隧道突水突泥专项施工方案
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目录
一、编制说明 (3)
1.1 编制依据 (3)
1.2 编制原则 (3)
二、工程概况 (3)
2.1 工程简介 (3)
2.2 地形地貌 (5)
2.3 水文地质条件 (6)
2.4 气候情况 (6)
2.5 工程地质 (6)
三、施工计划 (7)
3.1 施工进度计划 (7)
3.2 设备计划 (7)
3.3 材料计划 (8)
3.4 劳动力配置 (8)
四、施工工艺技术 (9)
4.1 总体原则 (9)
4.2 工艺流程 (10)
4.3 突水的监测、警报与工程措施 (10)
4.4 突泥的监测、警报与工程措施 (15)
4.5 高压富水地段施工难点以及施工方法 (17)
4.6 突水突泥地段施工注意事项 (18)
五、施工安全保证措施 (19)
5.1 安全目标 (19)
5.2 安全生产组织机构 (19)
5.3 施工安全保证体系 (19)
5.4 安全生产制度 (19)
5.5 安全生产技术措施 (22)
5.6 其它安全措施 (24)
六、应急救援预案 (25)
6.1 可能发生的场所及部位 (26)
6.2 应急目的 (26)
6.3 应急组织机构及职责 (26)
6.4 具体抢险救援工作安排及纪律 (27)
6.5 应急物资准备 (27)
6.6 工作程序 (28)
6.7 后续处理 (29)
缙云山隧道突水突泥专项施工方案
一、编制说明
1.1 编制依据
(1)《中华人民共和国安全生产法》;
(2)《中华人民共和国环境保护法》;
(3)《生产安全事故报告与调查处理条例》;
(4)《公路地质勘察规范》(JTJ C20-2012);
(5)《公路工程水文勘测设计规范》(JTG C30-2015);
(6)《公路工程质量检验标准》(JTG F80/1- 2012);
(7)《地下工程防水技术规范》(GB50108- 2008);
(8)《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009);
(9)重庆市地方标准《地下工程地质环境保护技术规范》(DBJ50/T-189 -2014)。
(10)《重庆市公路水运工程安全生产强制性要求》(渝交委〔2015〕81号);
(11)重庆九龙坡至永川高速公路缙云山隧道两阶段施工图设计。
1.2 编制原则
(1)确保隧道安全施工的原则;
(2)根据工程特点,合理配置生产资源,运用先进的技术装备,做好机具选型配套,提高机械化作业水平,实施标准化作业原则;
(3)满足重庆市高速公路施工标准化技术指南的相关要求的原则;
(4)在确保安全的前提下,施工中积极推广“新设备、新技术、新材料、新工艺”的原则。
二、工程概况
2.1 工程简介
本隧道轴线布置受地形和布线影响,进口位于曲线上,为更好的适应地形,采用设计线间距14.77m~30m 的小净距+分离式组合隧道结构形式。
左线隧道ZK4+915~ZK7+629,全长2714m,右线隧道K4+895~K7+640,全长2745m,为JY1、JY2分部共同承建,本合同段负责施工进口段,其中左线起讫桩号为ZK4+915~ZK6+117.5,共1202.5m,右线K4+895~K6+120,共1225m。
该隧道为三车道大断面隧道,围岩结构较差,设计为III、IV、V级围岩,其中左线III级围岩257m,IV级围岩477.5m,V级围岩446m,明洞22m;右线III级围岩259m,IV级围岩495m,V级围岩448m,明洞
23m。
受隧道不良地质影响,隧道局部段落易发生突水突泥,其具体段落如表1、表2所示:
表1 隧道左洞突水突泥段落统计表
表2 隧道右洞突水突泥段落统计表
2.2 地形地貌
缙云山隧道呈近东西向横穿缙云山南段。
缙云山为北碚东向条形山,山体狭长。
工程布设段宽约 2.9Km。
侵蚀构造低山呈单面山及列峰脊状低山形态,分布于山体两侧,东翼岭脊地势较低,最高点标高654.50m,西翼岭脊地势较高,最高点标高676.20m。
溶蚀岩溶地形主要为岩溶槽谷地形,在隧址区地貌上形成了南、北两个相对完整的岩溶槽谷。
南北槽谷总长约6Km,北槽谷地形分布高程在480~558m,槽谷宽350~460m。
南槽谷地形分布高程在511~575m,槽谷宽50~530m,槽谷形
态,宽度不一、多宽平、延伸远、落水洞较发育,并有溶蚀槽丘,槽洼等岩溶地貌形态。
岩溶槽谷段为干谷,而两侧山体横向冲沟发育,冲沟发育密度约0.5~1.0 条/Km,且常年有水。
隧道穿过地带相对高差达319m,隧道最大埋深约276m。
进洞口位于一斜坡中下部,斜坡坡向约85°,地形坡角约5-15°,局部形成基岩陡坎。
左线出洞口位于一冲沟右岸斜坡中下部,冲沟走向约242°,斜坡坡向345~356°,坡角22~33°,局部形成基岩陡坎。
右线出洞口位于一冲沟中下部,冲沟走向约241°,斜坡坡向213~282°,坡角22~31°,局部形成基岩陡坎。
2.3 水文地质条件
隧址区大型地表水体主要为分布东侧的梁滩河、西侧的璧南河及测区周边的水库。
东侧的常年性河流为梁滩河,由南向北发育,为嘉陵江的一级支流。
梁滩河发育于沙坪坝区白市驿一带的缙云山东麓和中梁山西坡,由南向北流经西永镇、陈家桥镇,最后于北碚汇入嘉陵江。
梁滩河全长80.24km,流域面积380km2,河口高程约242.78m。
璧南河发育于西侧璧山县境内河边镇一带的缙云山西麓和云雾山东麓,由北向南流经璧山县城、狮子镇、广普镇,最后于江津区油溪镇汇入长江,该河为长江的一级支流。
璧南河在调查区附近延伸32.87Km,流域面积750Km2。
隧址区地下水类型为松散岩类孔隙水、基岩(红层)裂隙水、碎屑岩孔隙裂隙层间承压水、碳酸盐岩岩溶水,其中以碎屑岩孔隙裂隙层间承压水和碳酸盐岩岩溶水为主。
缙云山隧道穿越岩溶发育段时,地下水丰富,可能出现突水突泥事故,危及施工安全。
2.4 气候情况
隧址区属亚热带温暖湿润区,气温高、湿度大、雨量充沛。
廊道区多年平均气温17.8℃,七月最高,一月最低,极端最高气温41.1℃,极端最低气温-3.3℃。
年平均降水量1000~1200mm,最大日降雨量为255.7mm,降雨集中在5~9月,占全年降水量的65%以上。
相对温度多年平均值为81%。
据气象资料,公路廊道区冬季有雾、霜,一般雾日为18~31 天,霜日5~7 天,主要出现在1~2 月份。
2.5 工程地质
缙云山隧道横穿温塘峡背斜,该背斜走向北15°东,北段为并报华夏构造系,南至江津长江南岸的油溪镇,长48Km,褶曲宽3.00~6.00Km,为典型的线形褶曲。
轴部地层为三叠系下统嘉陵江组(T1j)和三叠系中统雷口坡组(T2l)的可溶性碳酸盐岩类,两翼岩层由老至新依次出露三叠系上统须家河组(T3xj)和侏罗系下统的珍珠冲组(J1z)、中-下统自流井组(J1-2z)、中统新田沟组(J2x)和沙溪庙组(J2s)的泥岩夹砂岩、页岩等。
隧址一带温塘峡背斜岩层产状较陡,西翼岩层走向北10~20°东,倾北西,倾角42~50°;东翼岩层产状走向北10~20°东,倾南东,倾角
50~62°。
三、施工计划
3.1 施工进度计划
根据施工各因素考虑,缙云山隧道分别由九永一分部和二分部同时由进口和出口端施工掘进。
缙云山隧道进口端施工工期安排23个月,计699天,2016年2月3日进场开始、施工准备,2017年9月30日完工。
3.2 设备计划
为满足缙云山隧道顺利施工,材料设备计划准备如表3所示:
表3 进口端主要机械设备配置表
3.3 材料计划
缙云山隧道地理位置优越,周边多家商混站成熟,除初喷砼外混凝土均采用商品混凝土。
进口建设一个60型的初喷站,供应喷射混凝土。
钢材于钢筋集中加工厂加工,再运至洞口存放区。
3.4 劳动力配置
劳动力配置计划见表5:
表5 劳动力配置表
注:隧道特殊地段开挖面到二衬之间施工的总人数不能超过29人。
四、施工工艺技术
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(含注浆)→短开挖→强支护→仰拱砼→拱墙二衬。
4.3 突水的监测、警报与工程措施
4.3.1 突水的主要地质类型
突水是隧道施工中紧次于塌方的最常见的地质灾害之一。
特别是在我国降雨量较大地区施工隧道更为常见。
造成突水最为常见的不良地质是断面(断面裂隙水)、大型暗河(岩溶水)以及煤系采空和矿山积水等。
缙云山隧道容易形成突水主要不良地质是断层(断层裂隙水)、溶洞和煤系采空等。
隧道突水的可能性大。
(1)断面突水
断层突水是常见突水类型,但多数规模较小(多为大、中、小股涌水级,少数达到小型突水级)。
造成断层突水的主要地质条件有:
①断层上盘为脆性、厚度很大、裂隙发育的含水透水岩层,下盘为塑性、裂隙很不发育的隔水岩层;
②断层破碎带在地表与处于低洼地貌的地表水体沟通,或在地下与暗河、大型溶洞沟通。
(2)溶洞和暗河型突水
溶洞和暗河(岩溶水)突水主要在岩溶发育区。
溶洞、暗河赋存于石灰岩和白云岩等可溶性岩层,石灰岩、白云岩中的断层破碎带、较紧密背斜构造的核部和石灰岩、白云岩与泥岩、页岩、泥灰岩的接触面突水发生可能性大。
这种突水造成的危害很大,是重点防范对象。
4.3.2 突水监测与警报
隧道突水的监测主要是查明地下水源体(溶洞、暗河和大型断层破碎带等)的位置和地下水的性质、判断突水的可能性并及早发出警报。
(1)查明地下水源体的位置
主要是通过对溶洞、暗河和断层破碎带的地表地质调查复查法、断层参数预测法和仪器探测法(如红外线探水)等。
(2)查明地下水源体的性质
主要是依据各种突水水源体赋存的地质条件来判断。
如溶洞、暗河赋存于石灰岩和白云岩等可溶性岩层中,断层水必须与断层共存;溶洞暗河赋存的具体构造是:石灰岩、白云岩中断层破碎带、较紧密背斜构造的核部和石灰岩、白云岩与泥岩、页岩、泥灰岩的接触面;断层水则与断层破碎带是否与其他水体沟通,是否在断层上下盘形成含水层与隔水层的有利组合有关。
(3)发生突水的可能性的判断及警报
①临近源断层水体前兆临:a、接近断层;b、临近断层时,下盘泥岩、页岩等隔水岩层明显湿化、软化,或出现淋水现象;c、其他水流痕迹的出现。
②临近大型溶洞水体前兆:a、出现较多的铁锈染或夹泥的裂隙;b、小溶洞出现的频率增加;
③临近暗河前兆:a、出现大量的铁锈染裂隙或小溶洞;b、大量出现的小溶含有河砂;c、钻孔中的涌水量剧增,且夹有泥砂或小砾石。
④现场涌水量测量与预报:炮眼水喷射距离预报法。
堵死掌子面其他炮眼,只留一个喷射距离最远的炮眼,量测水平喷射距离,可以用喷射距离概略预测通水级别:喷射距离S<5m时,相当涌水量小于100m3/h,为小型涌水级别,在探放水后,可放心掘进;喷射S=5~9m时,相当涌水量为100~1000m3/h,为中型突水级,在探放水后,可采取放小炮,试探着掘进;喷射S=9~12m时,相当涌水量为1000~10000m3/h,为较大型突水级,应停止施工,待查明情况后,再试探着掘进;喷射S>12m时,为大型突水级,应立刻停止施工,从速待查明情况后,尽快采取应急处理措施。
4.3.3 防突水的主要工程措施
(1)隧道施工应结合设计地勘资料开展常规地质法进行超前地质预报,特别是加强水的预测、预报;根据掌子面开挖揭示的地质情况及部分加深炮眼的探测情况对掌子面前方的地质、水文条件进行预测,如有异常,则应采取综合物探手段进行预测或打超前探孔进行验证,特别是据设计地勘可能存在溶洞、暗河以及大型断层带附近,要求隧道施工前采取打超前探孔进行探水。
要求采用TSP、红外线探水和地质雷达等综合物探法探测掌子面前方的地下赋水情况(水量、水压等),并用超前
探孔辅以加深炮眼进行验证。
做好断层水和溶洞、暗河水的超前预报,正确对其进行定位、定性,加强临近前兆、涌水量监测和警报工作;隧道开挖接近水源体时,施钻大孔径超前孔,探放地下水,切忌盲目放炮;岩溶发育区的断层破碎带承压水以排为主、排堵结合,当涌水量减小后,以打深孔进行围帷幕注浆进行超前固结,来防止地下水;岩溶发育区的暗河、大溶洞水,采取以排为主、排堵结合的方法防治突水,必要时开挖泄水洞;岩溶突水地段,采取超前小导管预注浆超前支护,短台阶开挖、工字钢拱架加强支护方案通过。
(2)设计是依据超前探孔(Φ75探孔)出水量确定注浆堵水方案,在施工中应根据掌子面前方地质信息进行综合分析,当超前孔单孔出水量大于3m3/h,则应采取超前局部注浆,超前探孔有2/3孔满孔且总出水量大于15m3/h,则应采取超前帷幕注浆。
(3)帷幕注浆
帷幕注浆主要用于大的断层透水带、岩溶地段等可能突水、突泥的地带。
①注浆设计参数:a、注浆孔扩散半径:2.0m;b、注浆孔的布置:超前帷幕注浆每一环为25m,留3~8m作为止浆岩盘,注浆孔孔底间距按2.5m控制,周边帷幕注浆设3环,正面封堵钻孔4环,c、注浆压力:正常注浆压力为静水压力+0.5MPa,注浆终压力为2.5倍静水压力,在施工时应根据注浆试验进行调整;d、注浆加固有效范围:开挖轮廓线外5m;e、注浆材料:主要采用水泥浆,困难时辅以水泥、水玻璃双液浆,在溶洞区可采用先注纤维再注浆进行堵水。
水泥采用425普通硅酸盐水泥,水灰比0.8:1~1:1。
②注浆流程图
注浆流程图见图1:
图1 注浆流程图
③注浆结束标准
单孔结束注浆:a、注浆压力逐步升至设计终压,并继续注浆10min以上;b、注浆结束时进浆量小于20L/min;c、检查孔涌水量小于0.2L/min;d、检查孔钻取岩芯,浆液充填饱满;
全段结束标准:a、所有注浆孔均已符合单孔结束条件,无漏注现象;b、注浆后洞壁稳定;c、浆液注入有效范围大于设计值;d、预测岩体经注浆后可保证开挖后洞壁稳定;
④注浆工艺及要求
a、注浆前,在类似地质条件下的岩层中进行注浆试验,初步掌握浆充填率、注浆量、浆液配合比、凝胶时间、浆液扩散半径、注浆终压等指标;
b、孔口位置应准确定位,与设计位置的允许偏差为+5cm,偏角应符合设计要求,每钻进一段,检查一段,及时纠偏,孔底位置偏差应小于30cm;
c、钻孔和注浆顺序应由外向内,同一圈孔间隔施工;
d、岩层破碎易造成坍塌时应采用前进式注浆,否
则采用后退式注浆;e、孔口设3m长的Φ89注浆管,埋设牢固,并有良好的止浆设施;f、一个孔段的满意度浆应连续进行到结束,不宜中断,应尽量避免因机械、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。
对于因实施间歇注浆,制止串浆冒浆等等而有意中断,应先钻孔清理至原深度以后再行复注。
⑤注意事项
a、施工中应严格进行综合地质超前预报,并对地质资料仔细分析,加强突水、突泥现象征兆的监测。
建立完善的施工管理制度,加强现场安全巡视,如有异常应尽快采取措施,撤离人员及机械;
b、可溶岩地段每循环超前地质预报资料应向经理部报告,以更报设计及业主及时调整工程措施;
c、设计注浆数量、参数是根据地质资料、岩溶发育规律进行的预设计,注浆措施的实施应建立在充分的超前地质预报预测工作基础之上。
施工现场应根据实际探测的隧道岩溶、断层的地质、地下水情况,对注浆堵水段落、注浆方式、注浆孔的布置、注浆孔数量、长度、孔口管数、注浆数量、材料等进行优化调整,以确保施工安全;
d、钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻,应立即停止钻进,进行注浆,扫孔后再行钻进;
e、注浆过程中,若水压力突然升高,应停止钻进,检查后,再行注浆;
f、注浆过程中,注意观察止浆盘的变形情况,准备好加固措施;
g、当预测掌子面有突水、突泥征兆时应时通知该工区各个施工班组、各个施工场所。
(4)超前小导管注浆
超前小导管注浆主要用于裂隙集中涌水地带、岩层松散或断层破碎富水带的堵水和预加固。
超前小导管多沿拱部布置或沿边墙涌水部位、破碎带布置,间距一般30~50cm,外插角一般取10°~15°,长度一般为3.5~5m,小导管之间的搭接长度不得小于1m;
小导管一般采用直径42mm的无缝钢管制作,在小导管的前端做成约10cm长的圆锥状,在尾端焊接直径6~8mm的钢筋箍。
距后端100cm内不开孔,剩余部分按20~30cm梅花形布设直径6mm的溢浆孔;
钻孔应当顺直,直径应与注浆管径配套,孔深视小导管长度确定。
在孔口端用沾胶的麻丝绕成不小于孔径的纺锤形柱塞,把小导管插入孔内,带好丝扣保护帽,用风钻或风镐打入设计深度,使麻丝柱塞与孔壁压紧;小导管外落长度一般为30cm,以便连接孔口阀门和管路;小导管安装后应对开挖工作面进行喷砼封闭,厚度10~15cm,封闭范围为开挖工作面及监近开挖工作3m范围的环向开挖面;
(5)预注浆堵水还有周边半封闭预注浆、大管棚预注浆等,其上几种注浆方案基本同上,只是预注浆管打的部位、封闭工作面等范围和方式不同而已。
(6)岩溶区
①当隧道穿越岩溶区时,除应采取以上超前地质预报预测等方法进行探水外,还符合以下规定:
a、施工前详细了解山顶地表水、出水点的情况,有条件时采取地表注浆(埋深小于20米时)进行处理;
b、开挖宜采用台阶法,爆破应按“密布眼、少装药”的原则进行,遇有渗漏时应小心施爆;
c、当隧道一侧遇有溶洞时,应先开挖该侧,待支护完后再开挖另一侧。
d、仰拱必须超前施作,尽早形成闭合结构,同时要求二衬紧跟。
②岩溶地段的溶洞空腔、暗河的处理应首先选择疏导、连通方案,不应改变地下水总的流动趋势。
处理方案按设计,大概有如下方案:如果隧道底或边墙存在小体积的溶管,且规模较小,则可在边墙及隧底设置盲沟、暗管、涵洞、倒虹吸、钢管疏导或小桥通过;如果隧顶存在溶管,且有水通过,则应在顶部设置暗管跨越或将水引入隧底跨越;溶洞空腔仅在隧底,且较大较深或填充物松散不能承载结构物时,则采用梁、桥等方式通过;当岩溶水很大或涌水量大、涌水点、多、分散、排泄通道不明显的岩溶地段,则应采用了辅助导坑进行汇排。
(7)钻孔、注浆的注意事项
①钻孔顺序一般先内圈后外圈,先无水孔后有水孔;钻机安装平整稳固,其中心线与设计注浆孔中心线相吻合,钻孔过程中要经常检查校正钻杆方向,注浆孔的孔底偏差应不大于1/40孔深,检查孔的孔底偏差应小于1/80孔深;钻孔2m后应安装孔口管或注浆管,测量水压力及涌水量,并填写记录表格,主要内容有按孔号、进尽、起始时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力等;在涌水量大、压力高的地段钻孔时,应先设置带闸阀的孔口管,当出现大量涌水时拔出钻具,关闭孔口管上的闸阀,再进行注浆;当开挖工作面围岩破碎,应先设置止浆墙和孔口管,孔口管埋入止浆墙深度随最大注浆压力而定,也口管宜为直径不小于90mm无缝钢管;
②注浆材料及浆液配比应根据工程地质、水文地质条件、注浆目的以及成本、设备等因素选择和调整,浆液应具有良好的流动性、可灌性,固结体应具有较高的强度和抗渗堵水性;注浆材料应当无毒、无污染、对人体无害,一般采用水泥基浆材,不宜采用化学浆材,在断层破碎带富水和动水条件下宜采用水泥—水玻璃双液浆;
③注浆注意事项
水泥浆液应采用拌种桶配制,配制水泥浆或稀释水玻璃浆液时,应防止杂物混入,拌制好的浆液必须过滤后使用;注浆应采用专用注浆泵注浆,为加速注浆,可安装分浆器同时注浆;配制好的浆液应在规定的时间内注完,随配随用;注浆顺序应为由上至下,浆液先稀后浓、注浆量先大后小、压力由小到大;当发生串浆时,应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。
当压力突然升高应停机查明原因;
注浆压力应符合设计要求,当压力达到设计注浆终压并稳定10~15min,检查孔单孔出水量小
于0.2m3/min,隧道预测涌水量小于1m3/(d.m),可终止注浆;
采用单液水泥浆时开挖时间为注浆后8h,采用水泥—水玻璃浆液时为4h。
开挖过程中应检查浆液渗透及固结状态,并根据压力—流量曲线分析判断注浆效果,及时调整预注浆方案。
④异常情况处理
a、钻孔过程中遇见突水、突泥情况,立即停钻,进行注浆处理;在开挖工作面有小裂隙漏浆,先用水泥浸泡过的麻丝填塞裂隙,并调整浆液配比,缩短凝胶时间,若仍跑浆,用风钻钻浅孔注浆固结;当水泥浆进浆量很大、压力长时间不升高时,则应调整浆液浓度及配比,缩短凝胶时间,采用小流量低压力注浆或间歇式注浆,但停留时间不能超过浆液凝胶时间;
b、当隧道已发生涌水时,立即启动应急预案,组织电工和抽水工24小时不间断抽水,防止浸泡发生其他事故,同时安排挖掘机挖集水井并安排装载机配合运送抽水泵及排水管,增大隧道排水系统排水能力。
4.4 突泥的监测、警报与工程措施
4.4.1 突泥的主要地质类型
造成突泥的主要不良地质为位于多雨岩溶发育地区的溶洞和淤泥带。
岩溶发育地区形的溶洞既积水,也可以泥水混杂,后者最为常见,是溶洞突泥的主要形成机制;淤泥带大部位于我国南方岩溶发育地区,而且多数赋存断层中,只有少数淤泥带赋存在陡倾的具有层间滑移特征的石灰岩或白云岩的具有层间滑动的岩层界面中。
淤泥带的规模在剖面上向下逐渐变小,到一定深度消失,所以隧道距地表越近时越易遇到,埋深较大的隧道较难遇到。
4.4.2 突泥监测与警报
突泥的监测与预报基本与突水相似。
4.4.3 防突泥的主要工程措施
(1)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,其余地段采用专用探水钻机施工探水孔,孔径为φ55mm,钻孔外偏角为10°,超前探测长度不小于30m,搭接长度不小于5m,作为止水盘并开始下一循环探水。
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。
(2)突泥治理方案
①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。
②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注浆,及时施作二次衬砌结构。
③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。
④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。
⑤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。