饱水砂层隧道穿越建筑物专项施工方案.docx

青岛地铁一期（3号线）土建十标河河区间 穿越建筑物专项施工方案第1章 编制依据与原则1.1编制说明1.青岛市地铁一期工程（3号线）土建10标合同规范、有关图纸及设计说明。 2.有关现行的施工规范、设计规范、规程标准。 3.青岛市政府和有关部门的规定。 4.设计、施工过程中设计的有关规范、规程。 5.我单位现有的管理水平、技术水平、科研水平、机械设备配套能力及资金投入能力。1.2编制依据1.北京城建设计研究总院有限公司青岛地铁一期工程（3号线）施工设计技术要求（试行版）（2010.6）2.北京城建设计研究总院有限公司青岛地铁一期工程（3号线）施工设计文件编制统一规定（试行版）（2010.6）3.北京城建设计研究总院有限公司青岛地铁一期工程（3号线）施工设计文件组成及内容（试行版）（2010.6）4.青岛市勘察测绘研究院有限公司青岛市地铁一期工程（3号线）河西站河东站岩土工程勘察报告（2010.5）5.关于地河西站河东站区间施工方案研究会议纪要(2010.1.12)6.关于地铁一期工程河西站河东站区间暗挖段施工方案的会议纪要(2011.8.15)7.相关的技术联系单及会议纪要第2章 工程概况及工程特点2.1工程概况工程地质2.1.1*总体工程概况青岛地铁一期（3号线）*工程为单洞单线区间，区间两端暗挖，从河西站出发，下穿新建郑州路后，沿黑龙江路向北，下穿张村河，然后下穿黑龙江路立交桥到河东站，区间隧道起始里程为k16+149.875，终点里程为k17+24.969，左线线路总长876.09米，右线线路总长为884.295米，本隧道穿越地层为饱水砂层，埋深2.510.5m,区间线间距为1336.35m.河西站河东站暗挖段采用单洞单线马蹄形结构，隧道穿越地层为饱水砂层，隧道最大埋深10.5m，区间在河西站侧设置迂回风道一处。区间情况汇总见下表2.1： 表2.1 区间情况汇总表围岩等级工法断面形式起始里程长度（单线长度）附属建筑情况级围岩段暗挖马蹄形左k16+149.875左k16+450.254左16+664.775左k16+450.2541308.893m迂回风道一处：里程右k16+165.000；联络通道及泵房：一座，里程为右k16+472.450活塞风井两座，里程为右k16+482.450及左k16+473.807右k16+149.875右k16+453.67右k16+690.641右k17+025.9692.1.2工程地质与水文条件1.工程地质本区间地形稍有起伏，属洪冲积地貌，为张村河河床、河漫滩及侵蚀堆积一级阶地冲洪积区，地势总体上由两侧向张村河微倾，地面高程8.3m15.4m。根据区域地质资料，区间范围内无区域性断裂构造通过，但勘察部分钻孔中揭露煌斑岩、细粒花岗岩等脉岩。2.地层岩性通过钻探揭示，场区第四系厚度10.117.9米，主要由第四系全新统人工填土（q4ml）、洪冲积层（q4al+pl）及上更新统洪冲积层（q3al+pl）组成。场区内基岩以粗粒花岗岩为主，花岗斑岩呈脉状穿插其间。该区间顶板穿越地层为粉质粘土及砂土层，区间底板主要穿过粗砂砾砂层。该区段地层自上而下分述如下：第层 素填土 分布广泛，褐色，黄褐色等，干，稍湿，松散，由回填粘性土，砂土，局部夹有碎石，碎砖等，部分地面为1030cm厚的水泥沥青路面。第1层 粉质黏土 分布于张村河及河北岸下。黑灰色，软可塑，具中压缩性，见有铁质氧化物条纹，含少量中细砂颗粒，韧性中等，干强度中等。第1层 含有机质粉质黏土 分布于张村河南岸。黑灰色，软可塑具有中等压缩性，见有铁锰氧化物条纹，含有机质及腐烂植物，有腥臭味，含少量砂。第层 粗砂砾砂 分布广泛。褐褐黄色，湿饱和，中密密实，矿物成分以石英，长石为主，分选差，磨圆较好，含约5%黏性土，局部夹黏性土薄层，该层底部含有角砾和卵，碎石，25cm.第层 花岗岩强风化带 褐黄色肉红色，矿物蚀变强烈，长石多高岭土化，岩芯呈粗砂砾砂状。第层 花岗岩中等风化带 肉红色，矿物蚀变中等轻微，岩芯呈碎状短柱状，构造节理及风化裂隙较发育，多为高角度节理，节理面呈闭合微张开状，节理面见铁染现象，长石部分蚀变，褪色，受力易沿节理面裂开。第层 花岗岩微风化带 肉红色，矿物蚀变轻微微弱，仅节理面矿物有所蚀变，节理不发育，岩芯完整，坚硬，锤击声脆，岩样多呈短柱状长柱状。部分岩脉旁侧段节理发育，多为角度节理，岩体较破碎，岩样呈块状。3.水文地质条件河西站河东站区间地下水类型为弱承压水，含水层为第九层粗砂砾砂层。勘察期间，钻孔内稳定水位埋深0.47.2米，稳定水位标高6.9011.60米。（1）地下水类型及富水性松散岩类孔隙弱承压水主要分布第四系冲洪积层，属松散层孔隙潜水若承压水，承压水头约1.0m。冲洪积层孔隙水含水层以第四系砂层为主，钻探揭示该层埋深1.89.9米，厚5.1m8.7m，水位埋深略有起伏。块状岩类裂隙水块状岩类裂隙水主要赋存于基岩中，包括风化裂隙水和构造裂隙水。风化裂隙水主要赋存于基岩花岗岩强风化中风化带中，岩石呈砂土状，砂状，角砾状，风化裂隙发育，呈层状分布于地形相对低洼的地带。基岩风化裂隙水在场区主要以层状，带状赋存于基岩强风化带中，由于裂隙水发育不均匀，其富水性亦不均匀，局部有一定的承压性。强风化带中长石多风化成黏土矿物，透水性较差，富水性贫；节理发育带，裂隙张开性较好，导水性较强，富水性贫中等。根据青岛地区凿井抽水试验资料，基岩风化裂隙水单井涌水量一般20m/d,渗透系数k4m/d,影响半径几米几十米，地下水接受大气降水和上覆孔隙水的补给。其下覆微风化未风化花岗岩为良好的隔水层，涌水量受季节性影响较大。（2）地下水补给，径流，排泄及动态特征场地地下水主要受大气降水及张村河水补给，张村河在曲各庄汇入李村河、地表河流水与地下水联系密切，丰水期由地表水补给地下水，枯水期地下水补给河流；它们同时受大气降水和蒸发的影响。地下水的流向主要受区域侵蚀基准面和地貌控制，从地下水位反映的形态看。勘察期间地下水径流均是流向张村河。地下水水位随季节及降水情况有一定的变化，勘察期间水位基本无变化。水位埋深一般1.1m4.8m(标高7.92m14.33m),年内变幅12m.2.2工程特点2.2.1工程重点1.工期紧（1）*隧道暗挖段合同工期为2011年3月1日2012年8月31日，共550日历天。（2）2011年6月份*，暗挖段主体结构及防水，河西站站端进洞方式详图（a版）蓝图正式下发，2011年8月份河西站河东站区间，区间隧道暗挖段，主体结构及防水（a版）蓝图正式下发蓝图，蓝图下发后，我单位积极组织会审，因工期紧张，*必须增加开挖工作面，河河区间小里程段目前在河西站预留竖井进行施工，计划2012年6月河河明挖段南端头下井施工；大里程段计划2011年10月底在河河明挖段北端施工临时竖井开始进洞施工，到2012年10月从河东站南端开始进洞施工，河河区间隧道暗挖单线每天进尺按0.5米计算，需在2013年3月左右完成初衬施工，针对此情况我单会合理安排各道施工工序，合理安排施工人员，尽量满足业主工期要求。2.施工安全（1）穿越建筑物段隧道埋深7米左右，大部分为回填的建筑垃圾，隧道穿越饱水砂层，易发生涌砂、滑塌事故。隧道开挖过程中局部会出现滑沙现象，隧道拱腰以下水量较大，隧道开挖支护后地表局部沉降5-15mm。施工严格按照设计施工，同时时做好监控量测，一经发现监测数据异常，立即封闭掌子面，撤出施工人员和机械，保证人员及机械安全。（2）隧道多个掌子面同时施工后，竖井和预留口多，施工人员复杂，在进行施工时必须做好人员的安全教育，同时对竖井和预留口增设专门的安全人员值班，以免造成人身伤害。2.2.2工程难点1.地质条件差区间隧道地下水丰富，整条线徐穿越饱水砂层，易发生涌砂、滑塌现象，隧道掘进条件极差。2.穿越既有建筑有影响的建构筑物如下表所示。该处建筑物无法查到基础资料，根据所有人介绍，设计按照毛石基础考虑。穿越建筑物全断面注浆起始里程:左线：k16+735.00-k16+880.00右线：k16+739.50-k16+790.00表2.2隧道全断面注浆区下穿建构筑物表建筑物名称位置范围建成年代基本情况描述附属建筑物情况1金马力汽车维修有限公司右k16+755右k16+765不详砖混结构，三层，毛石条形基础水平距离0m,垂直距离约8.0m2西韩预制构件厂办公室右k16+870右k16+890不详砖混结构，四层，毛石基础水平距离0m,垂直距离8.0m3.管线众多主要穿越电力箱涵、雨水、污水等管线，施工时加强管线的监测，保证管线安全，有条件打设降水井时需提前做好物探避开管线。第3章 全断面注浆试验结果分析3.1全断面注浆试验概况2012年6月14日至2012年7月5日，在左线k16+725.50-k16+738.50进行了全断面注浆试验。试验段注浆长度设为13m，注浆工作面封堵初始注浆段采用0.8m厚喷混凝土止浆墙，后序注浆段预留5.0m已注段作为止浆岩盘。注浆孔在掌子面上按扇形布置，初始注浆孔间距为0.8m左右，同时应保证孔的末端间距控制在1m 的间距范围内，并保证每一断面拱部、侧墙2.5m范围内砂层被加固，砂层与岩层交界面向下0.5m处为加固范围的底部。扩散半径初步定为800mm。3.1.1注浆方式利用zjl-350d地质钻机钻注浆孔，当钻孔深度达到设计长度时，利用钻杆进行注浆，注浆段长0.8m，钻孔完成后，注入水玻璃-磷酸混合浆封口，封口浆凝结后注入水泥-水玻璃双液浆，压力达到1.5mpa持续5分钟或不再吸浆后，后退钻杆，进行下一段的注浆作业，如此循环，直至该孔结束。注浆方式为后退式注浆，采用双液注浆泵进行注浆作业，成一孔注一孔。孔距800mm，全断面共布设孔位59个。3.1.2注浆材料注浆材料采用水泥水玻璃双液浆、浓度为80的磷酸。水泥水玻璃混合液用于加固地层，水玻璃和磷酸混合液用于堵水和封口（钻杆和岩体之间的空隙）。水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液：水灰为11，1m水泥浆液用水泥756；水玻璃采用模数m=2.4，浓度be=40，水玻璃稀释液：水水玻璃=11（体积比）；80的磷酸稀释液：水磷酸=181（体积比）。水泥浆液水玻璃稀释液=11（体积比）；水玻璃稀释液磷酸稀释液=11（体积比）。3.1.3止水、止浆墙的施工为防止注浆时地下水涌出作业面及跑浆，在注浆地段起始处的掌子面采用0.8厚c25挂网喷射混凝土墙作为止水、止浆墙。3.1.4主要注浆参数注浆深度：8.5m-13.5m。注浆孔直径：42mm。浆液扩散半径：0.8-1.5m。浆液凝结时间：双液浆50s-1min30s ,封口浆2s-5s。注浆压力：双液浆1.01.5mpa，封口浆2.0-3 mpa。注浆循环段长：13m。后退长度：0.5-0.8m 施工顺序：从外圈到内圈3.2注浆效果检查 3.2.1 涌水量对比注浆前隧道涌水量为700-1000 m/d，注浆后隧道涌水量100-200 m/d，开挖施工中涌水量300-400 m/d。注浆堵水率达到50%以上，注浆堵水效果较为明显。3.2.2 钻孔取芯在掌子面钻5个检查孔并取岩芯，其中上导3个，下导2个。每个检查孔无涌水、涌砂，且成孔好。检查孔放置1 h 后，仍无坍孔、无涌水、无涌砂等现象。取出的芯体有一定强度，外表滑腻，正是双液浆终凝所形成的固体。因此，可以判定注浆效果良好，满足安全开挖要求。3.2.3 开挖取样开挖后对掌子面注浆加固效果进行观察，掌子面淤泥质黏土、砂层、砾石层均被有效加固，无水，开挖过程中，掌子面自稳性好，无任何坍塌。在开挖过程中，浆液对地层的加固状况主要表现为填充挤压和剪切劈裂两种方式。填充挤压方式主要是当地层孔隙(洞)较大时，浆液直接填充空隙(洞)，以达到固结目的，该加固方式主要发生在砂层和黏土的交界面以及由于涌泥造成的部分孔隙率较大的部位。剪切劈裂方式主要是在未扰动的黏土地层，浆液在较高压力条件下形成劈裂脉，以脉状扩散方式形成网状加固结构。如下图所示。注浆试验效果图1 注浆试验效果图2综上所述，该段全断面注浆试验效果较为显著，可以作为本方案的指导依据。第4章 全断面注浆施工方案分析4.1 全断面注浆参数调整考虑到钻机钻进方便，不容易卡钻，提高每循环作业效率，和每循环搭拆脚手架、挖填仰拱回填料、封闭破除掌子面等事项。将注浆循环长度设为10m，注浆工作面封堵初始注浆段采用0.8m厚喷混凝土止浆墙，后序注浆段预留3.0m已注段作为止浆岩盘。注浆孔在掌子面上按扇形布置，初始注浆孔间距为0.8m左右，同时应保证孔的末端间距控制在1m 的间距范围内，并保证每一断面拱部、侧墙2.5m范围内砂层被加固，砂层与岩层交界面向下0.5m处为加固范围的底部。其他参数不变，均照全断面试验注浆参数施工。4.2 注浆加固及止水原理注浆是在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力 (c)、内磨擦角(j)值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。注浆加固后强度理论值，卵石层达到2530kg/cm、细中砂层达到1520kg/cm、粘土层达到1012kg/cm。4.2.1注浆压力注浆压力是浆液在受注地层内运动阻力所做的功。阻力来自于地下水的静水压力、裂隙壁的摩阻力、浆液本身粘着力和凝胶过程中的阻力及推动浆液前进的动力。所以说，它是每一孔及每一阶段一个变化值，从浆液流动来说，压力越大，扩散范围越大，注浆速度也高，从而可以减少钻孔数和提高作业效率，但是注浆压力过高可能会造成串浆和浆液扩散超过设计范围造成浪费。因此注浆压力既不能过大，也不能过小。根据多数工程实例，注浆压力取静水压力的23倍。即：p=（23）p0，式中：p注浆终压（mpa），p0渗透地下水压力（mpa）浆液在裂隙中的摩擦阻力受裂隙大小、延伸方向和其中存在的填充物有关，同时取决于浆液的密度和粘度。参照达西流体运动方程：式中：cd2 ：介质渗透特性函数 ：流体特性函数改变上述方程，简化成单位长度内渗透速度的变化与相应水土压力h的变化：对于浆液而言：注：上述公式中的cs、cs应为无量纲值河河区间暗挖隧道全断面预注浆注浆压力取值为：钻孔深度10m时为：11.5mpa，与理论公式计算相符合。4.2.2扩散半径扩散半径是指单个注浆孔注浆时浆液在围岩中扩散的有效范围，一般对其的影响因素归纳为：浆液的浓度和凝胶时间、岩层裂隙大小、透水系数、注浆压力及压注时间等。对于具体地层，当浆液和注浆压力确定后，其有效扩散半径应该是一个稳定值。水泥系悬浊液浆液扩散半径可按下式计算：式中：re悬浊液的渗透半径（cm）w水的单位重量（g/cm3）h注浆压力（或水头）（cm）e孔隙等效半径（cm），可从下表中查得s注浆材料凝胶强度（dyn/cm2）r注浆孔半径（cm）cm/s孔隙比re(cm)10.30.01910-10.30.005910-20.30.001910-30.30.00059经上式计算得河河区间暗挖隧道全断面预注浆扩散半径取值为：1.0m-1.6m 。4.2.3 注浆加固范围注浆的目的就是通过注浆使隧道开挖轮廓线外一定厚度的围岩固结成一个封闭止水帷幕，防止地下水涌入开挖面而导致岩体失稳，同时形成一个承载结构，承载水压力和围岩压力，防止围岩松动破坏，保障施工安全。根据预注浆加固地层可以有效的改善围岩整体结构、调整原岩应力状态、制约围岩松动变形发展的作用机理，注浆有效范围根据涌水压力，围岩应力以及隧道几何特征和施工方法等，并考虑注浆与支护共同作用加以确定。注浆区域应根据围岩止水的有效范围进行计算，若用r表示受注地区的半径，r表示隧道开挖毛洞半径，河河区间暗挖隧道穿越地层为饱水砂层，全断面预注浆一般加固范围为开挖毛洞半径的35倍。同时根据地质情况和隧道围岩变形破坏规律，对注浆加固范围进行了有限元计算，计算结果显示，注浆加固范围在开挖轮廓线外2m隧道是安全的。4.2.4备用方案如应用该全断面注浆方案施工中仍存在止水困难、地面沉降等不良状况，则将会对此方案做以下补充：应用更高性能的注浆材料、地表辅助加固、袖阀管注浆。1.采用硫铝酸盐水泥代替普通硅酸盐水泥硫铝酸盐水泥有早强、高强的特点，其3天强度相当于同标号硅酸盐水泥的28天强度， 另外其抗渗性能大大也优于硅酸盐水泥。2.采用超细水泥代替普通硅酸盐水泥超细颗粒尺寸超细，最大粒径dmax不超过18um，80以上颗粒尺寸在5um以下。这种颗粒尺寸的超细水泥制成的浆体具有很好的可灌性，可渗透入通常认为水泥颗粒无法渗透的细砂粉砂混合层、粉砂层和粉土层。它可在4.0以上高水灰比下使用，在高水灰比下具有较高的固砂强度，可满足灌浆加固施工要求，并实现高耐久性和低成本化。它有以下几个特点：（1） 高效性和可靠性 由超细水泥等无机超细微粒组成的高性能灌浆材料，它具有良好的渗透性及可灌性，具有比有机化学灌浆液更高的强度及耐久性，不存在老化现象。（2） 安全无污染性 由无毒无害的无机材料组成，其化学组成决定了其对水、土壤、空气等周围环境无污染，相对于其它灌浆材料而言，具有更高的安全性，属于绿色环保型建材产品。（3） 较高的经济性 施工方便，易于操作，且比有机化学灌浆液价格便宜，灌浆后不会老化，具有良好的耐久性，可适用于任何一种灌浆设备，可采用任一种灌浆方法进行灌浆施工，因而具有更高的经济性。3.地表辅助注浆在临近隧道侧采用地面打设钢花管对围岩进行加固，钢花管直径为42mm，采用地质钻机以一定角度从地面打入，深度约为6-9m，深入隧道底部1.5m；钢花管间距为0.6m。将加工好的钢花管（每2m一节，钻好溢浆孔）分节焊接下管，下至标高后进行注浆作业。4.袖阀管注浆该工法是在浆液经过注浆泵加压后，通过连通管进入注浆管，聚集到袖阀管注浆管段，然后通过钻有直径为6mm的泄浆孔的pvc管(即袖阀管)，在内压力的作用下，将包裹在pvc外的橡胶圈胀开和套壳料挤碎。当压力逐渐增大到一定程度，被加压的浆液就会沿着地层结构产生充填、渗透、压密、劈裂流动，此时由于供浆量小于进入量，压力会自动回复到平衡状态，续后的浆液在压力作用下，使得劈裂裂缝不断向外延伸，浆液在土体中形成固结体，从而达到增加地层强度，降低地层渗透性的目的。该工法有以下几个特点：(1)一般适用于50 m以内的地表注浆，经我项目部深入研究，该工法已经拓展到可以在洞内进行水平注浆和地表指向补充注浆。(2)具有上下2个阻塞器，能将浆液限定在注浆区域的任一段范围内进行灌注，达到分段注浆的目的。(3)阻塞器在光滑的袖阀管中可以自由移动，可根据需要在注浆区域内某一段反复注浆。(4)注浆前，不必设较厚的砼止浆岩墙；采取较大的注浆压力时，发生冒浆和串浆的可能性小。(5)根据地层特点，可在一根注浆管内采用不同的注浆材料，选用不同的注浆参数进行注浆施工。(6)钻孔、注浆可采取平行作业方式，提高工作效率。第5章 主要施工工艺区间隧道地质情况较差，隧道埋深位于富水砂层，围岩类别级，尤其是穿越建筑物段隧道施工，稍有不慎就可能导致隧道附近地面沉降、房屋裂缝。所以施工必须遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则，确保工程质量和施工安全，在有条件打设降水井的区域，积极协商，尽可能降低地下水水位；开挖之前先做好超前支护、地质超前探测，时刻注意地质变化。施工顺序：首先在地面有条件打设降水井的区域，提前15天完成降水井打设并进行正常降水，然后全断面注浆施工，进行注浆效果检查，满足设计要求后，开始超前大管棚施工。通过各方检验后，进入隧道掘进施工。隧道初期支护措施为超前小导管、格栅钢架、锁脚锚管、连接筋、钢筋网片、c25喷射混凝土。开挖方法主要为上下台阶法开挖，中间预留核心土。台阶长度控制在3-5m。5.1全断面注浆5.1.1注浆钻孔布置注浆钻孔的布置，根据注浆范围、注浆段长、单个注浆钻孔的作用范围，岩层裂隙发育情况，含水层分部情况和钻孔作业要求而定，超前预注浆注浆孔长短结合并呈伞形辐射状布置，全断面径向注浆注浆孔按梅花形布置。注浆钻孔布置示意图见下图:中心轴线钻孔剖面图:5.1.2钻孔施工1、注浆钻孔施工技术要求钻孔选用zjl-350d地质钻机，先根据上图孔位、钻孔参数，在工作面上放出钻孔位置，并用油漆标定。调整钻杆的仰角和水平角，移动钻机，将钻头对准所标孔位。将棱镜放在钻杆的尾端，用全站仪检查钻杆的姿态并调整。孔径为50mm，钻杆42mm，长度2.0m/节。注浆钻孔孔口位置应准确定位，与设计位置的容许偏差为5cm，偏角应符合设计要求，每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置偏移应小于30cm；钻孔顺序应先外后内，同一圈孔间隔施工，钻进过程中遇涌水或岩层破碎造成卡钻、应停止钻进，扫孔后再进行钻进，钻进时对孔内情况进行详细记录，如掉快、坍塌、堵钻、钻速等，尤其是出水量的高低需要准确记录。孔位编号123,64,578,179,16水平偏角（度）0010.926.3806.8211.29竖直偏角（度）6.389.610-9.9211.729.783.85钻孔深度（米）10.0610.1410.1810.2010.2010.2010.20孔位编号10,1511,1412,131819,3520,3421,33水平偏角（度）11.648.683.7105.029.3912.5竖直偏角（度）-3.72-9.11-11.6413.4212.81105.7钻孔深度（米）10.2110.2210.2110.2810.2910.2910.29孔位编号22,3223,3124,3025,2926,282736水平偏角（度）13.7313.2511.177.974.000竖直偏角（度）0.5-4.69-8.84-11.46-13.38-13.4216.04钻孔深度（米）10.2910.2910.2910.2910.2910.307.28孔位编号37,5938,5839,5740,5641,5542,5443,53水平偏角（度）4.468.4812.3114.7316.5316.5816.01竖直偏角（度）16.0114.2411.227.552.92-1.38-6.31钻孔深度（米）7.297.307.317.317.317.317.30孔位编号44,5245,5146,5047,4948水平偏角（度）14.1311.418.194.290竖直偏角（度）-9.64-12.32-14.88-16.3-16.04钻孔深度（米）7.317.317.307.307.29全断面注浆孔位布置表钻孔按先外圈，后内圈的顺序进行。内圈钻孔可参照外圈钻孔的顺序，后序孔可检查前序孔的注浆效果。逐步加密注浆一方面可根据钻孔的情况调整注浆参数，另一方面如果钻孔情况证明注浆效果已达到设计要求，即可进行下一圈孔的钻进，减少钻孔的工作量，加快施工进度。钻孔时，还要严格作好钻孔记录，包括孔号、进尺、起讫时间、岩石裂隙发育情况、出现涌水位置、涌水量和涌水压力。2、钻进过程中的技术措施a、为了及时清除孔内岩渣、减少钻具的磨损，应经常从孔底提起钻头，对孔进行充分的排渣。b、如孔内突然发生坍塌，应保持钻杆旋转并立即在孔内上下运动，以及时土渣从孔内排清为止。c、加接钻杆时，要特别注意钻杆内的清理，以免砂土、土渣及管内铁锈等赃物进入钻杆，引起零件损坏或发生停钻事故，钻杆螺纹应涂润滑脂。d、调换钻头时，要保证替换钻头只应小于被替换钻头，以防替换钻头卡在孔内，因此，钻头应排队使用。e、应经常检查圆键及柱销的磨损情况，及时修理或调换，以防钻头掉进孔内。3、钻进过程中的防尘措施a、钻进挂网喷砼面时，孔内将返出大量灰尘，这是需在孔口安装防尘罩，并在防尘罩与孔口之间喷射高压水流。b、现场工作人员需佩戴防尘口罩和防护眼镜。c、加强现场的通风。5.1.3注浆施工工艺1、压水试验压水试验的目的是为了了解注浆孔各注浆段岩层的富水性、透水性，以确定浆液配比。预估浆液消耗量及材料用量。压水试验方法采用双塞正水法，压力表安装在孔口管回水管上，试验压力取净水压力的1.52.0倍，即0.2mpa,试验时每间隔10分钟观测一次流量和压力，流量和压力保持相对稳定，流量连续四次读数，其最大值和最小值之差小于最终值的10%，试验工作即可结束，以最终流量为计算流量。2、浆液材料及制浆注浆浆液采用水泥水玻璃浆液。水泥采用po425普通硅酸盐水泥，所用水泥必须新鲜无结块，每批进场水泥均应有出厂合格证及检验分析报告单，不合格的水泥不能使用，水泥浆的水灰比为1:1；水玻璃原浆浓度40波美度，模数为2.43.0，水玻璃原浆：水=1：1（体积比），调配出水玻璃稀释液；水泥浆：水玻璃稀释液=1:1（体积比）。封口浆液采用磷酸-水玻璃浆液。磷酸浓度85%，浓磷酸：水=1：15-20（体积比），调配出磷酸稀释液稀释液；水玻璃原浆浓度40波美度，模数为2.43.0，水玻璃原浆：水=1-1.2：1（体积比），调配出水玻璃稀释液20-22波美度；磷酸稀释液：水玻璃稀释液=1:1（体积比）。选用jz350叶片式搅拌机作为制浆设备，为了保证浆液的均匀性和在注浆间隙时不沉淀，另自行加工搅拌储浆桶两台，容量0.4立方米，为了方便吸浆，在储浆桶外侧设两个以上取浆口，以保证大流量注浆时浆液的供应。根据选定浆液的配比参数拌好浆液，其中水泥浆拌好后用11mm网筛过滤，确保浆液均匀。3、注浆分为前进式和后退式两种方式，在其他注浆参数不变的情况下分别试验这两种注浆方式，视注浆效果确定最后的注浆方式。前进式是一次性钻进2-3m，注入水玻璃-磷酸混合浆封口，封口浆凝结后注入水泥-水玻璃双液浆，压力达到1.5mpa持续5分钟或不再吸浆后，后退钻杆0.5m-0.8m，继续注入双液浆，完成钻进的该段后，前进钻杆，进行下一段的注浆作业，如此循环，直至该孔达到预定深度后结束。后退式注浆是钻孔完成后，注入水玻璃-磷酸混合浆封口，封口浆凝结后注入水泥-水玻璃双液浆，压力达到1.5mpa持续5分钟或不再吸浆后，后退钻杆，进行下一段的注浆作业，如此循环，直至该孔结束。作业顺序：先外圈，后内圈，间隔钻孔注浆。注浆压力控制在1.01.5mpa，现场再根据注浆试验进行优化，并注意不要将浆液溢出地表。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，并同时将注浆管拔出1m，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。注浆流程图4、注浆结束标准单孔注浆结束标准以定量定压相结合的方式控制。定量标准：当注浆量达到设计注浆量的1.52倍，压力仍然不上升，可采取速凝浆液等措施结束该孔注浆；定压标准：注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计注浆压力1.5mpa，持续20分钟,吸浆量很少或不吸浆时，可结束本孔注浆。该结束标准为参考值，实际结束标准应通过现场试验最后确定。全段结束标准：设计的注浆孔全部注完成后，要对该段的注浆效果进行评价，只有经过评价认为注浆效果达到要求后，方可结束本段注浆，进行开挖。评价方法有如下几种：根据注浆量进行判断，实际的注浆量应达到设计量的80%以上，过少的注浆量很难保地层的加固效果；钻检查孔时，浆液充填饱满，密实；压水试验时，吸水率小于0.2l/min或出水量小于10l/min。根据后续注浆孔的钻进情况对前面注浆孔的注浆效果进行确认，一个孔注浆完成后，其邻近的孔在钻进中应能看到水泥浆，并且成孔相对容易。5、注浆过程中的技术措施a一个孔段的注浆作业一般应连续进行直到结束，不宜中断，应尽量避免因机械故障、停电、停水、器材等问题造成的被迫中断。对于因实行间歇注浆、制止串浆冒浆等有意中断，则应先扫孔至原设计深度后进行复注。b、注浆顺序由外向内、同一圈孔间隔施工。c、当注浆中断时间超过浆液凝胶时间时，应在浆液凝胶之前把浆液从注浆管路系统中排出，用清水冲洗干净，查明中断原因，排除故障，处理好后再恢复注浆。d、为防止浆液中混入纸片及水泥硬块杂物堵塞管路，在搅拌桶进口及出口处设置过滤筛或过滤网。e、注浆过程中，必须注意观察注浆压力和吸浆量的变化情况，当出现异常时，应立即检查并及时处理。f、注浆中出现注浆压力突然下降、流量增大，属跑浆或超扩散，可采用缩短凝胶时间，增大浆液浓度或采用低压、间歇注浆方法，及时调整处理。6、特殊情况下的注浆措施a、注浆中断对于注浆中断，应及时采取措施，缩短中断时间，尽量恢复注浆。如中断时间较长，应及时冲洗钻孔，并检查注浆设备，找出中断原因，采取有效措施，对注浆中断的孔段扫孔并进行复注弥补，以保证注浆质量。b、串浆当发生串浆应立即采取措施，可对串浆孔同时进行灌浆，或者将串浆孔用堵头封堵，待灌浆孔结束灌浆后，再将串浆孔打开，进行扫孔，冲洗，而后继续钻进和注浆。c、大量漏浆：发生大量漏浆时，加快后退速度，降低注浆压力，限制进浆量或加大浆液浓度等措施，严格控制注浆量，既保证注浆质量又不浪费浆液。7、注浆质量检验及资料整理注浆段的注浆孔全部注完后，应进行注浆效果检查和评定，不合格者应补钻孔注浆。对注浆质量的检查和评定首先要对注浆过程中的各种记录资料进行综合分析，分析注浆压力和注浆量变化是否合理，是否达到设计要求；其次通过打检查孔来判断注浆质量，钻取岩心，观察浆液充填情况，并检查孔内涌水情况。检查孔应布置在出水较多的部位或布置在开挖面中心处，每循环拟布设23个检查孔。5.1.4施工人员组织及主要机械设备施工人员组织单位人员配备（人）备注工区经理1技术主管1技术组3质检员2人、内业资料1人钻工6白班3人，晚班3人制浆组6白班3人，晚班3人材料供应2机修电工2合计21主要机械设备序号机械设备名称规格型号数量备注1钻机zyg-1502台2风钻yt-242台3注浆泵syb-60/5双液变量2台4搅拌机jz350叶片式2台5回浆高压阀特制20个6抗震压力表量程0-5mpa20个7注浆高压软管i200m8输浆管40mm300m9搅拌桶0.4m3个5.2地面井点降水施工河河区间地下水水位较高，埋深5.18.7m左右，为保证施工的顺利进行，在有条件施工的区域积极协商打设降水井，穿越建筑物区域降水井布置如下图。施工过程中应打设水位观测孔，依据水位监测结果适当调整降水措施。5.2.1降水井参数结合本地段工程地质，水文水质情况以及现场钻井设备，降水采用地表700管井降水，降水井管选用内径350mm，每延米长度为1.5米的无砂井管，井壁采用60-80目的尼龙网包裹，井壁管与孔间距采用粒径1-3cm填充。降水井应穿透含水层，同时井底标高应低于隧道仰拱不小于2米，降水井布置在距离隧道边线2.5米左右，在施工过程中降水井间距及井管材料等根据降水效果调整。5.2.2管井降水计算 1.计算原理根据地勘单位提供的隧道涌水量、渗透系数、地层岩性，确定降水井的类型，降水井滤水管所伸入的土层。确定井径，依据经验计算公式计算单根管井的出水量。由隧道涌水量计算管井根数，换算出管井间距。q=*n*dg*l* 管井出水量计算公式v=653k 地层允许流速r=2*sk*h 降水影响半径q=1.366*k*2h-s*slgr+r-lgr 涌水量计算n=qq 管井数量计算d=2*(b+l)/n 管井间距q管井出水量；l管井管滤水管长度，此处取粗砂砾砂段长度约6m；n滤水管孔隙率，10%；dg滤水管半径0.3米；v允许流速（m/d）；s地下水降深（m）；h含水层厚度（m）；k地层渗透系数（m/d）；r降水井至隧道中心的距离（m）；2.有关参数计算（1）滤水管深入两层土中，其渗透系数不同，从保守角度出发，滤水管计算长度只考虑粗砂砾砂层深度。（2）管井出水量计算中的地下水流速，有几种，分别为：地层流速、井壁允许流速以及滤水管允许流速，分析认为，最小流速应为土层流速，故采用土层流速公式进行估算。（3）涌水量计算，通常按照基坑模式计算，不同形状的基坑公式换算为圆形，采用经验公式估算。3.单根管井出水量估算（1）粉质黏土，k=0.1m/d时，v=30.17m/d，q=18.9m3/d。（2）砂砾砂，k=21.33m/d时，v=180.26m/d，q=101.9m3/d。4.降水影响半径h=16m时（地下水位于基地一下0.5m）： k=0.1m/d，r=30.35m； k=21.33m/d，r=445m；根据以上情况，结合含水层中两种地层厚度以及不同渗透系数分析，水位线越高，含水层厚度减小，影响半径越小；水位线越低，含水层厚度增大，影响半径增大；经厚度加权平均后，影响半径分别为199m。5.涌水量计算长条形基坑（506.6m）换算成圆形基坑，换算后，基坑半径为14.15m，降水井至基坑中心距离为18.15m。（1） k=0.1m/d时，q=22.2m3/d；（2） k=21.33m/d时，q=2102.9m3/d；6.管井数量、间距估算及布置 涌水量，取2200m3/d，井间距按10m考虑，布井3口（一排）共六口管井。采用35m3/h的水泵进行排水，利用率按75%计算，则单井出水量为35240.75=630m3/d。每天总排水量为6306=3780m3/d，大于总涌水量2200 m3/d满足要求。7.有关计算说明 由于隧道及井点管穿越两层透水层，一层弱透水层（粉质黏土）、一层强透水层（粗砂砾砂），有关参数选择及公式采用存在主观因数，同时有些计算公式为半经验或半理论公式，计算结果往往与实际有所出入。因此地下工程降水措施多根据经验来确定，在施工过程中下阶段降水井间距可根据降水效果进行调整，因通过进洞施工情况来看，降水井的纵向间距为10米时水位仅在隧道拱腰位置，所以后续施工暂定降水井纵向间距8米。5.2.3降水井施工1 降水井的布置根据本工程的基坑开挖的要求，降水井的布置范围内主要是在隧道两侧，本方案设计按单井抽水有效面积300m2，井距按8m左右来考虑。2 降水井井深设计根据基坑底板的设计深度，根据地质情况及施工中的具体情况,降水井井深为16-18m。3 降水井施工管井井点构造见下图。管井的施工顺序如下： 钻孔下沉管井 投放滤料洗井敷设管路安装深井潜水泵抽水试验正式降水抽水机械采用高压4.4kw,40m/h潜水泵。 （4）施工注意事项：a.钻孔时在井口处应设护筒。孔径比管径大0.20.3 m。钻孔深比管底深1.0m，钻进时应取土样，并做好记录。b.滤料应洁净,其规格为含水层粒径510倍，投放前应清孔洗井，滤料投放量不应小于计算量的95%。c.井管采用360mm无砂砼井管，其孔隙率不小于25%。（5）降水管理：a.降水井点必须设置双路电源供电。b.隧道左右线中心向20m处布置水位观测井，施工中根据地下铁道工程施工及验收规范中的规定，按c-3“管井井点降水记录表”做好记录，并绘制st和qt曲线。c.降水井的间距，井深及井管材料等可以根据降水试验进行实际调整，应保证水位降至隧道拱腰以下。d.在施工过程中，安排专人负责严密监视隧道沉降及地面沉降情况。e.管井排水泵抽排能力依据管井出水量进行实际试验确定，地下水位排出后，采用集中明沟或者管道引至降水影响范围外或者影响较小的地形低洼处处理。5.3超前大管棚施工5.3.1大管棚施工流程见下图。大管棚主要用于穿越西韩预制构件厂（现为金冠混凝土厂办公楼，4层）（1）管棚参数管棚采用 108mm壁厚6mm热轧无缝钢管，钢管两端用丝扣连接，每根管棚长14000mm,环向间距300mm。端呈尖锥形，尾部焊接10加紧箍，管壁四周钻3排10mm压桨孔，注浆孔间距400mm,梅花形布置。钻机就位钻机固定 结束分节顶进，连接管棚钢管管棚钻机撤出注双液浆效果检查注双液浆自检、监理报验浆液准备施作导向拱 （2）外插角管棚外插角小于2。（3）导向拱 导向拱采用25a工字钢焊接成型，管棚位置的工字钢腰割127mm圆孔，并按设计外插角度焊接导向管。测量人员在掌子面上标出导向拱轮廓线，沿轮廓线打入导管，将焊接成型的工字钢按导向拱轮廓线安装，为保证放样位置的准确性，导向拱安装后要及时进行复测无误后，将插入钢管和工字钢焊接牢固。（4）钻机架设及接管要求钻机架设于预留的拱顶工作平台上，对拱顶平台进行夯实，铺设钢垫板，其上沿洞身纵向铺设枕木，钻机架设于枕木上，连接牢固稳定，确保施钻时钻机不产生不均匀下沉、摆动而影响钻孔质量。钻孔由高孔位向低孔位进行。钻机要求与已设定好的孔口管方向平行，必须精确核定钻机位置。用全站仪、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，确保钻机钻杆轴线与导向管轴线相吻合。接长钢管应满足受力要求，相邻钢管的接头应前后错开。同一横断面内的接头数不大于50%，相邻钢管接头至少错开1m。（5）钻进 管棚采用钻机分节顶进，钢管采用丝扣连接，管棚钻进方式为间隔跳孔钻进。钻第一根管棚时，如有少量清水涌出，则将此孔作为排水孔排水，同时注意进行地表沉降观测；如有夹杂大量砂土的混水且涌出时应立即停止钻进，注双液浆封堵。（6）钢筋笼 钢筋笼固定环采用 45mm壁厚4.5mm钢管，固定环四周为4根20钢筋，固定环与钢筋焊接。（7）注浆注浆采用水泥-水玻璃双浆液，大管棚注浆保证扩散半径不小于0.5m，采用分段注浆。注浆参数：水泥浆及水玻璃体积比1：1 水泥浆水灰比1：1 水玻璃浓度3035be 水玻璃模数2.4 注浆压力 初压0.51mpa，终压2.0mpa。5.3.2劳动力组织和机具配备管棚施工工序多，工种杂、技术性强、要求技术工人具有各方面独立操作能力，又能处理管棚施工中一般的故障，管棚施工的质量很大程度上取决于钻孔和注浆的质量。劳力组织为：技术人员1人、钻机操作工8人，管棚加工2人，注浆6人，共计17人。结合正常施工需要，管棚施工机械设备配置如下：mk-5管棚钻机1台套、vhp700电动空压机1台、ub3-a注浆机1台、zj-400高速制浆机1台、j3g-400a型型材切割机1台、型钢弯制机1台、bx1400型交流弧焊机2台。5.3.3施工注意事项(1)钻孔前，精确测定孔的平面位置、倾角、外插角，并对每个孔进行编号。(2)外插角要小于2，施工中应严格控制钻机下沉量及左右偏移量。(3)严格控制钻孔平面位置，管棚不得侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不得相撞和立交。(4)经常量测孔的斜度，发现误差超限及时纠正，至终孔仍超限者应封孔，原位重钻。(5)掌握好开钻与正常钻进的压力和速度，防止断杆。(6)确保渗浆孔的直径和数量，以保证渗浆效果；5.4超前小导管施工洞身开挖施工中采用3m长42超前小导管进行超前预支护,小导管环向间距30cm，纵向间距1m,拱部120度设置，施工布置及钢花管大样见下图。小导管施工布置示意图5.4.1超前小导管设计参数（1）超前小导管采用热轧无缝钢花管外径42mm，壁厚3.5mm，前端200mm呈尖锥形，管壁周围钻10mm的注浆孔，孔距150mm梅花形布置。（2）小导管环向间距30cm。（3）倾角：外插角15为宜，可根据实际情况适当调整。（4）注浆材料：水泥、水玻璃双液浆，注浆参数为水灰比1：1(重量比)，水泥浆与水玻璃体积比为1:0.5，注浆压力：0.30.5mpa。 5.4.2超前小导管施工流程（1）钻孔 钻孔前封闭掌子面，钻孔采用风枪，钻孔时保证孔径。（2）顶管 顶管采用自制风枪