西鐵車2號隧道穿越斷裂帶專項施工方案
一、工程概況
西鐵車2號隧道位於山東省萊蕪市西鐵車村東南至沂源縣小張莊村，隧道穿越碌碡陡坡及山間河谷區。隧道里程dk1076+119～dk1083+970，全長7851km，進、出口線路設計路肩標高分別為312.205m、351.
968m，洞身最大埋深約234m，最小埋深約27m，隧道內為單面坡，分別為5.0‰的上坡（531m）和5.1‰的上坡（6200m）、4.
9‰的上坡（1120m）。在dk1080+356處設定一座613m長斜井，斜井進入正洞後雙方向施工，斜井為雙車道斜井，採用無軌運輸方式出碴。隧道進口段377.
54m位於r=4000m的曲線上，隧道出口段1086.24m位於r=3500的曲線上，其餘段落位於直線上。隧道穿越低山丘陵區，沖溝發育，地面高程296m～565m之間，相對高差最大約269m，自然坡度較陡，一般為15～50°，整體地形為西高東低，植被多為樹木及少量雜草，區域性有少量耕地。
對到進出口有村、省級公路，交通相對方便。
該隧道為山西中南部鐵路通道山東段最長隧道，也是目前山東省境內最長隧道，採用鑽爆法施工，由進口、出口及1個斜井共4個工作面掘進。隧道圍岩有ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ級，按新奧法原理組織施工，全隧均採用複合式襯砌，複合式襯砌由初期支護，防水隔離層與二次襯砌組成，ⅱ級圍岩段採用曲牆式帶底板襯砌，ⅲ～ⅴ級圍岩採用曲牆加仰拱結構形式，噴射混凝土採用溼噴工藝。其施工工期緊、任務重、難度大，技術標準高。
二、地質構造
本隧道穿越地層為強～弱風化花崗岩、灰岩、頁岩。隧址區不良地質主要是岩溶，整個隧址區在大地構造單元上屬魯西臺背斜，其基底由泰山群花崗岩構成。寒武系蓋層發育，大部分呈傾角平緩的單斜構造覆蓋於基底，寒武系地層較連續，區域性以斷層接觸，寒武系地層與太古界花崗岩基底呈角度不整合接觸。
1、斷裂
隧址區洞身分別穿越7條實測及推測斷層。各斷層的主要特徵如下：
f1：與洞身相交於dk1077+960，與線路夾角約為56°，為平移斷層，斷層產狀110°∠70°。
f2：與洞身相交於dk1078+200，與線路夾角約為39°，為正斷層，產狀178°∠55°，根據物探資料推測斷層破碎帶寬度約為49m左右。
f3：與洞身相交於dk1078+680，與線路夾角約為39°，為正斷層，產狀276°∠51°。
f4：與洞身相交於dk1080+940，與線路夾角約為40°，為推測斷層，產狀171°∠47°，推測斷裂破碎帶寬度約30m左右。
f5：推測的斷層，推測線路在dk1081+200～dk1081+250穿越，斷層傾角72°，傾向小里程，斷層破碎帶寬度約50m左右。
f6：與洞身相交於dk1082+360～+400，為平移斷層，走向ne61°，推測寬度40m左右，與線路夾角約為78°。
f5：推測的斷層，推測線路在dk1082+562～dk1082+598穿越，斷層傾角47°，傾向大里程，寬度36m左右。
2、結構面
寒武系中統張夏組（ε2z）灰岩發育2組節理，j1節理產狀：195°∠50°，節理裂隙寬度0.2-0.
5cm；j2節理產狀：260°∠85°，裂隙間距0.5-1m，節理裂隙寬度0.
2-0.5m，粉質黏土充填。
部分地段斷裂構造較發育，且規模大，延伸遠，斷裂構造帶水文地質條件複雜，補給源遠、水量大，對隧道工程有一定影響。隧道洞身穿越地層地下水較發育，存在存在溶隙、溶槽、溶溝等溶蝕情況，其岩溶發育主要為受地層岩性、地質構造、地形地貌、氣象和水文等多種因素綜合影響的結果。施工存在突水突泥、圍岩坍塌等風險。
三、編制依據及範圍
（一）編制依據
1、本標段施工合同檔案及已到位的設計圖紙，包括線路平面圖，線路縱斷面圖，地質平面圖、隧道施工設計圖等；
2、我標段對現場地質、地形、水文條件、交通條件的調查；
3、我標段對周邊物資市場的調查；
4、國家有關標準、規範，建設方下發的檔案及實施細則等；
5、《鐵路隧道工程施工安全技術規程》（tb10304-2009）;
6、《鐵路隧道工程施工技術指南》（tz204-2008）；
7、《隧道防排水施工技術指南》tz331-2009；
8、《鐵路混凝土工程施工技術指南》tz210-2005；
9、《鐵路隧道設計規範》tb10003-2001；
10、《鐵路給水排水工程施工質量驗收標準》tb510422-2003；
11、《鐵路隧道工程施工質量驗收標準》（tb10417-2003）；
12、《鐵路混凝土與砌體工程施工規範》tb10210-2001
13、我單位現有的技術水平、施工管理水平及現有裝置情況，以往類似工程施工經驗。
（二）編制範圍
西鐵車2號隧道（dk1076+119～dk1083+970）。
四、穿越斷裂帶施工總體方案
1、根據設計要求，穿越破碎斷裂帶均採取ⅴ級加強複合式襯砌結構形式，並配合φ42超前小導管注漿超前支護，長4.5m，環向間距0.4m。
根據超前地質預報情況，必要時採取超前注漿措施堵水，確保施工安全。
2、必要時，採用帷幕注漿加止漿牆穿越富水斷裂地帶。
3、為保證隧道的順利施工，避免地下水發育、斷層地段突水、突泥災害的發生，防止造成地表水、地下水流失，破壞當地生態環境，要採取有效的措施對隧道掌子面前方的地質情況進行較為準確的**預報，施工中採用地質雷達配合超前水平鑽孔進行超前地質預報，地質雷達探測距離約4～30m，超前水平鑽孔孔徑50mm，鑽孔長度20～30m，近距離驗證超前物探成果，必要時，採用tsp-202/203地質探測儀進行（探測距離約200m）。
4、加強監控量測工作，必要時提高量測頻率，每天對量測結果進行對比分析，發現異常情況或與設計不符時，要及時提出，以便修改支護引數。
四、穿越斷裂帶施工工藝及方法
1、施工過程中，務必堅持「管超前、短進尺、弱爆破、勤量測、強支護、早襯砌、及時封閉成環」的原則進行，必要時，採用人工開挖，開挖方法採用三台階臨時仰拱法，開挖後必須先進行初噴，嚴格按設計施作超前小導管和初期支護，必要時，增加超前小導管和鎖腳錨桿（管）數量，且注漿飽滿。同時，仰拱及二次襯砌要緊跟掌子面施工，並盡量縮短開挖和二襯之間的距離，以減少暴露時間。
2、施工中，加強對隧道技術、安全及操作工人的培訓和教育工作，提高其責任心和施工操作技能。
3、穿越斷裂帶施工，在嚴格按設計進行的同時，必要時要進行預注漿施工，預注漿施工工藝流程見圖1。
圖1 預注漿施工工藝流程圖
4、對隧道斷裂帶開挖後圍岩表面裂隙線狀出水及面狀淋滲水要進行注漿堵水。區域性注漿堵水示意如圖2～4所示。
（1）注漿堵水注漿引數：
①孔口間距1～1.5m，注漿孔孔徑為50mm，根據現場情況可適當調整。
②單孔擴散半徑2m，注漿孔與出水裂隙面盡量大角度相交。
③注漿壓力小於0.5mpa。
（2）注漿材料選用水泥漿，水泥漿水灰比0.8～1.0。
（3）止漿塞止漿，漿塞膠圈尺寸要與注漿孔徑相配。
（4）縫隙湧水量較大時，要先鑽引水孔卸壓，再對裂隙注漿，最後用膨脹快硬水泥對引水孔進行封堵處理。
圖2 裂隙股狀出水
圖3 a-a剖面示意
圖4 裂隙面狀出水
5、隧道初期支護初噴混凝土後，存在大面積滲漏水或大股湧水時，要採取補注漿及引排措施。補助及引排示意如圖5～7所示。
（1）當初噴層表面出現股水時，採取「埋管引排」的原則，將股水通過引排管引至隧道側溝，引排管採用pvc管。
（2）注漿堵水注漿引數：
①孔口間距0.5～1.0m，注漿孔孔徑為50mm，根據現場情況可適當調整。
②單孔擴散半徑2m，注漿孔與出水裂隙面盡量大角度相交。
③注漿壓力一般控制在0.5～1.0mpa。
（3）注漿材料一般採用普通水泥漿，水泥漿水灰比0.8～1.0。
必要時，採用水泥、水玻璃混合液（即cs漿液）。 水泥：525號普通矽酸鹽水泥。
水玻璃：模數n=2.4～3.
4，波美度35be″。水灰比：濃漿：
0.8:1；稀漿：
1.25:1～1.
5:1. 水泥漿與水玻璃體積比取1：
0.8。
（4）止漿塞止漿，漿塞膠圈尺寸要與注漿孔徑相配。
圖5 裂隙滲水
圖6 a-a半斷面示意埋管引排斷面示意
圖7 股水引排排水管圖
6、遇斷裂帶地下水發育地段，隧道開挖可能引起突水湧泥或地下水、地表水流失，採取「以堵為主，限量排放」的原則，通過超前預注漿控制地下水流量，保證施工安全。即採用帷幕注漿施工方法，注漿範圍為開挖輪廓線外3m（不包括掌子面）。帷幕注漿施工工藝流程如圖8所示。
（1）施工方法
①鑽孔採用管棚鑽機或地質鑽機按照設計要求進行鑽孔，鑽孔方向控制在鑽孔前要按照設計及鑽機所在位置，計算出各鑽孔在工作面上的座標，用全站儀測定注漿孔的準確位置，開孔前在鑽機的尾部中點安裝點光源（雷射燈），經鑽機前端中點與掌子面鑽孔位置於同一軸線上，固定鑽機，保證鑽桿中心線與設計注漿孔中心線相吻合，在鑽孔過程中要及時檢查校正鑽桿方向。注漿布置、注漿鑽孔結構如圖9、10所示。
注漿平面布置圖
注漿縱斷面布置圖
說明：1、大寫數字表示環數，角標表示孔數。對於注漿擴散半徑2m，孔底間距3m布置時，注漿孔布設方式、偏角及座標計算可參照上圖辦理。
2、圖中2、3的注漿孔中，要選取3～5個孔作為檢查孔，以判斷注漿效果。注漿結束後，單孔湧水量小於0.2l/min·m，隧道開挖後容許滲水量要小於2.
50.2l/min·m。
圖9 注漿布置圖（單位：mm）
圖10 注漿鑽孔結構圖
②孔口管安裝
安設孔口管前，先在鋼管上纏繞麻絲，用鑽機強力推入孔中並用膨脹螺栓加固，以免測量水壓或注漿時孔口鋼管衝出孔外，影響注漿和危及人身安全。
③製漿a.單液水泥漿的配製
單液水泥漿屬顆粒性材料，膠凝時間相對較長，主要適用於注漿量大、裂隙寬度大於0.15mm的圍岩注漿。單液水泥漿配製先在攪拌機內放入定量清水進行攪拌，同時加入速凝劑，等全部溶解後放入水泥，繼續攪拌3分鐘即可。
b.水泥-水玻璃雙液漿的配製
水泥—水玻璃雙液漿(cs漿)具有膠凝時間可控（可準確控制在幾秒至幾十分鐘範圍內）、結石率高、結石強度高、堵水效果好等優點。主要適用於封堵較大的湧水、突泥及岩溶流塑粒土的劈裂固結。cs漿中水泥漿越濃，水泥漿與水玻璃液比值越大，凝膠時間越短，可加入緩凝劑及速凝劑來調整凝膠時間。
雙液漿的配製，水泥漿的配製同上，水玻璃漿的配製要先在攪拌桶內加一定量的清水，再放入一定量的濃水玻璃，攪拌均勻即可。兩種漿液通過注漿機在混合器處混合後進入地層。
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