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1、隧道劈裂注浆施工方案1. 工程概况北京地铁十号线#区间正线2#竖井范围，#至#区间正线竖井以东区间正线，自开始施工以来，虽然采取了水平降水（2竖井）和超前注双液浆止水措施，但在开挖过程中仍然存在较大渗水，顶部一个洞室的渗水量最大达3.5m3/h。隧道渗漏严重，掌子面多次突发涌水、涌泥现象而坍塌。为保证施工安全及隧道结构上方管线、道路及两侧建筑物的安全，目前#区间2竖井C断面双侧导洞、E断面南侧导洞、#区间向东左右线已暂停施工。1.1 工程地质及水文地质情况1.1.1 工程地质情况#区间2竖井范围及#区间竖井以东隧道顶板穿越地层主要为粉质粘土层、粉土层，圆砾卵石层，局部夹有中粗砂层、粉细砂层，顶
2、板地层稳定性较差，无法形成自然应力拱，极易发生坍塌现象。1.1.2 水文地质情况区间隧道拱部开挖时主要受上层滞水的影响，区间隧道顶板上方分布有多层饱和的粉土层、砂土层，在渗透水压力作用下，易产生流土、流砂，对施工造成不利影响，甚至危及隧道上方管线、路面以及两侧建筑物的安全。根据实际施工情况，隧道穿越地层含地下水丰富，水源补给充分，隧道内渗水严重。另据雷达探测，该区域地层疏松，部分地段有空洞。1.2管线及渗漏水情况隧道上方地层中管沟多且复杂，各种管沟中都有流动水和积存水。管线埋置相对较浅，距离结构较近，且部分管线年代久，施工中必须采取有效措施保证管线安全。管线见下表。表1-1 #区间地下管线明细
3、表位置管线名称规格型号材质埋深距主体结构间距距竖井通道间距海淀南路上水管D1400mm铸铁1.76m3.5m1.47m电信管块700500mm混凝土1.38m6.3m3.24m天然气DN300mm钢1.63m5.5m3.34m自来水DN300mm铸铁1.2m5.9m3.34m天然气DN500mm钢1.63m7m3.22m雨水管DN1000mm混凝土2.49m6m2m热力管沟DN800mm混凝土1.27m10m5.3m污水管 DN500mm混凝土3.75m11.5m7.7m给水管DN800mm铸铁1.25m10m6m电力管沟18002300mm混凝土6.9m9.3m1.83m实用文档2. 前进式
4、劈裂注浆施工方案2.1 总体思路:根据隧道穿越地层及地下水情况，隧道前期施工过程的治水情况，为达到“抑制涌水、涌泥及坍塌，改良地层，控制变形，保障安全”的目的，施工过程中采用前进式劈裂注浆止水帷幕施工方案。 2.2 方案的确立由于隧道内地下水异常丰富，根据C断面侧导洞施工中治水情况显示，出现涌水后封闭掌子面进行注浆，注浆后进行开挖，掌子面及拱顶注浆加固效果不明显，地层内没有形成有效的加固圈，分析原因主要为地下水丰富、地质条件差，多次调整注浆配比未能达到预期效果；根据前段注浆分析以及以往工程洞内注浆止水经验，采用洞内前进式劈裂注浆形成止水帷幕的施工工艺，可达到改良地层，防止突水涌泥的目的。根据前
5、段时期开挖揭露的地质情况，地层长期受地层游离水的侵蚀，特别是在粉土和砂土中，土体已形成软塑状甚至流塑状，增大了施工难度，直接威胁管线的安全。洞内止水帷幕主要以改善地层松散性及止水为目的，增强粉土与砂土的自稳能力，降低地层的渗透系数，防止开挖过程中土体流泥流沙及坍塌，保证施工和周边管线的安全。2.3方案原理施工采用前进式劈裂注浆，它是在钻孔内施加液体压力于弱透水性地层中，当液体压力超过渗透注浆的极限压力时，土体产生水力劈裂，形成裂缝，进浆量突然增大。劈裂面发生在轴力最小主应力面，劈裂注浆在钻孔附近形成网状脉络，通过浆液挤压土体形成浆液骨架作用。在注浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，
6、引起土体结构的局部扰动，使地层中原有的裂隙和空隙张开，浆液的可注性和扩散距离增大，从而达到加固的目地，由于注浆后浆液固结体在土体中呈脉络状，因此又称为脉状注浆。常适用于粘性土层或深层注浆。通过劈裂注浆使拱部松散饱和土形成具有一定强度、渗透系数较小的粘性土层，以达到稳定土体并止水的预期效果。2.2.3施工工艺流程图注浆施工工艺流程如图2-1所示。2.2.4 施工方法2.2.4.1造设止浆墙在掌子面造设C20喷砼止浆墙，止浆墙厚度为30cm，以防止注浆过程中冒浆。2.2.4.2钻孔 （1）测量放线定出注浆孔孔位；No Yes No Yes 配制浆液 质量检查 第一段注浆达到要求 监控量测 造设止浆
7、墙 钻 孔 结束注浆 补 注 注第二段 注浆作业 安设孔口管 图2-1 注浆施工工艺流程图（2）采用K-100型工程地质钻机按标出的孔位进行钻孔，精确度要求1；（3）钻孔过程中一般采用套管定位，钻孔直径采用76mm，钻进3m后下入水囊式止浆塞； （4）在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录，对钻孔进行地质描述，观察分析回水岩芯或弃碴状态，用以判断注浆质量和调整注浆参数，指导施工。2.2.4.3安设孔口管用CS（水泥、水玻璃）砂浆埋设76mm孔口管，在管口安装76mm球形闸阀，作为封闭钻孔中可能会出现的涌水。2.2.4.4注浆作业1、双液注浆系统示意图图2-2 双液注浆系统示意图2、浆液配制（1）水泥
8、浆配制根据预配制浆液的体积，按配比参数计算出所需的水泥，水和缓凝剂的用量。在搅拌机内加入计算好的用水量，将计算好的缓凝剂加入，强力搅拌均匀；待缓凝剂完全溶解后，边搅拌边加入计算好的水泥用量，搅拌均匀后倒入储浆桶内以备注浆。（2）水玻璃浆液配制在拌浆桶中加入浓水玻璃，然后边搅拌边加水，同时用玻美计测量其浓度，直至稀释至需要浓度为止。3、注浆施工采用双液注浆泵进行注浆作业。注浆方式采取后退式分段注浆工艺，每次注浆段长0.6m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的钻孔。如此循环，直至该孔结束。注浆过程中应注意：（1）止浆塞初始停放位置应根据注浆管长度及注浆管前端开孔位置以及止浆塞构造精确
9、计算止浆塞初始停放位置。（2）分段后退式注浆如果采用机械式止浆塞应注意将带有止浆塞的芯管和顶管连接后插入到注浆管孔底，压紧止浆塞使之膨胀，以达到止浆效果。分段后退式注浆要特别注意止浆塞损坏程度，施工过程中若发现止浆塞存在问题，应立即更换，以免引起注浆管堵塞，造成芯管无法拔出。（3）注浆过程中如需暂停注浆时，必须先将水玻璃吸浆管拿出放入清水桶中，然后再拿出水泥管，并同时将注浆芯管拔出0.6m，向孔内注清水后再停止注浆，这样既保持管路畅通，又保证注浆段不受注水影响。2.2.4.5注浆顺序注浆顺序充分考虑水源影响因素采取前进式分段注浆，逐步向前推进封墙，这样有效地形成挤压、密实作用，达到注浆目的。同
10、时达到控制注浆的目的，以防止浆液过远扩散，对管线造成危害或造成浆液浪费增加成本。2.2.4.6注浆结束标准（1）一序孔（单号孔），采取定量定压相结合方式即当注浆量达到设计值或注浆压力达到设计值且注浆量达到设计值80%时作为注浆结束标准。（2）二序孔（双号孔），采取定压方式即注浆压力达到设计值时作为注浆结束标准。（3）注浆过程中漏浆严重，不得不停止注浆，但要详细记录，以便采取补救措施。2.2.5施工材料2.2.5.1注浆材料特性要求根据工程特点，采用的浆液要具有以下特性：1）对地下水而言，不易溶解；2）对不同地层，凝结时间可以调节；3）高强度、止水；4）在粉土和砂土层可注性强；5）耐久性强。2.
11、2.5.2浆液材料配比根据以上材料特性要求，选用水泥-水玻璃双液浆，浆液配置参数见下表：表2-1 注浆材料参数表 浆液种类水泥品号原水玻璃浓度水灰比 （W:C）体积比(C:S)稀水玻璃浓度水泥水玻璃双液浆水泥40Be11.5:1.81:135Be根据现场实际情况适当加入特种材料以增加可灌性和早期强度。2.2.6 注浆参数设计前进式劈裂注浆止水帷幕注浆管采用76mm无缝钢管，壁厚5mm，环向间距0.4m，长度10-15m，扩散半径0.6m，由于结构施工未提供劈裂注浆施工工作室，施工时钻孔按58外插角进行。具体见下表。表2-2 注浆参数表 序号参 数 名 称隧道富水段1注浆管间距0.4m2注浆段长
12、1015m3浆液扩散半径0.6m4注浆速度4060L/min5注浆终压1.21.5Mpa6注浆步距3m7止浆墙C20网喷混凝土，厚30cm图2-3 注浆孔位布置图2.2.7 注浆机具配套主要注浆施工机械设备如下表所示。表2-3 主要机械设备配套表 序号机具名称规格型号单位数量备注1注浆泵KBY-50/70台62高压胶管D25mmQ16Mpa10根303搅拌机0.3m3,20转/分台64储浆桶0.5m3、1.0m3个65注浆芯管56mm5mm2m根306止浆塞水囊式满足施工7地质钻机K-100台62.2.8 施工人员组织钻孔3人配浆3人注浆3人注浆检查4人检验开挖定孔位观测3人布孔3人钻孔就位5
13、人图2-4 施工人员组织机构框图3. 注浆效果的检查 注浆结束后，必须进行注浆效果检查。其方法主要有以下几种方法。3.1分析法注浆过程中P-q-t曲线，通过对钻孔、注浆记录进行整理，分析每个孔段的注浆压力和注浆速度，以及串浆情况，找出可能存在的注浆盲区。3.2钻检查孔法根据注浆记录，在注浆最薄弱的部位确定检查孔。对检查孔进行钻孔检查，检查孔无涌水、涌砂。对检查孔进行注水试验，通过测试其渗透系数综合评价。注浆结果分析必须及时与监测数据对照，分析差值原因，合理调整注浆施工参数。4. 监控量测4.1 监测目的区间隧道施工过程中必然会引起地表的沉降，而且由于此处开挖断面变大、管线埋深较浅、土质差、地下
14、水丰富，区间隧道的开挖对地表沉降变形的影响也会增加，因此地表沉降作为该地段监测的重点；在施工期间准确掌握地表的沉降情况，及时对地表及洞内注浆参数进行调整，加强支护体系，保证地表和隧道施工的安全。4.2 监测项目4.2.1洞内监测1、拱顶下沉（1）监测目的拱顶下沉量测值是反映隧道安全和稳定的重要数据,是围岩和支护系统力学形态变化的最直接、最明显的反映，易于实现量测信息的反馈。（2）监测仪器苏光DSZ-2型精密水准仪及钢挂尺。（3）监测实施方法测点埋设根据设计图纸要求，拱顶测点埋设时，应在掌子面开挖出碴完毕后，拱架架立时，将预埋件焊接至钢架拱顶主筋上，待该环砼喷射完毕牢固后，将预埋件上砼清除干净后，即可进行量测。拱顶测点布设原则为重要量测地段间距为5m布设一组测点，特殊情况测点可适当
