端头加固施工方案

目录一、编制依据 1二、编制目的 1三、工程概况 11、工程地质 12、水文地质 2四、加固设计 21、管棚注浆施工 22、地面预注浆及跟踪注浆 3五、管棚注浆加固 41、跟管钻进管棚施工 42、管棚安装 63、注浆施工 7六、地面预加固及跟踪注浆 91、袖阀管注浆工艺 92、袖阀管芯管 93、注浆材料 94、注浆施工流程 94.1布孔 10钻孔作业 10安设袖阀管 11袖阀管封孔 11注浆施工 11注浆顺序 115、注浆结束标准及效果检测评价 11注浆结束标准 11注浆效果检查评定 12七、主要施工机械及劳动力配置 131、主要施工机械配置 132、劳动力配置 13八、施工工期安排 14九、质量控制和检验 141、质量控制 142、注浆效果检验 14十、安全质量及文明环保措施 141、安全保证措施 142、质量保证措施 153、文明环保措施 1600一、编制依据3～双凤桥站～道施工设计图；【龙桥路站～双凤桥站～武青南路站区间隧道岩土工程勘察报告（正式）】【龙桥路站～双凤桥站～（构筑物及地下管线调查报告；国家、四川省及成都市现行有关法律法规、规程和技术规定；成都地铁有限公司及中铁隧道集团有限公司安全生产管理规定、制度；35二、编制目的为保证盾构始发及到达安全，需对端头地层进行加固。为使加固工作安全、有序，并规范作业人员的施工行为，特编制本方案。三、工程概况1、工程地质根据地质勘察报告揭示，8个隧道洞门端头的地质情况如下：表3.1 洞门端头地质情况一览表序号车站 洞门位置地质情况1龙东端头左线洞门桥隧道上覆<1-2>人工杂填土、<3-1-3>黏土、<3-4-2>稍密粉细砂、<3-8-2>中密卵石土，埋深10.8m，预注浆孔深14m，数量9个。路隧道上覆<1-2>人工杂填土、<3-1-3>黏土、<3-4-2>稍密粉细砂、2东端头右线洞门站<3-8-2>中密卵石土，埋深10.8m，预注浆孔深13m，数量9个。隧道上覆<1-2>人工杂填土、<2-3-1>粉质粘土、<3-8-2>中密卵石土，3西端头左线洞门埋深10.5m，预注浆孔深13.5m，数量9个。4双西端头右线洞门隧道上覆<1-2>人工杂填土、<2-3-1>粉质粘土、<3-8-2>中密卵石土，凤埋深10.5m，预注浆孔深13.5m，数量9个。5桥东端头左线洞门站隧道上覆<1-2<2-9-2><3-8-2><3-8-3>密实卵石土，埋深9.7m，预注浆孔深13m，数量9个。6东端头右线洞门隧道上覆<1-2<2-9-2><3-8-2><3-8-3>密实卵石土，埋深9.7m，预注浆孔深13m，数量9个。7武 西端头左线洞门隧道上覆<1-2>人工杂填土、<2-3-3>粉质粘土、<2-9-1>松散卵石土、青青<2-9-2<3-8-2>9.8m13m，南9路隧道上覆<1-2>人工杂填土、<2-3-3>粉质粘土、<2-9-1>松散卵石土、8站西端头右线洞门<2-9-2<3-8-2>9.8m13m，92、水文地质本区间隧道地下水主要赋存第四系砂卵石底层中的孔隙型潜水，隧道底层在垂直剖面上，自上而下其透水性和富水性如下：人工填土层：区间隧道内广泛分布于地表，渗透系数差异较大。经验系数，渗透系数k=0.01m/d沙层：呈透镜状分布，根据成都地区的降水经验，渗透系数 k=10.0m/d，为强水层，富水性好。卵石土层：广泛分布，根据成都地区的降水经验，渗透系数 k=18.00～22.00m/d，为强透水层，富水性好。四、加固设计时端头地层的稳定，在盾构始发前及到达前，对洞门端头进行管棚注浆加固。15mφ108mm120与桩之间的空隙打设斜向管棚，外插角约1°；始发后在始发端头15m1.5m，根据掘进情况随时进行跟踪注浆。1、管棚注浆施工（1）超前管棚加固原理超前管棚是为了保证盾构通过时地层的稳定，利用管棚机在隧道拱顶区域钻孔，打设前支护钢管，并进行注浆固结地层，使隧道拱顶预先形成保护带。此结构的抗弯、抗剪功能可有效承载局部松驰的地层荷重，适时提供隧道盾构进入地层及露出刀盘，无法及时注浆或补充注浆前这一空档所需的支撑力，使地表得以稳定安全，如图 4.1所示。超前管棚具有以下显著功能：1）锚杆作用图4.1 管棚孔位布置平面图及剖面图2）支撑作用3）固结作用通过钢管预注浆，浆体通过管壁钻孔在钢管周围形成“放射状”扩散，使围岩固结形成整体，可减少盾构通过时引起的地表沉降。4）超前预报作用通过钻机成孔，能够起到超前预报的功用，从而判断端头地质松散情况，以便在盾构通过端头时采取调整良好的参数预防措施，防止较大地表沉降及塌方。2、地面预注浆及跟踪注浆盾构始发前对隧道中线以上部位进行预加固，加固范围为端头 15m，加固宽度为盾构机侧各3m，钻孔深度见表3.1，预加固范围示意图如图4.2。图4.2地面预加固范围示意图预注浆完成后用水清洗袖阀管，便于进行跟踪注浆，及时对地层进行补充。五、管棚注浆加固1、跟管钻进管棚施工准备工作钻具组合准备工作钻具组合架设工作平台安放钻机孔位测量定位跟管钻进钻至设计深度埋管拔套管换孔注浆

图5.1 跟管钻进管棚施工工艺流程根据设计图由测量组精确给出孔位，将孔位沿开挖边线外放 20cm，按400mm间距标作业面。钻机平台用钢管脚手架搭设并满铺 2cm木模板，平台宽度约为8m×6m，高度随钻孔置调整，脚手架落在地板上面。脚手架连接要牢固、稳定，使用足够剪刀撑及斜撑防止在施钻时钻机产生摆动、位移而影响钻孔质量。见图 5.2。图5.2管棚施工平台示意图移动钻机就位，利用水平尺调整钻机至水平，再根据设计需求的方位角调整钻杆角度。准备开钻。钻孔为保证成孔质量，防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌，钻孔间隔进行，φ146套管跟进，孔深大于管棚长度不小于0.3米，以保证顺利安装φ108×6mm钢花管。钻机开孔时的钻速宜采用低速，钻进20cm后转入正常钻速。钻进过程中风压根据钻进情况随时调整，基本维持在0.8Mpa左右，转速为40r/min，钻压为30Mpa左右。打孔角度洞口段为1°，钻进过程中随时对方位角进行复核，发现偏差及时纠正，保证管棚就位于设计位置。钻孔水平容许偏距沿相邻钢管方向不应大于100mm200mm（管棚前端，而非孔口端。施工顺序为钻孔由高孔位向低孔位进行。钻进过程中密切注意孔口返渣和套管跟进的情况，不要在钻进中频繁串动钻具以免钻具卡死在套管内，发现问题要及时处理。钻孔至设计深度后移动钻具，然后通风清孔，孔内泥渣、岩粉排除干净后下根据施工经验，在排渣过程中，岩粉不能完全清除干净，在进管时可将φ1082。项次检查项目项次检查项目规定值或允许偏差备注1孔 位（㎜）±502钻孔深度（㎜）±503钢管长度（m）不小于设计值42、管棚安装方向角（°）1管棚加工108×6mm3.0m×5=15m10mm2.0m10mm200mm。钢管入孔管头焊成圆锥形，便于入孔。见图5.3。图5.3第一节钢花管加工图5.3第一节钢花管加工管棚钢管安装棚管顶进采用管棚钻机和人工相配合下顶进钢管。接长钢管应满足受力要求，采用3m*2+4m=10m150%。管棚钢管安装到位后后开始拔出套管，拔管采用拔管机起拔，拔管时应保证φ108不随套管拔出。严密，以防浆液冒出。封闭，然后再在管棚花管的管口安装固后准备注浆。3、注浆施工注浆准备注浆前先进行注浆现场试验，以调整注浆参数，水泥浆的搅拌应在高速搅拌机内进行，严格按照施工配合比进行投料，在钢管中注水泥浆，水灰比1:1，注浆结束后用水泥砂浆充填无缝钢管，以增强钢管强度和刚度。搅拌水泥浆的投料顺序：在放水的同时，将缓凝剂、外掺剂在水中按一定比例加入，搅拌溶解，再将需要的水泥倒入，搅拌2～3min。严禁水泥块或纸片进入浆液，放浆进入储浆桶时要用滤网过滤，以防止堵塞注浆泵。注浆要点液的致密程度，利于防渗的要求。连接注浆管路后，利用注浆泵先压水检查管路是否漏水，设备状态是否正常，而后再做压水试验,以检查设备的完好性。根据成都地铁施工经验，注浆时拟取初压0.2MPa，终压0.4Mpa，进浆量20～25L/min；10min1：1施工过程中，每钻完一个孔，随即安设该孔的钢管，注浆顺序先下后上，浆液扩散半径不小于0.5m，全孔可采用后退式分段注浆方式。注浆时注浆压力不能太大,以免浆液压力影响邻近地下管线等建筑物。应在适当位置检查注浆效果,并据检查结果调整注浆压力等有关施工参数。注浆施工过程中如发现掌子面漏浆，应及时用麻布进行封堵。在洞口顶面设置监控量测点，当发现地表隆起现象时，及时调整注浆压力和注浆量。以避免注浆压力过大造成大的地面变形。注浆过程应随时注意注浆压力的变化，压力达到设计值且注浆量也与设计相符后，即可停止注浆。结束标准：⑴进浆量，一般在20～30L/min；⑵注浆压力逐步升高，达到设计终压并持续15min以上；注浆控制

图5.4注浆工艺图注浆施工作业中，浆液注入的压力是一个最为关键的现场施工过程控制因素。根据压力表显示的孔口压力变化可以判断注浆施工的基本发展状况，并及时采取相应措施。压力逐渐上升，但达不到设计要求的压力。原因分析是：浆液浓度低、凝胶时间较长、浆液在卵石中形成劈裂脉或者是部分浆液溢出。此时应适度加大浆液浓度、小时间间隔注浆。注浆开始后压力不上升，甚至离开初始压力呈下降的趋势。原因分析是：表明浆液已经外溢。此时应该采取大浓度浆液和较低注入速度，如果情况无改变，则应先停止注浆。注浆压力上升后突然下降，表明浆液从注浆管周围溢走，或者是注入速度过大，扰动碎石岩层，或遇到空隙薄弱部位。此时应适度降低注入速度。压力反复升降，但总趋势呈上升态势。原因分析：由于注浆浆液的凝胶时间较短。此时应该适度调长浆液凝胶时间。压力上升很快，而注入速度上不去。原因分析：表明注浆岩层较为密实或者浆液的凝胶时间太短。压力有规律上升，即使达到容许压力时，注浆速度也比较正常，这表明注浆施工作业是成8功的。压力上升后又下降，然而后来压力又再度上升，并达到设计的要求值。这可以认为该种情况的空隙部位已被浆液填满，此种情况也是成功的。1、袖阀管注浆工艺袖阀管后退式分段注浆工艺是采取潜孔钻机成孔后，下入袖阀式注浆管，利用配套的止浆系统，自下而上按一定的设计注浆分段长度进行注浆。采取双液注浆系统。5cm，1％，后，做好钻孔记录。浆芯管至预定注浆段。注浆采用从孔底开始分段压注，分段长度（步距）注浆完成后，向上移动一个步距的芯管500mm3～4（2m管。每次注浆完毕后，应立即用清水冲洗袖阀注浆管，并盖上闷盖，以便于多次注浆。2、袖阀管芯管φ22mm0.6～1m，6～72配套的止浆系统构成双向式止浆体系，从而达到分段注浆工艺的要求。3、注浆材料(1)原材料：①32.5R35～50Be’，模数=2.4～2.8W:C=0.8～1:1，C:S=1:1，35Be’。4、注浆施工流程注水试验注水试验配制浆液安设注浆管注浆作业第一段注浆N达到要求Y……N补 注Y注另一注浆孔……N所有孔达到要求补 注YN质量检查补 注Y结束布孔

图6.1 袖阀管垂直注浆工艺流程图端头加固根据端头实际情况进行钻孔布置，地表注浆孔垂直于地面，首先由测量人员将注浆孔的准确位置放样出来，以利于钻孔作业有条不紊，顺利进行。钻孔作业①钻孔采用跟管潜孔钻机钻成孔。钻孔水平孔位误差≤5cm，钻孔垂直度≤±1°，钻孔深度超过设计深度0.5m，以满足下管深度。②干钻成孔。③钻孔内（套管内）不得有杂物，以便有利于注浆管的安设。④司钻员要求经验丰富，能根据钻孔过程大致判断地层岩性，便于确定钻孔深度。施工中要做好钻孔记录，以确定注浆管的下管情况。⑤完成钻孔，值班人员现场验收合格后，进行袖阀管的安装（记录袖阀管安装深度），安钻杆固定盘 钻机平台设好注浆管后，将套管拔出。拔管时严禁将袖阀管同时拔起，若出现此情况需进行重新钻孔者重新安装袖阀管。 导向管套管 覆盖层基岩钻具钻头安设袖阀管

图6.2钻孔双套管示意图 图6.3袖阀管安设示意图钻孔完成后，立即插入袖阀管，通过带螺纹的接头连接，管底加闷盖封闭底口，管口加上闷盖，管接头要密封可靠。袖阀管封孔采用水泥＋膨润土浆液进行封孔，封闭泥浆配比按水泥：膨润土：水＝1:2.5～4:1，1～2m采用水泥浆封孔。注浆施工KBY-50/700.4～0.5m，注完此段后，再后退注另一段，直至全孔注浆完毕。注浆过程中要做好详细的注浆记录。每段注浆由止浆塞控制，浆液在止浆塞控制下，只能在该段向地层扩散。当全孔注浆结束后，立即取出芯管清洗，以防止浆液在芯管中凝固。每次注浆完成后，立即进行孔内冲洗。将冲洗管插入袖阀管的底部，压入清水，直至孔口返回的水基本干净，在冲洗过程中要反复上下移动水管，将管内的水泥浆冲洗干净后，便于后续注浆进行。注浆顺序采取间隔跳孔注浆，注浆按先加固周围，再加固中间加密区施工。5、注浆结束标准及效果检测评价注浆结束标准11注浆采取定量和限压相结合的方法进行控制控制注浆量0.5m0.5m30.1m3左右，根据注浆情况进行调整。Q＝3.14*L*R2*n*η其中L为分段长度，R浆液扩散半径，n地层孔隙率，η浆液损失L取0.5m R取0.4 n取0.3 η取1.25计算Q＝0.1m3注：以上计算以周边孔为例，其他孔位参照此方法进行计算。此注浆量是0.5m为例进行解释说明，实际施工中以实际钻杆提升量进行计算控制。注浆压力3.0bar2.0bar压力高过控制压力以后,提升钻杆以后再注。单孔单段注浆结束标准①浆液达到预定注入量，可以结束本段注浆；②浆液注入量未能达到预定注入量，注浆压力超过3bar时，稳压5min结束注浆。单孔注浆结束标准①分析注浆数据，如果浆液注入量基本达到预定值，可以结束本孔注浆；②对引串浆、跑浆、卡管等原因造成注浆量不够的段落进行补注，基本达到预定量后，可结束本孔注浆。③对于孔堵塞，套管变形无法注浆的，结束本孔注浆，做好记录，采取其他补救措施；群孔注浆结束标准①各单孔单段达到注浆结束标准。②单孔注浆达到注浆结束标准占全部注浆孔的90％。注浆效果检查评定同时为下一步施工提供依据和保障。单孔注浆结束后，通过对地层填充率的反算分析，确定地层中浆液的填充情况，定量地确定注浆效果。1、主要施工机械配置主要施工机械配置见表7.1。表7.1主要施工机械配置表序号设备名称型号单位数量备注1管棚钻孔机台12空压机台13双液注浆机台14电焊机台15搅拌机台16水泵台12、劳动力配置施工作业面应配备表7.2中所列的劳动力人员。表7.2劳动力配置表序号工种数量工作内容1技术负责人1施工组织与质量控制2试验员1浆液配置3工区安全负责人1安全管理4安全员1安全监督5空压机司机1空压机操作和保养6钻孔机司机2机械操作7注浆司机18普 工8负责钢管运输、浆液搅拌9电工1负责用电10电焊工1焊接、割除八、施工工期安排每个洞门端头加固工期为15天，根据龙桥路站施工计划安排，左、右线始发端头加固施工工期安排，如表8.1所示；另双凤桥站及武青南路站目前基坑开挖还没有完成，暂时无法进行加固安排；下步加强跟踪2个车站施工进度，及时安排洞门端头加固。序号项目工期时间序号项目工期时间1龙桥路站左线东端头洞门192016.6.28～2012.7.162龙桥路站右线东端头洞门192012.7.17～2012.8.4九、质量控制和检验1、质量控制超出设计要求时，应及时纠偏。钻孔施工误差：钻孔水平容许偏距沿相邻钢管方向不应大于 100mm，垂直偏距隧道内侧方向不应大于200mm（对管棚前端，而非