衮天沟地表塌陷处理方案11.1.2.doc

110辅路应急线工程
衮天沟隧道流砂段处理施工方案

处理施工方案
、

北京路桥瑞通养护中心
110辅路应急线工程

衮天沟隧道流砂段处理
施 工 方 案

K1+608——k1+614.5

编制： 年 月 日
复核： 年 月 日
审核： 年 月 日

一、工程概况：
110辅路应急线工程位于延庆南部山区八达岭景区，路线设计起点位于黑龙潭北部停车场，起点（k0+000），终点为k1+845.528，路线全长1.84公里。道路设计标准：山区三级公路，路基宽度：8.5米，路面宽度：7.0米，行车道宽度：3.5米，设计行车速度：40公里/小时。沿线修建3处隧道,分别为：东关1号隧道（长73m），东关2号隧道（长83m），衮天沟隧道（长176m），均为短隧道。隧道围岩考虑按Ⅴ级采用，隧道支护结构均采用复合式衬砌结构，衬砌结构采用VA、VB形式；终点至八达岭景区衮天沟隧道，隧道建筑限界：净宽9m（0.75m+0.25m+3.5m×2m+0.25m+0.75m）限高5.0m。
二、人员组织机构：
人员组织机构框图
项目经理：李田义
总工程师：王秋云
质检工程师：宋健
专职安全员：丁桂付
计量和约工程师：张美娟
计划统计负责人：冯艳丽
隧道工程师：胡秀娟
测量工程师：刘民、王立民
道路工程师：许永东
财务负责人：韩淑兰

三．概述
110辅路应急线工程衮天沟隧道于k1+610处开挖遭遇砂层，并在爆破之后出现塌方事故。我项目部当即采取封闭掌子面并进行注浆处理方案。后经地质钻探结果显示塌方后于拱顶上方出现空腔，且已趋于自然拱压稳定状态。在采用空洞注浆方案的同时，发现空洞上移，且地表可见，长约6.5米，宽约7.2米，最大深度5.7米，最小深度3.9米，空腔体积约210m3，经研究决定，现将原空洞注浆方案改为泵送混凝土回填。对于此流砂段，将原悬喷掘进改为小导管注浆掘进。
四．空洞示意图。

（ 1-1）上移前

（ 1-2）上移后
四．施工方案
（一）．流砂段施工
1． 流砂段采用超前导管注浆预加固开挖的方法向前掘进，由于村民阻路，施工改由出口端向进口端掘进。
2． 注浆管采用无缝钢管加工成花管，以便注浆加固岩体，前端加工成锥形，以便送入或打入，并防止浆液前冲，梅花布设溢浆孔孔径8mm，间距为15cm，其中大管尾部2m，小导管尾部1.5m范围不钻孔，防止漏浆，末端最好焊接直径为6mm的环形箍筋，防止打入是管身开裂，影响注浆管每小段的连接。
工艺流程
见下图。

注浆管孔口密封
下注浆花管、心管

注浆

设计区域注浆达到要求
下注浆管

注浆结束

配浆

否

钻孔
110辅路衮天沟流砂层注浆

3施工方法
1）钻孔
钻孔遵从如下步骤及工艺要求：
根据注浆平面布置图测量放样定出孔位；
钻机就位后，利用垂球结合水平尺检查钻机水平及钻杆垂直度。同时，在钻孔钻进过程中对钻孔垂直度进行检查；
钻孔时采用比重1.2～1.3的泥浆作为护壁泥浆；
必须做好钻孔施工详细记录，以指导后期注浆施工参数。
2）下管
钻机从孔后，利用钻机吸浆管将套壳料混合液压入钻孔内。分节（每节4m）将袖阀管下入已填满套壳料的孔内，相邻两节袖阀管采用套箍联接。袖阀管接至地面后，用封口盖盖紧袖阀管管口。
3）封孔
在套壳料混合液已达到初凝后，掌子面以内1m处孔口周围采用锚固剂，以防止注浆过程中冒浆现象发生。
4）注浆芯管推入
封口后4～8小时，推入注浆芯管。
注浆芯管采用2m一节Φ20镀锌钢管制成，节间用螺纹套管联接。
注浆芯管推入前根据袖阀管深度配足芯管节数，并检查芯管及注浆管头内是否残留结石体，清理干净后方可下管；
注浆芯管推入时，防止地面泥浆回灌入袖阀管内，造成注浆芯管推入及拔管困难；
将注浆芯管插入袖阀管中保持方向竖直向下，两人或三人协调配合，均匀使用管钳推入芯管。
5）注浆
未保证注浆效果，采用多条注浆管同时注浆。注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比：0.8:1～1:1。注浆压力：初压0.5～1.0MPa，稳压：2.0～3.0MPa。
施工中采取先外边后中间、隔孔交替分段式注浆，每段注浆长度称为注浆步距。花管长度为注浆步距长度。注浆步距采用0.4 m，减少地层不均一性对注浆效果的影响。
注浆过程中，每段注浆完成后，采用空心千斤顶向外移动一个步距的心管长度。或人工采用2个管钳对称夹住心管，两侧同时均匀用力，将心管移动。每完成4m注浆长度，要拆掉一节注浆芯管。注浆结束后，在注浆管上盖上闷盖，以便于复注施工。
6）注浆效果检验
注浆效果采取取芯检验。当一段注浆结束后，对注浆效果进行取芯检测，若注浆填充不密实，则对注浆孔进行补注。
4． 主要技术措施
（1）注浆前，应该准确掌握注浆量、注浆压力、水灰比等指标。配制浆液严格按照制浆料配比投料，不得随意增减数量；
（2）浆液搅拌好放入储浆桶，在吸浆过程中不停搅动，防止浆液离析；
（3）注浆泵吸浆头用纱网包裹，防止大颗粒吸入造成吸浆能力减弱，并间隔一定时间提起吸浆头晃动，防止浆液堵塞吸浆头；
（4）注浆开始时，先打开进浆阀，再关闭泄浆阀；注浆结束时，先打开泄浆阀，再关闭进浆阀，待泄压后拆卸注浆管路；
（5）注浆过程中，若地层吸浆量很大时，注浆压力长时间不上升，可通过调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，以达到控制注浆目的；
（6）注浆过程中，如发生串浆现象，可关闭该窜浆孔继续注浆，但若发生频繁时，应加大钻孔与在注浆孔的间隔或钻一孔注一孔，减少串浆现象。
（7）超前管间距15cm，上下层不同角度钻入5°、10°。
5． 注浆结束后人工开挖，开挖步长为40cm。钢支撑与喷锚支护每一榀（40cm）为一个循环。上下台阶进尺相差不得低于5m。留大核心土。开挖中如遇局部漏沙可采用模板堵漏，如遇大面积漏沙应马上回填封闭掌子面，再次循环注浆。
（二）．空洞处理
1． 为确保隧道初支稳定，先对形成空腔的洞内进行进行支撑，采用工20工字钢，分三排扇形布置，如示意图（1-2）。
2．洞顶及时牵拉警戒线，以杜绝洞顶地表坍塌造成人员伤害事故。
3．泵送混凝土采用塌落度为17m～18cm的C15混凝土，C15泵送混凝土配比水泥：水：砂:碎石 = 281:160:652:1267 = 1: 0.57:2.32: 4.51
泵送混凝土应根据配合比计算出的每盘材料用量严格控制，必须保证搅拌均匀，混凝土泵送过程中要及时做好全面记录，并取样，避免发生堵管现象。
考虑到原衬砌砼的承压有限及受力不均匀，泵送混凝土采用分层泵送法，要求进行均衡泵送、分层回填，每次泵送孔混凝土自流半径为3.0m，每层回填厚度不超过1.0m。
混凝土泵送过程中，每回填一层将泵送混凝土管向上接1.0m，确保每层回填混凝土厚度为1.0m以保证回填混凝土质量。
4．回填拱顶与塌方面接触注浆
考虑到泵送混凝土完成后，由于混凝土水化热过程中发生收缩变形，混凝土回填面与塌方面存在一定空腔，故需对回填拱顶与塌方面进行接触注浆，接触注浆直接从拱顶打入孔口管压入。
完成回填拱顶与塌方面接触注浆后，将泵送混凝土管道孔用混凝土填实。
5．为保证支护安全采用壁后注浆。
6． 喷锚环节与钢支撑环节中间间隔不得超过1小时，且喷锚出喷锚手靠近掌子面外，其余人员远离掌子面必须超过6米。喷锚手必须有人监护。
7． 如遇施工中出现涌砂现象，采用喷锚封闭掌子面，用高压注浆机注浆控制流砂，并打入孔口管灌注因流砂造成的空腔或空洞。完毕后方能准备下一循环开挖掘进。
（三）.空洞下初期支护方案
1． 空洞下施工方案在回填空洞后进行。
2． 注浆采用改性水玻璃固结流沙层再进行掘进，试验数据及方案如下：
超前小导管每榀一打,采用内径为42 mm、长1.7 m 的钢管, 注浆管一端做成尖形, 管壁每隔10 ～20 cm 梅花形交错钻眼, 孔位互成90 °, 眼孔直径6 ～8 mm。注浆钢管沿暗涵开挖轮廓线布置, 外插角7 °～15 °, 注浆小导管环向间距15 cm,上台阶范围内打设,采用风管吹孔然后再安设小导管。根据试验表明酸与水玻璃配合比在1 ∶3 ～1 ∶4 ( 体积比) 之间时, 混合液pH 在3 ～3.5 之间, 在空气中凝结时间较长, 具有良好的可注性; 同时, 在卵砾石土中凝结时间较短, 从试验看固结效果较好

五．安全措施
1．施工现场实行交接班制度，遵守岗位责任制。
2. 施工前钻机注浆泵及高压管路先进行试验运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，进行施工。
3.每次注浆前，检查安全阀、压力表的灵敏度，调整到规定注浆压力位置。
4.注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶圈冲式阀门破裂伤人。
5.注浆做到不停水停电，为保证注浆，配备发电机组及蓄水罐。
6.注浆施工期间，配备机电修理人3人，及时处理机械和电器出现的故障。
7．流砂层的特殊性，导致开挖现场情况千变万化，这就需要有经验的技术人员对地质情况作出准确判断来为开挖安全保驾护航，总体要坚持“超前探、小断面、短进尺、弱爆破、强支护、快闭和、勤量测、早衬砌”的施工原则。
8．由于砂层塌漏在拱顶造成空腔，存在二次塌方的隐患，因此初期支护做扇形支撑显得尤为重要。钢拱架支护采用置换法，左右幅交替支护。
9． 因掌子面留有大核心土，机械不能挺进掌子面。只得人工开挖，为避免震动给初期支护带来扰动，只要人员在掌子面作业，所有机械必须静止。待人员撤离掌子面到安全区域，机械才能进行作业。
10．冬季施工设备加强保养、防冻，不得带病作业，不得违规作业、违章驾驶，宁慢十分，不快一秒，提高施工安全系数。
11． 冬季平均气温都在冰点以下，防滑措施必须到位，定期检查清理人员及机械通道，彻底避免因结冰照成的滑，摔，砸等事故。
12． 管道的防冻措施必须到位，洞内掘进采用空气压力作为动力，因管道接头阀门等地方用铸铁器件比较多，而这种材料在冬季容易冻裂，必须勤检查勤更换，以防止爆裂带来的铁屑飞溅造成伤害。
六．结语
根据以往施工经验，由于地质原因，在隧道的施工过程中塌方等事故不可避免，我们针对隧道塌方空腔处理基本处理方法是：加强喷锚支护、做拱上拱支护和增加二次支护参数来确保隧道安全。如果在围岩较差，且隧道埋深较浅，以上方法只能暂时对隧道起到加固作用，在隧道的长期运营过程中，无法从根本上消除安全隐患。因此，我们要在实践过程中不断的摸索新的、好的和有效的施工方法，保证我们的施工质量和信誉得到更进一步的提高。

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