地表加固方案

1 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 2 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 5 79 213 SK0 945段 单线长度354m 加固面积17839m 2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 3 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 淤泥质 100 150 粉质粘土 120 200单孔单段注浆量 L 圆砾 200 300 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 注浆材料 双液水泥浆 W C 0 8 1 1 1 C S 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 4 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 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 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 5 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 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 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 6 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 7 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 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 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 8 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 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 注浆初始参数见表 1 根据实际地质情况对参数进行校核 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 注浆结束标准 以定量和限压相结合的方式进行控制 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 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 9 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 安全管理机构见图 6 1 安全管理组织机构 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 10 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 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 6 3 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 专人负责环境保护工作 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 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 废油 必须保存在密封的容器内 统一处理 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 11 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