隧洞塌方大管棚处理施工方案
弓I洮15#隧洞及连接段工程平支洞上游段103+753〜103+523,在2010年年底甘肃省水利水电设计研究院对此段230 米未开挖的隧洞，沿洞轴线进行了地质勘察,根据勘察报告所揭示的地质情况,此段围岩含水量高、砂石夹层含泥量高、结构疏松,隧洞地质情况十分复杂多变。鉴于目前隧洞围岩的实际情况,我项目部就针对此段特殊地质隧洞开挖上报施工方案,具体施工方法为,首先对洞内的淤泥进行清理,然后对掌子面的涌泥部位进行补强处理,待补强结束后,采用长度5米© 42的花管进行注浆固结围岩，然后采用常规的施工方法对此段进行隧洞掘进施工,如果在超前花管注浆和常规施工法无法进行隧洞掘进施工时,我项目部就采用如下的长度20米超前大管棚（花管注浆）施工方法进行施工,超前大管棚具体施工方法如下：
一、编制依据
1.1 、《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》DL/T 5148-2001 。
1 .
2 、中铁二十局【2009】009号报告《关于弓洮15#隧洞突水、涌泥、塌方处理方案报告》及业主方、监理方、设计方三方的批复意见。
1 .3 、中铁二十局【
2 0 1 0】0 1 6号报告《弓洮15#隧洞平支洞103+753〜103+71
3 段塌方、冒顶处理施工方案》。
二、编制目的
指导作业人员掌握对塌方处理及超长大管棚施工的基本方法,提高注浆固
结的效果,很好的完成对塌方的处理。
三、工程概况
3.1 、塌方段原设计地质概况
根据设计提供的地质资料，引洮总干渠15#隧洞穿越大营梁，地处黄土丘陵区，冲沟发育，地形起伏大。表部多为coLQ马兰黄土，厚5〜15m局部段为al-plQ 黄土状粉质壤土，厚3〜8m中部为al-plQ 粉质壤土，厚10〜50m；下部为重粉质壤土，土质不均，夹粉质粘土和粉质壤土、砂壤土薄层或透镜体，重粉质壤土和粉质土结构密实，呈可塑硬塑状，而颗粒略粗、粘粒含量略低的粉质壤土、砂壤土土层相对持水，且土体呈软塑状，该段内洞底以上有多层不连续分布的持水土体，地下水位高于洞顶4-37m,隧洞围岩属极不稳定的V类围岩，成洞条件差。苟家曲段分布有al-plQ4砂砾石，夹有两层2.8m厚的粉质壤土，总厚度24.4m, 下为al-lQ2重粉质壤土，夹粉质粘土；地下水位埋深5.35m;洞顶以上1.3m为砂砾石。
3.2 、塌方后施救过程及现状
由我部施工的引洮15#隧洞平支洞,在2009年8月5日掌子面掘进至103+770 处时,掌子面发生突水、涌泥事故, 泥沙涌满洞子两百多米,并造成洞内塌方、地表冒顶。塌方后我部积极组织、邀请隧道方面的专家、教授到现场对塌方、冒顶情况进行查看, 并精心研究处理塌方的措施与方案。2009年8月15日我部上报了“中铁二十局[2009]009 号报告（关于引洮15#隧洞突水、涌泥、塌方处理方案的报告）”。9 月16 日,我方收到由业主与设计方批复的塌方处理意见,要求我部在地表对塌坑范围内进行双液注浆,注浆结束后再进行洞内清淤及掘进工作。
2009年10月6日,我部开始了塌陷区地表钻孔、注浆工作,双液浆采用配比为：水泥浆水灰比为1：1,水泥浆与水玻璃体积比为或1 ：0 . 5 ,水玻璃选用模数为2.4 , 35Be°的浆液，注浆压力大于3.5MPa。到12月20日注浆工作全部结束，洞内开始清淤工作，2010年1 月23日，洞内清淤至塌方前掌子面，由于掌子面依然流水较大，并伴有泥浆流出。根
据掌子面实际情况，由于塌陷区主要由泥沙填充，所以注浆效果达不到我们预计的效果。因此，洞内施工不能正常进行。考虑到工期原因，向业主提出地表打降水井进行地下降水工作，待水位下降、洞内流水变小后再进行洞内开挖。经业主、设计方同意，2010年3月19，按业主要求，我们在线路右侧、河道上游共打7 口降水井，纵向方向每5m设置一口，井深为
35- 45m并于4月15日全部施工完毕，然后开始降水、排水工作，降水工作一直持续到6月初，洞内流水有明显减小；6月10日，我部组织人员、设备开始再次进行洞内清淤工作，想尽快恢复塌方段的正常施工，6月15日，再次清淤至掌子面，并用沙袋对掌子面进行防护时，在防护过程中掌子面突然又出现突泥现象，泥沙涌出掌子面20多米，地表再次出现塌陷。2010年12月2日超前大管棚注浆施工结束，开始了隧洞掘进施工，但是只向前掘进15米时，在2011年12月28日隧洞掘进至103+753再次发生塌方冒顶。
四、施工方案说明
4.1 、施工方案
根据20 1 0年底设计院对此段( 103+753- 103+523)地质做的补充地质勘探分析，此段103+753- 103+523隧洞围岩均为湿陷饱和黄土，围岩中部含有1 - 2 米厚的砂砾石透水层，根据塌方的严重性及波及范围, 我部再次聘请集团公司内外部专家现场研解决处理方案，
通过现场调查分析，确定了专家研讨会决定使用双层大管棚超前支护施工方案进行此段的施工。
大管棚内注水泥- 水玻璃双液浆，固结双层管棚间空隙及周边砂砾层，形成帷幕注浆效果，并对透水层起封堵作用，同时填充大管棚，增加其强度。大管棚施工完成后进行开挖掘进。
4.2 、技术参数
421、管棚处理范围：洞身边墙1m以上全环施作。
422、超长大管棚：长度平均20m花管，钢管大管棚采用© 108mm壁厚6mm
的热轧无缝钢管，节长分别为3 m~ 6m洞身边墙1m以上全环施作双层© 108超前大管棚，管棚呈品字型布置，全环孔间距按20cm间距布置。外插角2°~ 3 , 梅花型布置。
4.2.3 、注浆参数设计
(1) 注浆材料及配合比：注浆浆液采用双液浆，水泥采用42.5 (R)普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比1：1，水泥浆与水玻璃体积比为1：1(或1：0.5)，最终配比以现场试验决定。水玻璃选用模数为2.4 , 35Be°的浆液。
( 2) 注浆压力：大于2.5MPa;
( 3)单根钢管注浆量：
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Q=nXr X L+nXR X L XnXaXp
式中：r 为钢管半径，L 为钢管总长度，考虑与钻机连接，取20m；R 为浆液扩散半径，取0.5m；n为地层孔隙率，堆积体经测试n为12% a为浆液有效充填率，取0.9 ;^为浆液损耗系数，取1.15。
经计算，单根钢管注浆量Q=2.13 m3
五、施工组织方案
根据设计要求和现场特点，考虑原地表施工有钢管注浆管，为了提高管棚的一次成功性本次施工采用有线导向水平跟管钻进方法一次将钢管打进20m钢管用丝
扣连接
5.1 主要施工设备
A、Y G-50型水平定向钻机2台。全液压驱动，功率：55KV；顶进/回拖力：150KN 扭矩：
