海底隧道f1风化槽施工方案.docx
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海底隧道f1风化槽施工方案.docx
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海底隧道f1风化槽施工方案
xx工程xx标
xx风化槽施工方案
(优化方案)
xx集团
xx工程xx标项目经理部
年月日
xx隧道行车右线A2标
F1风化槽优化施工方案
一、工程概况
根据已施作的水平超前地质探孔资料表明,A2标F1风化槽从YK8+334(左侧)和YK8+346(右侧)开始进入W3强风化花岗岩不良地质地段,围岩含水量大,水压力达到0.45Mpa,地质情况复杂,施工难度大。
A2标纵断面图
A2标原过风化槽施工方案为双侧壁法全断面帷幕注浆,经过认真分析和专家论证,我们认为原方案存在以下优缺点:
•优点:
1.有利于控制拱顶沉降
2.有利于大型机械作业
•缺点:
1.由于断面太高,达12m,拱顶遇有险情时,抢险不方便。
2.导洞两侧收敛较大;
3.全断面帷幕注浆钻孔施作较困难,用时较长。
4.施工组织较复杂。
5.遇突水、拱顶塌坍时,抢险组织困难。
原双侧壁法施工方案
为了确保在F1风化槽施工中万无一失,在确保安全的前提下提高施工进度,拟将原设计的双侧壁法改为CRD法施工,具体方案如下:
二、穿越F1风化槽的优化施工方案
1、指导方针
精细正规抓实,确保万无一失,狠抓帷幕注浆,做好预报量测
支护宁强勿弱,杜绝坍方涌水,中线水平无误,结构尺寸准确
圬工内实外美,防水不渗不漏
2、总体方案
以CRD法为基本方案,上半断面(①、③部)采用超前帷幕注浆,下半断面(②、④部)采用周边超前注浆,加固稳妥后再开挖。
二次衬砌力求紧跟。
3.采用CRD法上下台阶分步施工的优点
(1)机械设备就位方便;
(2)止浆墙好施作;
(3)上下台阶均分左右导洞,化大为小,便于施工;
(4)下台阶采用周边超前注浆,视实际地质情况施工,可适当节省投资,加快施工速度。
采用CRD法施工可达到以下目的:
1)使施工安全更加可控;
2)使施工组织及管理趋于简单;
3)突遇险情时便于应对;
4)有利于快速通过风化槽。
三、海底风化槽具体的施工方法
(一)目前施工进展情况
A2标段F1风化槽现已注浆102个孔,从钻孔记录上看,早期钻孔出水量较大,达到4L/min,经过一段时间注浆后,后期钻孔基本上没有出水。
经过工程院院士王梦恕到现场指导决定,在没有水的情况下,下部可不注浆。
因此,我标段准备停止注浆,按10%的比例打检查孔,视检查孔检查效果快定是否进行下步工序施工。
(二)行车洞上半断面超前帷幕注浆施工方案
1、注浆参数
Ø注浆范围:
隧道上半断面周边上下左右各6m。
Ø注浆段长度:
25m,每段分别设置3个加固断面,在孔底断面加强全断面封堵注浆,开挖到20m留下5m止浆墙,再施作3m厚砼止浆墙后开始下一个循环。
Ø采用后退式注浆为主,前进式注浆为辅的方式注浆,根据钻孔地质情况确定孔内注浆分段长度,以3m为宜。
Ø注浆次序先外后内,先上后下,隔孔注浆,注浆的浆液有四种:
外圈注普通水泥-水玻璃双液浆,内圈可视情况注普通水泥单液浆或双液浆,若普通水泥浆注不进时用超细水泥-水玻璃双液浆或超细水泥单液浆。
Ø注浆堵水加固方式为劈裂压密注浆
Ø注浆终压确定:
用超细水泥时,终压一般为1.5Mpa,最大压力≤3Mpa,以策安全。
Ø水泥浆水灰比0.8~1:
1,水玻璃浓度基本控制在30~40Be',水玻璃与水泥浆比例为1~0.9:
1。
2、CRD法上部超前帷幕注浆
根据超前地质预报资料,在隧道穿过花岗闪长岩掘进至全风化花岗岩之前预留5m岩体作为止浆墙,利用钻机进行全断面帷幕注浆钻孔施工,如下图所示,每循环超前注浆共设184个孔,A序孔孔深14m,B序孔孔深22m,C序孔孔深30m(以上均为斜距),注浆孔前段安装Φ89×4mm套管,长3m。
套管采用Φ101㎜钻头成孔,后续注浆段采用Φ65㎜钻头成孔。
钻孔外插角从外到内由28°至0°,保证注浆范围。
为确保不留注浆死角,在第一次止浆墙往后退增打三排注浆孔注浆。
上部超前帷幕注浆施工图
钻孔时须确保套管安装牢固,套管与孔壁之间采用锚固剂充填粘结,防止注浆时发生漏浆和浆孔口管挤出的现象。
钻杆前端设置孔口防突装置,防止出现突水现象。
主要采用后退式注浆,套管安装完成后,先钻孔至设计深度,钻完孔后每后退3m即开始注浆,注浆达到要求后开始下一阶段后退注浆。
注浆时采用钻机钻杆注浆方式,利用钻杆上的氮气气囊作为止浆塞,以提高孔底部的压注效果和压注效率,见下图。
注浆孔施工示意图
注浆用浆量计算:
Q1=π×R2×L×η×α×β
式中:
R为浆液扩散半径(m);η为地层孔隙率(%);α为浆液有效充填率(可取0.9~1);β为浆液损耗系数(取1.15)。
注浆压力1~2MPa,以注浆量和注浆压力两个标准作为控制注浆结束的标准。
注浆完成,浆液达到一定强度后,即可进行开挖及初期支护施工。
每个循环掘进20m,停止掘进,留5m作为下一循环注浆止浆墙,将各导洞取齐,再施作混凝土止浆墙。
混凝土止浆墙厚3m,混凝土标号为C20。
3、CRD法下部注浆
•下部超前注浆一次长度6m,Φ42小导管注浆孔沿开挖轮廓以45度向外倾斜,按40cm间距打两排。
•
其它部位视实际地质情况增打注浆管。
下半部注浆可与上半部开挖同时进行。
(三)行车洞的开挖方案及支护方案
1、开挖方案:
为确保施工安全,经研究决定在第一循环注浆结束后,前6m全岩石地段开挖采用多次减震爆破预留核心土法开挖,爆破后及时进行初期钢拱架支护,具体步骤见下图:
进入风化槽全、强风化花岗岩后,按CRD法施工,各导洞距离约保持在10m左右,左导洞最前,右导洞滞后。
各导洞开挖顺序如下图:
2、支护方案
根据施工的实际情况分析,虽然只有154m的长度,其施工的时间跨度却可能很长,为此,必须充分考虑围岩受力后的变形,采取安全稳固的工程支护措施来确保结构安全。
支护的基本思路是:
首先在开挖完成后及时进行大刚度的初期支护,主拱工字钢为I22b,临时中隔墙工字钢为I20b,喷射混凝土厚度为32cm。
初期支护参数为:
1)上部主拱和中隔墙均设置超前导管,导管长3m,Φ42mm,纵向间距100㎝,环向间距30cm。
2)初支主拱架采用22b工字钢拱架,中支撑采用20b工字钢,间距均为50cm。
3)初支主拱和中隔墙的C25喷射砼厚均32cm,喷射砼中掺加适量聚丙烯纤维。
主拱双层钢筋网片,中隔墙单层钢筋网,Φ8mm,网格为20cm×20cm。
4)各分台阶部位均需设置锁脚锚管,L=3m,Φ42mm。
在施工中,为确保安全,减少围岩收敛变形还需要考虑以下细节:
1)考虑到结构主要受竖直向下的压力,把中隔墙弧度适当调直。
必要时,在上台阶增加临时横向支撑,在上台阶拱脚增加工字钢牛腿,以加强支撑。
•适当调直中隔墙拱脚增加牛腿
•
•2)加大、加强上部结构拱脚支撑
为控制上部结构整体下沉,在做好超前维幕注浆及下部竖向注浆的前提下,建议采取以下措施:
A扩大拱脚,增加拱肢支撑面积。
B增加锁脚锚管的数量。
扩大拱脚、增加锁脚锚管临时仰拱增设砼填充
3)、增加20m管棚
进出F1风化槽两端地质软硬相交,界面复杂,建议增加φ89长管棚进行支护。
四、安全保证措施
安全保证在海底风化槽施工中尤其重要,具有突出地位,主要的安全保证措施有如下几项:
1、应急物资的准备
将准备充足的应急物资,如水泵、方木、工字钢、砂袋等。
2、预警系统的建立
海底风化槽施工将建立完善的预警体系并保证能良好运行,这是关系到海底施工人身财产安全和决定工程成败的大事。
关于海底预警系统的建立,有如下几个问题将作为工作重点。
1)保证通讯畅通,在遇到特殊情况时能够迅速的把信息传达到每个海底施工人员。
2)将准备完备的设施,充足的抢险物资,如防水闸门、大功率水泵、砂袋等,一旦发生险情,能够快速的组织抢险,切断危险源。
3)将安排专人负责监控海底支护及地层情况,针对海底风化槽施工设立专门的预警系统,并设立专门机构和人员来组织出现紧急情况的处理。
4)将加强平时的应急演练和宣传教育,使全体海底施工人员在遇到险情后能够有序处理,不至于手忙脚乱。
3、保证防水闸门的正常运转
防水闸门设在风化槽前YK8+280处,作为保证安全的一个重要手段,一定要保持其良好运转的状态,防止一旦有紧急情况发生,出现防水闸门故障而造成不可挽回的损失和影响。
4、逃生方案:
以斜井为逃生出口,发生大规模突涌水事故后,立即关闭防水闸门,从斜井撤离。
5、监控量测
监控量测是隧道施工的一个重要方面,在海底风化槽段的施工中尤其要加强这方面的管理,要提出更高的要求。
监控量测结合前一阶段中暴露出来的问题,主要有以下几点将会引起足够重视。
1)布点位置要尽量按设计的位置布置,以最大限度的反映变形情况。
2)布点的时间要注意,不能过晚,过晚则不能正确反映前期变形情况。
3)注意测量的频率,尤其是前期要增加。
4)测量中尽量每次都收集到三维坐标数据并做好记录,以获取更多的信息。
五、施工总体安排及进度计划
1、每循环时间分析
每循环进尺定为25m,各工序分析如下:
序号
工 序
时间(天)
1
钻孔
10
2
注浆
15
3
开挖支护
20
合计
45
一个循环约需2个半月时间。
2、总体进度安排
2007年5月25日,开始第一循环打孔注浆。
2007年7月25日,着手防水闸门安装。
2008年7月21日,通过风化槽。
六、预案处理
海底风化槽施工是整个海底工程施工的重点和难点,也是海底隧道工程成败的关键,虽对海底风化槽施工的思路、方案及其具体的施工方法作了周密布署和安排,但因地质情况复杂,海底条件恶劣,还有许多不可预测的问题可能出现,为保证工程施工万无一失,绝对安全通过,下面设想出现最坏的施工条件及其处理方法,以防患于未然。
1、遇到软塑体流泥层(稀泥层滞留于风化槽的沟谷中)
遇到此种情况的处理方法是:
采用高强快凝的化学浆液将该段全部注浆固结。
可以设想,如果有这种情况,在进行超前地质预报及台车钻孔过程中是完全应该发现的,虽然有危害,相对来说比较容易处理。
为提高施工人员的警惕性,将提前对台车的钻孔人员进行技术交底,使他们心中有数,一旦发现就及时汇报,马上启用预案。
2、施作超前地质预报水平钻孔拔出钻杆时发生喷水、喷泥
在施钻前已设置有防突装置,如发生突水、突泥,立即关闭防突装置的开关,并探清楚突水、突泥的具体里程、位置、突水来源,分清是裂隙水、沟谷泥、还是通向海域的裂洞(可根据喷水、喷泥的压力判断)。
探明后,打深孔注浆固结,固结后钻孔检查,确认不出水后,才能在掌子面全断面打孔注浆,并逐步推进。
同时,要结合超前地质预报水平钻孔检查,确保施工安全不出问题。
3、在开挖过程中,个别部位有突水、流泥、流砂、坍塌
在已经准备的设备中,有小型电动注浆机,已经准备的化学浆液中,已经备用了不同凝固时间的多种配比。
一有情况出现,视情况及时用砂袋封堵并进行注浆封堵、固结,避免影响面扩大。
4、发生大的突水、涌水
经过探孔、注浆固结等多种工程措施,已经把出现涌水的可能性降到了最低,但也不排除这种可能性。
假如出现此种情况,人员和机械要迅速撤离,立即启用防水闸门。
因此,对于逃生路线,防水闸门的使用和保养,要时加演练和宣传,使现场施工人员做到心中有数,一有发生此种情况,即能达到有序撤离的效果。
防水闸门作为最后一道对水的防线,是至关重要的安全设施,在整个海底施工期间,要安排专人看守,专人保养,定期检查其灵活性、安全性和使用人员对防水闸门使用的熟练度,并常加演练。
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