地道周边土体加固保护.doc
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中河北段综合整治与保护开发工程02标施工专项方案
中河北段综合整治与保护开发工程02标
（地道周边土体加固保护）
专
项
方
案
编制：
审核：
中铁二十四局集团浙江工程有限公司
中河北段综合整治与保护开发工程02标项目部
2011年3月
目录
一、工程概况 3
二、工程地质及周边建筑物情况 3
1、工程地质 3
2、水文地质 5
3、周边建筑物情况 5
三、施工影响分析 6
四、土体加固保护方案选择 6
五、土体加固保护施工方法 7
五、主要施工工艺 8
㈠、注浆施工 8
㈡、施工监测 12
六、质量保证措施 17
七、发生意外情况的处置措施 17
地道周边土体加固保护专项方案
一、工程概况
中河-河坊街地道位于中河与河坊街、高银街交叉口。
地道西侧沿河坊街下穿中河路、中河。
地道总体布置呈“T”字形，过河坊街、高银街交叉口设置1#出入口和施工竖井，中河东侧绿化带内河坊街两侧设置两个出入口，在中河中路与河坊街交叉口下部设置一个5m×8m的管理房。
地道总长165.6m，暗洞长69.5m，主通道结构净宽6.2m，结构净高3.0m，覆土厚度为7.7m。
地道1#出入口和施工竖井采用Φ1000钻孔咬合桩围护，地道暗挖采用小导管注浆加固地层的“浅埋暗挖法”施工，施工采用CRD工法分6部进行施工，每部环形开挖预留核心土，并封闭成环自成支护体系。
对开挖轮廓线外周边2内的地层采用MC系列注浆材料-水玻璃双液浆、开挖范围内的核心土采用普通水泥-水玻璃双液浆进行超前预加固。
二、工程地质及周边建筑物情况
1、工程地质
根据2011年2月24日“岩土工程勘察报告（补充勘察阶段）”资料，在河坊街地道1#出入口处进行岩土勘察，本次补充勘察范围内地层可分为8大层，细分为9亚层，自上而下描述如下：
①-1杂填土：
灰黄、灰褐色，稍湿，松散。
主要由砖块、瓦片、碎石及粘性土组成，ZK17孔上部20cm为沥青砼路面、下部为回填块石路基，该层土质不均，碎石及砖块约占50%。
层厚1.60～6.20m。
③-1砂质粉土：
灰黄色，湿，稍密-中密状，。
薄层状，切面粗糙，含云母及氧化物斑点，局部为粘质粉土，干强度低，低韧性，摇振反应迅速。
层顶标高0.20～3.76m，层厚1.90～8.80m。
③-2砂质粉土：
灰-灰黄色，湿，中密状。
稍具层理，切面粗糙，含云母碎屑及少量有机质，局部粘粒含量高，为粘质粉土，干强度低，低韧性，摇振反应迅速。
层顶标高-5.70～-1.70m，层厚0.70～5.80m。
③-2夹粉质粘土夹角砾：
灰色，可塑～中密,局部含软塑状粘性土，切面粗糙，干强度中等，中等韧性，含砾约为20%～40%，粒径0.2～2cm为主，最大粒径达7cm。
该层局部分布，层顶标高-5.66～-4.04m，层厚0～1.80m。
④淤泥质粉质粘土：
浅灰-灰色，软塑-流塑。
切面较光滑，见氧化铁斑点及少量有机质，局部为粉质粘土，干强度高，韧性高，无摇振反应。
该层局部分布，层顶标高-10.66～-6.14m，层厚0～3.90m。
⑤粉质粘土：
灰黄色、浅灰色，软塑，局部为软可塑。
无层理，切面光滑，含有机质及铁锰质氧化物，局部为粘土，干强度中等，韧性中等，无摇振反应。
该层局部缺失，层顶标高-10.36～-6.14m，层厚0～7.00m。
⑥粉质粘土：
灰色，流塑，局部软塑。
切面较光滑，含有机质及贝壳，局部孔内贝壳含量较高，局部为淤泥质粉质粘土。
干强度较差，中等韧性，无摇振反应。
该层局部缺失，层顶标高-14.70～-13.53m，层厚0～10.10m。
⑦粘土：
青灰-灰黄色，软可塑～硬可塑。
切面较光滑，见氧化铁斑点，局部为粉质粘土，干强度较高，韧性较好。
无摇振反应。
该层局部缺失，层顶标高-24.68～-15.86m，层厚0～8.00m。
⑧粘土：
灰色，流塑-软塑。
切面较光滑，含有机质，局部含有较多生物贝壳，局部为淤泥质粘土，干强度中等，中等韧性，无摇振反应。
该层局部分布，层顶标高-29.06～-29.06m，厚度4.30m。
场地地层分布及变化情况详见工程地质剖面图、地层分布统计表。
根据地质资料，本工程地道暗挖通过的地质层为③层砂质粉土。
场地表层为填土层，厚度较大，呈松散状，局部水泥路面、沥青路面，填土内分布有块石、条石、混凝土等大量杂质，根据初步了解，勘探范围内可能存在古河道，古河堤含有大量的块石和条石，对地道暗挖影响较大。
2、水文地质
本场地地下水主要为第四纪孔隙潜水。
场地水文地质条件较为稳定，在钻孔内测得其埋深在地表下约3.30米，该层潜水主要受大气降水和地表水补给，地下水位随季节性变化较大，常年水位变化为0.5～1.5米。
根据附近水文资料，丰水期地下水接近地表。
根据现场地道已施工段的实际施工情况，场地①层填土层与③-1砂质粉土层的交界面处地下水量较为丰富，开挖时透水量较大。
3、周边建筑物情况
河坊街与高银街交叉口周边建筑物较多，且距离地道较近。
高银街北侧为多益处酒家（3层砖混结构），距地道暗挖结构17米；河坊街南侧都为木结构房屋，距地道结构7~13米，房屋年代久远，且基础为浅基础，立柱为木结构，局部木结构已出现裂缝。
三、施工影响分析
以往的理论研究和施工实践均表明，在地下工程施工过程中，势必对基坑内、外进行地下水降水，从而使隧道基坑内及基坑附近的地下水位下降后产生地表沉降。
地层应力状态的改变将直接导致结构产生位移和变形，同时也会对地表及周边环境造成一定的影响。
当这种位移和影响超出一定范围，必然对结构产生破坏，并影响到上方地表和临近建筑的安全使用。
本工程通道采用暗挖法施工，并下穿交通繁忙的中河路及中河高架桥，出入口采用明挖法施工，周边建筑物较多。
如何保证施工不影响这些构筑物的正常使用，如何做到“未雨绸缪”，是本次方案的重点。
为此，根据2011年2月25日“杭州市市政公用建设开发公司/杭州市市区河道整治建设中心”会议纪要精神，对地道1#出入口周边土体加固进行特殊保护，特制定本方案。
四、土体加固保护方案选择
周边土体加固保护常用树根桩、旋喷桩或注浆进行加固土体、止水，根据施工经验及地质情况，树根桩遇块石等障碍物就无法钻进，且树根桩钻进深度一般在15米左右，不能满足暗挖深度。
旋喷桩施工时，产生的浆液量大，噪音大，机械占用面积大，对文明施工及周边交通影响也大。
注浆施工能够实施定向、定量、定压注浆，施工产生的浆液量小，具有渗透力强的特点。
通过比较，我们对地道西侧洞口5m宽范围和地道外侧4m宽范围采用地表垂直深层双液注浆进行加固土体。
五、土体加固保护施工方法
1、地道周边土体加固保护
为了确保地道施工安全，确定先对地道西侧洞口5m宽范围和地道外侧4m宽范围采用地表垂直深层双液注浆进行加固土体，以形成能对地道起到保护作用的隔离层。
注浆间距40cm梅花型布置，注浆底标高控制在地道开挖面以下5m位置，顶标高控制在地面以下2m位置，施工过程中如遇管道等障碍物可适当斜打调整位置。
降水管井随注浆进度紧跟施工，在地道暗挖段开挖轮廓线两边3.0m处增设双侧单排Φ159mm钢管井（成孔Φ300mm）降水处理，管井间距一般控制在3m，视现状地下管线位置可设当进行调整。
地道暗挖施工在注浆加固及降水管井完成后进行，在施工过程中，为防止建筑物下沉，在地道与建筑物间设置回灌井，采用6m长直径159mm钢管，间距1m布置。
详见建筑物保护平面布置图。
2、地道内部加固保护
通过注浆加固和地道内部支撑的加强，控制土体少变形。
竖井及U型槽坑内设置深井降水，固结基坑的土体。
在基坑开挖过程中，随时检查咬合桩的质量，一旦发现咬合桩有裂缝渗水、有孔洞、分叉等现象，则及时进行补漏以防小股渗水发展为大股漏水，从而使基槽外侧产生土体沉降、变形等现象。
暗挖施工前在原设计施工图基础上加密超前小导管,在环向@40cm长4m的小导管中间增设一道6m长小导管进行加密支护（注浆要求同施工图中隧-31），故小导管环向间距调整为20cm，且小导管搭接长度为：
1m和3m。
进行加密注浆后，可有效的预加固暗洞周边土体。
3、建筑物监测保护
在靠近地道的建筑物上共计布设多个个房屋变形观测点，测点布设采用直接标识法。
（即直接在建、构筑物上打设变形观测钢钉、施工完成后清除补平），通过测量变形点的变形值，来反算房屋的变形情况，特别是不均匀沉降值的分析，根据设计要求对钢筋砼结构的建筑物倾斜值控制标准不大于3.0‰，对砖木结构的建筑物倾斜值控制标准不大于3.5‰。
在隧道咬合桩以外与建（构）筑物之间设置基坑测斜观测孔，通过周围土体的变位及变形情况来分析对建（构）筑物的影响程度，土体水平位移不大于30mm为控制标准。
通过第三方监测，及时做好房屋跟踪注浆。
4、通过上述措施结合，控制地面的沉降或控制地面沉降在允许范围之内。
从而达到对周围的建、构筑物不构成危害之目的。
五、主要施工工艺
㈠、注浆施工
1、注浆材料
采用MC超细水泥+水玻璃+外加剂。
2、浆液配比
超细水泥—水玻璃无收缩双液浆
原材料：
15—20um超细水泥，35Be°以上水玻璃，外加剂。
浆液配比：
A液：
水玻璃浆，浓度35Be°。
B液：
水泥浆，水灰比（1.25—1.5）：
1，外加剂掺量占水泥用量的2—2.5%。
A液、B液的体积比为1：
1。
3、注浆参数
⑴、注入率
注入率是注入预定土层范围内浆液量Q（m3）与预定注入范围地层总体积V（m3）的比值，其大小直接影响浆液固结物产生压密现象的程度。
从实践经验可知，该工程注入率30%左右效果较好。
⑵、注入速度
一般情况下，速度低效果较好，但通常需兼顾有效利用对地层及邻近构造物没有影响的注入压力、经济效益等因素，综合考虑注入速度。
具体数据见表。
单位时间喷射量（注入速度：
L/min）
注入方式
标准速度
一般的范围
二重管无收缩双液浆
14
8—20
⑶、注入压力
在对地层、地下埋设物及邻近构造物没有影响的前提下，提高注入压力可得到较好的效果。
注入压力不仅由覆盖土厚度因素确定，还应考虑周围环境等因素。
由现场土质及以往经验实践，经分析后确定注入压力为：
预注P=0.5—2.0MPa；补注P=1.0—1.5MPa。
⑷、注入量
注入量可由下式计算：
Q=λ×V；λ=n×α（1+β）
式中：
Q为注入量（L）；λ为注入率；V为加固土的体积（L）；α为填充率；β为损失系数。
通常α（1+β）=0.8—0.95，β因土质条件不同差异极大，该工程取值为0.1—0.3。
初步计算本工程注浆体积为8245m3，具体注浆量按实际发生监理确认为准。
⑸、注浆孔布置
注入孔的布设按附图所示。
综上所述，注浆参数如表所示。
二重管注浆参数表
序号
参数名称
参数值
1
孔位布置
0.8m
2
浆液凝胶时间
60—120s
3
浆液扩散半径
0.35—0.6m
4
注浆速度
8—20L/min
5
注浆分段长度
0.3—0.5m
6
注浆压力
0.5—2.0MPa
4、注浆工艺控制
⑴、施工工艺流程
二重管无收缩注浆加固的工艺流程如下图。
二重管无收缩注浆工艺流程图
2、注浆工艺控制
二重管钻机采用特殊的端头混合器和二重管注入方式。
钻孔时，清水从端头混合器端点送出，利于钻孔；钻孔到所定深度，端点关闭进行横喷射切换，用注浆泵将双液浆分别压入外管和内管，并在端头混合器内混合后进行横向喷射，使注浆能浸透到地层中；如图所示。
二重管钻机成孔、注浆原理示意图
（1）钻孔：
开钻前，严格按照施工布置图，布好孔位。
钻机定位、钻杆角度要准确。
从不同角度钻进，要求孔位偏差不大于2cm，入射角度偏差不大于1°；钻孔前调整钻杆的角度并对准孔位后，钻机不得移位及随意起降。
钻设第一个
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