某项目溶洞处理施工方案.docx
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某项目溶洞处理施工方案
溶
洞
处
理
施
工
方
案
目 录
一、工程概况 2
二、溶洞补充勘察成果分析 2
三、溶洞处理目的、处理原则及重点、处理方法及施工工艺 3
1、处理目的 3
2、处理原则及重点 4
3、溶洞处理方法及相关要求 4
4、注浆工艺流程 6
5、溶洞处理的范围的确定 8
四、溶洞处理施工顺序及施工注意事项 8
1、施工步骤 8
2、施工注意事项 10
五、工期安排 10
溶洞处理施工方案
一、工程概况
草暖公园至小北站区间在里程:
YDK7+903.505~YDK8+052.610范围内,隧道穿越地石炭系灰岩地层。
根据初勘、详勘和溶洞补充勘察资料,隧道穿越区有较多溶洞。
溶洞处理场地位于广州市环市中路与解放北路交叉的东北角,即亚哥花园及花园外面环市路上和人行道上,地面标高9.17~13.49m,相对高差4.32m,微地貌属山麓斜坡堆积。
溶洞补充勘察阶段共分成5个施工小区,施工124钻孔,27个CT孔对。
本次设计是在补充勘察资料的基础上,结合CT,根据溶洞的空间分布、溶洞与隧道的位置关系、溶洞充填物的类型,提出溶洞具体的溶洞处理方案。
二、溶洞补充勘察成果分析
1、根据勘察情况,该段溶洞分布广,规模大,溶洞最大高度18.30m(D02)。
补充勘察的124个钻孔,70个钻孔揭示有溶洞或空洞,溶洞集中分布,右线:
YDK7+969.950~YDK7+974.951和YDK8+006.114~YDK8+026.113,左线:
ZDK7+948.222~ZDK7+963.221和ZDK8+002.060~ZDK8+017.062,溶洞竖向位置主要在隧道结构底部和结构底板以下,探到最深溶洞底标高为-31.44。
2、溶洞主要分于二、三、四区,占揭露到溶洞钻孔的95.7%,一区仅有1个钻孔揭露到溶洞,五区仅有2个钻孔揭露到溶洞;
3、在剖面上溶洞主要分布在标高为5.35~-31.44m范围内,其中以分布在标高为-1.40~-14.00m之间最为普遍;
4、在小于3.50m的140个溶洞中有72个无充填物,占51%;大于等于3.50m的27个溶洞中,4个为无充填物,占15%,其余均为半充填及全充填;
5、顶板厚小于3.00m为主,约占三分之二,大于3.00m约占三分之一;且裂隙发育,溶蚀强烈;
6、根据钻进过程中钻杆掉落,下落情况,是否返水,采上来的芯样特征,大致判断溶洞是否有充填物,半充填,全充填。
溶洞充填物较为复杂,主要有灰黑色流塑状淤泥,软粘土,泥炭质粘土,粉质粘土;可塑状的粘土,粉质粘土;硬塑状的粘土,粉质粘土;稍密状粉土,中密状粉土;松散状的中粗砂;稍密状的中粗砂;中密状的中粗砂;以上各类土均不同程度地含有灰岩碎块,岩屑。
三、溶洞处理目的、处理原则及重点、处理方法及施工工艺
1、处理目的
1)确保盾构掘进期间的盾构机安全
位于隧道底的部分溶洞,其填充物为淤泥和松散的细砂,承载力很低(40~80Kpa),通过对溶洞处理,确保盾构机安全、顺利通过溶洞区,避免盾构机突陷等意外事故的发生。
2)防止地表塌陷和过大沉降
位于隧道顶的部分溶洞,其填充物为淤泥、砂层和粘土,而隧道道底为中、微风化石灰岩,是典型的上软下硬地层。
不少溶洞呈串珠状分布于位于隧道工作面范围,由于溶洞夹板为岩层,难以形成土压平衡掘进模式。
通过处理,使隧道顶的地层和工作面土体能保持稳定,防止拱顶坍塌,工作面土体流失,减少地表沉降。
3)满足永久隧道结构的承载力、变形、防水要求
溶洞填充物和灰岩地层承载力有很大的差别。
通过对地层处理,提高该处地层的承载力,减小不同地层之间的差异沉降,减少管片渗漏,以满足地铁正常运营。
2、处理原则及重点
1)溶洞处理应结合补充钻孔、跨孔CT物探资料来进行。
2)防止盾构机突陷、明显上软下硬和永久结构后期沉降过大,处理的重点是隧道下部。
3)主要针对填充物为淤泥、松散砂层、软塑状泥炭质粘土和粉质粘土的溶洞。
4)注浆加固的次序:
应考虑地下水的影响,确保注浆效果,减少注浆损失。
5)针对不同的溶洞形式(空洞、填充物的力学指标不同)采取不同的措施。
6)尽量利用已有的补勘钻孔进行处理。
7)结合盾构施工特点和工程需要,注浆加固效果的检测重点以加固体强度控制为主。
3、溶洞处理方法及相关要求
根据每个钻孔溶洞的情况,对不同的溶洞采取不同的处理方法。
1)无填充溶洞和半填充溶洞处理方法
对大于2m以上的无填充溶洞和半填充溶洞,先采用填砂处理,后采用注浆加固的方法。
填砂处理的方法是在原钻孔附近(约0.6m)补钻一个φ130的投砂孔。
注浆加固的方法与见后面的全填充处理方法。
共有7个大于2m的无填充溶洞。
对小于2m的无填充溶洞和半填充溶洞,可采用注浆填充。
2)全填充溶洞处理方法
采用压力注浆的方法进行填充加固,注浆压力从低到高,间歇、反复压浆;
采用以下注浆方式:
(1)花管注浆:
隧道两侧已埋设花管的钻探孔
(2)PVC袖阀管注浆:
溶洞填充均匀,加固位置可控性强,主要是新增加钻孔和隧道中间钻探孔。
3)注浆材料
周边孔:
纯水泥浆+水玻璃;
中央孔:
纯水泥浆。
4)注浆压力和注浆量
周边孔:
以相对小压力、多次数、较大量控制;压力0.2~1.0MPa,3~4次,总注浆量控制在92立方米以内。
中央孔:
压力按0.8~2.0控制,3次,总注浆量控制58立方米左右。
5)注浆间歇时间
每次间隔6~10小时。
6)注浆终止标准
注浆终压达到设计终压,注浆量达到设计注浆量的80%;或虽未达到设计终压,但注浆量已达到设计注浆量,即可结束本孔注浆。
4、注浆工艺流程
1)花管注浆工艺流程
(1)预钻孔:
在确定要注浆的位置上用工程钻机钻孔至预定深度;
(2)制作花管:
在¢25PVC塑料管上按间隔约20~25cm的距离对开两个直径5mm的小孔,上下两排孔的位置相互垂直;在小孔外面包上三层防水胶布;
(3)下花管:
在已完成的钻孔中下入已制作好的花管,距孔口约8~12m以上则接上未钻孔的PVC管;
(4)封孔:
在下好PVC管的钻孔中距孔口5~6m位置用水泥砂浆进行封孔;
(5)管线连接:
在封孔达到3~5天龄期后,将注浆压力管与花管进行连接;
(6)制浆:
按设计规定的水灰比制备水泥浆液;
(7)注浆:
启动注浆泵,压送清水,在此过程中压力逐步提高,直到冲开封胶压力回落后,泵送水泥浆液,一直注浆到设计所规定的压力并稳定为止;在此过程中可视需要或设计规定进行间歇注浆,直至符合设计要求为止。
(8)做好注浆过程中各项记录:
注浆时间、注浆压力、水泥用量、水灰比、注浆过程出现的特殊情况等;
(9)注浆达到设计要求后,清洗管路及花管,拆除注浆管,进行下一
孔的注浆。
2)袖阀管注浆工艺流程
(1)预钻孔:
在确定要注浆的位置上用工程钻机钻孔至预定深度;
(2)清孔:
在已完成的钻孔中用浓泥浆进行清孔,排除粗颗粒渣土;
(3)下套壳料:
按设计的配合比配制好套壳料,并从孔底往上灌注套壳料至到孔口;
(4)制作袖阀管:
在直径50mm的PVC塑料管上按间隔35cm的距离开8~10个直径5mm的小孔,开孔范围长约5-8cm,各小孔的位置相互错开;在开小孔约10cm长的外面套上一层约3mm厚的橡胶膨胀圈(即袖阀),两端用防水胶布密封;(袖阀管市面上一般有成品卖,规格因厂家而异)
(5)下袖阀管:
在下完套壳料的钻孔中下入已制作好的袖阀管;
(6)管线连接:
在套壳料达到一定龄期后(约3-7天),在袖阀管内下入注浆器,注浆器的中间约20cm长开槽孔,在其上下各带有止浆塞,将注浆压力管与袖阀管内的注浆器进行连接;
(7)制浆:
按设计规定的水灰比制备水泥浆液;
(8)开环注浆:
将注浆器下至需要注浆的孔段,启动注浆泵,压送清水,在此过程中压力逐步提高,直到冲开橡胶袖阀及所对应位置的套壳,压力回落后,泵送水泥浆液,一直注浆到设计所规定的压力并稳定为止;在此过程中可视需要或设计规定进行间歇注浆,直至符合设计要求为止。
(9)连续开环注浆:
根据设计要求,上下移动注浆管,在需要注浆的各部位依照上述第8点的做法逐步开环注浆,直到完成所有孔段的注浆;
(10)做好注浆过程中各项记录:
开环位置、注浆时间、注浆压力、水泥用量、水灰比、注浆过程出现的特殊情况等;
(11)注浆达到设计要求后,清洗管路及袖阀管,拆除注浆管,进行下一孔的注浆。
5、溶洞处理的范围的确定
1)隧道顶部
溶洞位于隧道顶部时:
盾构隧道加固注浆加固的理论和经验值为:
B/2~5.0m,也就是3~5m,根据设计要求,取3m。
2)隧道洞身
溶洞位于隧道身时:
隧道洞身和周边3m:
3)隧道底部
溶洞位于隧道底时:
防止盾构沉陷和差异沉降:
隧底5m,主要针对淤泥、软塑和松散砂层。
四、溶洞处理施工顺序及施工注意事项
1、施工步骤
1)管线探测
该区域位于人行道及车道附近管线复杂,有光缆和煤气管道,对施工影响很大,由于管线非常重要,改迁工作相当复杂,设计对管线采取的是避开方式。
为确保施工过程中管线的安全,施工前仔细对管线进行探测,施工过程中联系管线业主单位负责人进行旁站。
2)止水帷幕施工
根据设计图纸的要求,先对四周向外扩张的溶洞进行注浆施工,形成一道止水帷幕,封住主要的水流通道,防止中间孔注浆过程中浆液四处扩散,对整个注浆量就可以进行控制。
根据设计图纸要求,左线外侧有三道止水帷幕:
B02—B03,C04—C05—C06,C08—C09—D01—D02;右线外侧两道止水帷幕:
B30—C32—C33—C34—C35—C36,D22—D23—D24—D25。
施工止水帷幕过程中,钻孔按2.5m进行加密。
具体顺序是先对原有钻孔进行注浆,注浆施工完成后再在原有钻孔中间增加新钻孔,新钻孔既能够对注浆效果进行检测,又能作注浆孔,加强止水帷幕的止水效果。
施工一个钻孔然后注浆,完成之后再进行下一个钻孔施工。
对新增加钻孔采用袖阀管注浆。
3)投砂孔施工及投砂
根据设计要求,对大于2m的未充填、半充填溶洞要进行投砂处理。
投砂孔与原有溶洞钻孔间距0.6m。
4)中间钻孔注浆;
止水帷幕施工完毕之后,进行中间孔注浆,注浆采用跳孔施工。
为保证注浆有序进行,对溶洞采用分区注浆。
对每一个分区进行统一管理,原有注浆孔注浆完毕之后再进行补充钻孔施工,也可以防止串浆。
5)新增加钻孔施工及注浆
新增加钻孔既能够对原有钻孔的注浆效果做一个很好的检测,又能对影响较大的溶洞做一个补充处理。
根据溶洞的情况,新增加钻孔深度见溶洞处理施工图纸。
6)检测
溶洞处理施工完毕之后,对处理区内进行抽水试验,根据抽水试验的结果,指导以后盾构机的掘进施工。
7)地面恢复及退场
施工完毕后对场地内损坏结构物及地面进行恢复处理,主要是对地面进行填平,对破坏路面进行修复,对水池底板进行修复及进行防水处理,确保场地的顺利移交。
2、施工注意事项
1)严格按照设计图纸的要求进行施工,确保钻孔深度满足设计要求,钻孔施工过程中做好编录;
2)严格控制浆液配比,做好施工记录及各种签证记录;
3)严格控制注浆压力,加强地面监测,防止重要建筑物破坏;
4)切实进行分次注浆,控制好分次注浆量和间隔时间;
5)施工过程中如管道堵塞,及时进行清洗,严防堵管;
6)施工过程中
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