不良地质体处理方案演3.01(2)

1、 中国铁建中国铁建解放大路站解放大路站不良地质体处理方案不良地质体处理方案中铁十八局集团有限公司中铁十八局集团有限公司2012年2月 中国铁建中国铁建1、总体施工组织布置及规划1.2 工程及地质概况1.2.1 工程概况 解放大路站位于人民大街与解放大路十字路口交汇处，为地铁1号线和2号线换乘车站。其中1号线车站主体为岛式站台，为标准双层、三跨拱顶直墙结构，采用一次扣拱暗挖逆作法施工，暗挖车站主体总长235.6米，净宽21.8米，覆土为8.89.8米，车站底板埋深为24.7725.77米。2号线车站主体为侧式站台，为标准双层、双跨拱顶直墙结构，采用6导洞PBA工法施工，暗挖车站主体长206.7米

2、，净宽21.6米，覆土7.59.5米，底板埋深25.9427.94米。 中国铁建中国铁建1.2.2 工程地质 场区地层由第四系全新统人工填土层、第四系中更新统冲洪积粘性土和砂土、白垩纪泥岩组成。从地面向下依次为杂填土、粉质粘土、粗砂、全风化岩、强风化岩、中风化岩，杂填土厚约5.0米，其土质松散不均，抗剪强度偏低，自稳性不良，在开挖竖井时，容易失稳坍塌，人工杂填土透水性好，管道漏水和地表积水下渗易形成洞穴和水囊，对工程影响很大；粉质粘土，呈偏软塑态，施工的震动可能造成土体的塌方，对开挖范围内的临近结构物产生影响；粗砂，在饱和状态下相对稳定，一旦降水开挖外露后，很易失水风干失稳坍塌；泥岩，岩层破碎

3、，裂隙发育，含水，失水崩解，遇水软化，长时间的暴露产生剥落，支护不及时，会产生大规模的坍塌，施工风险非常大，因高度注视。车站施工区域内地质详情见图1-1，各层具体分布详见表1-1。1、总体施工组织布置及规划 中国铁建中国铁建1.2.3 水文地质 长春的气候属于欧亚大陆东部中温带大陆性半湿润半干旱季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。年平均气温4.14.9，7月份平均气温23，1月份平均气温为零下17。冬季盛行偏西风，夏季盛行东南风，春季盛行西南风，风速季节变化明显，春季平均风速3.9m/s，最大风速30m/s。长春地区多年平均降水量500600mm，降水量不稳季节性变化大，年内降

4、水分配不均，汛期（69月份）降水量一般占全年降水量的77%，长春地区年日照时数约2637小时。 现场勘查过程中，发现三层地下水，第一层为表层孔隙潜水编号（1）,第二层为浅层承压水编号（2），均属于第四系松散岩类孔隙水。第三层为岩石裂缝水编号（3），属碎屑岩类裂隙水。1、总体施工组织布置及规划 中国铁建中国铁建1、总体施工组织布置及规划时代成因地层编号岩土名称土层厚度(m)层底标高(m)分布情况Q4ml4杂填土0.50-2.20210.93-215.77分布整个场地，平均厚1.80m，局部有所变化。Q2al+ql41粉质粘土0.504.30208.93-213.87大部分钻孔揭露，杂填土厚度较大

5、区域缺失，平均厚度约为2.20m。2粉质粘土3.005.00205.51-209.95分布整个场地，平均厚度4.0m，局部有所变化。4粉质粘土4.205.30198.82-202.37分布整个场地，平均厚度7.0m，北部厚度较大，南部厚度较小。6粗砂3.60-5.30194.10-199.67分布整个场地，平均厚3.50m。K1全风化泥岩1.80-4.70188.45-196.57分布整个场地，平均厚4.20m。2强风化泥岩10.00-17.70177.73-187.71分布整个场地，平均厚8.00m。3中风化泥岩5.20-29.00154.20-175.25分部整个场地。表1-1 地层岩性特

6、征表 中国铁建中国铁建1.2.4 不良地质 影响到本区施工的不良地质主要有特殊岩土：长春市因城市的建设和建迁需要，遗留的大量的人工杂填土，形成时间近百年，厚度5.0米，其土质松散不均，抗剪强度偏低，自稳性不良，在开挖竖井时，容易失稳坍塌，人工杂填土透水性好，管道漏水和地表积水下渗易形成洞穴和水囊，对工程影响很大。粉质粘土，呈偏软塑态，施工的震动可能造成土体的塌方，对开挖范围内的临近结构物产生影响。泥岩，岩层破碎，裂隙发育，含水，失水崩解，遇水软化，长时间的暴露产生剥落，支护不及时，会产生大规模的坍塌，施工风险非常大，因高度注视。1、总体施工组织布置及规划 中国铁建中国铁建1.3 管理目标1.3

7、.1安全目标 严格执行长春市地铁建设安全生产、文明施工标准化管理实施细则要求。不良地质的处理过程中，配备专职安全员，24小时在施工现场巡查，排除安全隐患和违章作业，确保无安全责任事故发生。1.3.2工期目标 地表加固计划开始日期2012年2月10日，结束日期2012年4月30日。1.3.3质量目标 不良地质处理属临时结构的施工，是主体结构施工的保障手段，为了今后的施工安全，质量必须按照永久结构的质量要求进行施工，施工质量必须全部合格。1、总体施工组织布置及规划 中国铁建中国铁建1.3.4环保、水保、文明施工目标 在不良地质处理施工中，注意对地下水源的保护，对地下水源有污染的施工，先要进行降水施

8、工，隔绝地下水源。施工过程中为最大限度地减少对周围群众不利影响，大噪音的施工尽可能安排在白天施工，同时控制好三废的处理，并注意保护城市资源和文物遗产。创建长春地铁文明施工管理标准化工地。1、总体施工组织布置及规划 中国铁建中国铁建2、不良地质处理2.1 不良地质体的定义和设计要求2.1.1 不良地质体 根据地勘及设计文件，同时参考相关岩土标准，初步确定以下地质为不良地质体：1、结构松散不均的土体，如含空洞、水囊、气囊等土体；2、特殊的岩土，如杂填土、粉质粘土、砂层等。3、岩溶、滑坡、泥石流、裂隙或断裂带等。2.1.2不良地质复勘和处理的设计要求 设计图纸中的设计说明：（1）、解放大路站场地范围

9、内，根据前期勘察结果场地内存在隐伏性断裂,地勘钻孔多数未回填密实，存在钻孔空洞；（2）、场地范围内存在多条人防通道，现阶段人防通道内渗漏严重，周边土质较差，风道上方存在多条雨水、污水管线，对场地土体影响较大。施工单位进场后，应采用地质雷达等对场地范围内土体进行详细探测，如发现空洞、 中国铁建中国铁建水囊、气囊等不良地质体，应进行注浆加固。（3）、场地范围内存在较多雨水、污水管线等，施工单位进场后应对管线进行排查，对存在渗漏严重的管线应进行防渗处理；（4）、对车站范围内的人防通道，施工前应进行加固、回填处理，在回填前应对人防通道内军缆进行改移，具体加固、回填措施见本图册“人防处理方案图”。（5）

10、、待上述工作施工完毕后，方可开始竖井、风道结构施工。2、不良地质处理2.2不良地质的雷达补勘 按照建设单位提供的地勘报告及设计图纸要求，具有相应资质的勘测单位对施工区域内的土体进行了地质雷达探地复堪，探测结果显示，地表下0.5m10.0m埋深范围内地质结构不均匀，地层结构不连续，土层疏松，含水量高，局部区域土层含水量异常高，推断为该区域内富含水囊、空腔，甚至洞穴，局部呈软塑状态，施工时的震动可能会使其发生自 中国铁建中国铁建沉，变化较大的甚至会波及地面，对地面及地表建筑物产生影响，如不及时对其进行注浆加固，施工时会产生大规模坍塌，从而危及整个隧道的安全。具体结论见后附表。 2、不良地质处理 由

11、于本区域土层内富含水囊、空腔，在地铁施工前应采用注浆加固土层的方法对土体加固。因不良地质体区域较多及分布复杂，且地面交通量大，采取地面和暗挖洞里注浆，才能保证施工的安全。水泥注浆的地基处理是将水泥浆，通过压浆泵、灌浆管均匀地注入土体中， 以填充、渗透和挤密等方式，驱走土颗粒间的水分和气体以及长期过程中形成的水囊、气囊，并填充其位置，硬化后将岩土胶结成一个整体，形成一个强度大、压缩性低、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体，从而使地基得到加固，可防止或减少渗透和不均匀的沉降。 中国铁建中国铁建2.3目前国内外对不良地质的处理情况 日本地铁部分采用WSS双液注浆技术处理不良地质体,。WSS是中文无收缩

12、双液注浆的拼音缩写。是采用二重管钻机钻孔至预定深度后，采用一台同步注浆机注浆。 浆液有两种，即A液和B液（或C液）。 两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合。注浆时采用电子监控手段实施定向、定量、定压注浆，使岩土层的空隙或孔隙间充满浆液并固化，以达到改变岩土层性状的目的。 WSS注浆技术不仅适用于软弱地层和不良地质条件下复杂土层的注浆工程，在处理一些紧急涌水、涌沙的抢险工程更显示其快速凝结以及适用各种环境便于操作的优越性。尤其对其它地基处理方法解决不了的高难度工程更显示了极大的优越性，随着地铁建设事业的进一步发展，WSS注浆技术将得到更加广泛的应用。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建2、不

13、良地质处理图2-1 WSS注浆示意图 中国铁建中国铁建 沈阳地铁沈阳北站暗挖段采用水泥膨润土（比例3:1）对不良地质体进行注浆加固，地面最大沉降-23.34mm，没有发生过沉陷及塌方事故。采用水泥膨润土注浆加固技术可以对有疏松、空洞、孔隙率大等不良地层具有较好的加固效果，比纯水泥浆经济。 注浆加固示意图见图2-2 2、不良地质处理 中国铁建中国铁建2、不良地质处理图2-2 沈阳北站注浆加固示意图 中国铁建中国铁建 深圳地铁大剧院-科学馆暗挖区间针对不良地质体采用洞内水平旋喷桩加固的方法进行处理，以利暗挖施工。 水平旋喷桩是以高压泵为动力源,通过水平钻机钻杆、喷嘴把配制好的浆液喷射到土体内,喷射

14、流以巨大的能量将一定范围内的土体射穿,并在喷嘴作缓慢旋转和进退的同时切割土体,强制土颗粒与浆液搅拌混合。待浆液凝固后,形成水平圆柱状水泥土固结体即水平旋喷桩,当旋喷桩相互咬合后,便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体,起到防流砂、抗滑移、防渗透的作用。结果表明，固结体周围土体得到了挤压,土体孔隙比减小,抗渗能力得到提高,初支渗水明显减少,为复合防水层及二衬施工提供了较好的外部环境。地表下沉和拱顶下沉得到有效控制。地表沉降减少51 % , 洞内拱顶下沉减少54 % 。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建2、不良地质处理图2-3 水平旋喷桩加固示意(纵断面) 中国铁建中国铁建2、不良

15、地质处理图2-4 水平旋喷桩加固示意(横断面) 中国铁建中国铁建 西安地铁部分地段对不良地质体加固采用地面水泥水玻璃双液浆进行地面注浆加固，地面沉降控制效果较好。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建 2007年3月北京地铁10号线苏州街站前期施工没有过多的重视不良地质体的加固处理，施工过程中，沉降过大，造成塌方。后期新建的车站建设中均提前不同程度的针对不良地质体进行了处理，施工中沉降控制效果较好，安全得到有效保障。 另，北京地铁复八线大北窑-热电厂区间采用冻结法，其工艺原理冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下，进

16、行地下工程掘砌作业。它是土层的物理加固方法，是一种临时加固技术，当工程需要时冻土可具有岩石般的强度，如不需要加固强度时，又可采取强制解冻技术使其融化。但施工成本较高，施工过程中使用大量的盐水、氯气等对环境造成不可估计的影响。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建 综上所述，不良地质体在国内外的处理方式大部分是采用洞内或者地面注浆加固，效果较好。 为确保洞内作业人员及地表行人安全，减少土体沉降对周边建筑物的影响，解放大路站拟采用地面加固与洞内加固相结合的双液注浆方法针对不良地质体进行处理。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建 水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料，又称泡花碱

17、。水玻璃可根据碱金属的种类分为钠水玻璃和钾水玻璃，其分子式分别为Na2O.nSiO2和K2O.nSiOz.式中的系数n称为水玻璃模数，是水玻璃中的氧化硅和碱金属氧化物的分子比（或摩尔比）。水玻璃模数是水玻璃的重要参数，一般在1.5-3.5之间。水玻璃模数越大，固体水玻璃越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解， n大于3时需4个大气压以上的蒸汽才能溶解。水玻璃模数越大，氧化硅含量越多，水玻璃粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大。 水玻璃的生产有干法和湿法两种方法。干法用石英岩和纯碱为原料，磨细拌匀后，在熔炉内于1300-1400温度下熔化，反应生成固体水玻璃，溶解于水而制得液体

18、水玻璃。 湿法生产以石英岩粉和烧碱为原料，在高压蒸锅内，23大气压下进行压蒸反应，直接生成液体水玻璃。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建 水泥-水玻璃浆液是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例，采用双液方式注入，必要时加入速凝剂和缓凝剂所形成的注浆材料。这种浆液克服了单液水泥浆的凝结时间长且难以控制、动水条件下结石率低等缺点，提高了水泥注浆的效果，扩大了水泥注浆的范围。适用于隧道大涌水、突泥封堵及岩溶流塑粒土的劈裂固结，在地下水流速较大的地层中采用这种混合型浆液可达到快速堵漏的目的。也可用于防渗和加固注浆，它是隧道施工中的主要注浆浆材。 浆液可控性好，凝胶时间可准确控制在几秒至几十分钟范围内

19、；浆液凝结后的结石率高；该浆液适宜于0.2MM以上裂隙及1MM以上粒径的砂层使用；材料来源丰富、价格便宜；结石体易粉化。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建2.4主要工法及工艺2.4.1地表深孔注浆 地表采用地表深孔注浆技术来固结松散土体。深孔注浆是通过压密注浆，浆液充填空腔、气囊及水囊，最后形成网状，产生骨架效应，增大土体的抗剪强度。 双液注浆工艺流程见图2-2，注浆示意图2-3。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建2、不良地质处理图2-2 双液注浆工艺流程图 中国铁建中国铁建2、不良地质处理图2-3 注浆示意图 中国铁建中国铁建1、管材选择 在场区、绿化带及部分路面采用非开挖定向铺管技术进行钢

20、花管顶进。钢花管采用89无缝管，壁厚4mm，长度根据机位而定，间距0.6m，交错布置。2 、浆材配比 选择普通水泥一水玻璃双液浆，水泥选用p.o.42.5R的普通硅酸盐水泥，水玻璃选用浓度47Be、模数2.1-2.8的水玻璃原液。水泥浆的水灰比=(1.1)一(0.5:1)；水泥浆：水玻璃浆=1:1(体积比)；水玻璃稀释浓度为30-40Be。注浆时，配合比的选择原则根据地质情况和进浆情况而定;当土质疏松，水囊及空腔体积较大，进浆快时，选用凝胶时间短的配合比，反之，选用凝胶时间长的配合比。2、不良地质处理 中国铁建中国铁建2、不良地质处理3、注浆量 对于相对较为均匀的土体采用定量法，即控制注入浆量以达到控制扩散半径的方式。对于土层结构变化较大的土体注浆采用定时法，即不以注