隧道地表注浆施工方案 已传.docx
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隧道地表注浆施工方案已传
龙洞堡机场隧道出口地表注浆专项方案
1.工程概况
龙洞堡机场隧道起讫里程为(DI3K27+638~DI3K30+134),中心里程DI3K28+886,隧道全长2496m。
其中龙洞堡机场隧道出口里程(DI3K30+134~DI3K28+886),该段全长1248m,该段隧道掘进方向为1‰下坡。
根据设计资料,该段隧道总体岩体主要为薄层状灰岩及白云质灰岩,岩块单块较坚硬,岩体软弱破碎,呈碎裂结构,溶岩裂隙发育,掌子面及拱顶易散落坍塌,溶岩形态主要为溶穴、溶管,填充少量粘土。
现有设计图纸文件中V级Ⅰ型加强围岩139m,V级Ⅱ型围岩95m,施工难度较大。
根据设计地质资料及现场实际踏勘,DI3K29+970~DI3K30+053段隧道处于机场改扩建人工回填土段,主要成分为机场扩建施工所弃的碎石土和黄土,间或夹杂白云岩或灰岩等碎块石,整体产状比较松散,极易滑塌。
且由于该段隧道覆盖层较薄(个别地段覆盖层为4~5m),根据设计要求对此段隧道原地面进行地表注浆处理。
该段地表注浆采用钢管桩注浆和袖阀管注浆两种工艺,即在隧道两侧外5m范围内采用Φ75钢管桩注浆,隧道顶部开挖范围采用袖阀管注浆加固土体。
2.施工方案
2.1总体方案
DI3K29+970~DI3K30+053段地表注浆工艺是通过浆液对土层的渗透、襞裂作用,充填封闭土层中的裂隙、空洞,固结土层中水份,改善地下土层的性质,从而提高土层的承载力、防渗性能,增强土层的稳定性,以达到止水、加固的目的。
因龙洞堡机场隧道出口段DI3K29+970~DI3K30+053段下穿回填土,所以将采用地表注浆工艺施工,即先在隧道两侧边墙外5m范围内采用Ф75钢管桩注浆加固,钢管桩嵌入基岩不小于1m,然后在隧道顶部开挖范围采用袖阀管注浆加固土体,两者均采用1m*1m梅花型布置;袖阀管采用Ф50PVC管加工制作或成品袖阀管,每隔0.35m钻设1圈6个射浆孔(呈梅花型布置),用软橡胶套包粘好。
钻孔直径为Ф91,套壳料用膨润性粘土和水泥浆液搅拌而成。
注浆压力控制在0.15-0.5MPa。
同时隧道开挖该段时采用Φ89大管棚超前支护,纵向每4.8m一环,环向间距0.5m,单根长度10m,并设置H175型钢钢架加强支护,0.6m/榀,当隧道通过DI3K29+982~DI3K30+026段边墙位于土层,边墙增设Φ42超前小导管,纵向2.4m每环,环向间距0.5m,单根长度3.5m。
2.2主要施工机具设备配置
为确保施工工期和施工质量,根据龙洞堡机场隧道出口地表注浆工程的内容和特点,配置性能良好、配套完善、数量充足的施工机械设备,拟配备的主要施工机械设备情况如下。
主要施工机械设备情况表
序号
设备名称
数量(台、套)
1
地勘钻
17
2
注浆机
4
2.3劳动力配置
根据该明挖断的的施工任务、工程特点、投入的机械设备及所制定的施工方案,按照高度专业化、机械化作业的原则各班组施工劳动力安排见《地表注浆施工劳动力安排表》。
地表注浆施工劳动力安排表
序号
人员及组别
人数
职责分工
1
注浆管加工组
4
加工制作及安装注浆管
2
钻孔组
30
钻注浆孔
3
注浆组
8
注浆孔注浆
小计
42
2.4施工进度计划
2.4.1总体计划
针对龙洞堡隧道出口注浆预加固段的工程特点,我部经过现场实地踏勘后,结合目前实际地形、地貌和地质,决定采用“交错钻孔、注浆”的总体方案。
分步骤,分工序施工,实行流水作业,分班工作,全天24小时施工。
本段注浆孔工程量为17504延米,计划于2011年4月20日至2011年6月1日完成施工,计划施工总工期41天。
每台钻机钻孔约500延米/天。
工期具体安排如下表:
龙洞堡隧道出口注浆段分部工程施工进度计划安排表
序号
项目名称
工期(天)
开工日期
完工日期
1
施工准备
2
2011-04-20
2011-04-22
2
钻孔
35
2011-04-22
2011-05-27
3
注浆
38
2011-04-23
2011-06-01
2.4.2关键工序工期控制
施工准备:
2011年04月22日之前完成;
钻孔施工:
2011年05月27日之前完成;
注浆施工:
2011年06月01日之前完成;
2.5施工前准备
根据现场踏勘调查,DI3K30+048处为新填黄土,该处场地平整时可根据边坡实际高度采用台阶法进行刷破,边坡的高度不宜大于8m,每一个边坡设置一级台阶,以满足施工要求。
刷坡完成后须通知现场技术人员,由现场技术人员通知测量人员及监理工程师进行现场地表复测并三方签认。
2.6袖阀管施工方案
根据袖阀管注浆工艺的特点,袖阀管注浆主要适用于松散土层、淤泥层、回填土层及破碎带等。
所以本段隧道线路位置采用袖阀管注浆工艺是可行的。
本段采用的袖阀管注浆工法是采用定向钻机根据设计要求,打设一个定向孔位,然后在孔内安装前端封闭的注浆套管,套管下到孔底后,在套管外侧下一注浆管,注入配制好的套壳料,使套壳料填满注浆套管与钻孔孔壁的间隙,待套壳料凝固10-13小时后再分段注入水泥浆液。
注水泥浆液时,注浆压力应足够使浆液冲破注浆管四周的套壳料,进而使浆液注入土层中,增强土的稳定性,达到加固土层的功能。
2.6.1袖阀管注浆原理
袖阀管注浆工法是在浆液经过注浆泵加压后,通过连通管进入注浆管,聚集到袖阀管注浆管段,然后通过钻有直径为6ram的泄浆孔的PVC管(即袖阀管),在内压力的作用下,将包裹在PVC外的橡胶圈胀开和套壳料挤碎。
当压力逐渐增大到一定程度,被加压的浆液就会沿着地层结构产生充填、渗透、压密、劈裂流动,此时由于供浆量小于进入量,压力会自动回复到平衡状态,续后的浆液在压力作用下,使得劈裂裂缝不断向外延伸,浆液在土体中形成固结体,从而达到增加地层强度,降低地层渗透性的目的。
逐次提升或降低注浆内管即可实现分段注浆。
橡胶圈的作用是当孔内加压注浆时橡胶圈胀开,浆液从泄浆孑L进入地层,停止注浆时橡胶圈在袖阀管外部浆液的作用下封闭泄浆孔,阻止泥土和地下水逆向进入袖阀管内。
套壳料的作用是在袖阀管周围形成具有一定强度的保护层,注浆时浆液在袖阀管有孔的部位挤碎套壳料,而上部和下部的套壳料仍具有一定强度,可以阻止浆液的上下流动。
这样浆液就只在很小的范围横向流动,以增加地层加固半径。
而注浆芯管的作用是增压,当浆液通过注浆内管进入注浆芯管后,浆液从内管上的4cm长的出浆孔流出。
当浆液进入袖阀管和注浆芯管中间时,在压力作用下,橡皮帽被顶起,随着浆液的聚集,压力达到一定程度后,袖阀管外侧的橡胶圈被胀
开,套壳料被挤碎,从而浆液被挤压到地层中。
袖阀管注浆需分段进行,每段注浆应一次完成。
2.6.3袖阀管施工参数
为减小龙洞堡机场隧道DI3K29+970~DI3K30+053段开挖对机场扩建回填的影响,加固较松散和易滑塌地质岩层。
袖阀管成孔后用套壳料置换出护壁泥浆,套壳料的配比(重量比)为水泥:
粉质粘土:
水=1:
1.75:
2。
套壳料养护5—7d达到强度0.3—0.5MPa后,在袖阀管内放入注浆芯管进行注浆。
注浆材料为水泥、水玻璃双液浆,水泥与水玻璃体积比1:
0.5,水泥浆水灰比为1:
1,水玻璃模数为2.4。
注浆压力控制在0.5—1.5MPa,形成注浆终孔直径约为0.6m的止水帷幕。
在注双液浆时,每次注浆芯管的提升高度控制在30—50cm。
2.6.3施工工艺
(1)现场施工测量放线,对注浆孔位进行放样、进行内部核对,测量后的每一个注浆孔位应用竹签作好标记,发现有隐蔽障碍物,提前处理。
(2)安装钻机,根据设计孔位和注浆孔角度调整钻机位置和钻进角度。
(3)钻进打设注浆孔,注浆孔打设到位后退出钻具,安装袖阀管,袖阀管应尽量安装在孔中央。
(4)注套壳料:
将注浆管沿袖阀管的外侧送到孔底,用泥浆泵,向孔内注入套壳料,注满为止,使套壳料填满注浆套管四周。
(5)套壳料凝固后(10-13小时),即可开始注浆。
注浆采用分段注浆。
注浆时将注浆器送至袖阀管底,然后进行分段后退式注浆,每次注浆长度为30-50cm,直到注满整根袖阀管为止。
注浆次序,每次都必须跳开一个孔进行注浆。
以此类推,进入工作循环。
现场注浆工艺:
①注浆内管和注浆芯管连接好放到袖阀管底部;②注浆内管顶部和液压法浆泵的出浆端连接,中间接有压力表;③通过搅拌机配制水泥浆,把配制好的水泥浆通过注浆机注入到塑料容器中;④在另一塑料容器中,调制水玻璃溶液,使得溶液的浓度在7—9Be之间;⑤把液压注浆泵的进浆端分别放到水泥浆和水玻璃溶液中;⑥开启液压注浆泵进行注浆,水泥浆和水玻璃的体积比为1:
1;⑦注浆压力达到1.OMPa以上并持续30s后,上提注浆内管,提升的高度控制在50cm以内。
为防止浆液在注浆内管和浆泵中凝固,当两容器中的浆液全部注入到袖阀管中后,需对注浆内管进行冲洗。
方法是把液压注浆泵的两个进浆端放人盛有清水的容器中,对袖阀管注入清水,注入的体积等于注浆内管体积和液压注浆泵进出浆皮管的体积。
注浆中应密切注意注浆压力的变化。
每段注浆时,压力表应出现两次峰值,在注浆刚开始,出现第一次峰值,压力达到1.2MPa左右,持续的时间很短;随后压力逐渐降到0.5—0.9MPa间的相对平稳值,持续时间在一分钟左右,压力表出现第二次峰值,压力约为1.3MPa,偶尔也能达到1.6MPa以上,将注浆内管上提进行下一段注浆。
压力表出现第一次峰值是由于套壳料引起的,当套壳料被挤碎,这个峰值很快下降;随着浆液的注入,地层中间的空隙被填充,注浆压力也逐渐增大,达到第二次峰值
2.6.4施工工艺流程
见袖阀管法注浆施工工艺流程图。
2.6.5注浆施工准备
在正式开始注浆前,须充分做好下列各项准备工作:
(1)详细分析研究设计要求、地质条件,考虑所须的设备、器材人员配备和可能会遇到的问题及处理方法。
(2)参加施工图纸审查,明确图纸及技术要求。
(3)现场施工测量放线,放注浆孔位、进行内部核对,并对甲方复核、签证,避免错漏。
测量后的每一个注浆孔位应用竹签作好标记,发现有隐蔽障碍物,提前处理。
(4)对机械设备进行全面检修保养。
(5)做好各种注浆材料的备料工作。
(6)配备健全各种工作人员,明确岗位及责任。
(7)进行各种安全检查。
平整场地道路,安装水源、电源、搭临时设施,规划施工场地使用布置。
2.7钢管桩施工方案
2.7.1施工工序
施工顺序:
桩机安装 桩机移动到位 吊桩 插桩 锤击下沉 接桩 锤击至设计深度 内切钢桩 压力灌浆。
为防止打桩过程中对临桩及围墙造成较大位移和变位,并使施工方便,一般采用先打中间后打外围,(或先打中间后打两侧)。
这样有利于减少挤土,满足设计对打桩入土深度的要求。
并搞好场地处理、放样桩和复合等配合协调施工。
2.7.2钢管桩施工工艺
(1)按设计做好打孔准备。
(2)注浆准备,包括调试注浆机、配置浆液等。
(3)先在隧道两侧边墙外5m范围内采用地质钻机钻设钢管桩注浆孔,孔位严格按照1*1米间距布设,再插入Ф75钢管桩,钢管桩要求梅花形布设注浆孔。
(4)计算理论注浆量,然后对注浆钢管间隔注浆,达到理论用量后再持续注浆1分钟即可。
(5)采用高一等级砂浆对注浆孔封闭,防止浆液和地下水渗出。
(6)进入下一循环作业。
2.7.3钢管布置参数的选择及注浆钢管加工
(1)地表加固参数选择与地基地质情况有关,清水隧道围岩孔隙率较大和地下水较发育,扩散半径相应较大,根据设计图纸规定施工中参数为:
1m×1m梅花型布置。
(2)注浆钢管加工。
注浆钢管周边设置注浆孔,注浆
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