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其中K21+~K22+102段为大断面(单洞双线),区间长度约134m,K22+107~K22+261段为标准断面(单洞单线),区间全长154m。
为满足施工工期需要,在里程K22+处设施工竖井及横通道辅助施工。
火炬广场站~石家庄东站暗挖区间商业开发地段施工平面图
本区间暗挖段结构拱顶以上主要为素填土
2层、黄土状粉质粘土
1层、黄土状粉土
2层、粉细砂
1层及粉质粘土
1层。
其中粉细砂
1层为中密土层,土体自稳能力较差,施工过程中容易发生坍塌。
穿越风险源时,隧道拱顶上方地质为黄土状粉质粘土
1层,隧道上半断面主要位于粉细砂
1层中。
暗挖隧道开挖断面、区间下穿市政过街通道、市政管线等风险源部分时为保证开挖安全、地铁上方构筑物及管线的安全,控制地面沉降。
采用深孔注浆加固地层施工。
具体范围如下表所示:
火—石区间暗挖段深孔注浆统计表
注浆加固起讫里程
长度(延米)
注浆原因
注浆范围
注浆方式
K21+995
K22+019
24
下穿地下过街通道
拱部150°
初衬外侧2m内侧1m
采用双重管无收缩注浆工法。
注浆深度12m。
后序注浆段均预留3米已注浆段作为下一注浆段的制浆盘。
K22+
大断面开挖
拱部160°
初衬外侧内侧1m
K22+135
K22+240
105
区间下穿电力沟、热力沟、DN700、DN500污水管、DN300上水管、DN500上水、DN200燃气等多种有压管线,热力管沟区间距区间结构拱顶净距约。
拱部180°
初衬外内1m
第三章注浆施工方法及技术措施
注浆方案
1)施工方案确定
本着加固地层的目的,使区间暗挖隧道顶部及侧面增加抗压强度和粘结性,实现加固地层的目的,保证开挖断面、区间下穿市政过街通道、市政管线等风险源部分时周围土体稳定。
采用双重管无收缩注浆工法深孔注浆,注浆液采用水泥-水玻璃双浆液。
注浆压力控制在1~2MPa,从里向外逐渐减压。
加固后的土体14d无侧限抗压强度要求不小于。
若现场发现渗水时,增加抗渗性检测。
2)施工工序图
深孔注浆工序示意图
3)注浆施工
(1)准备工作
喷射混凝土封闭掌子面,首段注浆前应设置止浆墙,封闭开挖工作面,设计厚度25cm,掌子面喷砼封闭,设置双层φ@150x150钢筋网片,网片固定在掌子面打设的钢筋锚杆上。
钢筋的规格为φ22,间距为500x500,长度为。
见下页图。
②非首段深孔注浆段喷射混凝土封闭掌子面,喷射厚度20cm。
中间铺设一层钢筋网片(,@150×
150)。
钻机就位之前,先进行测量放线工作,测量出每个孔的具体位置,孔距根据注浆试验确定为500mm。
并用红油漆标出。
④搭设注浆脚手架。
(2)钻孔布置
(2)根据不同加固段加固范围进行钻孔布置,单管扩散半径按不小于,注浆管环向均匀布置。
孔距根据注浆试验确定为500mm,如下图所示。
大断面区间下穿横通道深孔注浆断面图
钻孔施工按上下台阶拉开3米距离。
每循环进尺12米,后序注浆段均预留3米已注浆段作为下一注浆段的制浆盘,如下图所示。
单个注浆孔深孔注浆参数表
(一)
编号
钻孔长度(m)
打设角度(°
)
注浆长度(m)
备注
1
本表参数适用于下穿地下过街通道及下穿管线深孔注浆段,加固范围开挖轮廓内1m外2m。
注浆孔布置在初支下位置,见下图示
2
3
4
5
单个注浆孔深孔注浆参数表
(二)
2
本表参数适用于大断面开挖深孔注浆段,加固范围开挖轮廓内1m外。
7
11
19
33
深孔注浆浆液暂定为水泥-水玻璃双液浆。
施工单位应根据地层条件进行注浆试验,以选取合理的注浆浆液种类及配合比、注浆参数、注浆机械设备等。
施工前应根据地层进行注浆试验,确定最佳材料配比、注浆压力等参数确保注浆效果。
深孔注浆强度要求加固体14天无侧限抗压强度不小于。
若现场发现渗漏水时,加固体渗透系数要求不大于s。
注浆工艺及试验
每循环进尺12米,后序注浆段均预留3米已注浆段作为下一注浆段的制浆盘。
(3)注浆材料的选择
注浆液采用水泥-水玻璃双浆液。
注浆施工前通过工艺试验确定注浆材料的配合比。
一、试验点的确定
选用马头门位置的大断面深孔注浆作为本次注浆试验的试验点,检验各项参数是否达到设计要求,从而确定合适的注浆参数。
二、注浆参数及实验方案
①注浆压力:
依据以往施工经验,注浆终压暂定为1~2Mpa,结合现场实际情况进行必要的调整和优化。
②浆液注入量:
单孔每米理论注浆量Q=πR2Ln×
a(1+β)=π×
0.7²
×
1×
=
式中:
R—浆液有效扩散半径:
根据现场实验,浆液有效扩散半径为;
L—注浆长度(m):
具体注浆长度根据设计要求。
n—地层裂隙度(%):
此段结构主要为粉细砂层、中粗砂层,根据类似地质资料及现场实验,地层裂隙度初步定为10%;
a=浆液充填系数,~,取;
浆液损失率β:
10%~30%,取20%;
设计中,n×
a(1+β)统称为填充率,填充率按下表选用,此处选用41%。
此理论注浆量可作为配制浆液数量和注浆质量评定的依据,在施工中,应根据现场实际情况确定注浆数量。
③.
浆液配制
采用水泥-水玻璃双液注浆。
采用波美度40Be’的水玻璃原液,分别稀释为30Be’、20Be’、15Be’、10Be’水玻璃溶液,在实验室做了水泥与水玻璃的配比试验,对注浆参数进行研究,选择合适的水玻璃浓度配比对,试验得出以下参数:
不同配合比水泥与水玻璃凝胶时间表
水玻璃浓度/Be
水泥浆:
水玻璃(体积比)
1:
初凝/s
终凝/s
40
8
30
13
19
14
25
7
18
10
26
20
11
38
15
21
39
12
31
82
140
815
3223
水玻璃原液40Be,水泥标号425,试验中采用固定水灰比1:
从上表可以看出,水泥-水玻璃在不同浓度(40Be’~15Be’)下的浆体初凝时间变化不大,从8s到19s变化;
终凝时间从25到3223s变化,变化非常大。
过长的终凝时间注浆时跑浆漏浆非常严重的,这说明:
①过稀的水玻璃的浓度达不到加速水泥固结的目的;
②水玻璃浓度的变化对水泥的初凝时间变化不大;
④水泥胶凝时间的总趋势是随着水玻璃浓度变小而增大。
注浆过程中既要保证扩散半径,又不能扩散太远,要求水泥浆的初凝和终凝之间有一段合适的时间差,根据要求综合考虑取水灰比1:
1的水泥浆,水玻璃浓度15Be’,水泥浆与水玻璃体积比为1:
,其原因如下:
①在水玻璃浓度为15Be’时,不同的水泥与水玻璃体积比下,此浓度下的初凝与终凝的时间差比较理想;
②该浓度下可以弥补施工中工人在现场稀释水泥浆的误差,水泥浆稍浓或稍稀都不会是水泥浆的胶凝差变化很大;
③该浓度条件下水玻璃胶凝差正合适,扩散半径可以很好地控制在一定范围内,而不至于过小或过大,并且可操作性好,施工过程中一旦出现机器故障,有足够的时间清洗输浆设备,而不至于损害机器和高压输浆管。
(5)机械设备
机械设备一览表
机械设备
数量
TXU-150型钻机
2台
SYB-60/5型注浆泵
制浆搅拌机
储料搅拌机
逆止阀
若干
(6)注浆工艺及要求
注浆工艺图
施工工艺要求
定孔根据设计要求定准孔位,不同角度钻进,要求孔为偏差±
3cm,入射角度≯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,以确定该地层条件下的钻进参数。
每钻进一段,检查一段,及时纠偏。
孔底位置偏差应小于30cm。
钻孔和注浆从外到内施工,同一圈孔间隔施工。
回抽钻杆:
严格控制提升幅度,每步15-20cm,注意注浆参数变化。
浆液配比:
采用计量准确的计量工具,按照设计配比配料。
注浆:
注浆开孔直径不小于42mm,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。
粘土层造成塌孔时,采用前进式注浆,否则采用后退式注浆。
3)注浆过程中异常情况处理
A)冒浆
注浆过程中要认真观察地表及相邻管线的变化情况,由于浆液的进入,引起地层变化,封闭强度较低的地方,首先可能会冒出浆液,这就需要在冒浆处加以堵塞,必要时采取间歇注浆方式,以保证浆液有效的注入地层。
B)注浆压力变化:
注浆过程中,压力要在控制范围之中,过大或过小的注浆压力都不能满足施工需要,如果压力过低应该检查是否有漏浆之处,或浆液通过地下某些管道流走,压力过高应检查是否管路或混合器被堵塞。
施工时需要观察好注浆终压不能高于规定的注浆压力值。
C)凝胶时间变化:
凝胶时间需要根据被加固土体的性质来调整。
地层含水量大时,浆液容易被地下水稀释,影响固结效果,需要缩短凝胶时间;
含水量少,为了扩散一定范围,需要延长凝胶时间。
凝胶时间由双液浆的混合比例来控制,水泥浆比例高,凝胶时间短。
需在现场根据地质情况调控,才能满足施工要求。
D)注浆量调整:
地层的注浆量是否合适是地层加固的效果的体现,采用隔孔注入方式,这样既避免注浆孔互相影响,又使后注孔起到补充先注孔的作用,保证土体浆液扩散均匀
E)注浆泵异常:
在注浆过程中,由于凝胶时间短,管路在两种浆液混合过程中,不可避免的发生凝固和堵塞现象,此时注浆泵会由于管路故障而提高压力,机器发出异常的声音,压力表指示压力上升,如果不及时处理会产生高压伤人危险事故。
此时必须停泵卸下注浆高压软管,冲洗清理管路,或者清理混合器,检查出故障部位,并予以处理,冲洗干净,然后再继续工作。
注浆效果检测及结论
注浆效果检测手段
注浆结束前,对注浆效果进行检查,确认已达到注浆结束标准,方可结束注浆。
否则必须进行补孔注浆。
效果检查的主要方法采用:
①分析法:
对注浆记录进行统计分析,检查每孔压力流量是否达到注浆结束标准,有无漏浆、串浆情况,从而反算浆液扩散范围;
检查本循环所有注浆孔是否都按规定进行了注浆,有无漏注或无法注浆的情况,判定注浆效果。
②取芯法:
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,据此能对注浆效果作出比较确切的评价:
(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)、无侧限抗压强度及抗剪强度;
(5)、渗透性及长期渗流稳定性。
注浆效果分析
按照本方案的施工工艺及相关参数我们进行了现场施工,现场注浆施工中,我们对每根管的注浆过程中的注浆压力以及注浆量均进行了记录,如下图所示,以大断面马头门深孔注浆1-5号小导管为例。
现场注浆与设计对比表
管号
实际注浆压力(MPa))
设计注浆长度(m)
实际注浆长度(m)
实际注浆量(m3)
设计参数
1-1
6
注浆终压为1~2Mpa,单管每米理论注浆量
2-2
3-1
4-5
5-3
通过对注浆记录进行统计分析,注浆过程无漏浆、串浆情况,且所有注浆孔是否都按规定进行了注浆,根据上表数据可知,单管实际注浆量均超过了理论注浆量80%。
注浆完成14天后,在现场随机通过钻孔从注浆体内取出了2组原状样品,送实验室进行试验研究(取芯过程照片及检测报告附后)。
通过对检测结果分析:
深孔注浆周围扩散半径能够达到70cm,周围砂层能够固结,起到自稳防滑落的效果。
结论
通过马头门注浆现场实践证明,小导管注浆工艺参数如下:
1、现场工艺工法可行;
2、注浆压力:
注浆终压为1~2Mpa;
3、浆液配制:
水玻璃浓度20Be’,水灰比1:
1的水泥浆与20Be’的水玻璃体积比为1:
1,现场配制;
4、注浆结束标准:
①单根注浆量结束标准:
注浆过程中,压力逐渐上升,流量逐渐减少,当压力达到注浆终压,注浆量达到设计注浆量的80%以上,可结束该孔注浆;
注浆压力未能达到设计终压,注浆量已达到设计注浆量,无漏浆现象,亦可结束该孔注浆。
②本循环注浆结束标准:
所有注浆孔均达到注浆结束标准,无漏注现象,即可结束本循环注浆。
深孔注浆范围内现场随机取芯
深孔注浆范围内现场随机取芯芯样(后附芯样检测报告)
第四章工程安全质量保证措施
质量保证措施
在本工程注浆施工中,应以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。
(一)、质量控制:
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。
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。
1)主控项目
(1)注浆管所用钻具的品种/级别/规格和数量必须符合设计要求。
(2)注浆用水泥/外加剂等原材料必须符合设计要求及有关规范/标准的规定。
2)一般项目
(1)注浆管的纵向搭接长度应符合设计要求。
(2)浆液配比/注浆量及注浆压力应满足设计要求。
(3)开挖过程中应注意观察浆液扩散情况,观察地层是否达到了有效固结,有无流砂现象,一边修正下一循环注浆参数。
(4)超前注浆管注浆施工偏差应符合表2的要求。
注浆管注浆施工允许偏差
项次
检查项目
允许偏差(mm)
检查方法
管长
±
用钢尺量
花眼间距
孔位偏差
孔位方向(°
2°
实测
孔深
0,+50
(二)、工程质量保证制度:
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、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。
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。
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。
5、加强与甲方、监理的配合,认真接受指导和监督。
(三)、工程质量措施:
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2cm,钻杆度不得大于1°
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、注浆:
注浆一定要按程序施工,每孔进浆要准确,注浆压力一定要严格控制在1~2MPa,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。
4、注浆完成后,应采用措施保证注浆不溢浆跑浆。
5、每道工序均要安排专人,负责每道工序的操作记录。
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、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,确保联接完好。
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、装卸、搬运、配制、注浆浆液时,现场操作人员必须佩戴安全帽、防护眼镜、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,地下埋藏管线较多,必须经甲方或总包方认可后方可开钻钻进。
并请甲方或总包方提供周边详细的管线布置图,调查清管线的位置和埋深。
10、注浆所涉及到的所有机械设备的线路连接均由专业电工操作。
11、钻孔机应根据注浆角度控制角度固定在硬化的地面上,钻孔机由专业操作人员操作,禁止其他人员在机器运转过程中进行操作。
12、导洞内空间较小,注浆施工人员应注意移动空间大小,注意安全。
13、注浆钻杆在旋进、旋出的过程中应注意安全,不要去抓握钻杆,注浆施工时,必须由专人进行指挥。
14、注浆过程中,要密切注意注浆压力,施工人员应远离注浆管路,防止注浆管断裂伤人。
15、打管和注浆时,应注意调查地下管线和地下构筑物,采取有效的保护措施,若发现前方有异物,查明情况制定措施后方可继续施工。
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