1、 海淀 500kV 电缆 隧道工程 第四标段 暗挖段注浆止水加固专项施工方案 编制: 审核: 审批: 二一三年四月 中铁四局集团有限公司 1 一、工程概况 1.1 工程范围 新建电缆隧道工程为海淀 500kV 电缆隧道工程第第四标段上跨地铁段施工里程 0+53.112 0+234.812,采用暗挖法施工。 1.2 设计简介 1.2.1 平面设计 电缆隧道从金顶北街与永定河引水渠北路交叉口起,沿永引渠北路向东本工程第三标 段 1#盾构始发井截止。 1.2.2 纵断面设计 电力隧道大部分穿越土层为粘质粉土、粉质粘土卵石层及碎石夹粘土层内,4 10米,新建电缆隧道纵向坡度在 1.99% 7.45%之
2、间。 1.2.3 隧道断面设计 暗挖电力隧道为 2 2.6m 2.9m 断面,其中开挖高度 4.2m、 4.8m,宽度6.75m,为直墙、圆拱式衬砌结构,起拱线高 2.25m,矢高 0.65m。 1.3 工程地质及水文地质条件 1.3.1 工程地质 1、地形地貌 场地地貌位置属永定河冲洪积扇的中部。地形较平坦,地面标高在41.60 46.50m 之间。 2、地层土质概述 根据现场钻探、原位测试及土工试验结果,按地层沉积年代、成因类型,将拟建场地地面以下 20m 深度范围内的地层划分为人工堆积层、新近沉积层及一般第四纪沉积层,按地层岩性及土的物理力学性质指标将勘探深度范围内的地层进2 一步划分为
3、 9个大层,现分述如下: ( 1)人工堆积地层 粘质粉土填土层,褐黄色,稍湿,中下密,土质不均,含砖渣、灰渣、植物根系等。 房渣土 1 层,色杂,中下密,稍湿,土质不均,以砖块、灰渣、碎石、生活垃圾等为主。 ( 2)一般第四纪沉积土层 粉质粘土层,褐黄色,湿很湿,可塑, 局部硬塑,含云母、氧化铁,局部含螺壳碎屑,该层分布不连续,总体上自西向东逐渐变薄。 粘质粉土 1层,褐黄色,湿很湿,中下密,含云母、氧化铁,局部含螺壳碎屑,该层分布不连续,总体上自东向西逐渐增厚。 卵石层,杂色,中密,湿, D大 12cm, D 一般 3 5cm,亚圆,级配较好,细中砂充填,充填物含量约占 30,卵石成份以石英
4、岩、灰岩为主。该层自东向西连续分布,至 16 号钻孔附近渐灭。 细砂 1层,褐黄色,湿,中密,含云母、石英,长石,分布不连续,仅 79#孔附近分布较厚,达 3.1m。 粘质粉土 2层,褐黄色, 中密,湿很湿,含云母,氧化铁、少量卵石,土质不均。该层仅在局部呈透镜体分布。 ( 3)新近沉积层以下为一般第四纪冲洪积沉积层: 卵石层,杂色,以褐黄色为主,中上密,湿, D 大 10cm, D 一般 46cm,亚圆,级配较好,细中砂充填,充填物含量约占 25,卵石成份以石英岩、灰岩为主,夹粘性土薄层,该层连续分布,至 16 号钻孔附近渐灭。 细砂 1层,褐黄色,湿,中上密,含云母、石英、长石,少量砾石,
5、该层局部呈透镜体分布。 粉质粘土 2层,褐黄色,湿,可塑,局部硬塑,含云母、氧化铁,该层分布不连续,呈透镜体分布 。 圆砾 3层,杂色,中上密,湿, D大 2.0cm, D一般 0.5 1cm,亚圆,级配较好,细中砂充填,充填物含量约占 30,圆砾成份以石英岩、灰岩为主。该层分布不连续,呈透镜体分布。 3 卵石层,杂色,中上密,湿, D 大 10cm, D 一般 6 8cm,亚圆,级配较好,中砂充填,充填物含量约占 25 30,卵石成份以石英岩、灰岩为主,夹粘性土薄层,该层连续分布,至 16 号钻孔附近渐灭。 中粗砂 1 层,褐黄色,中上密,湿,含云母、石英、长石,砾石含量约 20%。该层局部
6、呈透镜体分布。 粉质粘土层,褐黄色,湿,可塑 ,含云母、氧化铁、该层在 48#孔附近向两翼展布。 ( 4)第四纪坡洪积、坡残积沉积层: 含碎石粉质粘土层,褐黄色,很湿,可塑,含云母、氧化铁、碎石,碎石呈棱角状,含量约占 30。该层自 16 号钻孔附近向东渐灭。 碎石层,杂色,密实,湿, D 大 10cm, D 一般 6 8cm,碎石呈棱角状,含量约占 70。主要分布于 16 号孔附近以西,金顶街两侧的山坡附近。 ( 5)第四纪沉积层以下为侏罗纪 J1y 组灰岩、砂岩沉积层,主要地层情况为: 中等风化侏罗纪 J1y 组板岩、砂岩层:灰色,组织结构未破坏,裂隙不发育。岩芯采取率 达 80%以上。
7、RQD50%左右。 强等风化侏罗纪 J1y 组板岩、砂岩 1层,灰色,碎裂状结构,岩石主要矿物成分已部分风化成次生矿物,裂隙发育。岩芯采取率达 60%以上。 RQD20%左右。 1.3.2 水文地质 ( 1)本次勘察期间,在本场地坡洪积沉积区域范围内赋存一层潜水,静止水位标高 63.76m 63.80m(水位埋深 11.0m 15.0m)。该层水主要接受大气降水的入渗、地下水侧向迳流补给,并以蒸发、地下迳流为主要排泄方式。含水层属山前坡洪积弱含水岩组,由粉质粘土、粘质粉土夹碎石、碎石、砾岩等组成,水位、水 量随季节变化大,地下水的分布及埋深亦受地形起伏和地层变化的影响。 ( 2)拟建场区历年最
8、高地下水水位 根据地下水位长期动态观测资料,抗浮水位可按自然地表考虑。 ( 3)地下水水质分析及腐蚀性评价 建设场地地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。 4 二、注浆方案 2.1 深孔注浆方案的选择 根据场地的工程地质与水文地质条件,结合以往施工经验,暗挖隧道采用超前双重管 A、 B(C)无收缩双液注浆改良土体工法(即 WSS 工法)进行拱顶土体加固施工。 WSS 工法注浆工艺是从日本引进的具有国 际先进水平的地质改良新技术,该工法适用于从粘性土、砂质土到地下水多的砂砾层,以及更加复杂的复合地层。它能够 100%将不同地质情况填充密实,改变原土体和物理性质,增加土体的密度,提
9、高其抗压强度,达到土体的止水效果,能够一次性完成一个注浆区域的土体加固施工,而且注浆材料属于环保型,对河流及地下水无任何污染,对于此工程是最有效的施工方法。 由于该不良地质层面不均匀分布在地层中,且高程不统一在一个层面,所以针对不同位置的不良地质层,采用下半断面深孔 注浆止水帷幕( 0+53.1120+95.053)及全断面注浆止水帷 幕( 0+199.812 0+234.812) 。 每循环施做长度为 12 米,开挖 10 米,留 2 米作为下一循环施工的止浆岩盘。 每断面加固范围:两侧及拱部为开挖轮廓线外 1m,同时开挖过程中若掌子面水量较大,可在开挖断面内沿纵向每隔 10m,施作 2m的
10、深孔注浆止水帷幕。 5 2.2 注浆加固范围如图 1、图 2所示。 图 1 下半断面预注浆加固示意图 6 图 2 上半断面注浆加固范围剖面图及终孔图 三、施 工工艺 3.1 钻孔施工 钻孔施工前必须封闭掌子面,施工止浆墙,以防止在注浆时漏浆。施工钻孔在掌子面范围内进行布设,根据浆液扩散范围确定其角度及长度。 1、定孔:先根据布孔图和终孔图,计算好每个孔位的参数。并且在掌子面上测量放点,定好孔, 孔位偏差为 3cm,入射角度偏差不大于 1 。 2、 钻机就位:钻机按指定位置就位,调整钻杆的垂直度。对准孔位后,钻机不得移位,也不得随意起降。 3、钻孔:钻孔采用钻机直接成孔,孔径为 46mm, 钻孔
11、先进行内圈钻孔施工,后进行外圈孔钻孔施工,间隔钻孔; 第一个孔施工时,要慢速运转,掌 握地7 层对钻机的影响情况,以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况,出现大量溢水出水时,应立即停钻,分析原因后再进行施工。每钻进一段,检查一段,及时纠偏,孔底位置应小于 30cm。钻孔和注浆顺序由外向内,同一圈孔间隔施工。 4、施工机械:根据施工要求及现场施工条件限制,使用能够倾斜和偏移角度的 TXU-75A 二重管钻机 (见表 1)。 表 1 机械设备一览表 机械及器具名称 型 号 数 量 备 注 钻机 TXU 75A 2 双层立体式搅拌机 SJY 1 注浆泵 SYB 60/160 2 旋转二
12、重管 42mm 4 注浆液混合器 4 喷头 4 逆止阀 4 排水处理装备 2 测量器具 1 凝胶时间测定仪 1 消音器 2 设备配置图见图 3 8 图 3 注浆设备配置图 工艺流程图见图 4。 图 4 WSS 工法注浆施工工艺流程图 5、 回抽钻杆:严格控制提升幅度,每步不大于 15-20cm,匀速回抽,注意注浆参数变化。 6、 浆液配比:采用经计量准确的计量工具,按照设计配方配料。 定孔位 钻 孔 配浆 注浆 回抽一节 注浆结束 移至新孔位 9 7、注浆:注浆孔开孔直径不小于 45mm,严格控制注浆压力,同时 密切关注注浆量,当压力突然上升或从孔壁、断面砂层溢浆时,应立即停止注浆,查明原因后
13、采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。土、砂层容易造成坍孔时,采用前进式注浆,否则采用后退式注浆。 3.2 注浆材料性能 1、无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料,固结硬化时间可根据实际工程需要进行调整。无收缩注浆液具有以下特点: (1) 固结硬化时间容易调整,设计硬化时间长的注浆液也具有很高强度。 (2) 渗透性良好,特别是对微细砂层的渗透性优易。 (3) 地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能,浆液不易溶解,具有止水效果。 (4) 浆液强度、硬化 时间、渗透性能可根据现场实际需要调整。 (5) 浆液不流失、固结后不收缩,硬化剂无毒,对地下水无污染。 注浆材料通常使用配合比如下表 2: 表 2 浆液使用配合比表 A 液 B液 C液 硅酸钠 100L 水 100L Gs 剂 8.5% P 剂 4.5% H 剂 6.7% C 剂 7.1% 水 水泥 42% H 剂 4.6% C 剂 3.2% 水 200L 200L 200L 注:溶液由 A、 B液组成;悬浊液由 A、 C 液组成 注浆时,可 根据现场实际情况适当调整配合比,并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性能,提高止水效果。 2、注浆范围设计 根据本工程现场暴露的土质和地下水情况,隧道拱顶土体为砂质土和粉土,