。综合对比分析各种超前地质预报的结果，以确定前方隧道是否存在涌水突泥的段落并制定相应的施工预案。4.4施工措施隧道在可能发生突水突泥地段施工时,应根据综合超前地质预报及现场实际情况,判识前方围岩软塑状断层破碎带及溶洞的分布范围、类型情况（大小、有无水、溶洞是否发育中、以及充填物大小）、岩层稳定程度和地下水情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增减），并采取相应的施工措施。4.4.1突泥治理方案岩溶洞穴有填充物，其一般下沉量大、强度低、稳定性差，大多由泥砂及其混合物组成。当隧道必须穿越时，隧道基底可采取换填、注浆加固、钢管桩、旋喷桩等方法来处理。对于充填淤泥的溶洞：在隧道施工中，采取综合超前地质超前预报判明前方存在充填淤泥质溶洞时，应停止施工。然后采用超前预注浆加固淤泥质地层，并采取超前大管棚支护，台阶法开挖。开挖后及时进行径向补充注浆，及时施作加强型二次衬砌结构。对于充填粉质粘性土型的：在隧道施工中，采取综合超前地质超前预报表明前方存在充填粉质粘土层时，鉴于粉质粘性土层有一定的自稳能力，对于拱部及边墙的溶洞可采用超前小导管支护，必要时在隧道拱部设大管棚超前支护，分部开挖，钢架支撑的处治方案，开挖后及时进新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-8标茂县隧道涌水突泥施工方案-6-行径向加固注浆。基底的溶洞可采取钢管群桩或高压旋喷桩进行加固处治。加固后及时施作二次衬砌结构，根据水压力测试结果确定是否采取抗水压二次衬砌结构形式。当溶洞较大较深,填充物较多时，可采用梁、拱跨越。但梁端或拱座应置于稳固可靠的基岩上,必要时用圬工加固。当遇到一时难以处理全填充型溶洞时,可采用迂回导坑绕过溶洞区,继续进行隧道施工,再行处理溶洞。4.4.2.2涌水治理方案隧道在施工时,应根据超前地质预报及现场实际,探明前方围岩软塑状断层破碎带及溶洞的分布范围、类型情况（涌水大小、溶洞是否发育中）、岩层稳定程度和地下水情况（有无长期补给来源、雨季水量有无增减），并采取相应的施工措施。（1）当涌水量不大，涌水类型为基岩裂隙水时，在长段落范围内进行注浆是不经济的，也会对隧道的建设工期产生严重影响。因此，在这种条件下按照“适量排放”的原则，做好隧道施工排水和运营排水。（2）当涌水量较大、涌水集中在一定的范围内，严重影响隧道掘进进度时，采用超前注浆和帷幕注浆技术、径向注浆的方式进行堵水，来加快隧道施工进度。（3）施工中出现大集中涌水时，采取局部注浆的方式进行封堵，对剩余的小股涌水进行集中引排。同时加大施工中抽水泵站抽水能力的配备和储备，按设计中预测的最大涌水量配备各级泵站，具体排水系统布设方案见《茂县隧道2#斜井及出口段排水施工专项方案》。为了防止突然涌水，发生涌水风险事件，在施工中严格控制台阶长度，并随时进行补注浆，保证隧道施工安全。（4）当有暗河和大量涌水时,宜排不宜堵。在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，采取暗管、涵洞、小桥等设施以渲泄水流，最后利用隧道内排水系统将水排出洞外。(5)局部注浆技术措施如岩层的溶隙、软弱夹层的局部有股状涌水现象，出水比较清澈，新建成都至兰州铁路成都至川主寺段站前工程施工CLZQ-8标茂县隧道涌水突泥施工方案-7-受大气降雨影响不大，其处理方法有直接封堵法和间接封堵法。①直接封堵法：对于涌水压力P≤0.5MPa的股状出水点，如来水方向可以确定，可采用直接封堵法进行处理。沿着出水部位和出水方向直接钻孔，孔间距应控制在0.5~1.0m，钻孔深度应为开挖轮廓线外(0.5~1.0)D，如孔内的出水部位距离孔口较远，可安设和钻孔长度一样的注浆花管；如孔内的出水部位距离孔口较近，可安设2.0m左右的孔口管，每根注浆管前端应开花孔，保证水从管中排出。管口均应安装球阀，管外壁和孔壁之间的空隙用锚固剂填充，注浆管安设完毕后，应进行挂网，网格外侧应用φ20的钢筋将注浆管焊成整体，然后喷混凝土20cm作为止浆墙。注浆材料应选用普通水泥浆、TGRM浆，如局部出现漏浆可采用水泥水玻璃浆液进行封堵。注浆前应作压水试验，以确定注浆压力，