廣通至大理線擴能改造工程
廣大鐵路祥和隧道
上泥哨+蕎麥地-馬鞍山斷裂施工預案
中鐵十七局集團****
廣大鐵路七標專案經理部
二○一四年六月
廣大鐵路祥和隧道
上泥哨+蕎麥地-馬鞍山斷裂施工預案
1、編制依據、範圍
1.1、編制依據：
(1) 廣通至大理鐵路擴能改造工程祥和隧道施工圖、通用圖及設計技術交底。
(2) 我單位現場調查情況、施工能力及類似工程施工工法、科技成果和經驗；我單位為完成本隧道工程擬投入的管理人員、專業技術人員、機械裝置等資源。
(3)我單位你投入的高風險隧道超前地質預報方法及裝置，監控量測方法等。
1.2、編制範圍
祥和隧道d1k151+190~d1k151+750段上泥哨+蕎麥地-馬鞍山大斷裂影響帶。
2、工程概況：
2.1 工程地質
隧道位於川滇南北走向構造帶和青藏滇緬歹字型構造帶之間的構造斜交與復合地帶，地質構造極為複雜。主要不良地質為滑坡、岩溶、危岩落石、熱害、有害氣體、放射性、高地應力，特殊岩土為軟土及膨脹土。
隧道地表覆第四系全新統洞穴堆積粉質黏土、滑坡堆積層粉質黏土；衝湖積層軟土、粉質黏土、細角礫土、坡殘積粉質黏土；更新統松毛坡組粉質黏土(膨脹土)、細角礫土、泥炭。下伏基岩為：泥盆系下統青山組灰岩、康郎組白雲質灰岩、白雲岩；奧陶系向陽組四段砂岩、石英砂巖夾灰岩等。
受區域地質構造影響測區內發育上泥哨斷裂、蕎麥地-馬鞍山斷裂、蕎麥地-架子山斷裂、三家山斷層、五福山斷裂、萬寶林斷裂、黑土山斷裂、柳衝箐斷裂、上迎風村斷裂等斷裂構造，其中上泥哨斷裂為活動斷裂。
（1）上泥哨斷裂：為逆斷層，破碎頻寬50～150m，物質以斷層角礫為主，部分為斷泥層，線路與該斷層於d1k151+280附近呈63度相交，斷層附近地層產狀紊亂，岩體破碎，節理很發育、地下水豐富。該斷層為富水斷裂，沿斷層破碎帶構造裂隙水發育。
（2）蕎麥地-馬鞍山斷裂：為逆斷層，破碎頻寬30～100m，物質以斷層角礫為主，部分為斷泥層，線路與該斷層於d1k151+600附近呈68度相交，該斷層地下水豐富。
其中上泥哨+蕎麥地-馬鞍山斷裂為全隧最長，該段通過馬場箐溝槽，上泥哨斷裂為全新世（ｑ４）活動斷裂；該段受兩條斷層所夾持，岩體及破碎，沿斷層帶地下水發育，地表溝水多下滲補給地下水，輝綠岩等岩漿侵入活動強烈，蝕變帶風化強烈，極破碎，白雲質灰岩、白雲岩段岩溶中等發育，圍岩穩定性極差，施工中坍方、突水突泥、地表失水可能性極高，本斷**正常用水量17000m3/d。能否順利通過決定著祥和隧道的整個工期。
已穿過的公路
祥和隧道要從下部穿過的老廣大線隧道
2.2 水文地質情況：
通過調查，本斷層地表為馬廠箐村大溝槽，最小埋深140m左右。區內地下水主要補給**是大氣降水及地表河溝水，區內地勢北高南低，九鼎山是區內最高峰，地表無大的河流，但水庫、龍潭較多。受多期構造影響，區內斷層發育，岩體破碎，地表水與地下水聯通性較好，地表水多沿裂隙面及斷層帶下滲補給地下水，尤其以隧道洞身馬場箐溝槽最為明顯，經實地勘察，溝水往下游水量減小，大部分已下滲補給地下水。
根據設計，此處地下水從北至南徑流，主要通過水茂坪村暗河出口排洩，水量為98.62l/s，或在白龍潭、紅岩周邊等地形切割較深、地勢較低的地區進行排洩。
地表上的流水
隧道將要穿越的地面村莊，紅色線條為隧道方向
根據設計地質及現場調查，隧道施工中可能造成較大危害的主要部位位於白龍潭-水茂坪村地下水系統，而在該單元內的地層為可溶岩性及斷層構造的發育，使得地下岩溶管道發育，因而對於隧道施工存在較大的危險性。施工中地下水位降低，泉點乾涸，對周圍居民的生活及生產用水產生影響。
2.3 設計襯砌引數：
上泥哨+蕎麥地-馬鞍山斷裂段落，d1k151+180～d1k151+670段正洞設計為75中管棚，長30m，每環42根，環向@0.4m，縱向25m一環，共20環。全環工22b型鋼鋼架，間距0.
6m。平導d1k151+190～d1k151+750段設計為v級ii型加強模築。
3、斷裂帶地質超前預報：
3.1、對大斷裂段落進行超前地質預報，主要採用以下聯合預報措施，相互印證：
①採用tsp-203**儀，進行地質超前探測，探測可信距離不超過100m。
②運用紅外線探測儀探測前方圍岩含水情況，運用低頻地質雷達對前方岩溶溶腔進行探測，探測距離在25m左右。
③打超前水平探孔，直觀了解前方地質。探測距離50～80m，每一迴圈的超前探孔重疊長度不小於10m，平導掌子面設3個長探孔，正洞根據平導揭露的圍岩情況進行探孔設定，（一般情況下，掘進中可採用超前炮孔短距離探測，超前炮孔深度一般為5m左右，保證每次爆破後有2.5m左右的岩盤保護層）。
增加隧道底板探孔（底部岩溶探測）、扇形探孔（對掌子面前方已發現的溶腔範圍進行探測）等探孔方法，詳見祥和隧道超前地質預報專項方案。
④地質素描對斷層構造驗證和對前方地質**分析。對地表進行環境監測。
⑤平導與正洞必須分別進行超前地質**預報,不以某一線的超前預報資料作為另一條線地質**的依據。在沒有取得綜合超前地質預報資料且進行科學判斷的情況下，不得進行掘進施工。
超前地質預報主要專案見下表：
超前地質預報主要專案表
3.2、隧道內設定機械避讓洞（要求非運轉的機械一定要停放在避讓洞內），洞內要在洞頂設定低壓照明和強力通訊系統，動力或照明線路做好絕緣；在鄰近突水突泥地段爆破時，全洞要將移動式機械撤出洞外（水幫浦、變壓器除外），避炮人員也要撤出，洞內不得留有施工人員。爆破後待停較長時間，以觀察可能滯後產生的突水突泥險情。
3.3、在下列幾中情況中，必須引起高度重視，加強超前地質預報。
（1）當岩石特別完整，幾乎沒有節理裂隙時，要高度重視，因為該岩石已具備堵水功能，前方或四周可能有較大的蓄水。
（2）在隧道埋深較深，但岩體**現有富水泥夾層時，要高度注意，一般此類圍岩中具備構造蓄水條件，可能有較大湧水。
（3）當地下水明顯增多，但前方探孔中卻沒有溶洞顯示，要高度警惕，加強對隧道外輪廓的地質預報，溶洞可能在隧道輪廓外附近。
（4）當圍岩節理裂隙十分發育但卻乾燥無水，此時要高度注意，前方可能有封閉的蓄水，極易造成湧水事故。
目前，我們對平導內進行了超前地質預報，主要為tsp203、地質雷達、紅外探水、超前水平鑽、加深炮孔等。詳見地質預報資料。
4、對斷層破碎段及可能發生突泥突水地段採取的預防方案
在斷裂影響帶對平導和正洞施工方案因斷面尺寸不同，分別採用不同的施工方案通過。
4.1 祥和隧道平導上泥哨+蕎麥地-馬鞍山斷裂帶擬採取的工程措施：
4.1.1 對襯砌輪廓進行優化
平導的拱架設計為直牆式，軟弱圍岩地段支護後應力重新分布後產生擠壓，尤其在拱架連線板處薄弱環節易產生變形，我們在斜井平導按優化後的拱架試做了40m，將b單元拱架做成曲線形狀，一定程度上防止了圍岩變形，取得了較好的效果，同時減少了因圍岩變形造成的後期投入（包括採取的注漿、鎖拱等措施及帶來的工期壓力）。
平導初支優化前後的拱架
通過超前地質預報判斷，斷裂帶內的圍岩鬆散破碎，這些地段徑向變形會很明顯，位移基本指向隧道開挖面等價圓圓心方向。主要原因是其泊松比較大，或者圍岩強度應力比值小，所以選擇合理的受力結構有利於控制變形。
4.1.2 採用新工藝、新材料、新裝置、新技術：
本斷裂帶平導設計為v級ii型加強式襯砌，超前為雙層小導管。但在鬆散區域大、湧水多、充填及錨固困難的段落採取超前小導管不能滿足要求，須採用超前長支護，例如長管棚，管棚法的作用是將掌子面前方的開挖應力釋放的能量傳至後部已封閉的穩定體中，以達到控制拱頂沉降的棚架。實踐證明，管棚法是隧道工程掘進中破碎地層的有效支護手段之一。
傳統的管棚法通常會遇到卡鑽和坍孔的問題。現場加工注漿介面、建立工作室等耗時較長，且效果不好。為了確保工期，保證施工安全、質量，擬採用n76l自進式管棚加超前小導管。
採用專業鑽機施工，購置較為先進的注漿機進行注漿。
平導複雜地段採用此方法施工，圍岩破碎地段及軟岩地段增加徑向注漿，突泥突水地段視具體情況確定施工方案，一般不採用帷幕注漿方案。正洞複雜地段一般也採用管棚通過，突泥突水地段見以下處理方案。
4.2.2 可能發生突泥突水地段採取的預防方案
隧道內湧水突泥應採取綜合治理與洞內治理相結合的原則，做到以永久治理為主，施工治理為輔；以排為主，以堵為輔。總體上對調查發現的地表大的溶洞口、落水洞進行封堵，側重封堵泥砂，避免泥砂大量淤積，影響施工；洞內施工期間一般是堵泥堵砂不堵水。結合地質超前預報和開挖後岩層與地下水情況，採取工程措施如下：
方案一：當隧道開挖或地質預報沒有發現明顯的溶洞管道，而開挖面又出現較大的湧水量時（單點出水量在 50l／min以上）採用帷幕注漿堵水。
採用此方案時隧道襯砌結構體系由圍岩注漿固結堵水圈、初期支護、排水系統和抗水壓襯砌結構四部分組成。
1、圍岩注漿固結堵水圈
通過向圍岩注漿，形成圍岩注漿固結堵水圈，減少其滲透係數，以限制排水量。
注漿方式及注漿方案： 注漿方式採用超前帷幕注漿、後注漿和區域性注漿三種；注漿方案任選其一，或幾種方式的結合：
（1）、超前帷幕注漿：
當隧道開挖或地質預報沒有發現明顯的溶洞管道，而開挖面又出現較大的湧水量時（單點出水量在50l／min以上）採用帷幕注漿堵水。
①注漿加固範圍：對於祥和隧道孔隙性石灰岩，以堵水為目的的注漿加固圈範圍不宜少於開挖線以外5m。
②注漿長度及止水盤的厚度：根據祥和隧道的地質條件和鑽機的效能，為保證注漿質量，每一注漿長度定為20～25m為宜。開挖長度為15～20m，留足5m厚的岩盤作為止水盤。
止水盤的表面噴射15～20cm厚 c25的混凝土進行加強。
③注漿材料：注漿材料主要有普通水泥單液漿（簡稱c漿），普通水泥-水玻璃雙液漿（簡稱c-s漿）。按照地質構造不同，在一般斷層破碎帶採用c漿、c-s漿等普通型注漿材料。
具體選用哪一種，要根據地質預報結果。祥和隧道可採用綜合注漿材料，並按照由粗到細、由單液到雙液、由高濃度到低濃度三個準則進行調整。採用c漿時，水灰比w/c=0.
6～0.8；採用c-s漿時，注漿引數（根據現場工藝試驗確定）如下：注漿終壓3.
0～3.5 mpa，漿液擴散半徑1.0～1.
5m，水泥漿濃度（水灰比）w/c=0.6～1.0，漿液初凝時間1～2min,水泥採用525號矽酸鹽水泥，水玻璃的濃度為35be′，水泥與水玻璃的配合比（體積比）1：
0.6～1：1。
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