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1、1 西铁车 2 号隧道穿越断裂带专项施工方案一、工程概况西铁车 2 号隧道位于山东省莱芜市西铁车村东南至沂源县小张庄村，隧 道 穿 越 碌 碡 陡 坡 及 山 间 河 谷 区 。 隧 道 里 程 DK1076+119 DK1083+970 ，全长 7851km ，进、出口线路设计路肩标高分别为312.205m 、 351.968m ，洞身最大埋深约 234m ，最小埋深约 27m ， 隧道内为单面坡，分别为 5.0的上坡（ 531m ）和 5.1的上坡（ 6200m ） 、4.9的上坡（ 1120m ） 。在 DK1080+356 处设置一座 613m 长斜井，斜井进入正洞后双方向施工，斜井为
2、双车道斜井，采用无轨运输方式出碴。隧道进口段 377.54m 位于 R=4000m 的曲线上，隧道出口段 1086.24m位于 R=3500 的曲线上，其余段落位于直线上。隧道穿越低山丘陵区，冲沟发育，地面高程 296m 565m 之间，相对高差最大约 269m ，自然坡度较陡， 一般为 15 50， 整体地形为西高东低， 植被多为树木及少量杂草，局部有少量耕地。对到进出口有村、省级公路，交通相对方便。该隧道为山西中南部铁路通道山东段最长隧道，也是目前山东省境内最长隧道，采用钻爆法施工，由进口、出口及 1 个斜井共 4 个工作面掘进。隧道围岩有、级，按新奥法原理组织施工，全隧均采用复合式衬砌，
3、复合式衬砌由初期支护，防水隔离层与二次衬砌组成，级围岩段采用曲墙式带底板衬砌，级围岩采用曲墙加仰拱结构形式，喷射混凝土采用湿喷工艺。其施工工期紧、任务重、难度大，技术标准高。二、地质构造2 本隧道穿越地层为强弱风化花岗岩、灰岩、页岩。隧址区不良地质主要是岩溶，整个隧址区在大地构造单元上属鲁西台背斜，其基底由泰山群花岗岩构成。寒武系盖层发育，大部分呈倾角平缓的单斜构造覆盖于基底，寒武系地层较连续，局部以断层接触，寒武系地层与太古界花岗岩基底呈角度不整合接触。1、断裂隧址区洞身分别穿越 7 条实测及推测断层。 各断层的主要特征如下：F1： 与洞身相交于 DK1077+960 ， 与线路夹角约为 5
4、6， 为平移断层，断层产状 110 70。F2：与洞身相交于 DK1078+200 ，与线路夹角约为 39，为正断层，产状 178 55，根据物探资料推测断层破碎带宽度约为 49m 左右。F3：与洞身相交于 DK1078+680 ，与线路夹角约为 39，为正断层，产状 276 51。F4： 与洞身相交于 DK1080+940 ， 与线路夹角约为 40， 为推测断层，产状 171 47，推测断裂破碎带宽度约 30m 左右。F5：推测的断层，推测线路在 DK1081+200 DK1081+250 穿越，断层倾角 72，倾向小里程，断层破碎带宽度约 50m 左右。F6： 与洞身相交于 DK1082+
5、360 +400， 为平移断层， 走向 NE61，推测宽度 40m 左右，与线路夹角约为 78。F5：推测的断层，推测线路在 DK1082+562 DK1082+598 穿越，断层倾角 47，倾向大里程，宽度 36m 左右。2、结构面3 寒武系中统张夏组（ 2z）灰岩发育 2 组节理， J1 节理产状： 19550， 节理裂隙宽度 0.2-0.5cm ； J2 节理产状： 260 85， 裂隙间距 0.5-1m ，节理裂隙宽度 0.2-0.5m ，粉质黏土充填。部分地段断裂构造较发育，且规模大，延伸远，断裂构造带水文地质条件复杂，补给源远、水量大，对隧道工程有一定影响。隧道洞身穿越地层地下水较
6、发育，存在存在溶隙、溶槽、溶沟等溶蚀情况，其岩溶发育主要为受地层岩性、地质构造、地形地貌、气象和水文等多种因素综合影响的结果。施工存在突水突泥、围岩坍塌等风险。三、编制依据及范围（一）编制依据1、本标段施工合同文件及已到位的设计图纸，包括线路平面图，线路纵断面图，地质平面图、隧道施工设计图等；2、我标段对现场地质、地形、水文条件、交通条件的调查；3、我标段对周边物资市场的调查；4、国家有关标准、规范，建设方下发的文件及实施细则等；5、 铁路隧道工程施工安全技术规程 （ TB10304-2009 ） ; 6、 铁路隧道工程施工技术指南 （ TZ204-2008 ） ；7、 隧道防排水施工技术指南
7、 TZ331-2009 ；8、 铁路混凝土工程施工技术指南 TZ210-2005 ；9、 铁路隧道设计规范 TB10003-2001 ；10、 铁路给水排水工程施工质量验收标准 TB510422-2003 ；11、 铁路隧道工程施工质量验收标准 （ TB10417-2003 ） ；4 12、 铁路混凝土与砌体工程施工规范 TB10210-2001 13 、我单位现有的技术水平、施工管理水平及现有设备情况，以往类似工程施工经验。（二）编制范围西铁车 2 号隧道（ DK1076+119 DK1083+970 ） 。四、穿越断裂带施工总体方案1、根据设计要求，穿越破碎断裂带均采取级加强复合式衬砌结构
8、形式，并配合 42 超前小导管注浆超前支护，长 4.5m ，环向间距 0.4m。根据超前地质预报情况，必要时采取超前注浆措施堵水，确保施工安全。2、必要时，采用帷幕注浆加止浆墙穿越富水断裂地带。3、为保证隧道的顺利施工，避免地下水发育、断层地段突水、突泥灾害的发生，防止造成地表水、地下水流失，破坏当地生态环境，要采取有效的措施对隧道掌子面前方的地质情况进行较为准确的预测预报，施工中采用地质雷达配合超前水平钻孔进行超前地质预报，地质雷达探测距离约 4 30m，超前水平钻孔孔径 50mm ，钻孔长度 20 30m，近距离验证超前物探成果， 必要时， 采用 TSP-202/203 地质探测仪进行 （
9、探测距离约 200m ） 。4、加强监控量测工作，必要时提高量测频率，每天对量测结果进行对比分析，发现异常情况或与设计不符时，要及时提出，以便修改支护参数。四、穿越断裂带施工工艺及方法1、施工过程中，务必坚持“管超前、短进尺、弱爆破、勤量测、强5 支护、早衬砌、及时封闭成环”的原则进行，必要时，采用人工开挖，开挖方法采用三台阶临时仰拱法，开挖后必须先进行初喷，严格按设计施作超前小导管和初期支护，必要时，增加超前小导管和锁脚锚杆（管）数量，且注浆饱满。同时，仰拱及二次衬砌要紧跟掌子面施工，并尽量缩短开挖和二衬之间的距离，以减少暴露时间。2、施工中，加强对隧道技术、安全及操作工人的培训和教育工作，
10、提高其责任心和施工操作技能。3、穿越断裂带施工，在严格按设计进行的同时，必要时要进行预注浆施工，预注浆施工工艺流程见图 1。图 1 预注浆施工工艺流程图6 4、 对隧道断裂带开挖后围岩表面裂隙线状出水及面状淋渗水要进行注浆堵水。局部注浆堵水示意如图 2 4 所示。（ 1）注浆堵水注浆参数：孔口间距 1 1.5m，注浆孔孔径为 50mm ，根据现场情况可适当调整。单孔扩散半径 2m，注浆孔与出水裂隙面尽量大角度相交。注浆压力小于 0.5MPa 。（ 2）注浆材料选用水泥浆，水泥浆水灰比 0.8 1.0。（ 3）止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸要与注浆孔径相配。（ 4）缝隙涌水量较大时，要先钻引水孔卸压，
11、再对裂隙注浆，最后用膨胀快硬水泥对引水孔进行封堵处理。隧 道 开 挖 面裂 隙 股 状 出 水裂 隙裂 隙图 2 裂隙股状出水7 注 浆 孔裂 隙内 轨 顶 面隧道中线线路中线线路中线图 3 A-A 剖面示意注 浆 孔面 状 出 水 点注 浆 孔面 状 出 水 点隧 道 开 挖 面图 4 裂隙面状出水5、隧道初期支护初喷混凝土后，存在大面积渗漏水或大股涌水时，要采取补注浆及引排措施。补助及引排示意如图 5 7 所示。（ 1）当初喷层表面出现股水时，采取“埋管引排”的原则，将股水通过引排管引至隧道侧沟，引排管采用 PVC 管。（ 2）注浆堵水注浆参数：孔口间距 0.5 1.0m，注浆孔孔径为 5
12、0mm ，根据现场情况可适8 当调整。单孔扩散半径 2m，注浆孔与出水裂隙面尽量大角度相交。注浆压力一般控制在 0.5 1.0Mpa 。（ 3）注浆材料一般采用普通水泥浆，水泥浆水灰比 0.8 1.0。必要时，采用水泥、水玻璃混合液（即 CS 浆液） 。 水泥： 525 号普通硅酸盐水泥。水玻璃：模数 n=2.4 3.4，波美度 35Be。水灰比：浓浆： 0.8:1；稀浆： 1.25:1 1.5:1. 水泥浆与水玻璃体积比取 1： 0.8。（ 4）止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸要与注浆孔径相配。裂 隙裂 隙裂 隙 渗 水初 喷 混 凝 土 表 面图 5 裂隙渗水9 埋 设 引 排 管局 部 股 水线
13、路中线线路中线隧道中线内 轨 顶 面裂 隙注 浆 孔图 6 A-A 半断面示意 埋管引排断面示意股 水 引 排 排 水 管 图引 排 至 侧 沟 80硬 塑 料 管锚 固 钉局 部 股 水10 放 大 图锚 固 钉 80曲 形 硬 塑 料 管局 部 渗 水 点快 凝 水 泥 砂 浆锚 喷 初 期 支 护模 筑 混 凝 土图 7 股水引排排水管图6、遇断裂带地下水发育地段， 隧道开挖可能引起突水涌泥或地下水、 地表水流失， 采取“以堵为主， 限量排放”的原则， 通过超前预注浆控制地下水流量， 保证施工安全。 即采用帷幕注浆施工方法， 注浆范围为开挖轮廓线外 3m （不包括掌子面） 。帷幕注浆施工
14、工艺流程如图 8 所示。（ 1）施工方法钻孔采用管棚钻机或地质钻机按照设计要求进行钻孔，钻孔方向控制在施工准备制作导向墙 预埋孔口管注浆设计制备浆液注浆效果检查注 浆压水试验钻 孔是否满足注浆质量标准隧道开挖是否图 8 帷幕注浆施工工艺流程11 钻孔前要按照设计及钻机所在位置，计算出各钻孔在工作面上的坐标，用全站仪测定注浆孔的准确位置，开孔前在钻机的尾部中点安装点光源（激光灯） ， 经钻机前端中点与掌子面钻孔位置于同一轴线上， 固定钻机，保证钻杆中心线与设计注浆孔中心线相吻合，在钻孔过程中要及时检查校正钻杆方向。注浆布置、注浆钻孔结构如图 9、 10 所示。隧 道 中 线开 挖 轮 廓 线注浆
15、平面布置图12 内 轨 顶 面开 挖 轮 廓 线隧 道 中 线注浆纵断面布置图-1 121 111101 9181 71 6151 41 31 2112 122 112102 92 82 7262524232 221开 挖 轮 廓 线内 轨 顶 面13 -1121111 101 91 81 71 61 51 41 31 21 1内 轨 顶 面内 轨 顶 面2 1222 32 42 5262 72 82 92 102112 12-14 说明：1、大写数字表示环数，角标表示孔数。对于注浆扩散半径 2m，孔底间距 3m布置时，注浆孔布设方式、偏角及坐标计算可参照上图办理。2、图中 2、 3 的注浆孔
16、中，要选取 3 5 个孔作为检查孔，以判断注浆效果。注浆结束后，单孔涌水量小于 0.2L/min m，隧道开挖后容许渗水量要小于 2.50.2L/min m。图 9 注浆布置图（单位： mm）-终 孔图 10 注浆钻孔结构图孔口管安装安设孔口管前，先在钢管上缠绕麻丝，用钻机强力推入孔中并用膨胀螺栓加固，以免测量水压或注浆时孔口钢管冲出孔外，影响注浆和危及人身安全。制浆a.单液水泥浆的配制单液水泥浆属颗粒性材料，胶凝时间相对较长，主要适用于注浆量大、裂隙宽度大于 0.15mm 的围岩注浆。单液水泥浆配制先在搅拌机内放入定量清水进行搅拌，同时加入速凝剂，等全部溶解后放入水泥，继续搅拌 3 分钟即可。b.水泥 -水玻璃双液浆的配制水泥水玻璃双液浆
