浅埋暗挖隧道利用超前小导洞过富水层施工技术

1、目业晶各幅 教 题专学姓导09931199目业晶各幅 教 题专学姓导09931199浅埋暗挖隧道利用超前小导洞过富水层施工技术土木工程（铁道工程）赵义国王迅直属学习中心交通大学网络教育学院2011年9月 2日院系西南交通大学网络教育学院专业土木工程（铁道工程）年级 2009级 学 号 09931199 姓 名 赵义国学习中心指导教师王迅题目浅埋暗挖隧道利用超前小导洞过富水层施工技术指导教师评 语是否同意答辩 过程分（满分20）指导教师 签章）评阅人评 语评阅人，成 绩答辩组组长 签章）毕业论文任务书班 级 土木工程（铁道工程）2009-7班（高专）学生姓名赵义国 学 号 09931199开题日

2、期：2011 年8月29日完成日期：2011年 9月 29日题目1、本论文的目的、意义本文以北京地铁五号线磁器口站崇文门站区间横通道施工为例，介绍了利用超前小导洞顺利而安全的通过富水层的施工技术，并对所采用的施 工方案、参数、辅助工艺作了阐述。学生应完成的任务 基本了解超前小导洞在浅埋暗挖隧道中通过富水层的施工技术、参数、工艺流程，和施工中的注意事项，熟悉和了解施工中的质量控制和施工中各种问题的处理。2、论文各部分内容及时间分配：（共3周） TOC o 1-5 h z 第一部分（周）第二部分（周）第三部分（周）第四部分（周）第五部分（周）第六部分（周）评阅或答辩（周）3、参考文献见后11页指导

3、教师： 年 月 日 审批人： 年 月 日诚信承诺一、本论文是本人独立完成；二、本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实，一经查出，请答辩委员会取消 本人答辩（评阅）资格。承诺人：赵义国2011年 9月2日 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 第一章前言1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 第二章工程概况3第三章灌注桩的施工103.1技术措施103.2钻孔施工103.3钢筋笼加工与安装103.4混凝土浇筑113.5有关技术措施113.6施工注意事项123.7施工注意事项12第

4、四章塌孔的原因分析、防治措施134.1塌孔的原因分析134.2防治措施134.3塌孔的原因分析134.4防治措施13第五章塌孔的原因分析、防治措施13第六章塌孔的原因分析、防治措施13致谢 16参考文献 17摘 要本文以北京地铁五号线磁器口站崇文门站区间横通道施工为例，介绍了利用超前小 导洞顺利而安全的通过富水层的施工技术，并对所采用的施工方案、参数、辅助工艺作 了阐述。关键词：浅埋暗挖隧道超前小导洞过富水层 施工第一章前言随着社会的不断发展，城市基础建设的不日益扩大，城市地下空间不断的被开发利用， 随之而来的是不断出现新的施工难题，给浅埋暗挖施工技术带来了新的课题。在地下工程 的施工中有很多

5、不可预料的因素，主要表现在地质的变化不定及难以疏干的地下水，给地 下工程的施工带来很大的困难。本文以北京地铁五号线05标段区间施工横通道过富水层 为例，浅述超前引水小导洞过富水层施工技术。第二章工程概况北京地铁五号线磁崇区间施工通道位于区间里程K6+624.531处，与区间隧道正交 连接。施工通道全长56.241m，埋深约18m。地面为竖井施工场地及交通干道崇文门外大 街，其中有39.19m位于道路下方。施工通道顶板位于中粗砂层及粉细砂层上；底部落在粉质粘土层上。潜水层标高 29.4231.09m；承压水水头标高20.3323.68m。竖井施工中揭示横通道地质情况由上到 下依次为粉细砂层、砂质

6、粉土、粘土。潜水水位在竖井开挖完成后位于标高24.70，且未 有下降趋势。工程地质及水文情况见图1。柴填班粉细砂!.:肃成粘兵柴填班粉细砂!.:肃成粘兵第三章图1 施工难点水髀图的问题竖井穿过富水粉细砂层时，由于潜水的作用下，粉细砂层容易形成大量流砂，补给迅 速，无法形成开挖面，当竖井施工到此位置时，几近于停工状态，在经过一系列措施后终 于穿过富水砂层（1.5米厚的富水砂层，费时近一个月才完成该部位的竖井初支施工），在 有鉴于未排净的潜水作用于粉细砂层、砂质粉土层形成流体后对竖井开挖造成的困难，监 理单位会集设计单位、业主代表和施工单位召开了关于区间横通道施工的专题会议。确定 在马头门段施工过

7、程中，采用拱圈外围加密、加长小导管预注浆加固地层，掌子面梅花形 布设导管注浆加固，防止地层滑移；同时可根据水位调整钢格栅连接板位置并在马头门段 拱部隔棉加设临时横撑。实际施工中按讨论确定的方案实施，但施工中现场情况分列如下: 3.1破除竖井井壁时发现原竖井回填注浆层平均厚度达到0.6m。3.2马头门段拱部厚度约1.4m范围内为无水粉细砂层（标高26.04124.7m），经预注浆 后自稳能力较强，未发生坍塌，设连接板位置于此单独开挖上部，施工情况良好。3.3拱部下0.6m因残留潜水作用于粉细砂层和砂质粉土造成流体严重，拱脚土层损失，坍 塌向两侧扩大，一般发育为向外侧1m,厚度0.8m的空洞。3.

8、4下部开挖除与拱部约0.5m的连接段受流体影响段外。其下均为不透水的粘土层，自稳 能力好，开挖正常。3.5同时，马头门段的施工显示粘土富水层有缓慢上行向区间地质分界线标高接近的趋势。 3.6马头门段拱部完成后，封堵其与标准段1m高差的堵头（标准段拱部标高25.041），施 工标准段拱部。在标准段拱部施工共进行3棉。施工中由于残留潜水水位上升导致拱部受 流体影响的范围加大，每棉开挖均有垮塌现象,坍塌范围一般为拱顶1.5m,向隧道前进方向 1m,两侧各1m。当开挖至第三棉格栅架立尚未调整就被流砂淤死。与监理单位商议，认为 应封面注浆，停止开挖。3.7情况发生后，经与降水单位讨论，在洞内施做4 口水

9、平降水井。水平降水管完成后出 水量较小，掌子面情况并无好转。隧道施工无法进行，需要重新讨论确定方案。第四章超前小导管的施工4.1方案比选针对竖井、施工横通道施工中的共同难点，考虑到如果潜水层底部残留水无法有效 排除，不但原无水条件设计施工方案将无法进行，而且施工安全将得不到有效保障。为此， 监理单位多次邀请设计、业主、降水单位及工程界专家对施工情况进行研讨。其间提出了 旋喷桩隔水、大管棚支护、地面密布小口径透水井等方案。竖井及通道受空间所限，旋喷桩不易实施；横通道全长56.214m，大管棚支护不能保 证精度；横通道大部分位于辅路及主路下方，密布小口径透水井无法实施；横通道临时仰 拱以下为粘土层

10、，超前小导洞置于粘土层中，易于实施且不受富水砂层的影响。经对上述 方案在经济与可行性比较基础上，提出采用超前下导洞引排水，上断面后跟进的施工方案。 4.2施工工艺流程施工工艺流程如下:图2工艺流程图4.3施工技术参数封闭施工掌子面，边墙横向架设两根工字钢在同一平面，中间用6 221000竖向双 排梅花形布置钢筋，外侧挂网喷砼保护核心土，增强围岩自稳。在封闭完成的上半断面设 一条横向引水沟，将掌子面上半断面的流水顺边墙导出，排入竖井集水坑泵出。超前降水导洞以原结构边墙为边墙，中部设一直墙，底部降到原结构底板以下 30cm，如需要，待到导洞完成时，仍按设计架设仰拱。为保证开挖超前小导洞的上层覆土的

11、隔水性和稳定性，在横通道下部粘土层内距 含水层1.5m以下施工超前导洞，在超前降水导洞拱顶纵向1.0m设一排预留孔，一排6孔， 喷砼后预留孔内打设梅花孔透水管。拱顶预留孔采用长30cm直径？ 50mm的钢管。透水管 为长2.53.0m直径？ 32mm梅花孔钢管。在透水管下端插入长3.0m的？ 50mm的PVC接导 水管中，将水汇入两侧？ 160mm的PVC排水管内，两侧汇水管每2m向前接一次，接头套管 为20cm，排入竖井集水坑泵出。施做下导洞时预留了两侧墙上部分的连接板，为保证结构的完整性在施工横通道 上断面时，在上下节板处增加纵向钢格栅与边墙格栅用L型钢筋连接。在拱部开挖时，每根打设1.5

12、m长，环向间距10cm的？ 32导管，超前注浆支护。在上断面施工时，对不能完全解决的隧道两侧少量流体引起拱腰至拱脚（约1.5m 范围两侧径向平均0.6m）的土层损失，在格栅架立后用同标号的喷射砼回填。并及时对横 通道砂层周边2.5m范围内的土体进行补偿注浆，预防因含水层砂体流失造成上层土体逐 层塌陷。横通道成环后对砂层两侧壁外2.5m范围内的砂层加固注浆，以预防因含水层砂 体流失造成上层土体逐层塌陷，影响路面交通。水平打设？ 32钢管，纵向间距0.5m，竖 向间距1.0m（单侧3根），管长3.0cm，打入长度2.5m,注1： 0.8:0.6的水泥水玻璃双液浆。横通道超前引水导管施工图见图3、图

13、4。拱部超前小导管甲 3210mm,L=2.0m,每棉排设岌侧壁后2.5m范围内土体补偿内密排，L=2:m 一次 注浆止水帷幕区拱部范围内土 体坍塌，径向 平均0.3m，回 喷岌侧壁后2.5m范围内土体补偿内密排，L=2:m 一次 注浆止水帷幕区拱部范围内土 体坍塌，径向 平均0.3m，回 喷C20砼隔水导层上1.0m范围 乍小导管Q 32 | . 0m,每棉排设-牛L引水管通则壁后2.5m范围内土体补偿耳 生浆管，:q ：3此:也Km二二:二二侧壁回填补偿 注浆体拱部与二步连 接Q 50汇水PVC管Q 160汇水PVC管超前引水小导洞超前引水小导洞超前引水小导洞超前引水小导洞图3超前小导洞与

14、通道结构关系图（横剖面图）图4超前小导洞与通道结构关系图（纵剖面图）4.4技术要求超前小导洞开设之前封闭掌子面，保证横通道上断面不发生流砂现象；南北两侧超前小导洞错开23m进行开挖，通道拱部施工落后于导洞1015m；引水管每隔1020cm打一透水孔，梅花型布置季，端部制成尖状，在打入土体 时，使用棉纱等物堵塞透水孔，防止土体堵塞用管眼，保证引水管的透水性；超前小导管的打入角度控制在1015。之间；喷砼时对拱腰至拱脚的坍塌部分用同标号的喷砼回填，并及时注浆填充空隙，以 防残留水集蓄软化土体。在拱部与二步进行连接时，为保证结构的完整性在施工横通道上断面时，在上下 节板处增加纵向钢格栅与边墙格栅用L

15、型钢筋连接，并确保其焊接质量。横通道成环后对砂层两侧壁外2.5m范围内的砂层加固注浆，注浆压力控制在 0.2 0.4MPa。横通道初支施工结束后，破除引水导洞的拱顶及中墙，并铺设底板砼至设计标高。加强洞内及洞外的监控量测，及时反馈监控信息。第五章效果检验与分析区间施工横通道拱腰处于富水砂层中，砂层中的潜水，无法通过降水井将其疏干， 在施工过程中形成流砂，给施工带来了很大的困难，通过采用下导洞超前，打设透水管引 排富水砂层的潜水，在横通道拱部的施工过程中，没有发生流砂现象，仅在局部存在渗水 现象，最大累计沉降值15mm，在短时间内安全、顺利的完成了通道的施工，为进入正洞的 施工提供了保障。超前引

16、水小导洞利用通道的边墙作为导洞的边墙，充分利用了既有资源，在不影响通 道的结构受力情况下达到了预期目的，同时为项目及单位创造了经济效益，对以后类似的 工程具有借鉴意义。第六章结论北京地铁05标区间横通道采用超前引水小导洞过富水层的施工，有效的排除了地层 的残留水，为施工创造了有利的条件，有效防止了土体的流失及坍塌，有效的控制了地面 沉降，保障了施工安全，为以后在以后城市地下工程施工中遇水遇流砂时多了一条选择， 为今后类似工程的施工提供了借鉴。致 谢本文是在王讯老师精心指导和大力支持下完成的。在论文的写作过程中贾老师对论文 的框架、文中数据的支持，给予了精心指导并提出了众多合理建议，为论文理论性、科学 性提供了强有力的支持。同时也是我对超前小导管施工的施工方法、工艺要点、施工注意 事项。有了更高、更全面的认识。同时，我也要感谢我的同事、同学们，谢谢大家对我的论文提供的一些意见和建议、 资料参考，使我写这篇论文的时候，能够顺利完成这篇重要的论文，谢谢大家!向所以给与 我关心和帮助的老师和同学们示衷心的感谢！参考文献中华人民共和国建筑法建设工程质量管理条例国务院令第279号建设工程监理规范(GB50319-2000)铁路建设工程监理规范(TB104022007)建设工程项目管理规范(GB/T50326-2001)建设工程