中宅岭隧道左洞出口地表注浆（幻灯片）_1课件

中宅岭隧道左洞进洞浅埋段 处理方案 一、工程概况 （一）设计情况 宁波市北仑白洋线公路局部路段改建工程第3合同段主线起点里 程为K8+300，终点里程为K10+561，全长2.261公里，北港区连 接线ZbK0+000ZbK1+430，长1.430公里，主线与接线成T字交 叉。本合同段内有分离式中宅岭隧道一座，左洞长725m（ ZK8+645ZK9+370），右洞长690m（YK8+675YK9+365）。隧 道进出口为V级围岩，进出口各30m区段采用108-6超前管棚支 护，V级围岩其余区段采用42-5超前小导管支护。隧道断面形 式为单心圆曲墙，开挖最大跨度为12.68m，开挖最大高度为 10.28m，左洞出洞口浅埋段里程为ZK9+315ZK9+350，长35m ，最大埋深12.5m，小于隧道2.5d。 （二）地质情况 地表地貌概况 中宅岭隧道出口为山前冲洪积谷地，左洞左侧为山脊，洞口正 位于谷口，地表植被主要为低矮草本植物，无大型树林，地形 平缓，自然坡度15左右，靠近山坡处有坟墓若干座。隧道左洞 出口地质地貌图见图1、图2。 地质情况 中宅岭隧道岩性主要为强微风化玻屑熔结凝灰岩。隧道进出 口表部为第四系残坡积含碎（砾）石粘性土厚度0.33.0m，下 部岩体完整性较差，围岩级别为级。该段岩体破碎，围岩稳 定性差，围岩空隙率比较大，且受地表径流及地下水共同影响 ，围岩透气性和透水性均比较大，左洞出口浅埋段地质纵断面 剖面图见图3，浅埋段ZK9+315ZK9+350隧道地质横断面见图4 、图5。 图1 中宅岭隧道左洞出口地貌图 图2 中宅岭隧道左洞出口地貌图 图3 中宅岭隧道左洞出口纵断面地质图 （三）目前施工情况 本项目于2009年3月1日开工，但由于前期受政策处理及洞口征 地拆迁问题影响，于2009年5月17日才开工。目前隧道左右洞出 口明洞边仰坡开挖及防护已施工完毕，右洞YK9+345管棚护拱已 施工完毕，左洞ZK9+350护拱已施工完毕，108mm大管棚于 2009年7月2号开始钻孔施工，由于左洞出口洞顶存在堆积层， 钻孔过程中发生大面积漏气、卡钻等情况，目前两台钻机施工 14天仅完成1#、2#、3#孔。又因隧道进口至今政策处理未解决 ，使隧道本应两端同时进行的，目前只能由出口进去，减少了 一个正常施工的工作面，造成了工期更加紧张。 （四）存在问题及解决办法 由于隧道左洞出口ZK9+315ZK9+350段位于不良地质构造中， 围岩空隙率较大，管棚钻孔时，不断发生严重的大面积高压风 泄漏、卡钻现象，造成管棚钻孔施工过程中石屑不能及时排 出、钻头不能拔出、堵管等现象，从而无法进行大管棚钻孔施 工，洞顶漏气现象见图4、图5。 我项目部立即将此情况上报监理及业主，2009年7月9日经过与 设计院、业主、监理等单位现场协商，对左洞钻孔高压风漏气 现象拟定出以下处理方案。 图4 中宅岭隧道左洞出口洞顶漏气图 图5 中宅岭隧道左洞出口洞顶漏气图 1、方案一 地表小导管预注浆施工方案 施工方案 在左洞ZK9+315ZK9+350段出口端管棚钻孔施工前，首先采用42mm5mm小 导管对山顶堆积层地表进行预注浆固结，从而有效的控制高压风泄漏现象。采用 此种方案预计管棚施工工期为22天。 增加工程量 425mm小导管长度：595根*7.42m=4415m（计算见附图6、附图7、附图8 ）； 土体加固体积：（94.97m2+131.53m2）/2*35m=3963.75m3； 1：1水泥浆液体积：109.2m2*35m*30%+3.14*（0.042m/2） 2*4415m=1152.7m3。（注浆土体置换率30%计算；土体置换面积109.2m2；注浆 长度35m；小导管直径0.042m；小导管总长度4415m） 方案一增加工程量详见表1。 表1 地表小导管预注浆增加工程量 增加费用 方案一共计增加费用759878元（计算过程见附表预算表）。 序号 425mm小导管 （m） 1：1水泥浆液 （m3） 土体加固体积 （m3） 144151152.7 3963.75 2、方案二 循环钻孔注浆施工方案 施工方案 在管棚钻孔施工过程中，遇到钻孔漏气堵管现象后，拔出钻头进行 压浆施工，封闭孔道，待浆液凝固后再进行钻孔施工，如此反复循 环作业，直至钻孔达到设计深度后进行最后压浆施工。我项目部选 取21#孔为试验孔进行钻孔压浆试验，2009年7月10号首次钻进6m 后遇到漏气堵管现象，用时2小时5分钟，然后进行压浆施工；2009 年7月11号进行第二次钻孔施工，钻进7m后遇到漏气堵管现象，较 第一次钻孔施工钻进1m。然后进行第二次注浆试验，2009年7月12 进行第三次钻孔施工，钻进9m后又发生漏气堵管现象。正常施工情 况下每天按2次循环钻孔压浆计算，一根30m大管棚施工至少需要7 天左右才能完成，未施工管棚共计30根，2台钻机同时施工工期为 105天。 增加工程量 1：1水泥浆液：8.823m3*30根=264.69m3（8.823m3为每根管棚 注浆量，计算过程见表2） 30根管棚循环钻孔总长度：7560m（计算过程详见表2）。 增加费用 单根管棚施工费用为：41406元（见预算表）， 30根管棚施工总费用为：41406元*30根=1242180元。 表2 循环钻孔注浆法单根管棚增加工程量及工期计算表 序号本次钻进长 度 L1（m） 较前次钻进长 度增 值 L2（m） 本次注浆管内净浆 （m3） 浆液扩散半径 R（m） 本次注浆长 度增值扩 散浆液（m3） 单次钻孔时间 (天) 备注 3.14*0.0482*L1 3.14*(0.52- 0.0482)*L2*30% 1660.043 0.51.400 0.5 浆液扩散半 径为0.5m； 浆液扩散土 体置换率为 30%；108mm 管棚内径为 0.048m。 2710.051 0.50.233 0.5 3920.065 0.50.467 0.5 41120.080 0.50.467 0.5 51320.094 0.50.467 0.5 61520.109 0.50.467 0.5 71720.123 0.50.467 0.5 81920.137 0.50.467 0.5 92120.152 0.50.467 0.5 102320.166 0.50.467 0.5 112520.181 0.50.467 0.5 122720.195 0.50.467 0.5 132920.210 0.50.467 0.5 143010.217 0.50.233 0.5 小计252 1.823 7.000 7.0 合计2528.823 7.0 3、方案一与方案二经济性比较 表3方案一与方案二经济性比较 项 目 增加工程量 增加费用 （元） 工 期 （天） 备 注 425mm小 导管 （m） 1：1水泥浆液 （m3） 土体加固体积 （m3） 钻孔长度 （m） 方案一44151152.73963.7575987822 方案二264.6975601242180105 差 值48230283 4、方案一与方案二对比，方案一存在以下优点 施工工期短，效率高，排除了洞身开挖存在的塌方安全隐患； a、方案一工期 ZK9+315-ZK9+350地表小导管注浆（7天）大管棚施工（15天） 进洞，共需22天，假如按今天即2009年7月15日开始，则可于 2009年8月5日进洞。 b、方案二工期 依据21#试验孔试验情况，每根大管棚钻孔需要7天左右，未施工管 棚共计30根，如果由2台钻机同时施工，需要105天。 大管棚施工（105天）进洞，共需105天，假如按今天即2009年7 月15日开始，则可于2009年10月27日进洞。 方案一比方案二可提前83天进洞。 施工费用低，方案一相对方案二可降低482302元施工成本； 由于方案二工期太长，由此带来洞口边仰坡暴漏时间过长，边仰 坡失稳可能性较大，导致方案二的安全性太差； 由于方案一注浆固结了隧道外周围岩，使隧道开挖的安全性更好 ，排除了隧道级围岩开挖后周边围岩不稳定等安全隐患。 根据以上两种方案的对比情况，我部推荐采用方案一。 二、中宅岭隧道左洞地表小导管预注浆施工方案 （一）施工方案概述 目前中宅岭隧道左洞出口浅埋段围岩的特殊情况，采用地表小导管 预注浆施工方案进行处理，处理范围为ZK9+315-ZK9+350，宽度 14m，为最大固结围岩，采用水泥浆液注浆，注浆压力保持在1.5 2.0MPa，并持续15分钟以上。 （二）施工参数 注浆扩散半径取0.5m，小导管以梅花型布置，间距1.0m，钻孔孔 径为50mm，小导管深度以大管棚外侧线高程控制，注浆浆液采 用1：1水泥浆液，水泥采用P.O.32.5，注浆压力1.52.0MPa。经监 理和项目部现场量测确认，小导管注浆处理范围为：纵向里程为 ZK9+315ZK9+350，长度为35m，横向宽度为15m，小导管施工参 数及工程量计算见图6、图7和图8。 注：1、图中单位以mm计； 2 、小导管共计595根,纵向布置35m，横 向 布置14m。 图6 地表注浆小导管平面布置图 注：1、图中尺寸单位以cm计； 2、小导管以梅花型布置，间距1.0m，小导管深度以护拱外侧线高程控制，注浆浆液采用1：1水泥浆 液， 水泥采用P.O.32.5，注浆采用分段注浆，分段按照标高统一确定，最底端注浆压力不小于 1.2MPa；钢花管最上部1.5m不开孔，作为止浆段，钻孔时，在四周及最深处，均布设观察孔，以 随时了解注浆情况，评定注浆质量。 3、小导管注浆按固结导管周围有限范围内土体设计，浆液扩散半径不小于0.5m。 4、425mm小导管计算平均长度计算方式为： ZK9+350断面小导管平均长度597.5mm; ZK9+315断面小导管平均长度887.3mm; 425mm小导管平均长度为（597.5+887.3）/2=742mm; 425mm小导管总长度为7.42m*595根=4415m。 图7 地表注浆小导管断面布设图 注：1、图中尺寸单位以cm计； 2、425mm小导管扩散半径暂按0.5m计算，则横向断面注浆宽度为 15m，纵向长度为45m，水泥浆液注浆体积计算方式按照管内注浆 浆液饱和，小导管周围土体注浆按照30%土体置换率计算，计算方 式为： ZK9+350注浆断面面积94.97m； ZK9+315注浆断面面积131.53m； 平均注浆断面425mm小导管面积7.42m*0.042m*15根=4.05m； 平均断面土体置换面积（94.97+131.53）/2-4.05=109.2m； 3、1：1水泥浆液体积： 109.2m2*35m*30%+3.14*(0.042/2)*4415m=1152.7m. 图8 地表注浆小导管注浆浆液计算示意图 （三）施工组织及施工顺序 主要人员投入 主要机械投入 根据工程规模特点和专业要求，结合我单位施工管理经验， 拟组建1个专业施工队伍，负责左洞出口地表小导管预注浆施工任 务。 序号人员岗位人数备注 1管理人员4 技术员：2 技术工：6 普工：15 共计：23人 2普通工人19 合计23 序号名称规格型号数量(台/套)性能状况备注 1 电动空压机20m3/min 3良好 2钢筋切断机GQ403良好 3电焊机BX-5003良好 4潜孔钻HQF1102良好 5注浆泵BW-250/502良好 6 挖掘机PC220-6 2良好 7 管棚钻机XY-28-300 2良好 （四）施工方法 1、测量放样 根据小导管孔位平面布置，进行测量放样，小导管孔位布设见附图4； 2、钻孔 采用潜孔钻进行钻孔，钻孔孔径为50mm，小导管深度以大管棚外侧线高程 控制。若钻进过程中发生坍孔，必须重新钻孔，钻孔深度一次到位。 3、清孔 每一个孔钻到设计深度后，都要进行扫孔，直至孔内清扫干净。 4、小导管制作 小导管采用42mm热轧无缝钢管，管壁厚5mm，小导管端头加工成锥形，以 利于小导管插孔安装，小导管最上部1.5m不开孔，作为止浆段，小导管下部 钻设孔径10mm、间距40mm、呈梅花型布置的花孔。 5、下管 采用人工配合挖机进行小导管插管施工，小导管在安设过程中要保持竖直， 如果阻力过大采用挖机配合施工。 6、注浆 通过42mm小导管向围岩注浆，注浆顺序，应先四周、再中间、先最低、再 往高，不得随意乱注，造成“夹心”现象。注浆压力保持在1.52.0MPa，并 持续15分钟以上。 7、注浆评定 钻孔时，在四周及最深处，均布设观察孔，以随时了解注浆情况，评定注浆 质量。 （五）施工注意事项 1、施工时要注意天气变化，雨天不得进行高处作业。 2、洞顶土方剥离应清除干净，避免素土影响注浆效果。 3、注浆质量关系到暗洞开挖安全，因此必须把好每一关，以确 保注浆质量。 4、在作业前，必须对洞口处的永久及临时排水系统进行完善， 确保能顺利排出雨水，使水害对工程的影响减至最低。 （六）质量保证措施 1、确保所有进场材料的性能及技术指标符合标准，杜绝不符合 质量标准的材料入场，从源头把好质量关。 2、严格按照设计的深度进行钻孔，确保注浆深度达到大管棚处 ，确保大管棚成孔顺利。 3、小导管成孔后，必须进行清孔，将泥浆等杂物冲出孔外，以 确保注浆质量。 4、注浆顺序必须按照设计的顺序进行。 5、注浆时，必须保证管路畅通，压力稳定，若压力达不到设计 压力，必须查清原因并改正后，才能继续施工。 6、观察孔是测量、评定注浆效果的重要手段，必须派专人认真 进行观测、