不良地质

木兰隧道不良地质作业指导书

第一章工程概况

一、木兰隧道概况

木兰隧道位于湖北省武汉市黄陂区境内，隧道穿越武汉市风景旅游区木兰天池，线路里程为DK1117+801 ～DK1122+502 ，全长4701m ，其中DK1117+801 ～+820 为明洞，隧道最大埋深为320m 。进出口浅埋段、岩体破碎易失稳坍塌；褶皱较发育，基岩产状变化较大，岩质软弱，裂隙发育，岩体破碎，进口左侧有一顺层岩层，洞身有一断层破碎带宽30m。DK1118+250～DK1118+285为断裂及其影响带，岩体破碎，导水性和富水性较好，且本段为浅埋隧道，处于冲沟之下，隧道开挖过程中可能产生突水。

二、木兰隧道地质构造

隧道区褶皱构造较发育，出露最老地层为下元古界红安群七角山组云母片岩及石英片岩，岩性以DK1118+270附近张性断层分界，岩层片理产状151°~211°∠31°~45°，在横断面上的视倾角为10°~36°（面对大里程方向），隧道进口右侧边坡及出口仰坡存在顺层的问题。隧道洞身呈背斜构造。

据地表测绘统计隧道区内主要发育2组节理：（1）垂直节理，节理走向70°，1条/m，微张，延伸长5~6m；（2）垂直节理，节理走向25°，1条/m，密闭，延伸长约1m；（3）55°∠35°，1条/m.深部节理l裂隙多为紧闭裂隙，裂隙延长长度一般大于0.5m。岩体呈中层状，少量呈碎块、碎片状。洞身岩体较破碎~较完整，部分地

段构造/节理裂隙发育，岩体破碎，易造成隧道坍塌。

三、地震动参数

根据1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），隧址地震动峰值加速度<0.05g，地震动反应谱特征周期值为0.35s。

四、水文地质特征

表一木兰隧道分段水文地质条件评价

根据上述分析，隧道主要可能涌水部位分布在构造发育区、沟谷溪流发育区或有一定汇水面积的隧道浅埋区。此外，构造裂隙水主要富集在节理密集带、断裂带，往往呈带状储集，多具静态储量性质，当隧道开挖至富水带厚易产生小规模的静态水突水释放，对施工造成一定程度的影响。

五、隧道工程地质条件

表二隧道围岩分级及主要工程地质问题分析

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第二章突水及突泥地段施工

一、施工方法

根据设计文件，断层破碎带及向斜核部预测水压较大、极可能产生严重突水、突泥地段，预测地下水压力 1.0~2.0MPa，采用超前预注浆进行预支护。此类地段节理裂隙水，水源丰富，补给充分，围岩渗透性较好，地下水压力大于常压，极易造成突水突泥等地质灾害。为防止这一灾害，此类地段采用5m（3m）超前预注浆进行预支护。

超前预注浆的原理：沿隧道开挖轮廓线（含底部）按轴向辐射状布孔（开挖面中心也布孔），进行全断面全封闭深孔注浆固结止水，使隧道周边及开挖面形成一个堵水帷幕（加固区），切断地下水流通路，达到加固岩体效果，保持围岩稳定，增强施工安全。

二、施工工艺

(1)施工程序（见施工程序图）

(2)超前地质预报

对于构造复杂、水量丰富的地层，必须准确预报工作面前方20～50m范围的工程地质和水文地质情况，以便为制定施工方案和确定注浆参数提供依据。

①钻孔方法：利用液压钻孔台车或YQ-100A施钻深孔，在拱顶、起拱线和隧道中下部位各钻φ76mm孔，孔深超出注浆段5m左右。

②预报内容：预测工作面前方注浆段长度范围的地质构造和岩性、地下水出露位置和水量大小，以及围岩变化情况。

③预报方法：采用钻眼排碴取样分析，记录钻速、水质水量变化情况以及开挖后的岩面观测素描，综合判断预报前方水文、地质条件。

(3)钻孔作业

①封堵墙（止浆墙）施工：首先按照注浆设计施工封堵墙，封堵墙设于开挖面后端，封堵墙厚1.5m，用C20砼灌注一次成型。

②布孔：由测工站在工作平台上，用红油漆在掌子面上按设计准确画出钻孔位置，标注编号。

③钻孔：

A、钻孔时台车大臂必须顶紧在掌子面上，以防止过大颤动而影响施钻精度。

B、钻机开孔时钻速宜低，钻深20cm后转入正常钻速。

C、第一根钻杆钻完后，凿岩机与钻杆脱离，使用联接套接第二根，依次接杆直至钻到设计深度。

D、钻孔深度达到设计要求后，凿岩机后退带出钻杆，人工用卡或大扳手卡紧前杆，凿岩机反转，松开连接套卸下钻杆，按同样方法依次拆卸钻杆退出孔外。

E、注浆孔角度参数：

注浆管开孔直径不小于108mm，孔口管应埋设牢固，并有良好的止浆措施。

仰角、俯角、左偏角、右偏角均控制在最小4°17′21″、最大26°8′11″内。

钻孔顺序为由外向内，同一圈孔间隔施工。

④开孔孔径及深度：注浆孔用φ108mm钻头开孔，孔口管采用Ф108mm、壁厚5mm的热轧无缝钢管，管长3m。掏孔清碴时用φ76钻头。每一循环环注浆段长度30m，开挖长度22m，并保留8m止浆岩盘。注浆孔间距允许误差为±5cm。

⑤钻孔深度控制：台车大臂按设计布孔位置点对正，用简易垂球量角器测钻杆仰角，调整至设计角度，并在钻杆上安装导向指示器，控制钻孔偏角。

⑥台车钻孔工作参数：凿岩台车钻孔作业的推进压力2.5～

4.0MPa，回转压力

5.0～

6.0MPa，冲击压力19～20MPa。

⑦钻进过程中遇到涌水或因岩层破碎造成卡钻时，应停止钻进，进行注浆扫孔后再进行钻进。

(4)注浆作业

①注浆材料：

水泥：用强度42.5MPa以上的普通硅酸盐水泥，质量应符合标准。

水玻璃：用出厂浓度42～45Bé，比重1.42～1.45，模数2.4～2.8的水玻璃原液。

拌合水：水质应符合铁路隧道拌合用水的品质指标。

②配合比控制：水灰比（W/C）为0.8；水玻璃稀释浓度为25～35Bé；双液体积比（C/S）为1：0.5～0.7。

③凝胶与凝结时间控制：为满足浆液扩散半径的要求，采用凝结时间为：一般地段3分钟，富水地段1～2分钟。

施工控制分以下三种：

A、水灰比固定，水玻璃浓度不变，变换双浆比例。当水玻璃溶液所占比例由小到大，凝胶时间则由长到短，初、终凝由慢到快。