地表加固方案.doc

长沙市营盘路湘江隧道工程

西岸主隧道洞口段
地表加固注浆施工方案

中铁隧道集团有限公司
长沙市营盘路湘江隧道工程联合体项目经理部
2010年3月19日
西岸主隧道洞口段地表加固注浆施工方案
一、工程概况
长沙市营盘路湘江隧道工程位于银盆岭大桥和橘子洲大桥居中偏南位置，东西走向，分别穿越潇湘大道和湘江大道，距上游橘子洲大桥约1.3km 左右，距下游银盆岭大桥约2.1km 左右。隧道东端接线道路为营盘路，隧道西端接线道路为咸嘉湖路，西岸设一进一出两匝道，接主线北侧的潇湘北路。
二、地质情况
长沙市营盘路湘江隧道西岸工区施工重难点全集中在江底大跨段，安全顺利的通过此段是项目胜利的关键。为确保施工安全，降低施工风险，同时顺利完成工期履约，有必要在进入江底大跨段施工前，暨里程NK0+682～NK0+991.5及SK0+579.213～SK0+945，对其进行预加固处理。
地质祥勘报告中指出在主隧道NK0+682～NK0+991.5及SK0+579.213～SK0+945段围岩从上到下主要由粉质粘土（可～硬塑）、圆砾、强风化板岩（散体结构）、中风化板岩组成（层状结构），中风化板岩岩质较硬，围岩不能自稳，变形破坏较严重，预估地下水呈滴水、线状涌出，需超前支护。
2010年1月西岸地质补勘报告对本段围岩描述为从上到下主要由杂填土、圆砾（粗粒径、大堤段还包括回填块石）、粗砂、中砂、全风化板岩（散体结构）和强风化板岩。围岩自稳能力差，透水性强，且圆砾层和砂层直通江底，对隧道施工，特别是大跨段施工带来了较大的风险，建议在隧道施工前对其进行预加固处理。
三、施工方案
由于本区域内隧道围岩自稳能力极差且透水性强，出于施工安全和工期压力等因素考虑，在隧道开挖前对NK0+682～NK0+991.5及SK0+579.213～SK0+945段，单线长度354m，加固面积17839m2进行地表袖阀管注浆预加固。
3.1设计概况
3.1.1加固范围
平面位置上大跨及大跨联拱段地表袖阀管对隧道开挖轮廓线外8米的范围进行注浆加固，小净距段为开挖轮廓线外6米，纵向位置上加固范围是从地表到进入强或中风化板岩2m。详见附图1《西岸地表注浆施工平面图》及附图2《西岸地表加固断面图》。
3.1.2袖阀管施工参数
（1）布孔形式
注浆孔采用梅花形、等腰三角形布孔形式，中对中间距1.5m，排距1.5m，详见图1地表袖阀管加固大样图。
（2）注浆参数
在正式施工前，在施工地段施做2～3根试验桩，以校对注浆建议参数，并进行及时调整。注浆建议参数见表1。

表1 注浆参数
参 数 名 称
参 数 值
备注
浆液扩散半径（m）
0.75，1
淤泥地层扩散半径0.75m，其余1.5m
注浆孔间距（m）
1.5

浆液凝胶时间（min-sec）
45sec～1min30sec

注浆速度（l/min）
20～30

注浆压力（MPa）
1～1.5
管线周边注浆压力控制在0.1～0.5MPa
注浆分段长（m）
0.4～0.5

单孔单段注浆量（L）
淤泥质
100～150

粉质粘土
120～200
圆砾
200～300
注浆材料
单液水泥浆
（P·042.5R）
W:C=0.8:1～1:1
加固范围内及管线附近注浆孔采用
双液水泥浆
W:C=0.8:1～1:1
CS=1:1
水玻璃浓度：33～35 Be'（稀释后）。
加固范围周边3排采用
3.2施工方案
3.2.1施工工艺流程
袖阀管施工工艺流程见图2袖阀管工艺流程图。
3.2.2施工工艺
钻孔
钻孔至设计深度
注入套壳料安装袖套管
安装注浆芯管及第一段注浆
配置浆液
钻孔检查注浆效果是否合格
配置浆液
否

施工准备及场地平整
测量放线、钻孔标注

注浆设备就位
是

第n段注浆
钻孔检查注浆效果是否合格
配置浆液
否

是

第二段注浆
……
结束注浆、封孔

图2 袖阀管注浆施工工艺流程图
（1）施工准备及场地平整
场地平整后，在作业区内做好临时排水排浆系统，并与场区内排水系统相连。
（2）钻孔
钻孔采用地质钻机间隔钻孔，垂直偏差不大于1%。隧道方向每30m范围内的首个钻孔做好详细的地质钻孔记录。
（3）注浆管的安设
钻孔至设计深度后，拔出钻杆用清水清洗，然后利用钻杆向孔内注入封壳料，直至孔口流出封壳料为止。再插入袖套管至孔底，地面预留长度不小于10cm。封壳料的配合比由现场试验定，根据不同的地质情况灵活调整。建议配合比（质量比）为：水泥：膨润土：水=1：（2～3）：2。配制时，先将称好的水泥和膨润土分别置于水槽中制成浆液且搅拌均匀，然后将搅拌均匀的膨润土浆掺入水泥浆中制成封壳料。封壳料浇筑时的粘度（s）为20～30，析水率为6%～10%，7d抗压强度不小于0.4MPa。
（4）注浆
注浆采用跳孔式注浆，待封壳料强度起来（约24h）后，在袖套管内安设双向密封注浆芯管，进行跳孔分序分次注浆。每段注浆完毕后，应用清水冲洗袖套管内的残留浆液。整孔注浆完成后，应封闭孔口。
（5）效果检查
注浆结束后，通过注浆效果分析法和钻孔取芯法对注浆效果进行检查评价，从而确定注浆质量。
（1）注浆效果分析法
①通过整理分析注浆记录资料，分析注浆施工过程中的P-Q-t曲线，定性地评价注浆效果；
②注浆结束后，汇总注浆量，通过对地层填充率的反算分析，确定地层中浆液的填充情况，定量地确定注浆效果。
（2）注水试验
根据采用水泥-水玻璃双液浆固结体强度不高的特点，测试注浆后地层渗透系数的方法，采用注水试验进行，渗透系数圆砾及砂土小于1x10-5cm/s，淤泥质土和粘土小于1x10-6cm/s。
（3）钻孔取芯法
钻孔取芯是注浆工程中较为普遍的一种效果检验方式，具有直观性强、简单易操作等优点，但其对砂质、粘土类地层较为有效，而对于砾石含量较高地层取芯完整率较低，仅能通过观察进行定性地评价。
钻孔取芯是指注浆完成后在注浆区域通过地质钻机钻孔，尽可能完整地从地层内取出岩芯，再根据取芯率、浆液分布及充填状况等指标对注浆效果进行分析评价。取芯强度应不小于1.0MPa，渗透系数圆砾及砂土小于1x10-5cm/s，淤泥质土和粘土小于1x10-6cm/s。。
3.3 袖阀管加固施工注意事项
（1）地面钻孔施做前，应对钻孔范围内管线调查清楚，待管线查清后，方可进行布孔施钻。
（2）为确保注浆质量，防止串浆的发生，当采取钻孔、注浆施工平行作业时，钻孔和注浆孔间隔距离应在6m以上。
（3）地面钻孔施做前，应对钻孔范围内管线调查清楚，待管线查清后，方可进行布孔施钻。管线调查主要按照勘测设计所提供的设计图纸进行揭开路面查清。
（4）钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°。钻孔内（套管内）不得有杂物，以便有利于注浆管的安设。
（5）注浆方式采用后退式分段注浆，即在注浆带内由孔底向上分段进行注浆，每次注浆段长为0.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕。每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散。当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。
（6）注浆顺序按先周边、后中间、隔排跳孔的原则进行。
（7）在施工中若发现地质情况与祥勘存在较大差异时：对于洞身地质变差时，加固深度应以进入中或强风化岩2米为标准；对于隧道底部地质变差差时，加固深度应达到隧道底部6米。
四、资源配制及工期计划
4.1机械或设备配置
详见表4-1“机械或设备配置表”。
表4-1 机械或设备配置表
序号
设备名称
规格型号
数量
1
地质钻机

30
2
多功能钻机

2
3
注浆机

10
4
挖掘机

2
5
发电机

1
4.2人力资源配置
据总体施工进度要求和拟投入的施工机械设备，在施工拟配备管理和生产人员合计100人，其中管理人员6人，生产人员94人。具体配备如下表4-2“劳动力配备计划表”。
表4-2 劳动力配备计划表
序号
项 目
人 数
备 注
1
管理人员
6

2
挖土机司机
4
施工高峰期
3
注浆施工
90
施工高峰期

合 计
100

4.3施工工期
（1）进度指标
根据机械配备数量及其生产能力确定进度指标，并考虑施工过程其它因素影响，拟定引孔3个/台.天。
（2）工期安排
拟定于3月18日开始施工准备工作，3月19日开始引孔及注浆施工，总工期约60天，计划在5月19日结束施工，并开始恢复沿江绿化带地表。
五、质量保证
5.1质量管理组织机构
质量保证机构见图5-1“质量管理组织机构图”。
各作业队质量员
专职质检员
工程部长
安质部长
设物部长
办公室主任
质检工程师

计财部长

项目经理
项目副经理
总工程师
喷嘴
质量管理委员会

注：项目经理：谢仁根；项目总工程师：姜永涛;项目副经理：彭再勇；工程部长：魏祥；安质部长：王厚涛；设物部长：李晓龙；办公室主任：张建峰；质检工程师：王厚涛；计财部长：白树君。
图5-1质量管理组织机构图

5.2质量保证措施
（1）成孔质量控制。首先应将钻机固定在孔位中心，要求钻孔孔位误差小于5cm，为保证钻孔质量，钻机安置要平直、稳固，开孔前均应对钻机的安装垂直度进行检查，确保钻孔垂直度小于1%。成孔后需核验钻孔深度，孔深必须达到设计要求，钻孔须超深约0.5～1m。
（2）浇筑封壳料时，应使封壳料将孔内泥浆或其他钻进冲洗液完全顶出孔外位置。另外，插入袖阀管时，为使封壳料的厚度均匀，应设法使袖阀管位于钻孔中心，并应避免封壳料进入袖阀管内。
（3）注浆材料质量控制。浆液应具有良好的流动性和流动性维持能力，以便在不高的压力下获得尽可能的扩散距离；浆液析水性要低，稳定性要高；且要求浆液结石具有较高的不透水性和抗渗稳定性。本工程注浆材料选用水泥浆和水泥-水玻璃双液浆。水泥应按要求码放整齐，进行防潮保护，防止变质。制浆时应严格按设计配比加料，并经常对浆液配比进行检验。
（4）注浆过程质量控制
①待封壳料强度起来后（一般24小时），在袖阀管内插入底部带双向密封注浆头的注浆芯管进行注浆，放芯管前需检查管两端密封橡胶安置是否正确，防止其滑落。
②注浆初始参数见表1，根据实际地质情况对参数进行校核。
③浆液采用二级搅拌，水泥进入搅拌桶应过筛，搅拌时间不低于3min，浆液充分搅拌后导入储浆桶备用，注浆管吸浆龙头应包裹过滤网。
④注浆结束标准：以定量和限压相结合的方式进行控制。
⑤当注浆段吸浆量大于30L/min或出现冒浆、漏浆、串浆时，根据实际情况选用以下措施进行处理：a.减小压力；b.冒浆地表压沙袋、水泥-水玻璃浆或干硬性水泥砂浆封堵；c.间歇10～20分钟或限流注浆；d.在水泥浆中加入速凝剂或采用双液浆；e.对吸浆量大，可进行多次注浆直至达到结束标准。
⑥注浆施工过程应做好相应的施工记录，对钻孔深度、每轮次注浆压力、每轮次注浆量、每轮次注浆时间和总注浆量等参数进行详细记录。及时整理资料，经常分析对比相邻注浆孔和相邻排注浆孔的注浆流量、注浆压力和注浆量等参数，根据各参数的变化情况估计注浆效果。对注浆过程中存在的问题，及时进行分析处理。
六、安全、环保及文明施工保证措施
6.1安全施工保证机构
安全管理机构见图6-1“安全管理组织机构”。

班组安全员

安全员
项目经理
总工程师
项目副经理
工程部长
设物部长
安质部长
安全工程师
各作业队长
办公室主任
计财部长
安全总监

注：项目经理：谢仁根；项目总工程师：姜永涛;项目副经理：彭再勇；工程部长：魏祥；安质部长：王厚涛；设物部长：李晓龙；办公室主任：张建峰；质检工程师：王厚涛；计财部长：白树君。
6-1 安全管理组织机构
6.2安全保证措施
（1）进入施工场人员须正确佩戴安全防护用品，确保施工作业安全；
（2）在大堤段或行人行车通道醒目位置设立警示标志，并在交通干线上派遣交通协管人员；
（3）场地内用电线路须进行穿管保护，严禁线路置于水中，每日电工巡检时将此项作为专项检查，确保施工用电安全；
（4）场区内油料统一存放统一管理，且设专人看管，确保油料使用安全。
（5）场区内设立避雷装置，为雨季施工做好预防措施。
6.3文明施工、环境保护保证机构
6.3.1环保、文明施工管理机构
文明施工组织机构见图6-2“环保、文明施工组织机构框图”
6.3.2文明施工保证措施
（1）施工废水、废油及杂物统一存放和处理，未经处理严禁直接排入湘江。。
（2）工程材料、制品构件堆放整齐，机具设备保持机容整洁。
项目经理
书 记
副经理
技术主管
办公室主任
机电主管
材料主管
生产组
各作业班组

注：项目经理、书记：;项目副经理：彭再勇；技术主管：魏祥；机电主管：蒋勇；材料主管：李晓龙；办公室主任：张建峰；
图63 环保、文明施工组织机构框图
（3）严格执行作业施工程序，做到工完料净场地清，无垃圾杂物。
（4）加强碴土施工管理，做好保洁工作，将施工对沿江绿化带的影响降至最小，施工完毕后，立即回复绿化带原貌。
6.3.3环境保护保证措施
（1）限制施工人员和机械的活动范围，施工结束后及时清理现场，将施工对生态环境的影响降低到最低程度。
（2）工程施工期间，严格按照国家和长沙市有关法规要求，执行《建筑施工场界噪声限值》（GB12523－90）、《城市区域环境振动标准》（GB10070-88）标准，根据施工场地周围的环境情况，减少夜间作业，避免灯光、噪声及震动等对周边居民的惊扰。
（3）施工中的污染物：妥善处理施工期间产生的各类污染物，防止其对重点地段的生态环境造成污染，特别是对地下水及土壤的影响。
（4）环境保护具体措施：①专人负责环境保护工作。②根据不同的施工阶段和季节及时调整环保工作内容，保证保护质量。③施工中产生的废水必须在固定的排放池中存放，经沉淀后指定排放。④废油必须保存在密封的容器内，统一处理。
七．防洪措施
由于施工时间在3月到5月，正值长沙市的雨水季节和湘江水位回升阶段，此时段内在大堤河滩段施工对防洪措施提出了更高的要求。我项目为保证员工生命安全及施工安全，在施工时针对防洪将采取以下措施：
（1）施工期间，保持与当地气象部门的联系，掌握湘江天气及水文情况，及时反馈施工现场，以便及时合理的安排和指导施工。
（2）在施工场区指定地点储备充足的应急抢险物资，专人看管专人检查，保证应急抢险物资的质量和数量。
（3）施工现场自备备用发电机，以满足突然停电情况下的防洪及施工生产需要。
（4）合理安排可行的施工工艺，尽量节约工期，努力在汛期来临前完成施工，少洪水对工程的影响。
（5）施工期间项目部派值班干部对防洪堤进行观察防护，以保证防洪堤出现问题前及时进行加固，杜绝更大事故发生。
（6）每天对湘江水位进行观测，待达到警戒水位时，立即停止施工，并按照程序逐级上报。

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