隧道加固工程施工方案.docx

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隧道加固工程施工方案

第一章工程概况

一、工程概况

1.1工程概况及场地工程地质条件

根据本工程地勘资料可知拟建场地第一层为人工堆积层，含房渣土层，粉土填土层，第二层为新近沉积层，含粉质粘土—粘质粉土、粉砂、细砂、卵石，第三层为一般第四系沉积层，含粉质粘土层、粉细砂层、中粉质粘土层、卵石层。

隧道主要穿越地层为细砂层、卵石层。

1.2编制依据

1.2.1《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-93）

1.2.2《职业与健康安全》（GB/T28001）

1.2.3《建筑机械使用安全技术规范》（JGJ33-2001）

1.2.4《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）

1.2.5《建筑工程质量检查评定标准》（GB50210-2001）

1.2.6北京市施工现场管理标准和文明施工的有关规定

1.2.9我公司多年来对于不同地质情况的加固处理经验

1.3.0甲方提供的岩土工程勘察报告

1.3.1工程岩土工程勘察报告及相关图纸。

第二章、方案设计

一、方案设计

1.方案选择

（1）、根据施工设计图隧道主要穿越地层为细砂层、卵石层，为保证隧道开挖过程中无水作业及隧道的安全，需要对电力隧道进行全断面注浆止水加固

（2）、对于颗粒更细的粘土质不透水（浆）地层，采用高压浆液强行挤压孔周，使粘土层劈裂成缝并充塞凝结于其中，从而对粘土层起到了挤压加固和增加高强夹层加固作用，称为“劈裂注浆”。

关于挤压加固即压密作用，在土力学与基础工程中多有叙述；在软弱粘土层中增加的高强夹层，将粘土分隔包围，使其整体性和强度大大提高。

这也相当于在软弱土体中加筋加骨。

因此原则上讲，深孔预注浆可适用于所有软弱破碎围岩的加固。

施工安全最重要，安全施工是保障施工进度、成本和效益的前题条件。

经过对各种施工方案从可行性、经济合理性和安全可靠性三方面综合考虑，采用后退式分段注浆加固适用于各种土层条件，浆材混合液和注浆的方向性可随时调节，浆材的凝胶时间可以从瞬结到缓结，以及使用电子监控技术能够实现定向、定量、定压注浆施工，浆液分布较锚杆均匀，能有效地提高土体的整体强度效果，提高土体抗剪强度、承载力、压缩数量等土体效果，适用于各类地基加固工程。

常用特殊的端点监控器注入方式，注入系统设备简单且有很高的可靠性、经济性。

可以进行一次、二次切换注浆，一次是限制注浆，二次是渗透注浆浆液不会向注浆范围外溢浆，从而有利保护地下环境不被污染，搅拌并注入浆液，并不置换土体，用于承受垂直、水平裂缝堵漏，用于充填挤密空隙等。

根据施工图纸为保证隧道开挖过程中无水作业及隧道的安全，需要对电力隧道进行全断面注浆止水加固，加固范围为隧道外轮廓线外1.5米范围（详见加固范围设计图）。

加固工艺采用隧道内辐射成孔注浆工艺，土体注浆加固后取样胶结强度不小于0.8mpa.结合我公司多年来对于不同地质情况的加固处理经验，经过对各种施工方案从可行性、经济合理性和安全可靠性三方面综合考虑，对于不同地质情况的加固处理经验，应采用二重管无收缩WSS工法。

以保证顺利开挖及既有构筑物的安全运行。

采用小型机械成孔注浆措施施工，布孔间距为0.7米，梅花形布置，采用注WSS工法浆液。

施工配料为AC、AB液。

地层注浆设计压力应根据围岩水文地质条件合理确定，一般宜比静水压力大0.5～1.5KPa；当静水压力较大时，宜为静水压力的2～3倍。

注浆终压建议为0.5～1.5MPa。

注浆速率主要取决于地层的吸浆能力（即地层的孔隙率）和注浆设备的动力参数，考虑到多种因素建议注浆速率范围取5～110L/小时，施工时应根据现场试验，确定注浆参数。

并对周边注浆区域进行24时沉降监控，防止注浆后地面隆起现象，可以及时了解加固效果，对比分析设计条件和现场实际的差异，以便及时修正设计；有利于正确估计注浆范围和注浆效果，掌握注浆对基础的影响；通过信息反馈，科学合理的安排下一步的施工工序，保证施工安全和工程质量。

2、二重管A、B（C）无收缩双液WSS工法注浆的特点：

2.1二重管无收缩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，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。

2.1.1、采用特殊的端点监控器和二重管注入方式，使注入系统设备简单，具有很高的可靠性、经济性。

2.1.2、可以进行一次、二次注入切换，回路变换装置容易实行，所以能实行复合注入。

2.1.3、瞬结性一次注浆液和浸透性二次注浆液的复合比率，在土层改良时可以自由地设定，从粘性土、砂质土到地下水非常多的砂砾层，以及更加复杂的复合地层都可以适用。

2.1.4、二次注入材料是低粘性且凝胶时间长的浸透性注浆液，可以用压力喷射到均匀的土质颗粒之间，由于这样的操作方法，减少了对周围建筑物的影响。

2.1.5、由于一次注入是限制注浆，二次注入是的渗透注浆，注浆液不会向注入范围外溢出，从而有利保护地下环境而不被污染。

（PH7-7.5）

2.2、注浆加固及止水原理：

注浆时在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。

其注浆特性是使该土层粘结力（c）、内磨擦角（）值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。

注浆加固后强度理论值，卵石层达到25~30kg/cm、细中砂层达到15~20kg/cm、粘土层达到10~12kg/cm。

2.2.1、注入材料特性：

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。

无收缩注浆液分为超高强度型CW-3A、高强度型CW-3B、普通型CW-3C三种类型。

2.2.1.1、无收缩注浆液特点：

（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。

（4）、浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要任意调整。

（5）、浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下水不会造成污染。

2.2.1.2、标准浆液的性质：

比重（20℃）

粘度（cps/20℃）

PH值

A液

B液

A+B液

A液

B液

A+B液

A液

B液

A+B液

CW-3A

1.30

1.05

1.18

18.1

1.8

4.2

1.3

11.5

7.5

CW-3B

1.26

1.04

1.15

12.0

1.4

4.2

1.5

11.2

7.2

CW-3C

1.20

1.03

1.12

4.1

1.4

2.4

11.5

1.4

7.2

2.2.1.3、CW-3A、CW-3B、CW-3C的硬化时间及固结砂强度对比（见图）。

2.2.1.4、CW-固结体的透水系数理论值：

CW-3A

CW-3B

CW-3C

透水系数k（cm/s）

1´10¯¥

1´10¯¦

1´10¯¤

间隙比0.65

2.2.1.5、无收缩注浆液标准配比如下表所示：

1m3A、C液浆液中材料含量:

名称

内容

密度

容积（L）

质量（kg）

备注

A液

硅酸钠

ρ=1.37

250

342．5

溶液

稀释剂

ρ=1

250

250

C液

水泥

200kg

按施工时的气温调整水泥掺量

H剂

250

均为混合剂

C剂

250

XPM

用量为水泥掺量的8%—10%

三、注浆量的计算原则

由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆材料，本参考图注浆设计根据本线有关隧道工程地质、水文条件和注浆方案以及所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。

注浆量的估算公式按下式进行：

Q=Anα（1+β）

式中：

Q----总注浆量，m3；

A----注浆范围体积，m3；

n----孔隙率，%；

α----浆液填充系数（0.7-0.9）

β----注浆材料损耗系数

设计中,nα（1+β）统称为填充率,填充率按下表选用

填充率选用表

序号

地质条件

填充率%

1

杂填土

30-35

2

粉质粘土、砂土

20-25

3

粉细砂、砂层

40-45

4

中砂、中粗砂

50-60

四、注浆压力的选定

注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。

因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。

注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。

通常情况下按如下经验式计算：

（1）按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即

P’＜P＜（3-5）P’

式中：

P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

P’——注浆处静水压力（Mpa）

（2）根据注浆处地层深度计算

P=KH

式中：

P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

H——注浆处深度（m）

K——由注浆深度确定的压力系数

压力系数K的取值如表示：

注浆深度

（m）

＜8

10-12

12-16

16-20

＞20

K

0.023-0.021

0.021-0.020

0.020-0.018

0.018-0.016

0.016

五、注浆工艺及要求

（1）、工艺要求、

定孔位：

根据设计要求，对准孔位，不同入射角度钻进,要求孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。

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。

钻进成孔：

第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地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；

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。

浆液配比：

采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。

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；

（2）、工艺流程

第三章、主要机械设备及配置

[机械][器具][其他]

XY—200型钻机两台旋转二重管排水处理装备

SYB—60/160型注浆泵二台注浆液混合器测定器具

SJY—双层立体式搅拌机一台喷头凝胶时间测定仪

逆止阀消音器

施工机械配置见图：

第四章、工程质量保证体系

在本工程注浆施工中，应严格组织管理体系和科学严谨的质量体系来保证工程质量。

1、质量控制：

1.1工程质量严格按照本工程制定，并经甲方和监理工程师认可的施工方案执行，严格按国家有关技术规范、规程、标准控制施工。

1.2根据施工程序，严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关，每一道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。

2、工程质量保证制度：

2.1成立工程项目经理为责任的质量管理小组，完善质量保证体系，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。

2.2定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度，加强技术交底工作，强化工序控制，由责任心强经验丰富的工程师担任质量控制人员，实行监督检查，保证工程质量。

2.3加强现场施工材料管理，严格执行进料检验制度，保证施工材料满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。

2.4配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、作为评价工程质量的重要依据。

2.5加强与甲方、监理的配合，认真接受指导和监督。

3、工程质量措施：

3.1钻孔施工：

开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。

钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于3cm，钻杆度不得大于1°。

3.2配料：

采用准确的计量工具，严格按照设计配方配料施工。

3.3注浆：

注浆一定要按程序施工，每段进浆要准确，注浆压力一定要严格控制，专人操作。

当压力突然上升或从孔壁溢浆，应立即停止注浆，每段注浆量应严格按设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。

3.4注浆完成后，应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。

3.5每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。

二重管无收缩双液注浆质量标准

内容

标准

内容

标准

孔位偏差

±20mm

注浆压力

±5%

孔距偏差

±100mm

注浆量（暂定）

5-8%

钻杆垂直度

<1%

提升幅度

±5mm

第五章、安全措施

1、建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。

2、凿岩台车、钻机、注浆泵及高压管路必须试运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表、流量计完好后，方准施工。

3、每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到

规定注浆压力位置。

4、安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确

保连接完好。

5、注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶

冲式阀门破裂伤人。

6、注浆时不得随意停水停电，必要时必须事先通知，待注浆完

成并冲洗后方可停水停电。

7、注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电

器故障时能及时处理。

8、注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。

9、施工前必须做好施工准备，并请甲方或总包方提供详图。

第六章、效果检测手段

1、注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定土（砂）层的流量及渗透系数，达不到设计要求需进行补充注浆。

检查孔的数目每个循环设2-3个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并检查检查孔内涌水量，检查孔涌水量小于0.2L/m.min，布孔的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位。

在防渗注浆工程中，这类检测是一种重要的和基本的手段。

对加固注浆而言上述水力物理性虽不能直接反映加固效果，但至今仍旧被广泛的当作一种参考指标，因为吸水量大小与地基的密度和强度之间存在着一定的关系。

2、通过钻孔，从注浆体内取出原状样品，送实验室进行必要的试验研究。

实践经验证明，通过这类检测可得出下述几项重要的物理力学性能指标，据此能对注浆效果做出比较确切的评价:

（1）样品的密度；

（2）结石的性质；

（3）浆液充填率及剩余孔隙率；

（4）异地同地质情况下做垂直注浆试验采用挖探取心检查土质的密实度及结石性质，钻孔注浆辐射咬合及浆液充填率。

（5）无侧限抗压强度与抗剪强度；

3、建筑物（及构筑物）投入运行后，通过钻孔网观测灌浆体上下游的水位和渗流量，并用

（1）和

（2）式样表达防渗效果，这样可以确切地评价出注浆加固土体的渗透性及长期渗流稳定性。

其计算公式如下：

（1）

（2）

式中EH——按水头损失计算的灌浆效果；

ΔH——灌浆替上下游水头差；

H——上下游总水头差；

EQ——按渗流量计算的灌浆效果；

Q0——灌浆前土体的渗流量；

Q——穿过灌浆体的渗流量。

除上述方法外，还常用以现场测得的弹性纵波速度和动弹性模量来确定加固灌浆的效果。

第七章、附图

说明：

1、图中单位为厘米

2、预注浆设计：

采用WSS工法AC、AB液，浆液初凝时间：

45~60秒；水泥采用425~525普通硅酸盐水泥；其它参数：

注浆孔直径：

Φ48mm；注浆终压：

建议0.3～0.5MPa，并通过试验最终确定注浆终压；孔底间距：

2m；注浆方式:

采用后退式注浆。

3、施工期间应特别加强监控量测。