洞内盾构到达端加固技术总结.doc
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1工程及地质概况
1.1拟建工程概况
拟建深圳地铁5号线工程怡景路站至黄贝岭站区间段位于黄贝路与北斗路之间，其具体线路为：
从黄贝岭与怡景路交汇口处向南东至沿河路，再顺沿河路至深南东路，沿深南东路达深南东路与北斗路交汇口处结束。
起讫里程DK37+950.904~DK39+307.317，长度为1356.413m。
隧道底板高程-14.400m～-4.540m,埋深16.0m~23.8m。
本次加固起点位于盾构与暗挖段分界处，加固长度为10m，平面接受端加固平面图见图1所示。
图1接收端加固平面图
隧道穿越强、中、微风花凝灰质砂岩，隧道上方从上至下依次为素填土、淤泥质粘土、卵石土、粉质粘土和全风花凝灰质砂岩，见图2所示。
图2盾构区间接收端地质情况
1.2特殊土及不良地质
拟建场地表层分布人工堆积填土层，组成成分为素填土。
素填土主要成分为粘性土，局部夹少量砂和碎、块石，土质不均,含水量高、孔隙比大、压缩性高、欠固结、高灵敏度、抗震强度低等特点；本场地普遍分布的全、强风化层及残积土，饱和状态下受扰动后，易软化变形，强度、承载力骤减，在隧道施工过程中地表极易出现不均匀下沉使房屋开裂甚至危及房屋结构安全。
2施工方案
2.1上半断面超前预注浆设计
对盾构接收端头采用超前预加固措施对地层进行加固改良，结合现场和勘察地质情况对隧道上半断面进行加固，加固范围为人工开挖轮廓线外3.0m，扩散半径1.5m，纵向加固范围为10m，孔位设计见图1、图2，图3所示。
图1超前加固开孔断面图图2超前加固终孔段面图图35m补孔断面图
2.1.1注浆设计参数
注浆设计参数如表1所示。
表1注浆设计参数表
序号
参数名称
参数值
备注
1
加固范围
上半断面及开挖轮廓线外3.5m
2
扩散半径
1.5m
3
加固段长
10m
4
分段长度
3～5m
前进式分段注浆结合孔底pvc管注浆
5
注浆终压
1.0～1.5MPa
拱顶和接近管道处采用较低压力
2.1.2注浆材料
注浆材料采用硫铝酸盐水泥单液浆为主、普通水泥-水玻璃双液浆为辅。
注浆材料配比如表2所示。
表2浆液配比参数表
序号
名称
配比参数
水灰比
体积比
水玻璃浓度
1
普通水泥-水玻璃双液浆
W:
C=（0.8～1）:
1
C:
S=1:
1
30～35Be’
2
普通水泥单液浆
W:
C=（0.6～0.8）:
1
3
硫铝酸盐水泥单液浆
W:
C=（0.6～0.8）:
1
现场注浆施工中根据情况进行浆液种类和配比的选择调整。
2.1.3注浆顺序
注浆顺序按“由外到内、由上到下、间隔跳孔”的原则进行，以达到控域注浆，挤密加固的目的。
2.1.4钻孔注浆工艺
（1）先用钻机开深2m，直径Φ127mm的钻孔，安设固结2mΦ108mm孔口管。
（2）通过孔口管钻设Φ90mm注浆孔，钻到5m深时开始实施注浆作业。
（3）采取前进式分段注浆工艺进行钻孔注浆施工，注浆分段长度3～5m。
即钻进3～5m，注浆一次，注浆结束后再钻3～5m进行注浆，依次循环，直到结束该孔注浆。
（4）若钻孔过程中遇到突水、涌泥，则应立即停止钻孔进行注浆。
超前预注浆工艺流程如图3所示。
不好
不好
前进式分段注浆
测量放线、标注钻孔位置
钻机及平台车就位固定
钻孔方向确定
钻Φ127钻孔至2m深度
安设Φ108孔口管
配制浆液
补孔注浆
钻设Φ90钻孔3～5m
第一分段长度注浆
第二个分段长度钻孔
第二分段长度注浆
…
好
继续注浆
结束该孔钻孔注浆施工
效果检查
好
结束
整体注浆效果检查
配制浆液
图3超前预钻孔注浆工艺流程图
2.2超前大管棚支护设计
大管棚布设在拱顶150°范围内，管棚长度10m，Φ75mmPE管，壁厚10mm，节长为2.0～6.0m，中间采用焊接连接。
管棚外插角为6°，管棚内注浆材料为P042.5R普通早强水泥单液浆和普通水泥-水玻璃双液浆，注浆终压1.0~1.5Mpa。
大管棚参数见下表3。
管棚开孔位置为隧道开挖轮廓线内20cm，终孔位置在开挖轮廓线外85cm。
其开孔和终孔位置图见图4，图5。
表3大管棚设计参数表
序号
参数名称
参数值
备注
1
长度
10m
2
管棚规格
Φ75mm、δ=10mm
PE管上钻溢浆孔
3
每节长度
2~6m
4
外插角
6°
5
数量
28根
图1大管棚开孔位置图图2大管棚终孔位置图
2.3注浆结束标准
（1）单孔注浆结束标准
注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐下降，当注浆压力达到设计值时，即可结束该孔注浆。
定量标准：
注浆量根据类似地层空隙率，每米注浆量控制在0.4～0.6m3，当注浆量达到设计注浆量的1.5倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺压力达到设计终压，结束该孔注浆；
定压标准：
注浆终压暂定为1.0～1.5Mpa，注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证，确定合适的注浆终压力。
单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔。
（2）全段结束标准
①设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏浆现象。
②按总注浆孔的10～12%设计检查孔，检查孔满足设计要求。
③按总注浆孔的10%设计取芯孔，取芯孔满足设计要求
3注浆施工
本循环注浆于2010年1月1日开始搭建台架，1月2日开始钻孔注浆作业，1月12日注浆结束，历时12天（包含搭建平台、加固掌子面、机械修理等非钻注作业施工时间）。
由于钻机工作行程范围，注浆台子需要从下往上搭建，注浆孔施做完毕后，再施做管棚。
本次钻注作业共钻孔70个（含补孔、检查取芯孔及管棚孔），总钻孔长度985.3m，总共注浆97.62m3，其中单液浆52.77m3，双液浆44.85m3。
3.1注浆加固情况
注浆加固于1月2日正式进行，1月9日开始施做管棚，1月11日管棚施做钻设完毕，1月11日晚开始钻设取芯孔。
1月13日取芯完毕。
期间共施做36个注浆孔，3个补孔，28根管棚，2个检查孔，3个取芯孔。
施工顺序遵循从下到上，先外圈再内圈的操做顺序，注浆采取以定压为主，定量为辅的原则进行。
由于掌子面没有设置止浆墙，只做了素混凝土封闭处理。
刚刚施工的时候，对下面3排孔进行开孔封孔，封堵掌子面裂隙后，再进行钻孔注浆作业。
在刚刚开始的几个孔偶尔会有串浆或者漏浆现象发生。
A2-9,A2-8号孔施做的时候，发生了串浆现象，这是由于围岩裂隙发育，而串到掌子面或者正在施做的孔中，通过注入普通水泥-水玻璃双液浆间歇注浆和麻丝封堵掌子面的漏浆处。
为避免串浆情况发生，我们采取了间隔跳孔作业，在后期注浆过程中，很少发生掌子面漏浆和串浆现象发生。
从整个注浆钻孔的情况来看，水量主要集中在掌子面的左下角，其中最大水量为A1-3号孔,水量为1.0m3/h，清水，出水位置均在8m处。
此处的地层为强风化凝灰质沙岩，整体性较好，出水为裂隙水。
在进行注浆后，在周围钻孔作业时，基本无水或者水量很小。
A1-6,A1-7,A1-8施工时，8m开始遇见卵石层，根据角度反算，卵石层在拱顶开挖轮廓线外1.1m左右。
为了对拱顶卵石层出进行有效的加固，我们在此处补孔B1-1,B1-2。
在A1-6,A1-7,A1-8施工后，B1-1,B1-2钻孔时水量小，注浆量也也小。
从注浆量的分布情况来看，浆液分布比较均匀，在涌水量大的孔注浆量大些，但也不是绝对的。
随着注浆加固的进行，内圈孔的注浆量不断减小，由此可以看出地层在逐步被加固。
在上断面注浆加固过程中，共注浆62.4m3，其中单液浆33m3，双液浆29.4m3。
8日开始管棚施工，管棚注浆量较小，28根管棚总注浆量为35.2m3，平均单根管棚注浆量为1.26m3，远小于前期注浆量，由此也可以说明地层得到了加密。
3.2效果检查情况
11日开始钻设检查孔，和取芯孔。
取芯孔检查孔参数表如表4所示，检查孔检查深度为8m，继续钻孔到10m以补充注浆。
检查孔地质情况见表5。
表4端头井检查孔参数表
序号
孔号
开孔座标
水平间距（m）
终孔座标
水平角α（度）
竖直角β（度）
tanα
孔深（m）
Ｘ1（cm）
Ｙ1（cm）
Ｘ2（cm）
Ｙ2（cm）
1
Q1
-104
174
8
-104
174
0
0
0
8
2
Q2
177
125
8
177
125
0
0
0
8
3
Q3
44.6
44.3
8
44.6
44.3
0
0
0
8
4
J1
137
195
8
137
195
0
0
0
8
5
J2
-172
79
8
-172
79
0
0
0
8
表5下半断面检查孔情况
序号
孔号
孔深（m）
地质情况
备注
1
Q1
8
0-0.5m基本为水泥0.5-5m，水泥浆体夹凝灰质沙土，沙土含量稍大；5-8m，沙土夹少量水泥体；成孔后无水。
2
Q2
8
0-1m基本为水泥，1-5m水泥体夹凝灰质沙土，沙土含量稍大；5-8m基本为凝灰质砂岩，水泥浆体少，成孔后无水。
3
Q3
8
0-2m基本为水泥；2-8m，水泥体夹沙土，水泥浆体含量较多。
成孔后无水。
4
J1
8
0-0.5米水泥，0.5-6m全凝灰质砂水泥浆体多，干燥.6-8m凝灰质砂岩，稍湿。
终孔无水流出。
5
J2
8
0-0.5米水泥，0.5-6m全凝灰质砂水泥浆体多，干燥.6-8m凝灰质砂岩，稍湿，终孔无水。
检查孔成孔图见图7所示：
图7检查孔成孔图
取芯孔芯样见图8，图9，图10：
图8取芯孔1芯样图
图9取芯孔2芯样图
图10取芯孔3芯样图
根据检查孔情况，前方0~8m范围内，渗水通道基本被封堵，土体也得到了一定程度的改良，注浆效果比较理想。
4注浆效果评价
综合评价本次注浆效果，前4m为理想含有大量水泥体，少量沙、土，4~8m基本为水泥和沙土的混合体，基本无水、稳定，存在注浆盲区，土体含水量稍大；下半断面左侧注浆前出水量比较大，最大达1.0m3/h，通过注浆对此处地层内的富含水和裂隙水挤到开挖轮廓线外较远位置，并对地层进行一定的加固；注浆后检查孔基本无水，个别孔有滴水，基本达到设计要求。
5几点认识
（1）始发井注浆加固自1月2日开始，1月13日结束，历时12天，钻孔注浆严格按设计图纸施工和进行效果检查，并自觉接受业主和监理单位的检查，严格进行过程控制和管理，对富水全风化凝灰质砂岩内的注浆工艺方面进行了大胆的创新和探索，并开发了下PVC管孔底注浆工艺，保证了注浆的质量。
从注浆效果看，掌子面前方8m注浆效果比较理想，基本稳定、无水。
（2）通过钻孔揭示的地质情况看，地层中含有大量土、沙和水泥块，地质条件比较复杂，另外根据盾构施工要求，对于这种地层，注浆有针对性地首先进行堵水，而后对进行加固改良地层，使得地层具有一定的强度和稳定性。
（3）虽然本次注浆钻孔数量多，注浆量大，但由于注浆的局限性，注浆盲区是难以避免的，因此在破除洞门过程中应做到：
分块破除，边
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