洞内注浆法 矿山法施工联络通道施工技术研究.docx

1、洞内注浆法 矿山法施工联络通道施工技术研究洞内注浆法+矿山法施工联络通道施工技术研究 李懂懂XXXXXX区间X#联络通道洞内注浆法+矿山法施工技术研究1 工程概况1.1 XX区间X#联络通道概况XXXXX区间X#联络通道中心里程为于右DK15+460.000/左DK15+457.309，线间距约为15.62m，线路左、右线均为圆曲线段。联络通道埋深为15.0215.78m，采用采用“洞内注浆法+矿山法”施工。联络通道断面形式采用直墙圆拱形断面 。根据盾构区间联络通道的施工工艺要求，在联络通道门洞段的区间隧道为钢管片的特殊衬砌环，左线166-167环、右线133-134环。联络通道施工前需对特殊

2、管片开口处进行拆除。与盾构区间平面位置见下图。图1.1 X#联络通道平面位置图1.2 工程地质情况工程地质XXX区间现状地表主要为马路、绿化用地、河流、立交桥、商业办公用楼及居住区，地面高程在86.91m89.54m之间，地形总体较为平坦，地貌单元为黄河冲洪积平原（A区）。区间X#联络通道穿越地层主要是23粉质粘土、35粘质粉土、36c粉砂，地层描述为：第23层：粉质粘土灰黑色黄褐色，可塑硬塑，土质不均，夹粉土薄层，含铁质锈斑、铁锰质斑点、蜗牛壳碎片和少量钙质结核。本层层厚0.803.80m，平均层厚2.16m，层底埋深13.8017.80m，层底高程70.0474.62m。第35层：粘质粉土

3、黄褐色褐黄色，湿，密实，含少量云母碎片、螺壳碎片和铁锰质结核，含钙质结核，含量约3%10%，粒径一般为35mm，钙质结核有磨圆度，有铁质染色现象。本层层厚0.404.90m，平均层厚2.03m，层底埋深15.1021.00m，层底高程66.3472.59m。 第36c层：粉砂褐黄色，湿饱和，中密密实，成分以石英、长石为主，含少量云母碎片，偶见角砾。本层层厚0.702.00m，平均层厚1.45m，层底埋深16.2019.60m，平均层底埋深17.78m，层底高程68.9670.59m，平均层底标高69.56m。图1.2 联络通道地质纵断面图1.3 水文地质情况XXX区间地下水主要为第四系孔隙潜水

4、，第一层地下水呈局部分布，主要位于区间北端，靠近金水东路站，其稳定水位埋深为9.8m，高程为77.70m，主要赋存于34粘质粉土中，水量不大；第二层地下水稳定水位埋深为15.818.5m，高程为6971.11m，主要赋存于36C层粉砂和51层细砂和52层细砂层中。根据区域水文地质资料，每年6月份9月份是地下水的补给期，大气降雨充沛，水位会明显上升，每年12月份次年2月份为排泄期，地下水位随之下降，正常情况下地下水年变幅在2.0m左右，本场地35年最高水位高程可按照84.00m考虑，历史最高水位高程可按照87.00m考虑，本区间抗浮设计水位高程建议按86.00m。1.4 周边环境及管线调查（1）

5、地面建筑物本工程在XXX路下方，西侧为XXX小区居民楼，与隧道外轮廓线最近距离为14.1m，东侧为XXX综合楼，与隧道外轮廓线最近距离为25.47m。图1.4 X#联络通道周边建筑物图（2）地下管线表1.4 联络通道对应地面管线统计表序号管线名称管线尺寸管线材质里程位置管线底埋深管线到联络通道垂直距离1供电150铜里程：ZK15+461.41.6m14.2m2污水300混凝土里程：ZK15+495.43.6m12.2m3雨水600混凝土里程：ZK15+515.4ZK15+521.41.6m14.2m4路灯160*80铝线里程：ZK15+515.4ZK15+524.50.5m15.3m5供电90

6、0*300铜里程：ZK15+518.4ZK15+528.61.6m14.2m2设计概况2.1 联络通道设计概况 X#联络通道均为直墙圆拱形断面，内净空宽3m，高2.8m，内设两道双向开启的防火门，采用洞内注浆+矿山法施工，初期支护与二次衬砌之间设置防水层。图2.1 联络通道平剖面设计图联络通道设计参数如下：（1）初期支护：格栅拱+钢筋网+C25喷射混凝土（厚度250mm）；（2）二次衬砌：C35P10模筑防水混凝土（联络通道洞顶和侧墙厚度为400mm、底板350mm）；（3）联络通道处的区间隧道衬砌采用特殊衬砌环，通缝拼装。2.2 联络通道结构剖面图2.2初支钢拱架设计情况格栅钢架是联络通道初

7、支的一部分。洞内初支撑采用16工字钢架间距均为0.5m/榀，通道与盾构隧道连接处应连立3榀钢架加强支护；钢架间采用22纵向连接筋焊接，环向间距1m，梅花形布置。钢架在洞外分片加工，加工后应在井上进行试拼，其允许误差为：沿钢架周边轮廓拼装偏差不应大于30mm。格栅钢架由拱部、边墙、底部各单元钢构件拼装而成，各单元间用螺栓连接，螺栓孔眼中心间距公差不超过0.5mm。钢架平放时翘曲应小于20mm。其斜度不大于2度，钢支撑的任何部位偏离铅垂面不宜大于50mm。图2.2 联络通道钢拱架总装图3 验收范围及依据本次条件验收的范围为XXXXXX区间联络通道开挖。执行文件、标准与规范：（1）地下铁道工程施工及

8、验收规范（GB50299-1999）（2003年版）；（2）城市轨道交通工程测量规范（GB50308-2008）；（3）郑州市轨道交通5号线工程土建施工XXXXXX区间岩土工程勘察报告；（4）XXXXXX区间联络通道（兼废水泵房）结构图 ；（5）城市轨道交通地下工程建设风险管理规范（GB50652-2011）；其他现行国家、河南省及郑州市相关规范、规程。4.1 现场施工准备情况（1）工作平台施工完成联络通道施工工作平台已按方案布置完成。（2）降水措施及探孔根据设计以及现场实际条件，在联络通道开挖范围南北两侧施工6口降水井。靠近区间隧道左线距离隧道轮廓边线2m处，联络通道两侧，距离联络通道中线距

9、离为5m、8m各两口降水井，靠近区间隧道右线距离隧道轮廓边线2m处，联络通道两侧，距离联络通道中线距离为5m设置两口降水井。同时设置3个水位观测孔,1#观测孔距离右线隧道边线2m，距离联络通道中心线3m；2#观测孔距离右线隧道边线2.5m，距离联络通道中心线4m，3#观测孔在右线隧道右侧2m处。联络通道降水井及水位观测孔平面布置图如下：图4.3 降水井及水位观测孔平面图经过降水，我部人员对地下水位进行量测，水位已降至地面以下22m，且联络通道底部未出现漏水现象，降水满足现场施工要求。我项目部已组织作业人员，在联络通道右线开洞部位打设探孔共计8个，孔径50mm，孔深3m，未发现有涌水和漏泥砂等现

10、象。图4.4 联络通道右线开口环探孔布置图（3）联络通道加固措施 联络通道开挖前先进行区在拆除钢管片前利用管片上的注浆孔进行二次注浆；区在拆除钢管片前采用管棚注浆进行地层加固，管棚直径管108mm,壁厚6mm，长度12m贯穿联络通道，环向间距400mm，管棚注浆采用双液浆，水泥浆水灰比1:1水泥浆与水玻璃（40波美度）比为1:0.5；在拆除钢管片后采用小导管注浆进行地层加固，小导管直径42mm,壁厚3.5mm，长度3m，环向间距400mm与管棚相间布置，纵向搭接长度不小于1m，小导管注浆采用水泥浆，水灰比1:1。水泥均采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，注浆终压控制在1.0MPa以内。我部已完成

11、对联络通道处地层加固。2）浆液制作注浆浆液采用水泥砂浆。配料水泥必须过筛，进行单桶配料并搅拌成浆，当搅拌均匀后将其抽入浆捅，并进行二次过滤，筛网孔径不大于2mm，以防粗颗粒混入堵塞喷嘴。（3）开机注浆在一切工作都做好后方可开注浆机进行注浆，注浆过程中主要通过听声音、看压力、看注浆量来判断注浆的实施效果；听声音是否有异常，看压力是否过高，看注浆量是否达到设计的注入量；这个过程主要靠注浆司机来控制，另外注浆司机还要做好注浆记录，并保证记录的真实性。注浆压力的极限压力值Pu须满足下式：式中，h为注浆孔深度。实际注浆过程中，考虑注浆管道的压力损耗，注浆端头浆体堵塞等影响，现场调整后采用的注浆压力为1.

12、 01. 5Mpa。注浆量按单孔注浆量控制，单孔注浆量按下式计算：式中，Q为单孔注浆量（m3）；L为注浆段长（m）；R为浆液扩散半径（m）；n为注浆段土层空隙率；为浆液损失率，取1.25。加固后的土体应有很好的均匀性、自立性、无侧限抗压强度不小于1.0MPa，渗透系数不小于10-7cm/sec。（4）外抽钻管注浆钻管的抽出一般是在压力升高、达到注浆量时进行，所以要求外抽芯管要用力均匀、及时快速、严格控制外抽速度，每次外抽不大于200mm,匀速抽出。（5）清洗及文明施工在注浆完毕后要及时清洗注浆机、搅拌机和各种管路，这是一项非常重要的工作，不能马虎。另外就是要做好现场的文明施工工作，做到工完料净

13、场地清。4.3.2注意事项（1）在注浆施工中应通过现场试验对布孔方式、注浆参数及浆液配比作进一步试验调整，并在以后注浆施工过程中根据现场实际情况进行适当调整，以确保注浆效果。（2）如出现堵管，堵管的处理要快速及时，不能慌乱，要按顺序一步步尽快处理。（3）注浆过程中要采取相应的措施来防止堵管，如多做试验选定合理的凝结时间，注意压力的变化，如压力升高要及时外抽芯管。（4）水泥浆液若发生沉淀、离析现象，应进行二次搅拌。（5）施工过程中做好注浆施工的各种记录，及时了解注浆压力和流量变化情况并进行综合分析，判断注浆效果是否满足设计要求，注浆作业时，每500 mm记录一次注浆参数。（6）在钻孔和注浆施工过

14、程中，要做好各种机械设备和电路的检查工作，消除各种不安全因素的存在。（7）在拆除管路及注浆操作时应戴防护眼镜，以免浆液溅入人眼，并做好劳动防护，作业人员必须佩带胶手套。（8）搞好现场的文明施工，及时做好泥浆清理工作，不得直排入海，施工完毕及时清理现场。图4.5 联络通道注浆加固横剖面图（4）管片临时支撑架设临时支撑加工按照设计图纸在地面进行，运输到洞门组装焊接加固。临时支撑为每处联络通道左右线各7道,每个联络通道共14道临时支撑。沿隧道纵向12m范围内,间隔1.5m布设由H250*250和H200*200型钢制作的门式钢架临时支撑。临时支撑架设后应与管片内壁顶紧，并适当施加预应力。盾构环向在临

15、时支撑与盾构管片之间加垫钢板，钢板与管片间设10mm橡胶垫，确保盾构隧道安全。下图为临时支撑结构图：图4.6管片临时支撑平面图 图4.7开口环（左侧）和闭口环（右侧）支撑结构图图4.8 联络通道管片临时支撑实拍图（5）钢格栅加工及试拼作业格栅钢架采用16a工字钢加工拼装而成，按照设计尺寸在地面上放出1:1大样，把整榀格栅钢架分4个单元，拱部一节，侧上壁左右各一节，侧下壁左右各一节，底板一节。将每节焊好连接板，连接板的焊接准确四周孔眼对应。使用前将各单元编号预拼，无侧弯、扭曲、错台、变形等缺陷方可使用。格栅第一榀制作组装完成后，报监理处验收通过。图4.9 初支钢架总装图及现场拼装照片（7）土方开

16、挖保证措施联络通道开挖采用台阶法开挖施工。开挖严格遵循管超前、严注浆、强支护、短开挖、早封闭、勤量测的施工原则。随挖随支，监控测量与施工步骤同步进行，及时反馈监控信息，修正设计参数及施工方法，本盾构区间联络通道采用上下短台阶法施工，但由于联络通道顶部土体比较松散、稳定性差，开挖时间越长，则土体亦不稳定，因此我部决定上台与下台开挖进尺按照0.5m一个循环。拱架间隔0.5m设置一道。(8)材料情况支护所需钢材、水泥、石子、细砂等施工材料均已进场，并在监理见证下取样送检，检测结果符合规范及设计要求，喷锚混凝土配合比已通过验证，材料供应可满足进度和质量的要求。（9）机械设备情况土方开挖设备（空压机、风

17、镐）、喷射注浆设备（喷浆机、空压机、注浆机）均已进场；土方外运设备（电瓶车、龙门吊）、小导管施工设备（钻机）各机械设备已按工程需求配备到位，并上报监理审批完成。施工通风情况为保联络通道工程通风情况良好，避免有害气体危害作业人员，施工作业前安装风机、风筒布，风机功率1.5kw，送风量11000m3/h，将新鲜空气送入隧道及联络通道内，下井作业前采用气体检测仪对空气质量进行检测，保障安全。施工用水情况施工用水使用盾构施工原有循环水管。施工用电情况施工临时用电已进行临电验收，并每天由专业电工进行巡检。5 联络通道开挖应急预案施工专项应急预案已经上报监理审批，现场应急物资已放至指定位置。在施工工区备足

18、污水泵、消防管等排水设备，并在施工区安设排水管至洞口端头井；经常对工具和器材进行保养与更新，保证完好与使用。当遇突水突泥时，现场负责人迅速电告应急工作领导小组，同时力所能及的采取措施，接通排水管，启动污水泵排水。如突水严重，人员迅速撤离。应急工作领导小组接到通知后，由小组组长牵头，各部门通力合作，迅速赶赴涌水区。隧道坍塌应急措施1）塌方控制措施联络通道实际情况、周边环境等因素，采取的控制措施如下：坚持先护顶后开挖的原则施工，采用超前小导管预注浆加固措施，通过试验确定注浆的压力、配比、浓度、固结范围，保证注浆能够达到预期的效果。采用合理的开挖方式：施工时严格按照 “管超前、严注浆、短开挖、强支护

19、、快封闭、勤量测”的十八字方针进行。化大为小分断面分部开挖法施工。严格控制每循环进尺，开挖成形后及时进行初期支护，确保工序衔接，尽早封闭成环，以改善受力条件，对特殊地段缩小钢格栅的间距，加强初期支护。加强监测：开挖初期支护后，量测拱顶下沉及边墙收敛、地面下沉与隆起，及时对数据进行分析，发现异常情况立即上报，并采取相应防治措施，把工程施工过程中的地层、支护结构和周围环境的动态变化始终置于可控状态。2）应急响应措施发生事故后，应第一时间组织现场施工人员撤离施工现场，组织人员抢救。第一到达现场的任何一位负责人应承担指挥责任或立即向值班领导或相关部门报告，使相应人力、物力等资源在第一时间配送到事故现场

20、。同时项目部应备足有效的支撑及堵水物质，以控制事态的进一步扩展；及时上报上级单位。对其需要加固的物体及结构立即组织抢险人员进行加固，必要时向上级部门及地方请求支援。立即检查及施作紧急的排水系统，使之能及时有效地进行洪水排泄。立即组织抢险人员对应需要进行防水保护的材料及物品进行保护。对需要断电的地方立即启动应急电源，并要求每个抢险人员进行必要的个人防护。无论是洞内突发涌水及隧道坍塌，其抢险人员及措施均严格按应急预案要求的人员分工及措施进行抢救，其抢救指挥及安排和责任均由其小组负责人负责。所有应急材料均无条件服从抢险使用，同时抢险小组有权随时使用其需要的各种材料。所有应急材料及抢险人员的安排及调配

21、均抢险小组现场最高责任人、指挥人员进行安排及调配。3）坍塌的应急抢救要求上报塌方的同时，立即组织向事故现场调配抢险所备用的抢险机械设备、抢险物资及人员，以便及时进行抢险；当险情危及重大设备及人身安全时，人员及设备要撤离危险区。隧道内准备足够的砂袋、木料、型钢，一旦发现有坍塌现象，立即封堵支顶，并喷射混凝土封堵掌子面，插打压浆管压浆防止坍塌和减少地面沉降。当塌方段有渗水时，采用塑料管对渗水进行引流处理，防止渗水软化塌方土体，引起连续塌方事故。对于一般塌方段用方木、工字钢支撑塌方掌子面，及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体并对距离掌子面5m范围内初期支护采用工字钢支撑进行加固，喷射混凝土封闭后在塌方段径

22、向打设注浆小导管并及时注浆回填。待土体达到强度后可破工作面，开挖过程中采取增加小导管数量，调整超前支护注浆的浆液的类型、配比及注浆压力、持压时间等措施，控制开挖进尺，避免开挖临空时间过长，以免类似事故再次发生。对于重大塌方段，如对路面、管线及周边建筑物造成影响，应立即封闭道路，疏散附近道路行人车辆，然后立即对事故现场采取回填处理；以免对周围环境造成影响。（2）涌水涌砂应急措施： 开挖时，隧道内配备粘土袋和砂袋，当出现涌水、砂等情况时，用砂袋和粘土袋压住出水点，封闭通道。并分析原因，制订措施报请业主、监理单位审批后实施。 开挖面有水渗出时，立即停止施工，同时对渗水点进行处理。如果出水量小，利用快

23、干水泥或注入聚氨酯封堵。当出现无法控制的突发局面时，关闭防护门。 防护门采用角钢及I10工字钢焊制门框加3mm钢板面板作制作而成推拉门，根据地下水位情况安装于开口环腰部以下位置。平面、立面图如下： 图3.5 防护门平面、立面图及大样图6. 联络通道开挖条件自查情况及评价序号检查项目自查情况1施工现场已完成设计、勘察交底已经完成设计交底，并有交底记录2旁通道结构开挖、冻融变形控制等施工组织设计和监理细则已审批各项施组均已上报，并批复完成3设计要求的开挖加固措施已经完成，各项加固指标已经达到设计要求并有检测报告联络通道加固已完成，经检测各项指标均满足设计要求4探孔、卸压孔未发现异常情况无渗水，无异

24、常情况5防护门已安装并启闭灵活防护门已安装并启闭灵活6施工现场分部、分项安全、技术交底已按要求完成已按要求完成各项交底7周围环境监测控制点已按监测方案布置，并以测取初始值监测控制点已布设，初始值测取已完成8对本工程潜在的风险源进行了辨识和分析，编制完成有针对性，可操作性的应急预案，组织落实抢险设备、材料、人员、方案已进行技术调查和编制专项施工方案，相应的应急预案已编制完成9远程监控管理系统已实施并正常运行，前期工程信息已按要求完成并上传监控系统已按要求布置完成且运行10设计及规范规定的其他要求均满足设计及规范的其它要求8. 超前探孔为确保切割管片的安全，在临时支撑设施均安装完毕后，在管片开口内

25、，布设5处超前钻孔，观察前方有无较大的裂隙水或涌泥、涌砂现象，如下图5.4-1所示：8-1管片开口图钻孔后，若无裂隙水和涌泥、涌砂等不良地质呈现，则可进行管片开口作业，若存在不良现象，立即进行封堵，并立即向业主、设计、监理单位汇报。9. 洞门管片切割左线切割管片工序需要在左隧道内部支撑搭设安装完毕后方可实施，根据现场测量人员在管片上绘制出的联络通道的预留轮廓线，采用切割机及钻孔机切割管片及管片内钢筋。管片切割分成两部分进行，切割前在管片上钻吊装孔，切割过程中保证管片一直处于吊装状态（如下图所示），防止切割过程中管片掉落，砸伤施工人员，切割周边应平整、无毛刺,切割完成后，采用5t的手拉葫芦将管片

26、取出。施工过程中，注意及时反馈地质情况，以便和详细勘察时的地质情况进行比较，方便现场技术人员做好超前地质预报，指导施工。管片切割完以后，观察掌子面土质情况，若土质较差且有涌水、涌泥现象，需在洞门口做扇防护门，以防止大量涌水、涌泥坍塌并流入隧道内，若掌子面土质稳定且无漏水现象，则无需安装防护门。10. 超前小导管注浆为保证开挖过程中掌子面的稳定，XXX联络通道洞门切割前从左线线隧道洞口对联络通道拱部的地层进行超前小导管注浆加固，小导管采用外径42mm、壁厚3.5mm,长3.5m热轧无缝钢管，钢管前端呈尖锥状，管壁四周钻8mm压浆孔，尾部有0.5m不设注浆孔（详见下图10-1）。图10-1小导管大

27、样图超前小导管设置在联络通道拱部180范围内上方（见下图10-2）。施工时，将钢管与衬砌中线平行以715仰角打入围岩（见下图10-3），钢管环向间距约0.3m，每排钢管纵向间距1.5m，采用风钻钻孔，钻孔直径为50mm。每打完一排钢管后，及时注浆。开挖联络通道过程中，对于侵入联络通道开挖范围的注浆管直接进行割除。图10-2超前小导管横断面图图10-3超前小导管纵断面图超前小导管采用水泥水玻璃双液浆，注浆参数如下：水泥与水玻璃体积比： 1：0.5水泥浆水灰比： 1：1注浆压力： 初压：0.51.0Mpa 终压：2.0Mpa施工中，小导管注浆采取注浆量与注浆压力双控制，以确保注浆效果；同时，施工时

28、要根据现场的地质条件调整注浆压力、注浆浆液及注浆量，确保注浆达到最好的效果。 小导管注浆注意事项：配制浆液时，操作工人戴胶手套、护目镜、防护帽，穿长筒胶鞋。注浆时，作业工人不准站在注浆口附近；发现压力表有异常情况时，停止注浆，查找故障；配制浆液即用即配，剩余浆液倒掉，并清洗储浆桶。11. 联络通道的开挖本盾构区间联络通道采用上下台阶法施工，上台阶不超过1榀拱架，下台阶不超过2榀拱架。台阶法开挖方法见图11-1。图11-1 上下台阶法开挖示意图联络通道开挖联络通道开挖采用中短台阶法开挖。开挖要有一定坡度，拱部弧形部分顺着拱外弧采用人工手持风镐进行环状开挖，周边用洋镐修整，尽可能减少对拱部开挖土体

29、的扰动。X#联络通道周围已被水泥砂浆填满，开挖时，采用风镐凿除，作业人员务必注意自身安全，防止大的水泥块掉落砸伤自己或别人。下台阶落后于上台阶2m施作，下台阶采用人工开挖，人工修整，支护施工同上台阶。注意在开挖支护过程中应严格控制开挖进尺，避免冒进，每循环开挖进尺为两榀拱架间距，即1.0m。用激光指向仪控制开挖中线及水平，确保开挖断面圆顺，无欠挖，开挖轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响，对意外出现的超挖或局部塌方应采用喷射砼回填密实。土方外运土方外运由专人负责组织安排，场地内外统一调度，协调内外关系，确保外运弃土按计划有步骤的进行，土方采用农用三轮车运至洞门口后用龙门吊吊到渣土

30、坑内。联络通道内开挖土方采用手推土斗将土运至洞口，再从洞口装袋堆码和外运。在联络通道初衬施工完毕后，割除右线隧道管片，清理场地并将管片运至地面。变形与稳定性控制软弱围岩隧道通常表现为围岩变形大,甚至发生坍塌等安全事故；施工进度缓慢,严重制约工程的工期。针对软弱围岩地质特征与工程影响评价、变形机制与时空效应、支护结构与围岩作用体系、隧道软弱围岩变形控制技术等问题,采取以下控制措施： 考虑预留变形量，尤其水平变形量，1#联络通道预留30mm变形量，2#、3#联络通道预留50mm变形量。严格控制开挖循环进尺，上台阶不超过1榀拱架，下台阶不超过2榀拱架。施工中尽量减少对周围土体的扰动，边开挖边支护，步步为营。开挖后应及时进行初期支护或临时支护，工序紧扣、衔接，尽早封闭成环。掌子面稳定性差时，应随时喷射混凝土封闭工作面。施工过程中(包括竣工初期)对周围土体及支护结构、地面建筑物进行必要的监控量测，以便及时获取信息，及时采取措施控制地表沉降,并修正设计，达到信息化施工的目的。12. 初支施工格栅钢架与钢筋网片施工每开挖50cm到位后立即开始安装格栅钢架，格栅钢架工艺流程如图12-1所示。图12-1 格栅钢架安装流程图格栅钢架是联络通道初支的一部分。格栅钢架主筋采用16工字钢加工，构件连接均采用双面搭接电弧焊，焊缝