秦屿隧道超浅埋及富水段施工技术探讨.doc

秦屿隧道超浅埋及富水段施工技术探讨［摘要］秦屿隧道在穿越超浅埋、地表水丰富的全～强风化凝灰岩地段时，采用超前小导管配合双液注浆止水、三台阶预留核心土法开挖配合监控量测，顺利穿越穿越超浅埋、地表水丰富的全～强风化凝灰岩地段，取得了良好效果。在隧道穿越超浅埋、地表水丰富的全～强风化凝灰岩地段时，选择合理有效的施工方法是决定成败的主要因素。在秦屿隧道出口段穿越DK126+060～DK126+080段超浅埋、地表水丰富的不良地质段时，通过采用超前小导管配合水泥－水玻璃双液注浆预支护，结合架设I20a工字钢架、挂网、喷锚、三台阶预留核心土发开挖、监控量测等措施，顺利渡过超浅埋、地表水丰富的全～强风化凝灰岩地段地段，取得良好效果。工程概况1．1工程概况温福铁路福建段秦屿隧道全长7127m，是温福铁路地质最复杂、施工难度最大的隧道之一，为温福铁路福建段关键控制性工程。该隧道为双线铁路隧道，线间距4.6m，内轨顶面以上净空有效面积92m2，设计行车时速200km/h，并预留提速250km/h，建筑界限满足双层集装箱列车开行要求。1．2工程水文地质条件隧道位于构造剥蚀低山区，最大海拔为360m，相对高差为350m。山体连绵起伏，时而形成悬崖峭壁、深沟大壑，时而缓坡绵延、植被丛生。隧址范围内主要分布为侏罗纪上统小溪组下段地层（J3Xa），一套火山碎屑岩系，为浅灰、深灰色流纹质晶屑凝灰岩组成，局部夹灰色中厚层状沉凝灰岩及灰黑色凝灰熔岩。构造裂隙水是本隧道的主要地下水类型，地下水与地表水水利联系良好，影响隧道施工的主要为孔隙水和基岩裂隙水。该段隧道埋身约10.2～8.5m，地质结构依次为2.8m左右的灰黑色耕植土、3.5m左右的碎石土及全风化、强风化晶屑凝灰岩。地形为狭长形山谷，为汇水地貌。DK126+070～+060处地表有一条与铁路线路走向夹角约60°山涧小河，河床宽度2.5～3.0m，水深1.0～1.5m。隧道围岩为黄褐色强～全风化晶屑凝灰岩、岩体破碎，节理裂隙发育，走向120°～140°角，裂隙水发育，开挖后掉块现象严重。2、施工技术措施对松散、富水段围岩进行超前支护注浆，在开挖轮廓线四周形成一定强度和厚度（3～5m）的水泥浆封闭拱，以围岩的自承能力和稳定性是本方案的前提，开挖中减少对围岩的扰动是本方案的施工重点。超前小导管施工、水泥－水玻璃双液注浆和三台阶预留核心土开挖是保证施工方案顺利实施的关键。施工中如何确保超前小导管、双液注浆、三台阶预留核心土开挖质量决定了施工方案的成败。2．1超前小导管施工由于岩体为全～强风化凝灰岩、基岩破碎、含水量大，成孔困难，容易卡钻、坍孔，钻孔操作比较困难。如何确保小导管的位置和角度满足设计要求，是方案成败的关键所在。超前小导管横断面布置图施工主要工序：（1）钻孔：钻孔前先检查气腿式风枪状况是否正常。钻孔速度应保持匀速，特别是钻头遇到孤石时，应控制钻进速度，避免发生夹钻现象。小导管外插角控制在5°～10°，钻进过程中用测斜仪测定其位置、倾角，并根据钻机钻进的现象及时判断成孔质量，并及时处理钻进过程中出现的事故。（2）清孔、验孔：用高压空气从孔底向孔口清理钻碴，用经纬仪、测斜仪等检测孔深，倾角，外插角。（3）钢花管制安：在钢管上按照15cm的间距梅花布置钻注浆孔，并在尾部留置不小于1m的止浆段。钢花管安装采用直接插入法，必要时通过在尾部加垫板用风枪送入。超前小导管构造图（4）钢花管与钢拱架的焊接：钢花管安装完毕后，通过电焊与钢拱架进行有效的焊接，使其成为一体。管口处进行封堵，安装注浆孔。（5）封闭岩面：为确保注浆效果，对开挖岩面采用厚度3～5cm的C25喷射砼封闭，作为止浆墙。对于管口处的没有喷射到位的地方，用锚固剂对钢管周围进行封堵，确保在注浆过程中不漏浆。2．2水泥－水玻璃双液注浆施工该段围岩岩体破碎、裂隙发育、孔隙大、渗透性较好，为超前预注浆施工增加了难度。预防浆液流失和有效控制注浆量是注浆工作首要控制点，是能否形成稳固、安全可靠的加固圈的关键。注浆操作主要包括以下几个工序：（1）注浆参数：水泥浆液水灰比为0.8～1.0左右，水玻璃浓度30～35波美度，水泥浆与水玻璃体积比1:0.3～1:0.8，注浆压力0.5～2.0MPa。（2）注浆顺序：采取由低孔位向高孔位进行，即由拱脚至拱顶顺序进行。（3）注浆准备工作：注浆前先检查注浆管路，确保管路畅通、不阻塞、不跑浆，机械性能良好。确认各项准备工作完成后，做现场注浆试验，确定合理的注浆参数，据以施工。（4）注浆施工：注浆采用两次间歇法进行。首次注浆可适当减少水灰比，增加水玻璃掺量，注浆压力控制在0.5～1.2MPa，当相邻孔眼有浆液流出时即结束首次注浆。间歇3～5个小时后，进行第二次高压注浆，注浆压力1.2～2.0MPa，当进浆量小于20L/10min时可结束注