曹家庄隧道突水突泥施工方案

一、工程概况

曹家庄隧道DK73+696往大里程段，出现溶洞及淤泥填充，产生突水突泥现象，并造成初支严重变形、拉裂、周边围岩收缩加剧变形。该段为冷水沟断层破碎带，地表地形为左低右高，揭示岩性为青灰色夹灰白色硬塑偏软的黏土夹砂岩块碎石，有地下水涌出。并于前期施工中洞内发生涌水突砂及多次变形拆换，地表在DK73+696~DK73+703（埋深50米）产生一个陷坑，坑内积水深约0.5～1.2m，并在线右约15～25m地表处发生开裂变形、沉降现象。DK73+693~DK73+704段初支多次变形，侵入二衬空间（最大达80cm），造成多次拆换。目前掌子面围岩呈软至硬塑状黏性土发生塑性变形，导致顺掌子面向外挤出，最大时每天达半米。原有施工方案及工法无法适应该地层段施工条件，调整方案以适应施工。 二、发生突水涌泥的预报措施

1、加强超前地质预报工作 （1）TSP200

全程施作TSP200，每次探测长度为150米，搭接长度为50米。 （2）超前地质水平钻

在以上段落采用超前地质水平钻施作5个探孔，上台阶施作3个，下台阶施作2个，上台阶1个探孔取芯，每次施作长度为30米，搭接长度5米，要求探孔能够探测到掌子面外侧1米。

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钻孔编号1#孔2#孔长度35m35m仰角5°5°偏角3°3°1#2.0m2#2.0m2.0m超前地质钻孔上台阶布置图 根据超前地质水平钻情况，若揭示出地下水，在拱顶施作3φ108泄水孔，提前将水引排出来。

Φ100PVC排水管Φ89超前钻孔接入边墙侧沟 超前钻孔断面布置图（示意）

若通过超前钻孔还不能进行释能降压，采用设置迂回导坑引排岩溶水，确保掌子面的正常施工。

（3）加深炮孔

在每个掌子面采用风钻在拱顶、拱腰两侧、中部处施作加深炮孔，炮孔深度为5～10米，根据钻孔的速度和出水情况，判定前方围岩情况。

（4）掌子面素描

在开挖过程中，对每个掌子面进行地质素描，根据掌子面围岩的

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节理、产状、出水点位置和围岩走向，判定前方围岩情况。

综合对比分析各种超前地质预报的结果，制定相应的施工预案。 三、施工工法

双层支护中隔墙7部洞室开挖、水平大管棚注浆加固围岩、人工免扰动开挖、边墙超前仰拱施作，二衬紧跟。

采用逐榀开挖，每次开挖进尺控制在0.6米以内。二衬仰拱紧跟掌子面，二衬距掌子面距离控制在50米以内，仰拱距掌子面距离控制在20米以内。

1、封堵方案

（1）上台阶可相对向前开挖，分别于开挖前方适当位置处施作1m厚C25混凝土挡土墙，在挡土墙周壁径向钻设φ42钢花管并注浆加固地层，钢花管每根长3m，环向间距0.6m，钢花管露出壁面1m，其末端采用环向Φ22钢筋焊接牢固，用以封堵和加固前方围岩。 （2）．挡土墙之间的平台必须用工20 型钢与钢架牢固连接，间距50cm，并用Φ25连接筋焊接牢固，间距1m，并施作0.5m厚C25混凝土；拱中部施作工20竖向支撑，其端头与拱部型钢及底部横撑牢固连接。

（3）．为了加强大管棚的刚度，φ108大管棚（壁厚8mm）必须丝口连接，每根大管棚中放置三根Φ22的钢筋，一根Φ42mm的注浆小导管，长度与大管棚同长；断面上小导管居中，三根钢筋以等边三角形焊接在φ42上，最后从φ42小导管中注浆，使每根大管棚中充满水泥砂浆，提高其刚度。

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2、初期支护

开挖前大管棚注浆超前支护，小管棚配合支护。在开挖完成后有能完成初支施工的时间时，进行双层支护中隔墙7部洞室开挖。开挖断面设置厚度为30cm的2道砼板（C20喷射砼+I18工字钢），竖向设置厚度为30cm的支撑（C20喷射砼+I18工字钢），将断面分成7个小洞室。开挖时，根据掌子面围岩的实际情况，若围岩较好，上中下台阶分别开挖、整体推进、及时支护，开挖支护完成后及时将横向砼板和竖向砼支撑施工完成，纵向掘进间距为0.5m。横向砼板和竖向砼支撑设置钢筋网和纵向φ25连接筋（环向间距0.8m）。

初期支护参数：设双层全环I20型钢钢架，纵向间距0.5m，交错布置；径向锚杆设置φ22砂浆锚杆，按0.8m（环）×0.5m（纵）梅花型布置；纵向连接筋调整为φ25，环向间距0.5m。

12547136二衬纵向开挖示意上台阶预留核心土中台阶三洞室开挖下台阶三洞室开挖开挖顺序示意

具体开挖顺序为：

（1）上台阶开挖预留核心土，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强；I18喷射砼底板紧跟施作；I18中隔墙喷砼竖向

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支撑，封闭掌子面。

（2）中台阶左侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。

（3）中台阶右侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。

（4）中台阶中部开挖，封闭掌子面，中台阶I18喷射砼底板紧跟施作。

（5）下台阶左侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。

（6）下台阶右侧开挖，封闭掌子面，双层I20工字钢架C20喷射混凝土支护，拱脚加强，I18中隔墙喷砼竖向支撑。 （7）下台阶中部开挖，预留核心土，封闭掌子面。 3、加强监控量测

加强变形观测，包括周边收敛、拱顶下沉、掌子面位移。加密量测点布设及量测频率，5个测点2～5m一个断面，量测频率为4小时/次，及时对量测数据进行分析并反馈现场指导施工，为调整支护参数提供依据。

四、施工人员、机械设备及材料配备情况

1、施工人员配备情况

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表1 进口施工人员统计表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 班组 开挖班 支护班 喷浆班 抽水班 电工班 出碴班 搅拌站 二衬班 钢筋班 仰拱班 合 计 施工人员 28 12 31 8 4 13 15 17 10 5 143 至少需要人数 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 满足 备 注 2、施工机械配备情况

表2 投入的施工机械设备表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备名称 挂防水板台架 风动凿岩机 挖掘机 装载机 出碴车 电动空压机 风镐 混凝土搅拌站 技术能力及规格 自制 YT-28 CP400（2.2m3） ZLC50 15t 4L-40/8（20 m3） G10 HZS50（120 m3/h）

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单位 台 台 台 台 台 台 台 座 需要数量 1 25 2 2 6 5 10 2 现有数量 2 25 2 2 6 5 10 2 欠缺数量 0 0 0 0 2 0 0 0 备注 9 混凝土运输车 8m3 HB60D 长度9m GJ40 GW40 BX-300 200KW 125BT-2F100 辆 台 台 台 台 台 台 台 3 1 1 1 1 4 1 2 4 2 2 1 1 4 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 10 混凝土输送泵 11 衬砌模板台车 12 钢筋切断机 13 钢筋弯曲机 14 交流电焊机 15 柴油发电机 19 轴流通风机

五、安全保证措施

1、在施工过程中，严格按照“步步探明，步步掘进，不探不掘”的施工总原则。开挖时，按照“管超前、严注浆、短进尺、早封密、勤量测”的原测施工。

2、建立健全安全管理体系，加强施工人员培训和施工安全管理。 （1）每月定期组织操作人员进行安全培训学习；项目部组织工区和各部门相关人员到相邻标段参观学习；与当地公安机关联系进行爆破员和安全员培训学习。

（2）班前进行安全讲话；每月25日由项目部主要领导牵头组织相关部门对全线进行一次安全检查；每月28日召开生产计划会，同时布置落实安全保证措施；加强过程控制，项目部每天对现场施工进行检查。

3、在施工过程中，值班领导、安全员、技术员和工班长全程跟踪检查，发生问题及时解决。

4、加强交接班登记制度和进出洞登记制度，加强规范化管理。 5、建立安全质量长效机制，制定下发了“对禾洛山隧道仰拱、

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二衬跟进距离进行单独考核的通知”，每月15号、28号项目部对进出口仰拱、二衬跟进距离进行考核。

6、根据每循环施做系统锚杆时施钻情况进行判断，对开挖轮廓线以外围岩的判断，如有钻进速度较快或有水，将系统锚杆改为系统锚管进行注浆加固，或局部留作排水孔，同时将锚管长度调整为4.5米。

7、掌子面有水出漏成股状、有承压现象或掌子面围岩出现1/3断面为全风化且有水时，必须停止掌子面施工并对掌子面进行封闭施做地质钻，探明前方围岩情况以便做出正确的施工方案及支护参数的调整。

8、由于出口是返坡排水，要加强抽水设备的配备，根据前期发生涌水时的最大涌水量的2倍进行配备抽水设备。

9、在施工过程中，严格按照规范要求，在施工现场配好救生管和救生圈等救生设备。 六、施工关键及注意事项

1. 由于围岩较差，每榀拱架安装时拱脚必须加强。 2. 拱架安装完成尽快施作底板，使得支护成环较好受力。 3. 加强变形观测，包括周边收敛、拱顶下沉、掌子面位移。 4. 保证人员的安全，变形较大或者监测到变形突变时撤出施工人员。

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