布臵图的测点进行量测,每条线间的测试长度与初始长度之差为变化值,该变化值与初始长度之比为相对收敛值,据此计算收敛变化速度,来判断围岩的稳定性。
隧道开挖支护后,在测点位臵打入锚杆,在锚杆头贴上返光片。返光片和棱镜的作用相同。用全站仪测出至各返光片的距离和角度,可以计算出测点之间的收敛值。
频率:净空位移和拱顶下沉的量测频率见上表。
二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后施做。变形基本稳定符合下列条件: 水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.1mm/d,围岩已基本稳定。
4.7.2.2.拱顶下沉量测
使用仪器:精密水平仪,铟钢塔尺。
量测断面及测点埋设:在Ⅴ级围岩断层破碎带地段5~10m一般Ⅴ级围岩地段10~20m,Ⅳ级围岩地段20~30m,Ⅲ级围岩段40~50m一个断面,每断面1个测点。测点采用钢桩预埋在拱顶初期支护中,用精密水准仪和经校验的钢尺进行测量。测点在复喷混凝土终凝后1小时内埋设。
量测方法:用精密水平仪观测测试断面拱顶测点的高程变化,其下降值为拱顶下沉量。读数精度±0.01mm。量测的后视点必须稳定,且定期对高程进行核定。
测频:按“量测项目及要求表”测量频度执行。当地质条件变差,或测量出现异常情况时,量测频度加大,必要时一小时或更短的时间量测一次,后期量测间隔时间可加大到几个月量测一次。
4.8、不良地质隧道施工方法
4.8.1软弱破碎围岩(含断层破碎带)地段施工方法
大土隧道地质条件复杂,围岩较差,存在多处软弱围岩带,其施工按照“化大为小、短进尺、多循环、弱爆破、强支护、快衬砌”的原则;并严格按“先排管、后注浆、再开挖、注浆一段、开挖一段、支护一段、封闭一段”的作业程序通过软弱围岩地段。施工工艺见“软弱破碎围岩(含断层破碎带)地段施工工艺框图”。
①采用地质素描、TSP203、超前钻孔探测、地质雷达、红处探水等超前地质预
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测预报手段,了解工作面前方地质、地下水情况,对富水地层采用注浆堵水,并结合超前钻孔限量排水,防止地下水造成塌方,确保施工安全。
②开挖采用控制爆破技术,短进尺、弱爆破,特别松散的围岩采用局部松动爆破或利用挖掘机、风镐等进行开挖。开挖方法采用小断面开挖,即双侧壁导坑法、中隔壁法(CD法)和中隔壁交叉法(CRD法),掘进循环进尺控制在0.5~1.0m之间。
③采用超前小导管、管棚、钢架、锚网喷等多种支护手段,构成强支护体系;并根据拱顶下沉、净空位移和钢架内力等监控量测结果评价支护的可靠性和围岩的稳定状态,及时调整支护参数。
④开挖后随即浇筑仰拱,形成封闭结构;复合式衬砌根据监控量测结果确定施作时间。
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软弱破碎围岩(含断层破碎带)地段施工工艺框图 超前地质 预测预报 采用TSP203、红处探水、超前钻探、 地质雷达等地质预测预报手段。 采用管棚钻机施作中长管棚,风动 凿岩机施作超前小导管。 采用管棚钻机钻孔,进行帷幕注浆。 注浆采用纯水泥、超细水泥浆液。 开挖采用控制爆破技术,短进尺、弱爆破,特别松散的围岩采用不爆破开挖;开挖方法选用CD法、CRD法和大拱脚台阶法。 采用超前小导管、管棚、钢架、锚网喷等多种支护手段,构成强支护体系;并根据监控量测结果评价支护的可靠性和围岩的稳定状态,及时调整支护参数。 防排水施工满足质量要求,并根据监控量测结果确定施作时间,仰拱及早施作形成封闭环。 信 息 化 动 态 设 计 超前预支护 施工技术 超前预注浆 施工技术 软弱破碎围岩 (含断层 破碎带)地段施 工技术
4.8.2突水突泥施工方法
监控量测 衬 砌 开挖方法 初期支护 进行拱顶下沉、净空变形和钢架内力量测,量测数据经分析处理后再反馈于施工,并指导施工。 本标段隧道有泥岩、砂岩结构,由于泥岩为隔水层、砂岩为含水层,岩层单斜,存在承压水,可能引起塌方、突水突泥事故的发生。
根据已判别的可能出现突水、突泥的位臵,提前采用超前预注浆的方法进行封堵,
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同时不间断地进行水量及水压监测,当逼近突水点时,除预注浆外,再对局部进行补充注浆,直到完全封堵突水口。
对于已经出现的突水、突泥现象,要及时撤出作业面人员及机具,保证人员及设备安全。然后到地面相应位臵寻找是否存在积水洼地与突水口相连通。如果有,则予以封堵,切断地下水的补给源头。当突水、突泥现象减弱时,即可进洞清理,寻找出水口,注浆封堵。
4.8.2.1钻孔突水处理方案
4.8.2.1.1全断面(帷幕)超前预注浆法参数
1#循环超前注浆设臵20个注浆孔,孔深12米,2#循环注浆设臵20个注浆孔,孔深20米,3循环注浆设臵18个注浆孔,孔深30米。
注浆孔前段安设Φ108*4mm套管,套管长3米,空口外露20~30cm。
注浆掌子面以隧道中轴伞状布臵,注浆范围为隧道开挖线以外6m,浆液扩撒半径为2m,套管段采用Φ115mm钻头成孔,后续注浆段采用Φ75mm钻头成孔。
注浆液采用水泥-水玻璃浆液,浆液配合比在实际施工中根据注浆效果调整,初拟参数:水泥:水玻璃(体积比)=1:(0.6~1.0),水泥浆水灰比0.8:1~1.1.水玻璃模数2.6~2.8,水玻璃浓度35Be',注浆压力0.5~1.5mpa。
4.8.2.1.2全断面(帷幕)超前预注浆施工
每循环超前预注浆前须设臵50cm厚作业导向墙(止浆墙)。
成孔注浆采用前进式分段注浆,套管安装完成后,没钻进5~7米即开使注浆,注浆达到设计要求后进行下一阶段钻孔注浆,注浆时采用套管柱塞方式,同时特别是超过20米的深孔须将长压注浆管插入到预定位臵,提高孔低部的压注效果和压注效率。 采取反复注入、稀浆与浓浆交替、压力控制与注入浆量控制相结合的措施,注浆压力从低到高逐渐加压,初始压力采用1.2倍净水压力,注浆时间根据浆量的注入速率进行调整。
每循环注浆完毕开挖施工后,预留6米左右作为下阶段注浆止浆段。
4.8.2.2钻孔突泥处理方案
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由于地质条件本身的复杂性和超前地质预报的有限性,开挖时可能出现涌泥现象。涌泥量较大时,大量的涌泥将掌子面附近隧洞封堵,此时可在掌子面附近用砂袋(紧急情况下可用袋装水泥)临时封堵涌泥,后用混凝土做止浆墙,注浆固结后开挖。
4.8.2.3涌水、涌泥时人员、设备的应急措施
隧道施工中加强地质超前预报,根据预报结果及时采取预防措施,同时发出危险警报。对预测可能涌水段进行超前预注浆后,应检查注浆效果及涌(突)水的封堵情况。在经检查注浆效果符合标准后进行隧道开挖,同时将洞内重要设备调出洞外,洞内施工人员分批进洞作业,以确保人员及设备的安全。
4.8.3隧道瓦斯、有害气体地段施工方法
根据设计院提供的地质钻探资料表述,均为低瓦斯含量。因此低瓦斯段的施工成为制约隧道施工安全的主要因素之一。按照现行的公路隧道施工技术规范的要求,瓦斯隧道施工应参照《煤矿安全规程》执行,但是,矿井施工使用长达几十年的防爆型机电设备均较固定。公路隧道施工工期较短,通风空间大且顺直,所用机械、设备在没有发现超过0.5%瓦斯含量和通过瓦斯段以后,不必要完全采取煤矿那种安全保护模式。如果教条的套搬《煤规》,我部对大土隧道施工将结合工程实际和现场瓦斯含量采取瓦斯浓度限值防爆施工模式组织施工。
4.8.3.1.瓦斯的基本特性 4.8.3.1.1 瓦斯基本特征
瓦斯是一种无色、无味、无臭的一种混合气体,主要成分为甲烷(CH4)与乙烯(C2H2),比重为0.554(含量不同比重也有差异,但比普通空气要轻),具有能燃烧,能爆炸,能使人窒息的多种危害性,但它的最主要的危害是燃烧爆炸。瓦斯极易燃烧,但不能自燃,当与空气混合到一定浓度时,遇火源能燃烧或爆炸。当坑道中的瓦斯浓度小于5%或大于16%时,遇到火焰只是在火源附近燃烧而不会爆炸;瓦斯浓度在5%~6%到14%~16%时,遇到火源便会爆炸,9.5%左右时爆炸威力最大,但瓦斯浓度大于43%时,一般遇火也不能燃烧。
4.8.3.1.2 瓦斯的释放类型
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