超前深孔注浆加固方案精编版.docx
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超前深孔注浆加固方案精编版
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超前深孔注浆加固方案
北京地铁15号线一期工程西段工程
(奥林匹克公园站)
中导洞注浆加固施工方案
北京建工集团有限责任公司
北京地铁15号线一期工程12标段项目经理部
2012年2月
一、工程概况
奥林匹克公园站是与8号线换乘车站。
车站位于奥运中心区,大屯路城市隧道下方,预留公交节点的西侧,沿大屯路东西向布设。
周边分布有国家会议中心、国家体育馆、水立方、鸟巢等奥运场场馆。
本站与8号线形成换乘节点,可有效解决奥运核心区的多个方向客流疏散。
车站主体结构为地下两层三跨平顶直墙结构,采用暗挖PBA工法,整体逆做局部顺做法施工,车站采用暗挖双层双柱三跨14m岛式车站。
车站总长,总宽,车站顶板紧贴大屯路隧道,大屯路隧道上方覆土约为。
车站通过由新奥地下商业自行车停车场改造的换乘厅与8号线奥林匹克公园站换乘。
车站总建筑面积㎡(不含新奥地下商业改拆面积),新奥地下商业改拆面积㎡,其中主体建筑面积8624㎡,附属建筑面积㎡,本站共设出入口4处(其中三号出入口包含3A、3B两个既有出入口),地面风亭2组。
2个安全疏散口、1个换乘通道、换乘厅等。
奥林匹克公园站原设计为先施工车站主体结构边导洞,再进行边桩体系及顶纵梁施工,后进行中导洞施工。
现变更为边桩体系与中导洞开挖同时进行施工,为控制大屯路隧道沉降,需在开挖中导洞前进行注浆加固处理。
注浆范围为中导洞与边导洞之间扣拱土体、两中导洞之间扣拱土体,分别由1-2导洞及1-3导洞向导洞两侧扣拱土体进行注浆,采用袖阀管注浆处理。
施工过程中的前10米土体作为注浆的试验段,以后每开挖10米土方进行一次注浆处理,每次注浆有效长度为12米。
二、注浆工艺
袖阀管的特点
1、袖阀管结构主要由68mmPVC外管、6分镀锌注浆内管、橡皮套、密封圈等组成。
见图1袖阀管结构;
图1袖阀管结构示意图
2、袖阀管是一种只能向管外出浆,不能向管内返浆的单向闭合装置。
灌浆时,压力将小孔外的橡皮套冲开,浆液进入地层,如管外压力大于管内时,小孔外的橡皮套自动闭合,当注浆指标达到技术要求时停止注浆,进行下一阶段注浆。
袖阀管注浆工艺特长
(1)能有效地按照注浆工程的设计要求,确定注浆的位置和范围。
(2)不易产生注浆盲区和薄弱区,适合高风险注浆施工,能形成有效隔水帷幕。
(3)每个灌浆长度固定为30cm-50cm,可以根据地层情况调整灌浆长度,实现定量定尺可控灌浆。
(4)可根据需要灌注任何一个灌浆段,还可重复灌浆,保证注浆质量。
(5)可使用较高的灌浆压力,灌浆时冒浆和串浆的可能性较小。
(6)钻孔和灌浆分开,提高了钻孔、设备的利用率。
(7)同一注入点可以采用不同的注浆材料进行注浆。
(8)由于在被加固的地层中,进行了多点、定量、均衡的注浆,注浆体在地层中均匀分布,均匀连接,因此,大大提高了被加固地层段的整体稳定性。
(9)袖阀管注浆应用广泛,应用于地基加固、不良地层处理、控制楼房、桥梁、管线等建(构)筑物沉降,是一种精细化的注浆方法,且工艺比较成熟,成功案例较多。
注浆位置
每两个导洞间扣拱土体均打设8排注浆孔,每排6个注浆孔,另垂直打设4个15m深的孔。
孔位布设平面图及剖面图详见附图一及附图二。
三、注浆施工
施工流程
图2袖阀管注浆施工总体流程图
图3单孔袖阀管注浆施工流程
注浆设备
机械设备选型
针对粘土地层,使用普通钻机即能实现。
注浆设备采用高效三缸双液泵,主要优点是能调节两种浆液的配合比、浆液流量和注浆压力。
机械设备主要参数详见表3-1。
表3-1机械设备参数表
名称
型号
数量/台
备注
钻机
TXU-150
2
42钻杆
双液注浆泵
SPB-10
1
压力0~10Mpa,
泥浆泵
PW-120
1
压力~5Mpa,4KW
搅浆机
500L
2
用于水泥浆和水玻璃溶液搅拌
钻机主要参数
表3-2坑道钻机机械性能表
扭矩Nm
转速r/min
起拔力/KN
立轴
行程/mm
钻杆直径/mm
钻孔深度/m
主电机功率/KW
额定加压力/KN
外型尺寸/mm
350
120/214/375
12
400
42
100
9
1250×640×1265
注浆材料及浆液选择
注浆材料及浆液比选
注浆材料选择关系到注浆的成败和工程造价。
不同地层条件的渗透系数存在很大差异,根据注浆材料的特性进行针对性的选择,既能达到预期的效果又能节约工程费用。
注浆对浆液的要求:
①初始黏度低、流动性好、可灌性强、能渗透到细小的裂隙或孔隙;
②早期强度高,注浆完成后可立即进行开挖;
③可控性强,凝胶时间可以任意调整,准确控制;
④稳定性好,有较好的耐久性;
⑤结石体具有一定的抗压、抗拉强度,抗渗性和抗冲刷性好;
⑥材料配制及操作简单;
⑦材料来源广泛,价格便宜;
⑧无公害,不污染环境。
本工程的难点是控制大屯路隧道的沉降,由于水泥浆液初凝时间较长,凝固后收缩较大的特点,所以单一的水泥浆无法满足现场的施工要求,结合本工程工程地质、水文地质等条件,综合考虑注浆效果、工期、造价,在粘土及粉质粘土地层选择水泥浆液中加入SPM灌浆料及减水剂。
SPM灌浆料主要是减少水泥浆液的初凝时间;减水剂可以减少用水量,减少水泥浆液终凝后的收缩。
经过现场浆液适配,初凝时间为2~3小时。
主要注浆材料
注浆原材料主要为普通水泥、外加剂等,其他耗材还包括袖阀管、塑料管和镀锌钢管等。
注浆参数
主要包括套壳料和单液浆的配合比、胶凝时间、注浆段长度、注浆压力、孔位布置、注浆量、注浆结束标准等。
套壳料配合比
为保证套壳料尽快达到强度,进行袖阀管注浆。
套壳料靠增大水泥用量调节凝固时间,施工过程中根据其强度增长规律进行注浆,否则要么套壳料强度不够,形不成分段针对性注浆,要么强度过高,注浆需要更高的压力才能劈裂开套壳料。
表3-3套壳料配合比表(重量比)
材料
普通硅酸盐水泥
膨润土
水
配合比
2
1
4
双液浆配合比
水泥+水+XPM灌浆料+速凝剂+减水剂(质量比)=1:
:
:
:
配比浆液。
注浆段长度
根据工程、水文地质和钻机能力,结合本工程实际情况注浆段长度选择12m进行。
注浆压力设计
注浆压力是浆液在裂隙中扩散、充塞、压实脱水的动能。
压力太小不能充满裂隙,扩散范围有限,达不到截断地下水的目的;注浆压力高,可以提高浆液结石体的强度和不透水性,还可以扩大孔距,减少孔数,加快施工进度,但是压力过高,超过极限易引起裂隙扩大,土层移动和抬升,浆液扩散到注浆设计范围以外,造成材料浪费甚至事故。
根据工程地质情况及周边环境,包括建筑物和地下管线情况,取最大注浆压力MPa。
临近止浆盘段需要降低注浆压力,防止将止浆墙压垮,根据初期支护承受的最大压力及止浆盘承受的最大压力得:
临近止浆盘段注浆压力不大于,扩散半径为。
四、主要施工工艺
钻孔
根据孔位布置设计图在横通道上用红油漆标出孔位,采用钻机成孔,用角规、吊锥控制钻杆水平角和仰角,钻进过程中不断纠正钻杆角度,确保形成咬合的终孔效果。
钻孔直径为10cm。
下袖阀管
成孔后拔出内钻杆,将袖阀管插入孔内,袖阀管末端用锥形堵头封好,防止管内被土体堵塞。
插入袖阀管时应保持袖阀管位于钻孔的中心,以便灌注套壳料时将袖阀管包裹均匀。
下袖阀管时将同长度的6分塑料管一同下入孔内,作为注套壳料的管路。
袖阀管下到位后将孔口用保护帽套好。
安装导气管及封口
袖阀管和6分塑料管一起下到位后将带阀门的6分钢管安装在孔口,用快硬水泥将孔口封严。
6分钢管作为注套壳料时的排气孔,保证套壳料灌注密实。
灌注套壳料
钻一孔注一孔,防止发生塌孔和埋管。
将配好的套壳料用PW-120泥浆泵压入6分塑料管,套壳料会从孔底向外返浆,达到置换孔内泥浆、填满套壳料的目的。
待6分镀锌钢管开始溢浆,说明孔内套壳料已经注满,即可关闭排气管的阀门。
为保证套壳料的密实,当灌注压力达到,持压5~10s再停止灌浆。
注浆
待套壳料达到一定强度后进行注浆。
注浆顺序从上向下,从无水到有水的顺序进行,为防止串浆,采用跳孔注浆的方式进行。
单根袖阀管注浆采用分段注浆,分段长度为。
根据施工情况掌握终灌标准:
在注浆终压下,吸浆量<1~2L/min,稳压15min结束注浆或临孔发生较严重的冒浆。
效果检测
注浆完成待浆液凝固后进行压水试验和钻孔取芯,检验土体透水性和抗压强度。
五、安全保障措施
安全目标
本工程安全生产目标为:
“六无、一杜绝、一创建”。
“六无”即:
无重大工伤事故,无重大、大的交通事故和机械事故,无火灾、洪灾事故,无倒塌事故,无中毒事故,无传染病事故。
“一杜绝”即:
杜绝重大伤亡事故。
“一创建”即:
创建安全文明标准工地。
安全管理体系及保证措施
安全保证体系见图5-1所示。
图5-1安全管理体系图
组织保证
奥林匹克公园站成立由项目经理、安全经理、总工程师组成的安全小组,其中项目经理为第一责任人,安全经理为安全生产的直接责任人。
工区安全小组受项目部安全管理小组领导。
安全员负责工区日常的安全工作的落实,督促工人按有关安全规定进行生产。
同时本项目部实行人人管安全制度。
制度保证
建立文件化的职业安全健康管理体系,可确保职业安全健康工作制度化、程序化,从而实现全面的系统控制。
职业安全健康管理体系文件分为职业安全健康管理手册、职业安全健康管理程序文件和作业指导书三个层次,各自发挥其独特的作用和功能,健全自我约束机制,有效保护劳动者的安全和健康。
实施保证
(1)培训和教育
1)加强职业安全健康宣传教育,学习管理体系文件、各项安全生产法令和规章制度,使各级领导和广大职工群众真正认识到安全生产的重要性、必要性,懂得安全生产的科学知识,牢固树立安全第一的思想。
2)采用新技术、新工艺、新设备施工和调换工作岗位时,要对操作人员进行新技术操作和新岗位的安全教育,未经教育不得上岗操作。
3)工作班每周例行安全学习,学习安全操作规程,安全防护知识,总结施工生产中的安全隐患,制订相应的防范措施。
(2)监督检查
1)项目部对生产中的安全工作,要组织定期和不定期检查,定期检查每月组织一次。
2)加强安全生产的组织领导,每次定期的安全生产检查,领导干部必须亲自挂帅,并由有关人员组成检查领导小组,针对安全生产中存在的实际问题制定具体计划,提出明确的目标和要求,充分做好宣传动员,有计划、有重点地进行检查。
3)安全生产检查时作到自查与互查结合,上下结合的方法,横向到边、竖向到底,不留死角,做到边检查、边整改。
做到条条有着落,件件有交待。
4)针对施工专业性的特点还应进行专业性安全检查和整改。
(3)奖罚制度
加强安全检查,开展安全生产竞赛,实行安全生产奖惩。
将安全生产与经济利益挂钩,对安全生产好的个人和班组给予重奖,对违章指挥、违章操作、忽视安全的行为给予重罚,对造成安全事故者视其情节轻重严肃处理。
各主要项目安全措施
施工现场临时用电安全措施
严格按《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)中的有关规定执行。
⑴现场临时用电线路的安装、维修、拆除应由取得特殊工种上岗证的专职电工进行操作。
⑵所有电线路采用“三相五线制”,机电设备必须按“一机一闸一漏电”设保护装置。
场内禁止使用裸体导线,架设的电力线路应符合有关规定要求。
⑶变压器设置围栏,设门加锁,专人管理,悬挂警示牌,变压器必须设接地保护装置,其接地电阻不得大于4Ω。
⑷室内配电柜、配电箱前设绝缘垫,并安装漏电保护装置。
各类电器开关箱和电器设备,按规定设接地或接零保护装置,禁止电源开关箱内存放工具、杂物,并加锁。
⑸检修电器设备时必须停电作业,电源箱或开关握柄上应挂有警示牌或派人看管,严禁带电作业。
高处作业安全措施
⑴高处作业人员必须戴好安全帽、系好安全带、穿防滑鞋,安全带定期做荷载、冲击实验。
⑵高处作业人员不得穿拖鞋、硬底鞋、易滑鞋上班,禁止其他无关人员进入施工现场。
⑶从事架子、起重作业人员,定期检查身体,必须持证上岗。
⑷作业平台上的脚手板必须满铺,且平顺、牢固、无探头板。
施工搭设的梯道、脚手架、防护栏、安全网等防护设施应符合安全要求,经安全员检查合格后方可投入使用,架子工程施工应严格执行《建筑施工高处作业安全技术规范》和《建筑安装安全技术操作规程》有关规定。
六、应急预案
防塌方、涌水、涌砂事故
应急物资表
序号
名称
用途
序号
名称
用途
1
扳手
清除障碍
10
铁锹
清除障碍
2
撬棍
支撑
11
镐
清除障碍
3
方木
支撑
12
编织袋
封堵
4
水泵
抽水
13
砂石料
封堵
5
简易担架
转移伤员
14
药品
救治伤员
6
鼓风机
通风
15
发电机
供电
7
钢管
支撑
16
水泥
注浆
8
小导管
注浆
17
速凝剂
注浆
9
型钢
支撑
18
注浆机
注浆
抢险物资:
防毒面具、担架、急救箱、安全帽、绝缘鞋、手电、对讲机、警戒带、路障、警示灯、交通指挥棒、反光背心等。
机械:
混凝土泵车、挖掘机、铲车、救援车。
注:
所有应急物资均放在应急物资仓库,专人保管。
保管人:
李嘉盛电话:
应急响应
一旦发生坍塌、涌水、涌砂事故,由现场发现人员立即通知现场管理人员,现场管理人员第一时间通知项目经理,并组织现场初期救援。
项目经理立即与当地医院联系安排住院抢救事宜,并立即启动应急预案。
同时根据相关规定,上报上级领导、监理、业主及当地安监部门
项目经理第一时间赶赴事故现场,统一组织抢险、救援事宜。
1)首先撤出工作面施工人员及机械设备。
2)根据事故发生情况,统一步署应急预案的实施工作,应急指挥中心紧急调用全项目内可用于抢险的机具设备、物资、人员、资金投入抢险工作。
3)首先判断是否有二次坍塌的可能,确认围岩基本稳定后,组织人员和设备进洞抢险,抢险过程以优先抢救伤员为原则。
4)处理坍方方法
如坍方体积较小,且坍方范围内已进行喷锚或已架设好较为牢固的构件支撑时,可由两端或一端先上后下地逐步清除坍碴,随挖随喷射砼,随架设临时构件支撑支顶。
如坍方体积较大,或地表已下沉,或因坍体堵塞无法进入坍方范围进行支护时,则用注浆加固坍体,之后进行后续处理。
5)具体施工方法
塌方掌子面地段是隧道施工的薄弱环节,需特殊处理,重点加固,根据塌方体坡面特点,坡体虚土不易再挖,稳定土体一但开挖,土体内部会形成新的滑动面,造成新的坍塌,应先对塌方体和围岩暴露面,进行喷砼封闭,厚度~0.2m作为初期支护,扼止再次塌方的产生,也为监测塌方提供依据,然后对塌方影响范围进行注浆,加设超前管棚,使开挖轮廓附近与周围岩体形成一个整体,以抵抗土体下滑力和开挖后围岩产生的侧向压力。
开挖轮廓线以上约5m,视为开挖影响区域,采用超前导管φ42注浆,轮廓线外第一层间距为*0.2m,其余按*0.5m梅花型布置,注浆管长度3.5M,外插角25°,靠近围岩部位布设径向导管注浆,L=3.5M,*0.5m梅花型布置,下部坍体进行开挖断面外两侧注浆,导管布置为*0.5m,L=3.5m梅花型布置。
6)处理坍方常用的支护形式
A.喷锚处理
a)由外向内,由上而下,逐段随清坍土向岩壁先喷射一薄层砂浆,然后再喷射砼,砼宜分层喷射,每层厚5cm左右,或按设计要求处理。
b)喷射1~2层砼后,可随即加设锚杆再喷射砼。
c)坍土清除后,随即做好衬砌。
B.构件支撑处理
a)在坍体不太高,坍穴呈锥形,坍壁不太松散的情况下,使用人字架支撑。
b)当坍体较高,但坍体两侧壁形状较整齐,且侧压力不大时,可按垂直于隧道中线的方向架设横向排架,先将坍体顶的土表扒平铺上横梁,再在其上架设排架,间距一般为~1米左右,但须注意排架间用剪刀撑撑稳,下部横梁随坍碴清除倒换撑稳。
c)坍方较大,且围岩压力也较大,宜在坍方范围全部用纵向棚架支撑,先将坍土顶部适当扒平,沿隧道中线方向平行设置纵地梁数根(地梁底预铺横梁),于纵地梁上按照导坑支撑的形式以1米左右间距架设箱形棚架,以后逐层向上架设至坍方顶部,用填塞木塞紧,随坍碴的清除加设立柱,并以纵撑撑牢。
防机械伤害
应急物资
序号
名称
用途
序号
名称
用途
1
扳手
清除障碍
4
铁锹
清除障碍
2
撬棍
支撑
5
镐
清除障碍
3
简易担架
转移伤员
6
药品
救治伤员
注:
所有应急物资均放在应急物资仓库,专人保管。
保管人:
李嘉盛电话:
应急响应
(1)防机械伤害事故发生,项目部成立义务小组,由项目经理担任组长,施工员及安全员,各班组长为组员,主要负责紧急事故发生时有条有理的进行抢救或处理,其他人员做协助工作。
(2)发生机械伤害事故后,由项目经理负责现场总指挥,发现事故发生人员首先高声呼喊,通知现场安全员,由后勤组打事故抢救电话“120”,向上级有关部门或医院打电话抢救,同时通知生产负责人组织紧急应变小组进行可行的应急抢救,如现场包扎、止血等措施。
防止受伤人员流血过多造成死亡事故发生。
预先成立的应急小组人员分工,各负其责,重伤人员由水、电工协助送外抢救工作,值勤门卫在大门口迎接来救护的车辆,有程序的处理事故、事件最大限度的减少人员和财产损失。
如事故严重,应立即报告公司安全科,并请求启动公司级应急救援预案。
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