海淀500kV电缆隧道工程第四标段暗挖段注浆止水加固专项施工方案.doc

海淀500kV电缆隧道工程第四标段暗挖段注浆止水加固专项施工方案编制：审核：审批：二○一三年四月中铁四局集团有限公司 一、工程概况1.1工程范围新建电缆隧道工程为海淀500kV电缆隧道工程第第四标段上跨地铁段施工里程0+53.112～0+234.812，采用暗挖法施工。1.2设计简介1.2.1平面设计电缆隧道从金顶北街与永定河引水渠北路交叉口起，沿永引渠北路向东本工程第三标段1#盾构始发井截止。1.2.2纵断面设计电力隧道大部分穿越土层为粘质粉土、粉质粘土卵石层及碎石夹粘土层内，4～10米，新建电缆隧道纵向坡度在1.99%～7.45%之间。1.2.3隧道断面设计暗挖电力隧道为2×2.6m×2.9m断面，其中开挖高度4.2m、4.8m，宽度6.75m，为直墙、圆拱式衬砌结构，起拱线高2.25m，矢高0.65m。1.3工程地质及水文地质条件1.3.1工程地质1、地形地貌场地地貌位置属永定河冲洪积扇的中部。地形较平坦，地面标高在41.60～46.50m之间。2、地层土质概述根据现场钻探、原位测试及土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型，将拟建场地地面以下20m 深度范围内的地层划分为人工堆积层、新近沉积层及一般第四纪沉积层，按地层岩性及土的物理力学性质指标将勘探深度范围内的地层进一步划分为9个大层，现分述如下：（1）人工堆积地层粘质粉土填土①层，褐黄色，稍湿，中下密，土质不均，含砖渣、灰渣、植物根系等。房渣土①1层，色杂，中下密，稍湿，土质不均，以砖块、灰渣、碎石、生活垃圾等为主。（2）一般第四纪沉积土层粉质粘土②层，褐黄色，湿～很湿，可塑，局部硬塑，含云母、氧化铁，局部含螺壳碎屑，该层分布不连续，总体上自西向东逐渐变薄。粘质粉土②1层，褐黄色，湿～很湿，中下密，含云母、氧化铁，局部含螺壳碎屑，该层分布不连续，总体上自东向西逐渐增厚。卵石③层，杂色，中密，湿，D大﹥12cm，D一般＝3～5cm，亚圆，级配较好，细中砂充填，充填物含量约占30％，卵石成份以石英岩、灰岩为主。该层自东向西连续分布，至16号钻孔附近渐灭。细砂③1层，褐黄色，湿，中密，含云母、石英，长石，分布不连续，仅79#孔附近分布较厚，达3.1m。粘质粉土③2层，褐黄色，中密，湿～很湿，含云母，氧化铁、少量卵石，土质不均。该层仅在局部呈透镜体分布。（3）新近沉积层以下为一般第四纪冲洪积沉积层：卵石④层，杂色，以褐黄色为主，中上密，湿，D大﹥10cm，D一般＝4～6cm，亚圆，级配较好，细中砂充填，充填物含量约占25％，卵石成份以石英岩、灰岩为主，夹粘性土薄层，该层连续分布，至16号钻孔附近渐灭。细砂④1层，褐黄色，湿，中上密，含云母、石英、长石，少量砾石，该层局部呈透镜体分布。粉质粘土④2层，褐黄色，湿，可塑，局部硬塑，含云母、氧化铁，该层分布不连续，呈透镜体分布。圆砾④3层，杂色，中上密，湿，D大﹥2.0cm，D一般＝0.5～1cm，亚圆，级配较好，细中砂充填，充填物含量约占30％，圆砾成份以石英岩、灰岩为主。该层分布不连续，呈透镜体分布。 卵石⑤层，杂色，中上密，湿，D大﹥10cm，D一般＝6～8cm，亚圆，级配较好，中砂充填，充填物含量约占25～30％，卵石成份以石英岩、灰岩为主，夹粘性土薄层，该层连续分布，至16号钻孔附近渐灭。中粗砂⑤1层，褐黄色，中上密，湿，含云母、石英、长石，砾石含量约20%。该层局部呈透镜体分布。粉质粘土⑥层，褐黄色，湿，可塑，含云母、氧化铁、该层在48#孔附近向两翼展布。（4）第四纪坡洪积、坡残积沉积层：含碎石粉质粘土⑦层，褐黄色，很湿，可塑，含云母、氧化铁、碎石，碎石呈棱角状，含量约占30％。该层自16号钻孔附近向东渐灭。碎石⑧层，杂色，密实，湿，D大﹥10cm，D一般＝6～8cm，碎石呈棱角状，含量约占70％。主要分布于16号孔附近以西，金顶街两侧的山坡附近。（5）第四纪沉积层以下为侏罗纪J1y组灰岩、砂岩沉积层，主要地层情况为：中等风化侏罗纪J1y组板岩、砂岩⑨层：灰色，组织结构未破坏，裂隙不发育。岩芯采取率达80%以上。RQD50%左右。强等风化侏罗纪J1y组板岩、砂岩⑨1层，灰色，碎裂状结构，岩石主要矿物成分已部分风化成次生矿物，裂隙发育。岩芯采取率达60%以上。RQD20%左右。。1.3.2水文地质（1）本次勘察期间，在本场地坡洪积沉积区域范围内赋存一层潜水，静止水位标高63.76m～63.80m（水位埋深11.0m～15.0m）。该层水主要接受大气降水的入渗、地下水侧向迳流补给，并以蒸发、地下迳流为主要排泄方式。含水层属山前坡洪积弱含水岩组，由粉质粘土、粘质粉土夹碎石、碎石、砾岩等组成，水位、水量随季节变化大，地下水的分布及埋深亦受地形起伏和地层变化的影响。（2）拟建场区历年最高地下水水位根据地下水位长期动态观测资料，抗浮水位可按自然地表考虑。（3）地下水水质分析及腐蚀性评价建设场地地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。 二、注浆方案2.1深孔注浆方案的选择根据场地的工程地质与水文地质条件，结合以往施工经验，暗挖隧道采用超前双重管A、B(C)无收缩双液注浆改良土体工法（即WSS工法）进行拱顶土体加固施工。WSS工法注浆工艺是从日本引进的具有国际先进水平的地质改良新技术，该工法适用于从粘性土、砂质土到地下水多的砂砾层，以及更加复杂的复合地层。它能够100%将不同地质情况填充密实，改变原土体和物理性质，增加土体的密度，提高其抗压强度，达到土体的止水效果，能够一次性完成一个注浆区域的土体加固施工，而且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无任何污染，对于此工程是最有效的施工方法。由于该不良地质层面不均匀分布在地层中，且高程不统一在一个层面，所以针对不同位置的不良地质层，采用下半断面深孔注浆止水帷幕（0+53.112～0+95.053）及全断面注浆止水帷幕（0+199.812～0+234.812）。每循环施做长度为12米，开挖10米，留2米作为下一循环施工的止浆岩盘。每断面加固范围：两侧及拱部为开挖轮廓线外1m，同时开挖过程中若掌子面水量较大，可在开挖断面内沿纵向每隔10m，施作2m的深孔注浆止水帷幕。 2.2注浆加固范围如图1、图2所示。图1下半断面预注浆加固示意图 图2上半断面注浆加固范围剖面图及终孔图三、施工工艺3.1钻孔施工钻孔施工前必须封闭掌子面，施工止浆墙，以防止在注浆时漏浆。施工钻孔在掌子面范围内进行布设，根据浆液扩散范围确定其角度及长度。1、定孔：先根据布孔图和终孔图，计算好每个孔位的参数。并且在掌子面上测量放点，定好孔，孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。2、钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。3、钻孔：钻孔采用钻机直接成孔，孔径为46mm，钻孔先进行内圈钻孔施工，后进行外圈孔钻孔施工，间隔钻孔； 第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于30cm。钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。4、施工机械：根据施工要求及现场施工条件限制，使用能够倾斜和偏移角度的TXU-75A二重管钻机(见表1)。表1机械设备一览表机械及器具名称型号数量备注钻机TXU－75A2双层立体式搅拌机SJY1注浆泵SYB—60/1602旋转二重管42mm4注浆液混合器4喷头4逆止阀4排水处理装备2测量器具1凝胶时间测定仪1消音器2设备配置图见图3 图3注浆设备配置图工艺流程图见图4。定孔位钻孔配浆注浆回抽一节注浆结束移至新孔位图4WSS工法注浆施工工艺流程图5、回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于15-20cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。6、浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。 7、注浆：注浆孔开孔直径不小于45mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆。3.2注浆材料性能1、无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料，固结硬化时间可根据实际工程需要进行调整。无收缩注浆液具有以下特点：(1)固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液也具有很高强度。(2)渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优易。(3)地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能，浆液不易溶解，具有止水效果。(4)浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要调整。(5)浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下水无污染。注浆材料通常使用配合比如下表2：表2浆液使用配合比表A液B液C液硅酸钠100L水100LGs剂8.5%P剂4.5%H剂6.7%C剂7.1%水水泥42%H剂4.6%C剂3.2%水200L200L200L注：溶液由A、B液组成；悬浊液由A、C液组成注浆时，可根据现场实际情况适当调整配合比，并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性能，提高止水效果。2、注浆范围设计 根据本工程现场暴露的土质和地下水情况，隧道拱顶土体为砂质土和粉土，并且地下水较为丰富，容易产生透水和流砂，因此确定在该段需要进行WSS工法注浆加固和止水。加固范围为隧道开挖轮廓线1.5m范围；注浆孔直径46mm，布孔间距0.75m。注浆按照区域从外围向中心的顺序进行，施工完成，土体达到一定强度方可进行隧道开挖。每次加固长度为12m，每次开挖支护长度为10m，循环进行。注浆压力根据隧道覆土厚度计算并结合施工经验确定，一般为0.3～1Mpa。加固范围可根据施工现场情况进行局部调整，以确保注浆效果和施工安全。如此反复直至支护施工完成。注浆压力较大时，掌子面必须临时封堵牢固。3、主要注浆参数(1)注浆孔直径：46mm；(2)浆液扩散半径：0.6～0.8m(3)浆液凝结时间：20s～30min；(4)注浆压力：0.3～1Mpa；(5)注浆循环段长度：12m；(6)开挖循环段长度：10m；(7)预留止水盘段长度：2m。4、主要工程量计算(1)改良土体方量半断面：41.941×31.06=1304.37m3全断面：35×55.67=1948.45m3(2)浆液注入量浆液注入率一般为25～65%，根据现场调查，结合以往在北京地区类似土层的施工经验，为提高注浆止水和加固效果，本工程浆液注入率取40%较为适宜。（含浆液损失）因此，浆液注入量为（1304.37+1948.45）×40%=1193.13m33.3注浆施工的步骤1、制浆： 制浆应使用不小于200转/分钟的制浆机，搅拌时间不低于5分钟，不宜大于30分钟。出浆孔应设置过滤网。2、注浆：注浆过程中如果出现压力达不到设计要求，跑浆、串浆等严重的问题，可采取换孔作业或待浆液略微初凝后再补注等处理措施。注浆过程中应密切注意注浆部位地面的变化情况，若发现地表开裂、鼓起迹象要及时停止注浆，分析原因。3、记录：根据注浆过程中的实际情况，现场技术员要记录注浆时间、部位、注浆量、注浆开始压力、注浆结束压力、注浆持续时间、注浆过程中出现的问题及处理措施的等重要注浆参数及处理方法。4、现场清理：对注浆泵、制浆机及所有注浆管进行清洗，对现场施工场地进行清理，作好现场的文明施工。3.4效果检查与补孔注浆1、根据现场钻孔所揭示的地质状况，注浆结束后，可采取分析法即结合注浆过程中P-Q-t曲线分析及反算注浆后地层的浆液填充率并结合钻设的检查孔情况判断注浆效果。2、选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查。若达不到注浆效果应进行方案调整、补充设计和补孔注浆。四质量控制4.1人员保障项目各岗位人员由项目经理按本公司《人力资源控制程序》、《施工项目持证上岗管理细则》要求确定。对所有进场的管理人员和特殊工种工人的能力进行验证、评审,合格后方可上岗。对上岗人员的岗位、职责和能力逐一进行评估并作好记录；项目经理、质检员、安全员、材料员和电工、电焊工等特殊工种人员，做到持证上岗。4.2工程质量保证制度4.2.1成立工程项目经理为责任的质量管理小组，完善质量保证体系，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。4.2.2定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检” 制度，加强技术交底工作，强化工序控制，由责任心强经验丰富的工程师担任质量控制人员，实行监督检查，保证工程质量。4.2.3加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。4.2.4配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、作为评价工程质量的重要依据。4.2.5加强与甲方、监理的配合，认真接受指导和监督。4.3质量保证措施4．3.1应严格按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时应进行补孔。4．3.2注浆材料应满足设计要求，严禁使用过期结块的水泥，必要时进行检验。4．3.3浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为：水泥、水玻璃、水±5%，外加剂±1%。4．3.4浆液搅拌应均匀，一般水泥浆、特种水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过30分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。4．3.5注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。4．3.6注浆过程中若发生串浆时，可采取两孔同时注浆措施。4．3.7注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理。4．3.8一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。4．3.9严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。4．3.10注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。4．3.11每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。 4．3.12严格执行质量验收标准，保证工程质量合格。本工程二重管无收缩双液注浆质量标准如下表3所示。表3二重管无收缩双液注浆工法质量标准表内容标准内容标准孔位偏差±20mm注浆压力±5%孔距偏差±100mm注浆量（暂定）5-8%钻杆垂直度<1%提升幅度±5mm五、安全文明施工5.1安全管理机构（1）施工现场设置安全生产、消防、保卫领导小组。领导小组由项目经理、项目技术负责人、项目安全员、工长等组成，安全员具体管理日常安全生产工作。（2）工程项目部应根据本工程特点、施工工艺、劳动组织和作业环境制定可行的安全技术措施实施方案和检查方案，落实安全生产责任制，保证安全责任落实到人。5.2安全管理措施1、施工中应做好排水准备工作，以防止施工涌水涌泥形成危害，准备好抢险物资，做好抢险准备工作。2、注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。3、孔口管、止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管、止浆塞冲出伤人，工人必须佩戴防护眼睛，防止浆液溅伤眼睛。4、注意机械使用、保养、维修，注意用电安全，经常进行检查杜绝漏电，并派专人操作和维修，非机电修理人员不得随意拆卸设备。5、注浆后隧道开挖应按“三快一抢” (快挖、快支、快封闭和抢时间)的原则进行，准备好防水堵涌防坍塌的措施，防止开挖中的局部可能涌水涌砂、坍塌，确保隧道施工安全。7、施工前必须做好施工准备，并请甲方或总包方提供详图。8、在施工现场设置现况地下管线安全标志牌，标明管线种类、走向、埋深、用途以及负责人。9、施工现场备齐各种抢修器材，一旦出现险情及时抢修。10、建立地下管线安全保障紧急预案，一旦发生地下管线施工安全隐患或事故，迅速向上级单位及相关管理单位报告，同时迅速采取有效的临时保护措施，将损失减小到最小，积极配合有关单位做好事故处理工作。六、注浆效果检测6.1注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定土（砂）层的流量及渗透系数，达不到设计要求需进行补充注浆。检查孔的数目每个循环设2-3个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并检查检查孔内涌水量，检查孔涌水量小于0.2L/m·min，布孔的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位。在防渗注浆工程中，这类检测是一种重要的和基本的手段。对加固注浆而言上述水力物理性虽不能直接反映加固效果，但至今仍旧被广泛的当作一种参考指标，因为吸水量大小与地基的密度和强度之间存在着一定的关系。6.2通过钻孔，从注浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验研究。实践经验证明，通过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能指标，据此能对注浆效果做出比较确切的评价:(1)样品的密度；(2)结石的性质；(3)浆液充填率及剩余孔隙率；(4)异地同地质情况下做垂直注浆试验采用挖探取心检查土质的密实度及结石性质，钻孔注浆辐射咬合及浆液充填率。(5)无侧限抗压强度与抗剪强度。采用挖探坑或其他方法检验止水效果和渗水的情况。