大柱山隧道燕子窝断层施工过程

大柱山隧道进口平导燕子窝断层 突水涌泥过程及各阶段施工方案简介

一、原平导进口PDK111+860第一次涌水及迂回导坑绕行施工方案

2009年8月5日上午，平导施工至PDK110＋860时发现+857左侧拱部涌水，发展成宽2.6米、高2米的孔洞，米粒碴、砂、土等物不断被冲出孔洞外，泥石流堆积体越来越多，出水孔洞也不断向隧道前进方向和向上发展，至下午4点,空腔目测深8～10米，高约7～9米，纵向深度不详。统计平均涌水量约950m3/h，最大12180 m3/h。经过调查，突水突泥发生后地表沟渠上下游水量未发现有明显的变化，亦没有旋涡和突然消失现象，附近未发现水库和池塘，水寨乡饮用水源正常。

经四方确定在平导右侧以迂回导坑方式通过涌水地段，燕子窝断层水采取以排为主的原则进行处理，设计单位提供迂回导坑初步方案。

2009年9月7日，我单位开始按照设计单位给的大柱山隧道平导迂回导坑初步设计图进行施工。同时在原平导PDK111+820处清理冲积物后设置挡碴墙，并预留泄水孔，将原平导作为排水通道。

二、迂回导坑第一次突泥涌水经过及小导管配合大管棚施工方案

2009年10月19日晚8时20分，现场在准备进行钢拱架支护施

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工时，上台阶掌子面YHK0+092右侧上拱部突然出现掉块；8点25分，在掉块的地方形成了一个直径约50cm的小洞，从洞内不断流出泥夹角砾，截止2009年10月20日下午15时估算涌泥量约为300m3。

2009年10月20日20点54分，水量突然增大，经测量为5600 m3/h，持续12分钟。之后至11月6日水量较稳定，平导总水量约500～600 m3/h，迂回导坑水量约160～300 m3/h之间变化。冲积物总量约600 m3。

2009年10月23日，我单位开始对涌泥现场进行清理。10月26日，根据四方会议纪要，在对泥砂堆积物进行封闭固结后进行超前大管棚施工，11月5日开始进行注浆和大管棚施工。

三、迂回导坑第二次突泥涌水经过及平导前进式分段注浆施工方案

2010年1月2日下午19：10分，正当施工人员在准备进行C6钻机移位，施工边墙部分大管棚时，迂回导坑YHK0+083处突然发生突泥涌水，瞬时水量约7500 m3/h，水浑浊，持续时间约25分钟,后降至1150 m3/h；当时涌出的泥砂量约550 m3;截至2010年1月6日迂回导坑涌水量约300 m m3/h，涌出的泥砂量约为1600 m3。

原平导水量约180 m3/h，迂回导坑及平导总水量约450～500 m3/h。

经四方现场勘查，鉴于迂回导坑发生了两次突泥涌水，断层已经被严重扰动，迂回导坑水量在300~400 m3/h，从迂回导坑过断层的难度相对较大，而原平导在放置近5个月后，水量一直稳定在

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160~180 m3/h，断层物质经过沉积后相对稳定，最终采取了以迂回导坑作为排水通道，从原平导通过的总体方案。

2010年2月6日，我单位开始按照设计给的初步设计图进行施工，方案采用前进式分段注浆施工方案。

四、水平旋喷桩施工方案

由于前进式分段注浆施工方案存在以下问题：

a、施工时间长。仅仅20米的堆积体注浆固结，15个孔，时间近2个月。如果后期施工继续采用前进式注浆，时间无法预计。

b、注浆效果不可控。每个孔的注浆效果既不可知，也无法预计，也无法控制。

鉴于以上问题，决定自2010年4月27日开始采用水平旋喷桩施工方案，在施工过程中不断总结，采用了水平旋喷桩+管棚+注浆的施工方案，开挖完成了PDK111+839-PDK111+870。

五、一次性成孔分段高压控制性水泥灌浆方案

根据水平旋喷施工情况看，水平旋喷桩的效果基本能够保证，但存在以下问题：

a、孔内水大时该孔无法成桩 b、有水时成桩质量无法保证

c、带水作业，机械故障率明显加大，工效大大降低 d、成本高，孔口返浆浪费大

e、施工周期长，第一循环的时间为4个月

鉴于以上问题，决定自2010年12月10日采用一次性成孔分段

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高压控制性水泥灌浆方案对原水平旋喷薄弱区进行补强并于下一循环采用管棚加一次性成孔分段高压控制性水泥灌浆方案通过燕子窝断层。采用该方案加固过程中，我们根据打钻情况将掌子面划分为5个区域，并根据现场打钻情况将区域地质汇总，然后有针对性的分析判断，确定该区域的具体施工方案，制定了以下几点原则： 1、涌砂的孔：说明碰到大的溶腔（饱水），停止钻孔，针对该位置实施注浆，压力由小到大，小压力时以地层吃浆为主，大压力时对地层进行挤密。注浆完成后，原位继续钻孔，确认溶腔被有效充填。2、流浑水的孔：说明碰到水路，且地层有一定动力反应，需要停止钻孔，进行针对该水路的顶水注浆。注浆完成后，原位继续钻孔，确认水路是否被有效填充。3、间歇性涌水的孔：说明碰到水路，且水路周围地层松散，垮塌严重，地层有剧烈动力反应，需要停止钻孔，立即实施针对性高压力注浆。注浆完成后，要对动力反应的区域进行核对，并继续加密钻孔，对每一个孔均实施高压力注浆。4、水量较大的孔：说明碰到水路，需要停止钻孔，实施针对水路的顶水注浆。5、钻孔过程能成孔，但钻机有突进或快速进入现象：说明地层松软，且以断层泥为主要成分，有一定黏性，需要实施加密多孔高压力注浆，以对地层按照一次成孔、分段注浆进行挤密。注浆完成后，需要打设检验孔予以确认。

六、断层开挖过程中的具体措施

1、完成注浆加固后，根据前期打钻情况，有针对性的施工泄水孔，将水从加固圈外泄出来，泄水孔一般布置在上循环开挖初支过距

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离掌子面1米左右的位置，掌子面可根据实际情况打设泄水孔，；

2、在开挖过程中，每循环进尺不大于1米，打钻时观察水流变化，坚持每循环超前探孔，并做到炮前验孔，确认每个孔都孔壁光滑圆顺，无明显塌孔，无间歇性涌水，则可进行装药放炮；

3、在验孔时如发现塌孔严重或者涌浑水出来就需要暂停开挖，进行开挖过程中的补注浆加固，补注浆加固完后采用孔内成像对加固区域进行再次确认，无误后方可进行下步开挖；

4、开挖完成后，及时施做仰拱和二衬，要求仰拱必须顶到掌子面上，二衬离掌子面距离控制在6米左右。

七、燕子窝断层施工过程中水量变化

1、原平导第一次突泥涌水统计平均涌水量约950m3/h，最大

12180 m3/h；

2、前进式注浆前水量在187m3/h左右，注浆过程中水量在156m3/h左右；

3、旋喷注浆过程中水量在180m3/h左右，旋喷完后水量在160m3/h左右；

4、一次性成孔分段注浆过程中水量在135m3/h左右； 5、目前平导掌子面的水量稳定在135m3/h左右，迂回导坑的水量稳定在135m3/h左右，整个平导水量稳定在360m3/h左右.

八、断层长度确定及工期计划

根据前期打钻情况及施工的超前探孔分析判断，燕子窝断层长度预计最少要到PDK111+940结束，即最少还有40米，按照前期的施工

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经验，预计仍需3循环通过，将在2011年7月中旬完成整个燕子窝断层的加固开挖。

九、本循环施工情况简介 近期已完成注浆孔62个，

钻孔情况：刚开始钻孔时基本在5m左右岩质变软，出水，而且水量大（4—6分水），含大量碎石和泥沙，钻孔完毕后，流出大量面沙；经过最近几天的注浆加固，现在钻孔时基本在7—9m左右出水，水量变小（2—3分水），浅黄色，含少量泥沙，相对于前期钻孔情况，注浆效果明显。

钻孔情况分析：前方围岩较差，流沙严重，多数孔在钻进过程中喷出大量碎石，钻进困难，而且钻孔完毕后塌孔严重。

注浆情况：截至到现在水泥用量为190.05吨，注浆量为251.72m3,最大压力为20MPa，最大注浆量为9吨，

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