曹家庄隧道突水突泥施工方案

新建铁路昆河线玉溪至蒙自段站前工程第三标段

曹家庄隧道斜井突泥突水处理方案

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中铁三局集团玉蒙铁路工程项目经理部

二〇一零年七月四日

曹家庄隧道斜井突水突泥段施工方案

一、工程概况

曹家庄隧道DK73+696往大里程段，出现溶洞及淤泥填充，产生突水突泥现象，并造成初支严重变形、拉裂、周边围岩收缩加剧变形。该段为冷水沟断层破碎带，地表地形为左低右高，揭示岩性为青灰色夹灰白色硬塑偏软的黏土夹砂岩块碎石，有地下水涌出。并于前期施工中洞内发生涌水突砂及多次变形拆换，地表在DK73+696~DK73+703（埋深50米）产生一个陷坑，坑内积水深约0.5～1.2m，并在线右约15～25m地表处发生开裂变形、沉降现象。DK73+693~DK73+704段初支多次变形，侵入二衬空间（最大达80cm），造成多次拆换。目前掌子面围岩呈软至硬塑状黏性土发生塑性变形，导致顺掌子面向外挤出，最大时每天达半米。原有施工方案及工法无法适应该地层段施工条件，调整方案以适应施工。

二、发生突水涌泥的预报措施

1、加强超前地质预报工作

（1）TSP200

全程施作TSP200，每次探测长度为150米，搭接长度为50米。

（2）超前地质水平钻

在以上段落采用超前地质水平钻施作5个探孔，上台阶施作3个，下台阶施作2个，上台阶1个探孔取芯，每次施作长度为30米，搭接长度5米，要求探孔能够探测到掌子面外侧1米。

超前地质钻孔上台阶布置图

根据超前地质水平钻情况，若揭示出地下水，在拱顶施作3φ108泄水孔，提前将水引排出来。

超前钻孔断面布置图（示意）

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岩溶水，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5～10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

接入边墙侧沟

Φ100PVC排水管

Φ89超前钻孔

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，制定相应的施工预案。

三、施工工法

双层支护中隔墙7部洞室开挖、水平大管棚注浆加固围岩、人工免扰动开挖、边墙超前仰拱施作，二衬紧跟。

采用逐榀开挖，每次开挖进尺控制在0.6米以内。二衬仰拱紧跟掌子面，二衬距掌子面距离控制在50米以内，仰拱距掌子面距离控制在20米以内。

1、封堵方案

（1）上台阶可相对向前开挖，分别于开挖前方适当位置处施作1m厚C25混凝土挡土墙，在挡土墙周壁径向钻设φ42钢花管并注浆加固地层，钢花管每根长3m，环向间距0.6m，钢花管露出壁面1m，其末端采用环向Φ22钢筋焊接牢固，用以封堵和加固前方围岩。

（2）．挡土墙之间的平台必须用工20 型钢与钢架牢固连接，间距50cm，并用Φ25连接筋焊接牢固，间距1m，并施作0.5m厚C25混凝土；拱中部施作工20竖向支撑，其端头与拱部型钢及底部横撑牢固连接。

（3）．为了加强大管棚的刚度，φ108大管棚（壁厚8mm）必须丝口连接，每根大管棚中放置三根Φ22的钢筋，一根Φ42mm的注浆小导管，长度与大管棚同长；断面上小导管居中，三根钢筋以等边三角形焊接在φ42上，最后从φ42小导管中注浆，使每根大管棚中充满水泥砂浆，提高其刚度。

2、初期支护

开挖前大管棚注浆超前支护，小管棚配合支护。在开挖完成后有能完成初支施工的时间时，进行双层支护中隔墙7部洞室开挖。开挖断面设置厚度为30cm 的2道砼板（C20喷射砼+I18工字钢），竖向设置厚度为30cm 的支撑（C20喷射砼+I18工字钢），将断面分成7个小洞室。开挖时，根据掌子面围岩的实际情况，若围岩较好，上中下台阶分别开挖、整体推进、及时支护，开挖支护完成后及时将横向砼板和竖向砼支撑施工完成，纵向掘进间距为0.5m 。横向砼板和竖向砼支撑设置钢筋网和纵向φ25连接筋（环向间距0.8m ）。

初期支护参数：设双层全环I20型钢钢架，纵向间距0.5m ，交错布置；径向锚杆设置φ22砂浆锚杆，按0.8m （环）×0.5m （纵）梅花型布置；纵向连接筋调整为φ25，环向间距0.5m 。

二

衬

上台阶预留核心土中台阶三洞室开挖

下台阶三洞室开挖

开挖顺序示意

纵向开挖示意

具体开挖顺序为：

（1）上台阶开挖预留核心土，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强；I18喷射砼底板紧跟施作；I18中隔墙喷砼竖向

支撑，封闭掌子面。

（2）中台阶左侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。

（3）中台阶右侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。

（4）中台阶中部开挖，封闭掌子面，中台阶I18喷射砼底板紧跟施作。

（5）下台阶左侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。

（6）下台阶右侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。

（7）下台阶中部开挖，预留核心土，封闭掌子面。

3、加强监控量测

加强变形观测，包括周边收敛、拱顶下沉、掌子面位移。加密量测点布设及量测频率，5个测点2～5m一个断面，量测频率为4小时/次，及时对量测数据进行分析并反馈现场指导施工，为调整支护参数提供依据。

四、施工人员、机械设备及材料配备情况

1、施工人员配备情况