左洞出口地表注浆加固施工方案

'中宅岭隧道左洞进洞浅埋段处理施工方案中铁二十局集团第一工程有限公司北仑白洋线公路局部路段改建工程第三合同段二○○九年七月十五日 中宅岭隧道左洞进洞浅埋段处理施工方案一、工程概况（一）设计情况宁波市北仑白洋线公路局部路段改建工程第3合同段主线起点里程为K8+300，终点里程为K10+561，全长2.261公里，北港区连接线ZbK0+000～ZbK1+430，长1.430公里，主线与接线成T字交叉。本合同段内有分离式中宅岭隧道一座，左洞长725m（ZK8+645～ZK9+370），右洞长690m（YK8+675～YK9+365）。隧道进出口为V级围岩，进出口各30m区段采用Φ108-6超前管棚支护，V级围岩其余区段采用Φ42-5超前小导管支护。隧道断面形式为单心圆曲墙，开挖最大跨度为12.68m，开挖最大高度为10.28m，左洞出洞口浅埋段里程为ZK9+315～ZK9+350，长35m，最大埋深12.5m，小于隧道2.5d。（二）地质情况①地表地貌概况中宅岭隧道出口为山前冲洪积谷地，左洞左侧为山脊，洞口正位于谷口，地表植被主要为低矮草本植物，无大型树林，地形平缓，自然坡度15º左右，靠近山坡处有坟墓若干座。隧道左洞出口地质地貌图见图1、图2。②地质情况中宅岭隧道岩性主要为强～微风化玻屑熔结凝灰岩。隧道进出口表部为第四系残坡积含碎（砾）石粘性土，厚度0.3～3.0m，下部岩体完整性较差，围岩级别为Ⅴ级。该段岩体破碎，围岩稳定性差，围岩空隙率比较大，且受地表径流及地下水共同影响，围岩透气性和透水性均比较大，左洞出口浅埋段地质纵断面剖面图见图3，浅埋段ZK9+315～ZK9+350隧道地质横断面见图4、图5。（三）目前施工情况本项目于2009年3月1日开工，但由于前期受政策处理及洞口征地拆迁问题影响，于2009年5月17日才开工。目前隧道左右洞出口明洞边仰坡开挖及防护已施工完毕，右洞YK9+345管棚护拱已施工完毕，左洞ZK9+350护拱已施工完毕，108mm大管棚于2009年7月2号开始钻孔施工，由于左洞出口洞顶存在堆积层，钻孔过程中发生大面积 漏气、卡钻等情况，目前两台钻机施工14天仅完成1#、2#、3#孔。又因隧道进洞已拖延工期3个月，使隧道工期更加紧张。（四）存在问题及解决办法由于隧道左洞出口ZK9+315～ZK9+350段位于不良地质构造中，围岩空隙率较大，管棚钻孔时，不断发生严重的大面积高压风泄漏、卡钻现象，造成管棚钻孔施工过程中石屑不能及时排出、钻头不能拔出、堵管等现象，从而无法进行大管棚钻孔施工（洞顶漏气现象见图6、图7）。我项目部立即将此情况上报监理及业主，2009年7月9日经过与设计院、业主、监理等单位现场协商，对左洞钻孔高压风漏气现象拟定出以下处理方案。1、方案一地表小导管预注浆施工方案⑴施工方案在左洞ZK9+315～ZK9+350段出口端管棚钻孔施工前，首先采用Ф42mm×5mm小导管对山顶堆积层地表进行预注浆固结，从而有效的控制高压风泄漏，并对围岩进行固结。采用此种方案预计管棚施工工期为22天。⑵增加工程量①42×5mm小导管长度：595根*7.42m=4415m（计算见图8、图9、图10）；②被加固土体体积：（94.97m2+131.53m2）/2*35m=3963.75m3；③1：1水泥浆液体积：3963.75*30%+3.14*（0.042m/2）2*4415m=1195.2m3。（注浆土体置换率30%计算；小导管直径0.042m；小导管总长度4415m）方案一增加工程量详见表1。表1地表小导管预注浆增加工程量序号Ф42×5mm小导管（m）1：1水泥浆液（m3）被加固土体体积（m3）144151195.23963.75 ⑶增加费用方案一共计增加费用781028元（计算过程见附表—预算表）。2、方案二循环钻孔注浆施工方案⑴施工方案在管棚钻孔施工过程中，遇到钻孔漏气堵管现象后，拔出钻头进行压浆施工，封闭孔道，待浆液凝固后再进行钻孔施工，如此反复循环作业，直至钻孔达到设计深度后进行最后压浆施工。我项目部选取21#孔为试验孔进行钻孔压浆试验，2009年7月10号首次钻进6m后遇到漏气堵管现象，用时2小时5分钟，然后进行压浆施工；2009年7月11号进行第二次钻孔施工，钻进7m后遇到漏气堵管现象，较第一次钻孔施工钻进1m。然后进行第二次注浆试验，2009年7月12进行第三次钻孔施工，钻进9m后又发生漏气堵管现象。正常施工情况下每天按2次循环钻孔压浆计算，一根30m大管棚施工至少需要7天左右才能完成，未施工管棚共计30根，2台钻机同时施工工期为105天。⑵增加工程量①1：1水泥浆液：264.69m3；②30根管棚循环钻孔总长度：7560m（计算过程详见表2）。⑶增加费用单根管棚施工费用为：41406元（见预算表），30根管棚施工总费用为：41406元*30根=1242180元。3、方案一与方案二经济性比较表3方案一与方案二经济性比较项目增加工程量增加费用（元）工期（天）备注Ф42×5mm小导管（m）1：1水泥浆液（m3）被加固土体体积（m3）钻孔长度（m）方案一44151195.23963.7578102822方案二264.6975601242180105 差值46115283 4、方案一与方案二对比，方案一存在以下优点⑴施工工期短，效率高，排除了洞身开挖存在的塌方安全隐患；a、方案一工期ZK9+315-ZK9+350地表小导管注浆（7天）→大管棚施工（15天）→进洞，共需22天，假如按今天即2009年7月15日开始，则可于2009年8月5日进洞。b、方案二工期依据21#试验孔试验情况，每根大管棚钻孔需要7天左右，未施工管棚共计30根，如果由2台钻机同时施工，需要105天。大管棚施工（105天）→进洞，共需105天，假如按今天即2009年7月15日开始，则可于2009年10月27日进洞。方案一比方案二可提前83天进洞。⑵施工费用低，方案一相对方案二可降低461152元施工成本；⑶由于方案二工期太长，由此带来洞口边仰坡暴漏时间过长，边仰坡失稳可能性较大，导致方案二的安全性太差；⑷由于方案一注浆固结了隧道外周围岩，使隧道开挖的安全性更好，排除了隧道Ⅴ级围岩开挖后周边围岩不稳定等安全隐患。⑸台风、暴雨季节即将来临，快速进洞有利于洞口的安全与稳定。根据以上两种方案的对比情况，我部推荐采用方案一。二、中宅岭隧道左洞地表小导管预注浆施工方案（一）施工方案概述目前中宅岭隧道左洞出口浅埋段围岩的特殊情况，采用地表小导管预注浆施工方案进行处理，处理范围为ZK9+315-ZK9+350，宽度14m，为最大固结围岩，采用水泥浆液注浆，注浆压力保持在1.5～2.0MPa，并持续15分钟以上。（二）施工参数注浆扩散半径取0.5m，小导管以梅花型布置，间距1.0m，钻孔孔径为Ф50mm，小导管深度以大管棚外侧线高程控制，注浆浆液采用1：1水泥浆液，水泥采用P.O.32.5，注浆压力1.5～2.0MPa。经监理和项目部现场量测确认，小导管注浆处理范围为：纵向 里程为ZK9+315~ZK9+350，长度为35m，横向宽度为15m。（三）施工组织及施工顺序主要人员投入序号人员岗位人数备注1管理人员4技术员：2技术工：6普工：15共计：23人2普通工人19合计23主要机械投入序号名称规格型号数量(台/套)性能状况备注1电动空压机20m3/min3良好2钢筋切断机GQ403良好3电焊机BX-5003良好4潜孔钻HQF1102良好5注浆泵BW-250/502良好6挖掘机PC220-62良好7管棚钻机XY-28-3002良好根据工程规模特点和专业要求，结合我单位施工管理经验，拟组建1个专业施工队伍，负责左洞出口地表小导管预注浆施工任务。（四）施工方法1、测量放样根据小导管孔位平面布置，进行测量放样，小导管孔位布设见附图8；2、钻孔采用潜孔钻进行钻孔，钻孔孔径为Ф50mm，小导管深度以大管棚外侧线高程控制。若钻进过程中发生坍孔，必须重新钻孔，钻孔深度一次到位。3、清孔每一个孔钻到设计深度后，都要进行扫孔，直至孔内清扫干净。 4、小导管制作小导管采用φ42mm热轧无缝钢管，管壁厚5mm，小导管端头加工成锥形，以利于小导管插孔安装，小导管最上部1.5m不开孔，作为止浆段，小导管下部钻设孔径10mm、间距40mm、呈梅花型布置的花孔。5、下管采用人工配合挖机进行小导管插管施工，小导管在安设过程中要保持竖直，如果阻力过大采用挖机配合施工。6、注浆通过φ42mm小导管向围岩注浆，注浆顺序，应先四周、再中间、先最低、再往高，不得随意乱注，造成“夹心”现象。注浆压力保持在1.5～2.0MPa，并持续15分钟以上。7、注浆评定钻孔时，在四周及最深处，均布设观察孔，以随时了解注浆情况，评定注浆质量。（五）施工注意事项1、施工时要注意天气变化，雨天不得进行高处作业。2、洞顶土方剥离应清除干净，避免素土影响注浆效果。3、注浆质量关系到暗洞开挖安全，因此必须把好每一关，以确保注浆质量。4、在作业前，必须对洞口处的永久及临时排水系统进行完善，确保能顺利排出雨水，使水害对工程的影响减至最低。（六）质量保证措施1、确保所有进场材料的性能及技术指标符合标准，杜绝不符合质量标准的材料入场，从源头把好质量关。2、严格按照设计的深度进行钻孔，确保注浆深度达到大管棚处，确保大管棚成孔顺利。3、小导管成孔后，必须进行清孔，将泥浆等杂物冲出孔外，以确保注浆质量。4、注浆顺序必须按照设计的顺序进行。5、注浆时，必须保证管路畅通，压力稳定，若压力达不到设计压力，必须查清原因并改正后，才能继续施工。6、观察孔是测量、评定注浆效果的重要手段，必须派专人认真进行观测、记录。 （七）安全保证措施1、成立以项目经理为首的安全领导小组，由安质部长全面负责，作业工班设安全员，安全组织机构贯彻“安全第一，预防为主”的方针和“管生产必须管安全”的原则，确保施工生产的安全。2、左洞洞顶地表小导管注浆属高处作业，施工现场的布置应符合防触电、防雷击等安全规定的要求。3、施工材料往洞口上方倒运要注意施工安全，必须有专人指挥，专职安全员巡视。4、注浆泵注浆施工时，操作人员不能正对注浆孔，防止压力过大浆液喷出伤人。中铁二十局集团第一工程有限公司北仑白洋线3标段工程项目部二ΟΟ九年七月十五号 图1中宅岭隧道左洞出口地貌图图2中宅岭隧道左洞出口地貌图 图3中宅岭隧道左洞纵断面地质图 图4ZK9+315隧道地质横断面图图5ZK9+350隧道地质横断面图 图6中宅岭隧道左洞出口洞顶漏气图图7中宅岭隧道左洞出口洞顶地表漏气图 图8地表注浆小导管平面布置图 图9地表注浆小导管断面布设图 图10地表注浆小导管注浆浆液计算示意图 '