铁路隧道工程不良地质(流砂)段安全掘进专项施工方案

市郊铁路（轨道延长线）xx至xx段xx隧道工程不良地质（流砂）段安全掘进专项施工方案xx有限公司xx都市快轨铜梁试验线xx隧道项目经理部市郊铁路（轨道延长线）xx至xx段xx隧道节点工程 目录1工程概况11.1工程概况11.2工程地质情况21.3水文地质情况21.4周边环境情况21.5工程风险分析22编制依据42.1文件依据42.2规范依据53施工计划53.1施工总体部署53.2施工进度计划与保证措施73.2.1施工进度计划73.2.2施工进度保证措施73.3施工机械配备计划73.4主要工程数量计划8 4施工工艺技术94.1施工顺序94.2施工工艺94.2.1管棚工作室掘进94.2.2导向墙施工94.2.3管棚施工104.2.4K1+993～K2+973掘进施工124.3超前及初期支护134.4加固注浆164.5工程质量措施175施工安全技术措施195.1管棚钻孔后补注浆195.2单排小导管变更成双排超前小导管195.3导坑先行，实施径向补注浆195.4临时仰拱隆起处理205.5全断面加固注浆205.6隧底注浆215.7加强现场监控量测,做好应急预案225.7.1隧道洞内拱顶下沉、净空收敛量测225.7.2隧道钢支撑、锚杆及喷层表面应力监测235.7.3应急预案246劳动力计划25 7计算书及相关图纸267.1通风系统267.2供风系统267.3供电系统267.4隧道供水、排水26 1工程概况1.1工程概况市郊铁路（轨道延长线）xx至xx段xx隧道工程全长3637.5m，包括200.5mxx1#隧道、102m路基段及3335mxx2#隧道。xx隧道地质条件复杂，岩溶发育，施工过程中有煤层、采空区、断层破碎带、高压地下水等。2#隧道共有2条断裂带，正穿越长达192m梨树坪断裂带核心区，根据综合超前地质预报显示掌子面K1+999前方约12m～22m存在大型溶腔填充物，隧道开挖易出现涌水、涌砂现象。2016年12月9日～2017年4月18日，对在xx片区首次揭露的“流砂”现象开展科技技术攻关，自上而下成立了流砂段注浆堵水突击队，多次组织参建各方、专家组就流砂段隧道的注浆堵水施工措施进行研讨，历时4个多月，本段流砂得到一定固结，流砂及周边地层成孔性较好。（附图一：梨树坪断层破碎带纵断面图，附图二：梨树坪断层破碎带平面图）溶腔充填介质表观密度2680Kg/m3，细度模数为0.9，属粉细砂，粉细砂的粒径组成见下表1.1。该饱和粉细砂是因须家河组砂岩受断裂带挤压，在水作用下随裂隙进入空腔。图1.1溶腔纵断面示意图表1.1粉细砂颗粒组成粒径(mm)＞4.752.36～4.752.36～1.181.18～0.600.60～0.300.30～0.15小于0.1531 占比(%)12.321.91238.642.21.2工程地质情况梨树坪断层：走向北北东，倾向南东，倾角60～80°。见于青木关南金竹凼东、经干天池东、龙洞坡、梨树坪、雷家窝凼、肖家湾一带。该断层带仍具逆冲断层特征，断裂带构造岩以构造角砾岩和糜棱岩为主。断层带宽约15m，断裂带上盘岩层以三叠系下统嘉陵江组(T1j)第四段、中统雷口坡组(T2l)层位可溶性岩类和上统须家河组(T3xj)长石石英砂岩夹页岩等为主，下盘岩层主要为三叠系下统嘉陵江组(T1j)第三段、第四段、中统雷口坡组(T2l)和上统须家河组(T3xj)等层位岩层。自肖家湾以南可观测到梨树坪断裂与凉亭关断裂斜接，以及梨树坪断裂上盘牵引褶曲核部的脱空现象，该断层在肖家湾以南已深埋，具有隐伏断层特点。本次勘察的3条纵向EH4物探断面显示里程K2+072附近有1条倾向东、倾角70～80°的低阻条带与ZK30揭露的地层重复出现，证明梨树坪断层的存在，并且证明断层倾向南东。1.3水文地质情况主要由三叠系下统嘉陵江组和中统雷口坡组(T2l)等含盐溶角砾岩、石膏层的可溶性碳酸盐岩类组成。上述含水岩组出露区地表溶蚀洼地、槽谷、落水洞、竖井等垂直岩溶形态串状发育，而地表以下则串状分布，由水平溶洞、地下暗河等顺层发育，地下水赋存、补给、运移及排泄严格受区域性侵蚀基面制约，大泉及暗河出口流量一般为5.0～15/s。钻井的出水量达1000至5000m3/d，如金剑山地热井涌水量可达7000m3/d以上，k＝8.3～12.5m/d。该含水岩组属极富水的含水岩组。1.4周边环境情况隧道埋深约170m，水天池距隧道梨树坪断层破碎带水平距离约1300m，隧道上方秦家岚垭约有三户散户。1.5工程风险分析根据建质[2009]87号关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知，31 K1+993～K2+973不良地质（流砂）段掘进施工方案属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程专项方案，需组织专家论证会。该工程风险分析及防风险措施见表1.2。表1.2工程风险分析及防风险措施表序号风险工程名称风险等级风险工程基本状况防风险措施1梨树坪断裂带核心部位二级该断层带仍具逆冲断层特征，断裂带构造岩以构造角砾岩和糜棱岩为主。断层带宽约15m，影响范围192m。(1)采用综合超前地质预报方法。(2)采用CRD法机械开挖，控制循环进尺。(3)采用小导管注浆加固作为超前支护，钢拱架支撑。(4)加强现场监控量测，及时掌握围岩和支护的动态信息,做好应急预案。2大型溶腔内填充粉细砂层二级(1)根据预报显示，导坑先行，小导洞开挖。(2)根据导洞开挖情况，进行径向补注浆，浆液材料采用超细水泥浆、水泥水玻璃浆液。(3)采用小导管注浆加固作为超前支护，钢拱架支撑。(4)加强现场监控量测及时掌握围岩和支护的动态信息,做好应急预案。(5)若揭露后，流砂内还受水量影响，则：①环向加密超前小导管，由单排小导管变更成双排超前小导管。31 该段粉细砂是因须家河组砂岩受断裂带挤压，在水作用下随裂隙进入溶腔。该溶腔周边边界受限于现有的仪器、设备，无法作出精准的判断。在未扰动下，粉细砂密度大，处于稳定状态。但由于外部作用或者边界条件变化，会产生超静孔隙水压力，使粉细砂发生液化现象，隧道施工存在安全隐患。注浆前钻孔最大孔涌水量达到84L/min，注浆后检查孔最大出水量为8L/min，堵水率为90%，成孔较好，出水量、含砂量较少，开挖过程中可能遭遇少量流砂未固结。②为防止临时仰拱底部隆起，对临时仰拱进行加固注浆，间距1.0m*1.0m梅花形布置。③封闭掌子面，对掌子面前方5m范围采用Φ50钢花管，全断面加固注浆，间距1.0m*1.0m梅花形布置。每次预留2m岩柱，每次掘进3m对掌子面挂网喷射厚200mmC25混凝土。3地表水体丰富三级埋深约180m，隧道上方存在散户居民，地表水体主要有井泉水，据隧道水平1.2km处存在天然水资源水天池旅游景区。(1)全断面超前帷幕固结注浆。(2)径向注浆。(3)防水板防水+速凝液体橡胶喷涂料防水。(4)纤维素纤维混凝土结构自防水。2编制依据2.1文件依据(1)xx都市快轨铜梁试验线（xx-xx段）xx隧道节点工程施工招投标文件；(2)xx轨道交通一号线西延伸段xx隧道岩土工程勘察报告；(3)xx隧道工程实施性施工组织设计；(4)xx市都市快轨铜梁试验线（xx-xx段）工程施工图设计第五篇区间工程第一册xx站-xx站区间（xx隧道）第五分册xxⅡ号隧道洞身段CQKGJB-QJ01-SS-JG05-054A；(5)xx轨道交通(集团)有限公司提供的相关资料及有关要求；31 (6)建质[2009]87号关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知；(7)渝建发[2014]16号64《关于印发危险性较大的分部分项工程安全管理实施细则的通知》；(8)铁建设[2010]120号《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》；(9)安监[2014]104号《隧道施工安全九条规定》；(10)国家安全生产监督管理总局第69号令《有限空间安全作业五条规定》；(11)建质[2003]82号《建筑工程预防坍塌事故若干规定》；(12)隧道施工环境安全评估报告;(13)2017.1.17xxII号隧道K2+003～K1+973段不良地质段全断面固结、止水注浆专家咨询会;(14)2017.2.23市郊铁路（轨道延长线）xx隧道K2+003～K1+973段不良地质（流砂）全断面帷幕固结注浆方案专家咨询会;(15)2017.4.18市郊铁路xxII号隧道K2+003～K1+973段固结注浆效果评定总结会。2.2规范依据《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）；《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417-2003）；《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107-2016）《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》（TB10108-2002）；《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）；《生产过程中危险和有害因素分类与代码》（GB/T13861-2009）；《建筑施工作业劳动防护用品配备及使用标准》(JGJ184-2009)；《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》（GB29639-2013）；31 《施工现场临时建筑物技术规范》（JGJ/T188-2009）；《高处作业分级》(GB/T3608－2008)。根据上述规范和文件，结合我公司现阶段的施工能力、技术装备、管理水平及历年来承担类似工程的施工经验编制本方案。3施工计划3.1施工总体部署根据注浆评定专题会要求，为确保施工质量和施工、运营安全，对该流砂段增设超前大管棚支护；管棚施作完毕后采用CRD法，先开挖Ⅰ导坑，根据开挖效果，动态组织补注浆或掘进施工。（1）管棚室施作。管棚施作采用RPD-180CBR矿研钻机（长*宽*高=8500*2600*3100）钻孔，管棚仰角3°，该钻机在洞内施作管棚最低需要扩挖80cm、长6m的操作空间，即K1+999～K1+993段除仰拱外的其他部分扩挖80cm。超前小导管支护，材料为热轧无缝钢管，L=3.5m，壁厚3.5mm，环向间距0.4m，纵距2m，外插角5～10°；初支拱架采用Ⅰ20工字钢，间距0.5m。具体如图3.1所示。图3.1K1+999～K1+993扩挖段初支参数示意图31 （2）管棚。施作2.0m长导向墙，采用3榀I20工字钢做骨架，采用C25普通喷射混凝土封闭;隧道右侧拱墙及拱顶、左侧75°位置设置Φ108*6mm管棚，L=25m，环距400mm，仰角3°，即设置55根管棚。（3）开挖。管棚施作后，采用CRD法机械开挖，先开挖Ⅰ导坑，根据开挖情况，施作超前钎眼，若流砂固结效果不理想，则进行补注浆加固；若流砂体固结效果较好，则继续按CRD法组织施工。图3.2K1+995～K1+993管棚横断面示意图3.2施工进度计划与保证措施3.2.1施工进度计划（1）2017年4月19日～4月25日，掌子面K1+999掘进6m。（2）2017年4月26日～4月28日，完成上半部分31根Φ133*6mm孔口管安装、导向墙施作；2017年4月29日～5月9日，完成上半部分管棚钻孔、顶管、注浆；31 2017年5月10日～5月12日，完成下半部分24根Φ133*6mm孔口管安装、导向墙施作。2017年5月13日～5月20日，完成下半部分24根管棚钻孔、顶管、注浆。（3）计划于2017年5月21日恢复开挖，采用CRD法施工（Ⅰ导坑先行开挖），机械开挖，计划于5月30日安全穿越K1+987～K1+977段。施工过程根据实际情况，按照动态设计、信息化施工原则，确定是否对该流砂段组织帷幕补注浆施工。3.2.2施工进度保证措施（1）提前做好物资准备、技术交底等各项准备工作，包括各方协调以及危险点的处理。（2）根据工程实际情况，加强机械设备配置，提高机械化作业率。（3）加强监管作业各个工序，各项工序作业必须提前30分钟到位。（4）锚杆、拱架等均在加工厂制作，在现场安装。（5）保证现场作业环境，在安全无忧的情况下作业，杜绝事故发生。（6）施工现场所有部位均实行“三检制”即自检、互检、交接检。31 3.3施工机械配备计划根据工期计划要求，结合工程的实际需要，投入该工程项目的施工机械、设备及器具等情况见表3.1主要机械设备配置计划。表3.1主要机械设备配置计划序号设备名称型号规格数量生产能力备注一开挖支护机械1挖掘机CAT320D21.1m32破碎锤CAT320D2——3装载机ZL50C21.8～5.6m34侧卸式装载机WA320-312.2m35自卸汽车铁马520m36砼搅拌机JS7501750L7风动凿岩机YT28152m/min二钻孔注浆设备1多功能快速钻机RPD-180CBR115m/h2双液注浆机FBY30/12020.5-12Mpa3单液注浆机ZJB系列43m3/h4高压注浆泵2TGZ60/21016-21Mpa5浆液搅拌机SJ60073m3/h三钢筋加工机械1电焊机BXL-4006<400A31 2钢筋切断机CQ50232次/min3钢筋弯曲机GW50210次/min4型钢弯曲机WGJ-25011-13mm/s5钢筋调直机GT101四动力设备1柴油发电机GF3002300KW其它小型器具，根据现场实际需要配置。3.4主要工程数量计划主要工程数量表如下：表3.2主要工程数量表序号材料名称规格或型号单位预计数量进场时间1水泥P.O42.5Rt170.42017.42碎石5～10mmt305.22017.43机制砂机制砂t305.22017.44速凝剂t10.12017.45钢筋Φ8、C22t13.952017.46砂浆锚杆C22m28802017.47无缝钢管Φ133m1342017.48无缝钢管Φ108m16752017.49无缝钢管Φ42m22752017.410中空注浆锚杆R32m58082017.411工字钢Ⅰ20t84.32017.431 4施工工艺技术4.1施工顺序施工准备→管棚室→管棚→CRD法掘进【Ⅰ导坑→Ⅱ导坑→Ⅲ导坑→Ⅳ导坑】→仰拱、衬砌。4.2施工工艺4.2.1管棚工作室掘进根据注浆评定专题会，在爆破止浆墙（K2+003～K1+999）后，洞内扩挖0.8m、纵向6m(K1+999～K1+993)作为管棚工作室，并对其进行初期支护，支护参数见图3.1、3.2。在K1+993处拱顶及拱墙范围内施作超前大管棚支护。图4.1洞身段超前长管棚纵断面设计示意图4.2.2导向墙施工K1+999～K1+993段洞内扩大开挖纵向6m、高0.8m作为管棚施工工作室，并对其进行初期支护以保证施工安全。导向墙对管棚结构起到有力的支撑作用，预防在施工过程中隧道开挖轮廓线外松散流砂体对管棚及初支结构荷载过大，造成已施工的初期支护变形甚至坍塌；其次，可以准确定位，有效控制管棚施工角度，保证管棚效果。且施作导向墙后可一次性安装导向管到位，提高工效。导向墙采用C25喷射混凝土，截面尺寸为2000mm*800mm，环向浇注至拱脚。导向墙设3榀I20工字钢作骨架，工字钢间设Φ22连接筋、间距1000mmm，钢架外缘设Φ31 133mm壁厚6mm导向钢管，钢管与钢架焊接。管棚施作前，采用40cm厚、C25普通喷射混凝土封闭掌子面（K1+993），既能预防掌子面突水突砂，也可防止管棚注浆时浆液沿缝隙流出。4.2.3管棚施工1.管棚制作管棚采用25米长ф108mm壁厚6mm热轧无缝钢管制作而成，钢管连接采用丝接；钢管上钻注浆孔，孔径10～16mm，孔间距30~50cm，呈梅花型布置，尾部留2m不钻孔的止浆段。2.钻孔、清孔及验孔。采用RPD-180CBR矿研钻机；用全站仪定位、定向孔口及孔轴线，管棚环向中心间距40cm，管棚轴线与衬砌外缘夹角3°。钻孔选用RPD-180CBR矿研钻机钻进成孔，并严格控制钻孔上抬量和角度。若钻进过程阻力较大，可退回1m左右，多次反复，阻力减小后继续钻进。初钻用低压顶进，以保持方向，防止孔位偏斜。清孔采用RPD-180CBR矿研钻机反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔。成孔后用经纬仪、斜测仪等检测孔深、倾角、外插角。验孔合格后方可进行管棚安装，对不合格的孔应封孔后原位重钻。3.顶管给每个孔编号，编号为奇数的第一节管采用3m长钢管，以后每节均采用3m长钢管；编号为偶数的第一节采用2m长钢管，以后每节均采用2m长钢管。同一断面内的接头数量不得超过钢管总数的50%，相邻钢管接头错开1m。管棚安装采用RPD-180CBR矿研钻机，在人工配合下顶进第一节钢管。当钢管孔外剩余30～40cm时，用管钳卡住管棚，安装套管连接下一节管棚依次顶进管棚至设计位置。如遇故障，需清孔后再将钢管插入。4.安装钢筋笼31 管棚钢管安装好后，在管内安放钢筋笼，增加管棚刚度。钢筋笼由4根Ф18螺纹钢筋焊接在壁厚3.5mm、长5cm的管节上而成，钢筋笼在加工中心分节制作，在工作面逐节焊接起来，直至与钢管同长。图4.2钢管构造示意图附：管棚施工流程图31 图4.3管棚施工工艺流程5.注浆钢筋笼安装完毕后进行注浆，注浆前进行压水试验，检查机械设备是否正常，管路连接是否正确，为加快注浆速度和发挥设备效率，可同时采用3～5根管注浆。注浆浆液由ZJ-400高速制浆机拌制。注浆材料为普通硅酸盐水泥P0.42.5R，水灰比1：1，注浆量为钻孔圆柱体的1.5倍，若注浆量超限，未达到压力要求，调整浆液浓度继续注浆，确保管棚内填充饱满。水泥浆液水灰比：1:1。31 注浆压力0.5～1.8MPa，终压1.8MPa，并稳压15min。单孔注浆量(参考)：Q=πRK2Lηξ式中：RK--浆液扩散半径（m）；L--压浆段有效长度（m）；η--岩石裂隙率；ξ--浆液在裂隙内的有效充填系数。4.2.4K1+993～K2+973掘进施工1.CRD法开挖根据综合超前地质预报及注浆效果评定意见，开挖顺序初步定为：Ⅰ导坑→Ⅱ导坑→Ⅲ导坑→Ⅳ导坑。各部开挖时，周边轮廓要求圆顺。在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后进行另一侧开挖，左右两侧开挖导坑工作面的纵向间距不大于15m，上下导洞工作面的纵向间距3m～5m。2.施工工序流程(1)利用上一循环架立的钢架施作超前小导管并注浆，在小导管的支护下，开挖Ⅰ导坑，施作超前小导管。正洞拱部及中壁初喷C25混凝土、正洞拱部打入径向系统锚杆、正洞拱部及中部架立钢架、挂钢筋网、中壁设置局部锚杆、复喷混凝土至设计厚度;横隔墙部位初喷C25混凝土、立临时钢架、再复喷混凝土至设计厚度。(2)Ⅰ导坑开挖支护掘进3～5m后，继续开挖Ⅱ导坑。正洞边墙、中壁及仰拱初喷C25混凝土、正洞边墙打入径向系统锚杆、正洞边墙、仰拱及中壁接长钢架、挂钢筋网、中壁设置局部锚杆，并复喷混凝土至设计厚度。(3)Ⅱ导坑开挖支护掘进3～5m后，Ⅲ导坑利用上一循环架立的钢架，施作超前小导管并注浆，在小导管的支护下开挖掘进。正洞防护初喷C25混凝土、拱部打入径向系统锚杆、拱部架立钢架、挂钢筋网、复喷混凝土至设计厚度；横隔墙部位初喷C25混凝土，立临时钢架，再复喷混凝土至设计厚度。(4)Ⅲ导坑开挖支护掘进3～5m后，开挖Ⅳ导坑。正洞边墙初喷C25混凝土，立临时拱架，再复喷混凝土至设计厚度。31 3.按照红线管理规定范围内,掌子面距离仰拱不超过35m、二衬距离掌子面不大于70m。图4.4CRD法施工工序图4.3超前及初期支护K1+999～K1+973段隧道超前支护及初期支护参数详见图4.5所示，施工工艺见4.2.1节所示。图4.5K1+993～K1+970段衬砌初支结构图1.超前小导管施工31 采用Φ42超前小导管进行超前支护，材料为热轧无缝钢管，L=3.5m，壁厚3.5mm，环向间距:0.4m，纵距2m，外插角5～10°。导管穿过钢架腹部并插入岩体，钢管前端做成尖椎状，尾部焊上箍筋，注水泥浆加固围岩。(1)钻孔：采用手持风钻钻孔比设计钻孔深度适当加深，用TY28手风钻造孔，采用普通钻杆和φ50mm直径钻头，以满足成孔后孔径大于钢管直径3～5mm的要求。施钻过程中及时观察钻杆方向及外插角度，当发现方向及外插角偏差较大时应予以调整。完成后用高压风清孔。(2)钢管加工：将钢管前端加工成锥状，尾部焊一圈φ6加强钢筋。除尾部1m外，管壁四周钻φ10的梅花形布置压浆孔眼，孔径6～8mm，孔间距15cm，呈梅花型布置。(3)钢管插入及密封：钢管尾部套入特殊的钎尾，采用凿岩机冲击的方法将钢管贯入孔内(也可用锤击法贯入)，贯入孔深不小于设计长度的90%。为防止注浆漏浆，在小导管的尾部用胶泥麻筋缠箍成楔形，以便钢管顶进孔内后其外壁与岩壁间隙堵塞严密。注浆：采用注浆机注浆，注浆前检查导管孔口是否达到密闭标准，注浆结束后，将管口封堵。(4)注浆：采用超细水泥注浆，水灰比为1:1；注浆压力0.5～1.0Mpa。注浆过程中及时观察掌子面围岩情况，并根据吸浆量及压力上升情况，当两者之一达到设计规定时可结束注浆作业。水泥浆液采用专用的浆液拌制机在现场拌制，拌制时用磅秤对水泥及用水量进行称量控制。超前小导管以紧靠开挖面的钢架为支点，小导管尾段与钢架焊联，打入钢管后注浆，形成管栅支护环。2.锚杆施工（1）R32自进式中空注浆锚杆自进式中空锚杆是一种空心锚杆，锚杆通体螺纹，采用联接套接长，前端安装一次性钻头。1)锚杆的安装31 使用前，检查钻头、钻杆是否通气，如有堵塞应处理通畅后方可使用;连接钻头和锚杆、凿岩机和钎尾、钻机连接套和钎尾、锚杆和钻机连接套等;锚杆对准设计的锚孔位置，凿岩机应先给风或水，然后钻进，在破碎岩中钻进时，钻头的水孔易堵塞，因此在钻进时，应放慢钻进速度，多回转，少冲击，注意水从钻孔中流出的状况，若有水孔堵塞的现象，应后撤锚杆500mm左右，并反复扫孔，使水孔畅通，然后慢慢推进，直到设计深度。钻进至设计深度，用水或空气洗孔，检查钻头上的孔是否畅通，然后将锚杆从钻机连接套上卸下，锚杆按设计要求外露。用钢管将止浆塞通过锚杆外露端打入孔口100mm左右作为封孔进行注浆，如注浆压力较大或围岩较为破碎，也可采用锚固剂封孔。同时安装锚杆垫板及螺母，但此时不宜上紧。2)锚杆注浆检查注浆泵及其配件是否齐备和正常，水泥砂浆的水灰比1:1;用水或空气检查锚孔是否畅通，从泵出口出来的砂浆，必须要均匀;迅速将锚杆和注浆管及泵用快速接头连接好，开动泵注浆，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成，观察浆液从止浆塞边缘流出或压力表达到设计值，即可停泵。若注浆过程中，出现堵管现象，应及时清理锚杆、注浆软管和泵，此时若泵的压力表显示有压，应反转电机1-2秒卸压，方可卸下各接头，电机反转时间必须短暂。当完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆，若停泵时间较长，在对下根锚杆注浆前应放掉前段不均匀的灰浆，以避免堵孔。在整个注浆过程中，操作人员应密切配合，动作迅速，保证注浆过程的连续性。（2）砂浆锚杆1)成孔隧道锚杆采用风动凿岩机成孔，锚杆钻孔利用开挖台阶搭设简易台架施钻，按照设计间距布孔；钻孔方向按照一定角度钻进初喷砼表面；锚杆孔比杆径大15㎜，深度误差不得大于±50mm；成孔后采用高压风清孔。（2）注浆及安装锚杆注浆安装前须先做好材料、机具、脚手平台和场地准备工作。31 砂浆锚杆作业程序是：先注浆，后放锚杆，具体操作是：先将水注入牛角泵内，并倒入少量砂浆，初压水和稀浆湿润管路，然后再将已调好的砂浆倒入泵内。将注浆管插至锚杆眼底，将泵盖压紧密封，一切就绪后，慢慢打开阀门开始注浆。在气压推动下，将砂浆不断压入眼底，注浆管跟着缓缓退出眼孔，并始终保持注浆管口埋在砂浆内，以免浆中出现空洞，将注浆管全部抽出后，立即把锚杆插入眼孔，然后用木楔堵塞眼口，防止砂浆流失。锚杆孔中必须注满砂浆，发现不满须拨出锚杆重新注浆。注浆管不准对人放置，以防止高压喷出物射击伤人。砂浆应随用随拌，在初凝前全部用完，使用掺速凝剂砂浆时，一次拌制砂浆数量不应多于3个孔，以免时间过长，使砂浆在泵、管中凝结。锚杆注浆完成后，对使用设备及时清洗、整理，除掉砂浆凝聚物，定时保养及维修，为下次使用创造好条件。(3)锁脚锚杆锁脚锚杆均采用砂浆锚杆，具体施工工艺见砂浆锚杆施工工艺。3.钢筋网施工钢筋网采用A8钢筋焊制，在钢筋加工棚内加工制作，采用E43系类型焊条电焊。按照开挖、初喷后挂设加工好的钢筋网，绑扎固定于系统锚杆上或其他固定装置，再把钢筋网片焊接成网，网片搭接场地1-2个网格。4.拱架施工隧道各部开挖完成初喷砼后，分单元及时安装钢架，采用与定位钢筋、径向锚杆以及双侧锁脚锚杆固定，纵向采用Φ22钢筋连接，焊接长度10d，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。5.喷射砼施工(1)喷射混凝土作业应采用分段、分片、分层依次进行，喷射顺序自下而上，分段长度不宜大于6m，喷射时先将低洼处大致喷平，再自下而上分层、往复喷射。31 (2)喷射速度适当，以利于混凝土的压实。风压过大，喷射速度增大，回弹增加；风压过小，喷射速度过小，压实力小，影响喷混凝土强度。因此在开机后要注意观察风压，起始风压达到0.5MPa后，才能开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。黄土隧道喷射混凝土时喷射机的压力一般不宜大于0.2MPa。(3)喷射时使喷嘴与受喷面间保持适当距离，喷射角度尽可能接近90°，以使获得最大压实和最小回弹。4.4加固注浆按动态设计、信息化施工原理，根据掌子面流砂揭露实际情况，科学动态组织补注浆加固措施。管棚施作后采用CRD法机械开挖，先开挖Ⅰ导坑，对掌子面前方和对侧实施超前钎探探测，若存在流砂固结效果不理想的情况，则对左侧围岩进行注浆加固；若流砂固结效果较好，则继续按CRD法组织施工。注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆、超细水泥浆，水灰比1:1，质量比水泥：水玻璃：水=532:396:532。注浆布孔采用1.0m*1.0m，梅花形布置。如图4.6所示。图4.6K1+983断面空腔范围横断面图4.5工程质量措施1.锚杆质量控制措施(1)钻进至设计深度后,高压风清孔；检查孔中是否有异物堵塞；若有，应清除干净，再将锚杆插入孔内，锚杆外露长度满足安装止浆塞、垫板螺栓；将止浆塞通过锚杆外露端打入10cm左右，安装垫板及螺母。31 (2)检查注浆泵及其零部件是否备齐和正常，熟悉有关注浆泵操作程序。用水或风检查孔体是否畅通，孔口返水或返风即可。配制浆液,水灰比、和易性符合设计和规范要求。(3)锚杆材料的品种外观质量、抗拉强度试验等符合设计要求,并经试验检测合格后方可使用。(4)锚杆施工在初喷混凝土后进行，以保证锚杆垫板有较平整的基面，锚杆用的水泥砂浆，其强度不低于M20，锚杆孔内灌注砂浆应饱满密实。2.钢架质量控制措施(1)加强对钢架的锁脚固定措施。拱部钢架采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚Φ22砂浆锚杆锁定，锚杆一头弯制成“Γ”字形作为杆尾勾住钢拱架并焊牢。(2)视地质情况及专题会确定，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。(3)及时喷射混凝土进行覆盖钢架安装完成后，及时进行喷射混凝土，喷射时自下而上分层、分段进行，钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。(4)喷射混凝土时，要将钢拱架与岩面之间的间隙喷射饱满、密实。(5)型钢钢架应采用冷弯成型，钢拱架加工的焊接不得有假焊，焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。(6)每榀钢拱架加工完成后应放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。(7)钢拱架应在初喷混凝土后及时架设,各节钢拱架间以螺栓连接，连接板必须密贴。(8)钢拱架安装前应清除底脚下的虚渣及杂物，钢拱架底脚应置于牢固的基础上。3.喷射砼质量控制措施31 (1)喷射手在操作喷嘴中，尽量使喷嘴与受喷面垂直，距离1.5～2m。喷射压力保持在2～5kg/cm2左右，才能保证有效施工。喷砼分片自下往上喷射，喷嘴均匀地呈螺旋形转动。喷射作业时，喷射手要时刻注意观察喷嘴情况，一旦堵管，要让助手立即与操作司机联系，停机、关风，检查管路是否畅通。(2)当岩面凹凸不平，喷射砼先喷射岩面上的凹坑处，此时砼中的水泥、砂浆首先粘在岩石裂隙、凹坑中，而粒径较大（>5mm）的石子都会被回弹落地，这时的回弹量最大，随着喷射作业的延续和速凝剂的作业，在岩面上很快形成一层厚约5mm的砂浆垫层，喷向受喷面的砂浆垫层厚度不断增加，回弹明显减小，在高压风的推动下，砂粒、石子象子弹一样被“射”进不断增加的砂浆层中，砼的附着力增加，回弹就更加减小。喷射时，液态速凝剂在喷嘴处被雾化后能与物粒混合并充分发生反应，喷在受喷面上的砼能在2～3min内初凝，10min终凝。(3)在喷射混凝土时，钢筋、钢支撑及挂网的后部不留空隙。4.其他质量控制措施(1)超前支护材质、规格、根数、间距必须符合设计要求，采用无缝钢管。超前大管棚采用Ф108热轧无缝钢花管，导管上注浆孔孔距15cm、孔径15mm,内增设钢筋笼，连接长度≥35d，同一截面搭接数量不大与50%。(2)严格把好原材料进场质量关，不合格材料不准验收，保证使用的材料全部符合工程质量的要求。每项材料到工地有出厂检验单，并严格执行验收制度，消除外来因素对工程质量的影响。(3)在导向墙及初支面设变形观测点，定期进行观测。如出现变形加剧等现象应立即停止洞内施工，待将不安全因素清除后，方可恢复施工。5施工安全技术措施通过孔内成像、检查孔情况，本段流砂得到有效固结，流砂及周边地层成孔性较好。但由于存在小于0.15mm的特细砂未有效固结，检查孔中仍有少部分出水出砂现象，且溶腔周边边界无法做出精准判断，再加上管棚施工和开挖掘进对流砂体的扰动，会产生超静孔隙水压力，使粉细砂发生液化现象。因此该流砂段的开挖仍存在一定的安全风险，针对掘进过程中可能出现的突发情况，我项目部将采取以下措施。31 5.1管棚钻孔后补注浆若管棚钻孔后仍有出水出砂量较大、成孔性差、易塌孔等现象，下管困难且流砂可能通过钢花孔流入管棚，造成堵塞。则钻孔后进行补注浆，浆液材料采用超细水泥浆、水泥水玻璃浆液，水灰比1：1。补注浆后再重新钻孔，安装管棚。5.2单排小导管变更成双排超前小导管若导坑超前钻孔有出水出砂现象，则单排小导管变更成双排超前小导管，且双排小导管较单排小导管加固圈厚，效果更佳。向围岩打设第一排小导管（外插角30°），主要发挥锚杆作用及扩大注浆作用；第二排小导管（外插角，10°），主要起棚架作用，通过梁效应来提高岩体的力学性能，有效的约束围岩的松动变形。Ф42小导管长3.5m，环向间距40cm，两组小导管水平搭接长度不小于100cm。图5.1双排小导管示意图5.3导坑先行，实施径向补注浆根据物探、超前探孔资料及2016年12月至2017年4月两次全断面超前固结注浆226个钻孔的钻孔记录，流砂体主要集中在隧道掌子面右侧，左侧围岩情况相对较好。流砂段掘进时先开挖Ⅰ导坑，根据开挖情况，施作超前钎眼，若流砂固结效果不理想，则进行径向补注浆加固，注浆孔深度5米，间距1m*1m梅花型布置，浆液材料采用超细水泥浆、水泥水玻璃浆液，水灰比为1:1。31 图5.2空腔范围横断面示意图5.4临时仰拱隆起处理若导坑开挖后发生临时仰拱底部隆起，立即停止开挖，采用沙袋或土方反压，对临时仰拱进行加固注浆，注浆孔长5m，间距1.0m*1.0m梅花形布置，浆液材料采用超细水泥浆、水泥水玻璃浆液，水灰比为1:1。31 图5.3临时仰拱注浆孔布置示意图5.5全断面加固注浆若掌子面出水出砂，立即停止隧道开挖施工，迅速用工字钢、方木、钢筋、钢筋网进行加固、封堵，并焊接双层钢筋网，采用20cm普通C25喷射混凝土封闭掌子面，对掌子面前方5m范围采用Φ50钢花管实施全断面加固注浆，间距1.0m*1.0m梅花形布置，注浆材料采用超细水泥浆、水泥-水玻璃浆液。每次预留2m岩柱，每次掘进3m对掌子面挂网喷射厚200mmC25混凝土。5.6隧底注浆隧底每循环开挖后进行取芯1组，若流砂固结效果不理想，对隧底进行加固注浆，注浆孔长5m，间距1.0m*1.0m梅花形布置，浆液材料采用超细水泥浆、水泥水玻璃浆液，水灰比为1:1。若仰拱开挖发生涌水涌砂，立即回填沙袋或土方，采用快硬硫铝酸盐水泥注浆或灌注快凝混凝土封堵涌口，采取抽水措施，防止涌水涌砂进一步扩大。制止住涌水涌砂后，对隧底进行加固注浆，注浆孔长5m，间距1.0m*1.0m梅花形布置，浆液材料采用超细水泥浆、水泥水玻璃浆液，水灰比为1:1。31 图5.4全断面加固注浆示意图图5.5隧底注浆示意图5.7加强现场监控量测,做好应急预案施工监控测量项目包括：工程地质及现状的观测，周边收敛位移，拱顶下沉，钢支撑、锚杆应力及喷层表面应力，地表水位监测等内容。5.7.1隧道洞内拱顶下沉、净空收敛量测（1）监测断面及测点的布置洞内各监测断面同时进行拱顶下沉、净空收敛观测，严格执行《铁路隧道监控量测技术规程》布点间距，当每部的初期支护完成后，按5米一个断面布设监控量测点。按照监控量测技术规程要求，①部和③部应布设三条测线，测线布设如下图示。隧道内净空收敛满足以下要求，拱脚水平相对净空变化值小于0.8%，拱顶相对下沉小于0.55%。监控测线布置如下图5.6：31 图5.6　隧道断面监控测线布置示意图（2）量测仪器、方法及频率拱顶下沉观测采用DS05自动安平精密水准仪、FS1型测微器、钢挂尺及铟钢变形观测尺，测量观测点与基准点间的相对高差，从而计算出拱顶下沉量，观测精度可达0.1mm。净空收敛观测采用JSS30A型收敛仪或SWJ-Ⅳ收敛计进行观测，观测精度可达0.01mm。观测频率：洞内新布设断面后，按以下表格原则确定监测频率，当各种方法确定的频率不一致时，选择最高频率监测。表5.3　净空变化监控的频率（历时）时间量测频率1～15天1～2次/天16天～1个月1次/2～3天1～3个月1～2次/周3个月后1～3次/月表5.3　净空变化监控的频率（位移速度）31 位移速度(mm/d)监控频率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/(2～3)d0.2～0.51次/3d＜0.21次/7d表5.4　净空变化监控的监控频率（距开挖面距离）监控断面距开挖面距离(m)监控频率＜1B2次/d(1～2)B1次/d(2～5)B1次/(2～3)d＞5B1次/7d注：B为隧道实际开挖宽度。5.7.2隧道钢支撑、锚杆及喷层表面应力监测(1)监测内容通过监测，掌握支护结构受力、应力状态，从而对支护、围护效果和稳定性进行评价。(2)监测断面及监测点的布置每10榀钢支撑一对测力计，每代表性地段一个断面，每断面设5个测点及5根锚杆。通过监测，综合分析围岩的位移、支护的内力情况，从而对隧道的稳定性作出判断，并及时反馈给施工、业主、设计、监理等各方，达到监控量测的目的。各监测断面形式如图5.7和图5.8。31 图5.7钢拱架应力测点布置示意图图5.8锚杆轴力测点布置示意图（3）量测仪器、方法及频率采用钢筋应力计进行钢支撑内力监测，通过测试传感器钢弦频率的大小来计算钢支撑内力的大小。量测频率：1～15天，2次/天；16天～1个月，1次/2天；1～3个月，1～2次/周；3个月以后，1～3次/月。5.7.3应急预案应急预案另成册，应急救援物资表5.5主要应急救援物资配置计划表。1）应急物资31 表5.5主要应急救援物资配置计划表序号材料名称规格型号单位数量备注1雨衣套302雨鞋双303水泵台14救生衣带有反光条件105铁锹把106担架副27发电机24V低压电源台18编织袋个20009警戒隔离带50m/卷卷1010对讲机对311手电防水强光个512急救箱个113鼓风机个114洋镐把1015圆木Φ15cm、长5米根1516工字钢I16吨3017木板5cmm³218锚杆Φ25、长3.5米根10019钢筋网Φ8㎡100其他：应急灯、扒钉、木工锯、大锤、撬棍、消防器材等2）应急设备临时发电机、空压机、电焊机、气焊设备一套；喷射混凝土设备、对讲机、担架；挖掘机、装载机各一台；运输车二辆；指挥车一辆。31 6劳动力计划项目部根据隧道开挖的需要配备开挖班、钢筋班、钻工班、注浆班、锚杆施工班、测量班等班组。同时配备现场总负责人、技术员、安全员、施工员等，现场负责人指挥施工现场，技术员负责技术方面的业务，安全负责现场安全隐患检查和安全教育，施工员负责现场各个工序的具体实施。具体班组及人员配备情况见表6.12#隧道出口施工人员配置表。表6.1隧道开挖施工人员配置情况班组名称配备人数（人/每班组）备注钻孔、注浆班45人3个班组开挖班16人2个班组立拱班12人2个班组出渣班10人2个班组喷射班5人2个班组文明施工班4人2个班组钢筋班9人2个班组搅拌料班9人2个班组综合班4人2个班组7计算书及相关图纸本施工段地处梨树坪断裂带，掌子面K1+993，据隧道出口约1780m。通风、供风、供电、供水及排水参照已审批的《K0+701-K3+772段开挖支护安全专项施工方案》和《煤系地层段安全专项施工方案》已计算和采用的通风、供风、供电系统。7.1通风系统隧道出口选取一台SDDY-Ⅱ型2×115KW轴流式通风机可满足区间通风要求；高速风量2250m3～3150m3/min，风压4300～6000Pa，双电机功率达230KW。7.2供风系统为保证工程顺利开展，在隧道进出洞口各布置一个空压机站，由4台2031 m3/min电动空压机(备用1台)组成。考虑到风冷型施工噪音低，用水量小，进口工区压缩空气站均选用螺杆式风冷型空压机，出口可选用水冷型空压机。7.3供电系统安装一台1000KVA的变压器，可满足本工程施工用电要求。考虑长隧道施工过程是电压损失，在隧道进洞1200米左右，在洞内增设250KVA变压器一台。7.4隧道供水、排水采用打井取水供水，洞口设增压泵，以保证洞内作业对水压的要求，现场内主干管采用φ100钢管环架空敷设，支管采用φ25的橡胶皮管，采用并配备相应的消防栓。31