电力管道工程全断面注浆加固施工方案.doc

1 目目 录录 1. 工程概况2 2. 施工方案设计 .4 3.工程质量保证体系.15 4. 注浆效果检测手段.16 5.安全应急预案.18 2 1.1. 工程概况工程概况 1.11.1 隧道概况隧道概况 本工程为北京通州运河核心区市政配套工程新华大街（新华南北 路北运河西滨河路）电力管道工程，工程地址位于北京市通州区新华 大街北侧。起点位于新华大街与新华南北路交点的东北角,终点位于北 运河西滨河路。 主要工程量：本工程新建 2.02.3m 电力隧道 1827.4m。M-PP 过路 拉管 131.5m。 （暂定）其中 4.0m 电力竖井 3 座，5.2m 电力三通井 6 座；6.06.0m 电力四通井 3 座；5.05.0m 电力四通井 3 座。防火线 槽 3655m，通风亭 10 座，机械排水 8 套。 隧道结构见下图。 3 250 15 2504501850250 15 250 3330 250 15 25010001000250 15 250 3030 32超前钢管，L=1.75m，环向间距300，榀榀打设 钢筋网，拱墙底均铺设6100100 20纵向连接筋沿横断面布筋，间距每 米一根内外交错布置 250厚C20喷射防水混凝土掺8%FS-P 聚乙烯丙纶复合防水卷材（600g/） 250厚C30现浇混凝土 2.0m2.3 m隧道断面图 1.21.2 地质水文情况地质水文情况 根据目前钻探所取得的地层资料及室内土工试验成果，将已完成钻 孔勘探深度（最大 20.00m）范围内的土层划分为人工堆积层和第四纪沉 积层两大类，并根据各土层岩性及工程性质指标进一步划分为 5 个大层 及亚层。现分述如下： 粉质粘土重粉质粘土层：褐黄色，可塑，含云母、氧化铁，夹粘 土透镜体，基本连续分布； 粉砂1 层：褐黄色，饱和，中密，含云母、氧化铁、粘性土团， 透镜体分布； 粘质粉土砂质粉土2 层：褐黄色，稍湿，中密密实，含云母、 氧化铁，夹粘土透镜体，呈透镜体分布。 4 粉砂层：褐黄色，湿，中密，含云母、氧化铁、粘性土团，局部 地段缺失。 细砂层：褐黄色，饱和，中密密实，含云母、氧化铁，连续分 布。 细砂层：褐黄色，饱和，密实，含云母、氧化铁，连续分布。本 次勘探未穿透此层。 地下水情况： 勘察实测地下水位，本次勘察钻孔最大深度为 20m，在勘察深度范 围内观测到两层地下水，地下水类型为上层滞水和潜水。上层滞水：水 位埋深为 2.807.70m，水位标高为 15.7019.15m，观测时间为 2013 年 4 月 15 日4 月 19 日，含水层为粉砂1 层和粘质粉土砂质粉土2 层，主要接受大气降水补给，以蒸发和越流方式排泄。潜水：水位埋深 为 7.7013.78m，水位标高为 8.6513.78m，观测时间为 2012 年 4 月 15 日4 月 19 日，含水层为细砂层和细砂层，主要接受大气降水 和径流补给，以蒸发和径流方式排泄。工程场区近 35 年最高地下水 位标高为 18.4018.00m（自西向东逐渐降低，且不含上层滞水） ，历年 （自 1955 年以来）最高地下水位接近自然地面。 2.2. 施工方案设计施工方案设计 2.12.1 方案设计方案设计 加固范围为隧道拱顶、侧墙外轮阔向外 1.5 米范围，注浆孔设计间 距 0.3 米梅花形布置，采用小型钻机成孔，施工采用 AC、AB 双液注浆 （见下页隧道断面注浆布置图） 。施工钻孔按照“先外圈再内部、先上 后下跳孔施工的顺序进行。加固施工为每 12 米为一一循环，成孔后，由 5 内而外进行注浆。 2.22.2 施工范围施工范围 适用于本工程电力暗挖竖井、隧道开挖前的地层全断面注浆。 2.32.3 双液浆工法的特点双液浆工法的特点 2.3.1 双液浆注浆工艺是从国外引进的具有国际先进水平的地质改良新 技术，它能够 100%将不同地质情况填充密实，改变原土体和物理性质， 增加土体的密度，提高其抗压强度，并能达到土体的止水效果，能够一 次性完成一个注浆区域的土体加固施工，而且注浆材料属于环保型，对 河流及地下水无任何污染。 2.3.2 采用特殊的端点监控器和二重管注入方式，使注入系统设备简 单 单，具有很高的可靠性、经济性。 2.3.3 可以进行一次、二次注入切换，回路变换装置容易实行，所以 能实行复合注入。 6 2.3.4 瞬结性一次注浆液和浸透性二次注浆液的复合比率，在土层改 良时可以自由地设定，从粘性土、砂质土到地下水非常多的砂砾层， 以及更加复杂的复合地层都可以适用。 2.3.5 二次注入材料是低粘性且凝胶时间长的浸透性注浆液，可以用 压力喷射到均匀的土质颗粒之间，由于这样的操作方法，减少了对周 围建筑物的影响。 2.3.6 由于一次注入是限制注浆，二次注入是的渗透注浆，浆液不会 向注入范围外溢出，从而有利保护地下环境而不被污染。 2.42.4 注浆加固原理注浆加固原理 注浆时在不改变地层组成的情况下，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()值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到 7 加固作用。注浆加固后强度:卵石层达到 2530kg/cm、细中砂层达 到 1520kg/cm、粘土层达到 1012kg/cm。 2.52.5 注入材料特性注入材料特性 无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料，固结硬化时间 可根据实际工程需要进行调整。无收缩注浆液分为超高强度型 CW- 3A、高强度型 CW-313、普通型 CW-3C 三种类型。 2.5.1 无收缩注浆液特点 （1）固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液也具有很高 强度。 （2）渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优易。 （3）地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。 （4）浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要任意调整。 （5）浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下水不会造成污 染。 2.5.2 标准浆液的性质 比 重 (20)粘 度(cps/20)PH 值 A 液B 液A+B 液A 液B 液A+B 液A 液B 液A+B 液 CW-3A1.301.051.1818.11.84.21.311.57.5 CW-3B1.261.041.1512.01.44.21.511.27.2 CW-3C1.201.031.124.11.42.411.51.47.2 2.5.3 CW-3A、CW-3B、CW-3C 的硬化时间及固结砂强度对比 (见图)。 2.5.4 CW-固结体的透水系数 8 2.5.5 无收缩注浆液标准配比如下表所示： 1m3A 、 C 液浆液中材料含量 名称内容密度容积(L)质量(kg)备注 硅酸钠 =1.37220301.4 A 液 稀释剂 =1280280 溶液 水泥 200kg220kg 按施工时的气温调整水泥 掺量 H 剂 250 C 剂 200 均为混合剂 C 液 XPM50 用量为水泥掺量的 8%10% 1m3A 、 B 液浆液中材料含量 名称内容密度容积(L)质量(kg)备注 硅酸钠 =1.37250 3425 A 液 稀释剂 =1250250 溶液 B 液Gs 剂为多种化学物质的混合剂（500L） CW-3ACW-3BCW-3C 透水系数 k(cm/s) 110110110 9 5 1 10 30 37 60 70 2345 50 40 20 硬化时间 30 2015 H剂 量（L/B液200L） 28 硬 化 时 间 (min) 固结砂强度 10 20 15 一 轴 压 缩 强 度 （kg/d） 注浆后天数（d） 无收缩注浆材料特性 （CW-3A） 10 固结砂强度 无收缩注浆材料特性 （CW-3B） 28731 5 15 10 一 轴 压 缩 强 度 （kg/d） 注浆后天数（d） H剂 量（L/B液200L） 2864 硬 化 时 间 (min) 10 30 60 70 50 40 20 30 20 15 硬化时间 25 11 28731 5 8 764 20 15 硬化时间 20 40 50 70 60 30 10 硬 化 时 间 (min) H剂 量（L/B液200L） 注浆后天数（d） 一 轴 压 缩 强 度 （kg/d） 2 固结砂强度 20 15 5 普通型注浆材料特性 （CW-3C） 7 6 4 3 1 12 2年1年28天1天 普通注浆材料 无收缩注浆材料 5 4 3 2 1 0.4 0.5 0.3 无收缩注浆材料的耐久性 一轴抗压强度（Mpa） 6个月7天1.5年 0.2 2.62.6 注浆量的计算原则注浆量的计算原则 由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆材料， 本参考图注浆设计根据本线有关隧道工程地质、水文条件和注浆方案以 及所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。 注浆量的估算公式按下式进行： Q=An（1+） 式中：Q-总注浆量，m3； A-注浆范围体积，m3； 13 n-孔隙率，%； -浆液填充系数（0.7-0.9） -注浆材料损耗系数 设计中, n（1+）统称为填充率, 填充率按下表选用 填充率选用表 序号地质条件填充率% 1 杂填土 30-35 2 粉质粘土、砂土 20-25 3 粉细砂、砂层 40-45 4 中砂、中粗砂 50-60 2.72.7 注浆压力的选定注浆压力的选定 注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及 是否经济。因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意 义。 注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶 时间长短等有关，目前均按经验确定。通常情况下按如下经验式计算： （1）按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静 水压力的 2-3 倍，最大可达到 3-5 倍，即 PP(3-5) P 式中：P设计注浆压力（终压值） （Mpa） P 注浆处静水压力（Mpa） （2）根据注浆处地层深度计算 P=KH 式中：P设计注浆压力（终压值） （Mpa） H注浆处深度（m） 14 K由注浆深度确定的压力系数 压力系数 K 的取值如表示： 注浆深度 （m） 8 10-1212-1616-20 20 K0.023-0.0210.021-0.0200.020-0.0180.018-0.0160.016 2.82.8 注浆工艺及要求注浆工艺及要求 2.8.1 工艺要求 定孔位：根据设计要求，对准孔位，不同入射角度钻进,要求孔位 偏差为3cm，入射角度偏差不大于 1。 钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。对准孔位 后，钻机不得移位，也不得随意起降。 钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响 情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出 现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段， 检查一段，及时纠偏，孔底位置应小于 30cm。钻孔和注浆顺序由外向内， 同一圈孔间隔施工； 回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于 15-20cm，匀速回抽， 注意注浆参数变化。 浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。 注浆：注浆孔开孔直径不小于 45mm，严格控制注浆压力，同时密切 关注注浆量，当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时，应立即停止 注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层 容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆； 15 2.8.2 工艺流程 2.92.9 主要机械设备主要机械设备 2.9.1 机械 75A 型钻机两台、SYB60/160 型注浆泵二台、SJY双层立 体式搅拌机一台 2.9.2 器具 旋转二重管、注浆液混合器、喷头 3.4 施工机械配置见下图 定孔位 钻 孔 配浆 注浆 回抽一节 注浆结束 移至新孔位 16 3.3. 工程质量保证体系工程质量保证体系 在本工程注浆施工中，应严格组织管理体系和科学严谨的质量体系 来保证工程质量。 3.1 质量控制质量控制 3.1.1 工程质量严格按照本工程制定，并经甲方和监理工程师认可的施 工方案执行，严格按国家有关技术规范、规程、标准控制施工。 3.1.2 根据施工程序，严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关，每一 道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。 3.23.2 工程质量保证制度工程质量保证制度 3.2.1 成立工程项目经理为责任的质量管理小组，完善质量保证体系， 严格按照质量体系中规定的责权要求运行。 3.2.2 定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度， 加强技术交底工作，强化工序控制，由责任心强经验丰富的工程师担任 质量控制人员，实行监督检查，保证工程质量。 3.2.3 加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料 满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。 3.2.4 配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、 原始记录、作为评价工程质量的重要依据。 3.2.5 加强与甲方、监理的配合，认真接受指导和监督。 3.33.3 工程质量措施工程质量措施 3.3.1 钻孔施工：开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。钻机定位 要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于 3cm，钻杆度不 17 得大于 1。 3.3.2 配料：采用准确的计量工具，严格按照设计配方配料施工。 3.3.3 注浆：注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压力一定 要严格控制在 0.150.3MPa，专人操作。当压力突然上升或从孔壁溢浆， 应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时，应采取措施 确保注浆量满足设计要求。 3.3.4 注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。 3.3.5 每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。 双液注浆质量标准双液注浆质量标准 内内 容容标标 准准内内 容容标标 准准 孔位偏差 20 mm 注浆压力 5% 孔距偏差 100mm 注浆量（暂定） 5-8% 钻杆垂直度 1% 提升幅度 5mm 4.4. 注浆效果检测手段注浆效果检测手段 4.1 注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法 测定土（砂）层的流量及渗透系数，达不到设计要求需进行补充注浆。 检查孔的数目每个循环设 2-3 个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充 填情况，并检查检查孔内涌水量，检查孔涌水量小于 0.2L/m.min，布孔 的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位。 在防渗注浆工程中，这类检测是一种重要的和基本的手段。 对加 固注浆而言上述水力物理性虽不能直接反映加固效果，但至今仍旧被广 18 泛的当作一种参考指标，因为吸水量大小与地基的密度和强度之间存在 着一定的关系。 4.2 通过钻孔，从注浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验研 究。实践经验证明，通过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能 指标，据此能对注浆效果做出比较确切的评价 : （1）样品的密度； （2）结石的性质； （3）浆液充填率及剩余孔隙率； （4）异地同地质情况下做垂直注浆试验采用挖探取心检查土质的密实 度及结石性质，钻孔注浆辐射咬合及浆液充填率。 （5）无侧限抗压强度与抗剪强度； 4.3 建筑物(及构筑物)投入运行后，通过钻孔网观测灌浆体上下游的水 位和渗流量，并用（1）和（2）式样表达防渗效果，这样可以确切地评 价出注浆加固土体的渗透性及长期渗流稳定性。 其计算公式如下： （1） H H EH （2） 0 1 Q Q EQ 式中 EH按水头损失计算的灌浆效果； H灌浆替上下游水头差； H上下游总水头差； EQ按渗流量计算的灌浆效果； Q0灌浆前土体的渗流量； Q穿过灌浆体的渗流量。 19 除上述方法外，还常用以现场测得的弹性纵波速度和动弹性模量来 确定加固灌浆的效果。 5.5.安全应急预案安全应急预案 5.1 应急预案的方针与目标 坚持“安全第一、预防为主”、“保护人员安全优先、保护环境优 先”的方针，贯彻“常备不懈、统一指挥、高效协调、持续改进”的原 则。更好地适应法律和经济活动的要求；给企业员工的工作和施工场区 周围居民提供更好更安全的环境；保证各种应急资源处于良好的备战状 态；指导应急行动按计划有序地进行；防止因应急行动组织不力或现场 救援工作的无序和混乱而延误事故的应急救援；有效地避免或降低人员 伤亡和财产损失；帮助实现应急行动的快速、有序、高效；充分体现应 急救援的“应急精神”。 5.2 应急预案工作流程图 根据本工程的特点及施工工艺的实际情况，认真的组织了对危险源和环 境因素的识别和评价，特制定本项目发生紧急情况或事故的应急措施， 开展应急知识教育和应急演练，提高现场操作人员应急能力，减少突发 事件造成的损害和不良环境影响。其应急准备和响应工作程序见下图： 危险源及环境因素辩识、评价 编制应急预案 成立抢险领导小组 组建抢险队、救护车 配备应急物资、设备 应急知识教育培训 定期评审实施应急预案 进行评审、修订 未发生发生 20 5.3 突发事件风险分析 5.3.1 为确保正常施工，预防突发事件以及某些预想不到的、不可抗拒 的事件发生，事前有充足的技术措施准备、抢险物资的储备，最大程度 地减少人员伤亡、公司、甲方和国家财产、经济损失，必须进行风险分 析和预防。 5.3.2 根据本工程的特点，本段工程施工主要可能发生的安全事故为塌 方，危及人身安全事故。 5.3.3 应急预案应立足于安全事故的救援，立足于工程项目自援自救， 立足于工程所在地政府和当地社会资源的救助。 5.4 应急准备 5.4.1 成立抢险领导小组，明确责任分工。 （1）公司抢险领导小组的组成 组长：总经理 副组长：主管施工生产的副总经理、总工程师 成员：工程部、技质部、物资部、安保部、办公室 职责：研究、审批抢险方案；组织、协调各方抢险救援的人员、物资、 交通工具等；保持与上级领导机关的通讯联系，及时发布现场信息。 （2）项目部应急预案领导小组的组成 组长：项目经理，负责全面管理和协调工作，负责本项目应急预案的启 动实施、小组人员分工、向上级单位请示启动上级部门应急预案等。 副组长：项目副经理、总工、安全员，协助组长工作，在组长不在场的 情况下行使组长权利、协调处理相关工作，具体负责各分工区生产安全 的现场管理，恢复和保证生产正常进行。 （3）组 员：各部室人员以及各施工班组组长，服从组长及副组长的 安排，负责应急抢险任务的具体实施。 5.4.2 应急资源准备 21 应急资源的准备是应急救援工作的重要保障，项目部应根据潜在的事故 性质和后果分析，配备应急资源，主要分为应急物资、机械设备和救援 器材。 （1）主要应急物资、机械设备 主要应急物资、机械设备储备表 序 号 材料、设备 名称 单 位 数量 规格型号 主要工作 性能指标 现在 何处 备 注 1 锚喷机台 4TK-9615m3/h 现场 2 注浆泵台 3BW-250 现场 3 空压机台 5SA-5150W20 m3/min 现场 4 管棚钻机台 1 金星-900现场 5 钻机台 1CY-2A 现场 6 装载机辆 3ZL40 斗容量 2m3现场 7 蛙式打夯机台 2YZS0.6B12KN 现场 8 风镐台 10G1026L/S 现场 （2）救援器材 应急领导小组应配备下列救援器材： 医疗器材：担架、氧气袋、塑料袋、小药箱； 抢救工具：一般工地常备工具即基本满足使用； 照明器材：手电筒、应急灯； 通讯器材：手机、固定电话； 交通工具：工地常备一辆值班车，该车轮值班时，不应跑长途。 5.4.3 通信联络 （1）常用报警电话 22 急救：120 和 999 5.5 应急响应 5.5.1 值班部署 实行昼夜值班制。 5.5.2 处理流程 施工过程中施工现场或驻地发生无法预料的需要紧急抢救处理的危 险时，应迅速逐级上报，次序为现场、办公室、抢险领导小组、上级主 管部门。由综合部收集、记录、整理紧急情况信息并向小组及时传递， 由小组组长或副组长主持紧急情况处理