暗挖区间深孔注浆方案.doc

中国中铁五局（集团）有限公司

石家庄地铁1号线10标
中铁五局石家庄地铁1号线10标项目部
石家庄地铁1号线10标暗挖区间
深孔注浆施工方案
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中铁五局（集团）有限公司
石家庄地铁1号线10标段项目部
2014年9月13日

目 录
第一章 编制说明1
1.1编制依据1
1。2 编制原则1
1。3 编制范围1
第二章 工程概况2
第三章 注浆施工方法及技术措施4
3。1注浆方案4
3.2注浆工艺及试验8
3.3注浆效果检测及结论12
第四章 工程安全质量保证措施 18
4。1 质量保证措施18
4。2 安全措施19
10

第一章 编制说明
1。1编制依据
1）石家庄地铁1号线《火炬广场站～石家庄东站暗挖区间施工图》；
2)《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）；
3）《地铁暗挖隧道注浆施工技术规程》（DBJ 01—96—2004）；
4)石家庄市政府关于地铁施工的有关规定及法规文件；
5）现场调查的施工临时用水、用电、便道、场地、交通等情况.
1。2 编制原则
1）严格按要求的合同工期、质量、安全、试验等目标编制施工方案,使建设单位的各项要求均得到有效保证。
2）遵循设计文件的原则。认真阅读核对所获得的设计文件资料，了解设计意图，掌握现场情况，严格按设计资料和设计原则编制方案，满足设计标准和要求。
3)遵循“安全第一、预防为主”的原则。严格按照地下工程施工安全操作规程，从制度、管理、方案、资源方面制定切实可行的措施,确保施工安全，服从建设单位指令，服从监理工程师的监督检查，严肃安全纪律，严格按规程办事。
4）遵循“科技是第一生产力”的原则。采用地铁建设的成功经验和新技术,充分应用“四新”成果，配备精干高效的技术骨干力量和专业化的施工作业队伍,充分发挥科技在施工生产中的先导保障作用。
5）遵循施工生产与环境保护同步规划,同步建设,同步发展的原则。
6）遵循贯标机制的原则.确保质量、安全、环境三体系在本项目工程施工中自始至终得到有效运行.
1。3 编制范围
本方案适用于石家庄地铁1号线10标暗挖区间深孔注浆施工。
第二章 工程概况
火炬广场站～石家庄东站区间以火炬广场站为起点,向东沿长江大道敷设左转至秦岭大街，沿秦岭大街向北至石家庄东站。区间出火炬广场站线间距由5。1m逐渐增大为17。2m，主要采用明挖法（下穿控制中心段、石家庄东站前渡线段）、矿山法（火炬广场站～控制中心段；控制中心~盾构接收井段）及盾构法施工.
本暗挖段线路平面设1处曲线（R=400m）,线路纵向呈单向坡，坡度为25‰、3‰.因下穿二期商业开发地块区间设计方案尚未稳定，本暗挖区间设计里程暂定为右线K21+968。700~ K22+261，左线里程K21+968.700～ K22+256。366。其中K21+968。7～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+104.5处设施工竖井及横通道辅助施工。
竖井及横通道
暗挖区间起点
商业开发西侧暗挖区间终点

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①2 层、黄土状粉质粘土③1 层、黄土状粉土③2 层、粉细砂④1层及粉质粘土⑤1层.其中粉细砂④1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③1 层，隧道上半断面主要位于粉细砂④1层及粉质粘土⑤1层中。
暗挖隧道14。3m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+067。99
K22+101.649
33。659
大断面开挖
拱部160°初衬外侧1.5m内侧1m
K22+135
K22+240
105
区间下穿2。3x2。7m电力沟、3。2x3。5m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2.6m.
拱部180°初衬外1.5m内1m

第三章 注浆施工方法及技术措施
3。1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14。3m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0.4MPa。若现场发现渗水时,增加抗渗性检测。
2）施工工序图
测量放点
钻机就位
钻机钻孔
安设孔口
分段注浆
结束钻进
多次循环
移动钻机准备施工下一个孔

深孔注浆工序示意图
3）注浆施工
（1)准备工作
①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φ6。5@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1。5m。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（，6.5@150×150).
③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0.7m,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
12。01
2。00
6。00
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0。5m位置，见下图示
2
12。17
10。00
5。10
3
7。55
16.00
2.98
4
4。89
25。00
2。08
5
3.36
38。00
2。39
单个注浆孔深孔注浆参数表（二)
编号
钻孔长度(m）
打设角度（°）
注浆长度（m）
备注
1
12。01
2
6.01
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1。5m。注浆孔布置在初支下0。5m位置,见下图示
2
12。15
7
3.87
3
8。49
11
4。00
4
4。80
19
2.20
5
2。83
33
1。50
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0。4MPa。若现场发现渗漏水时，加固体渗透系数要求不大于1。0x10—7cm/s。
3。2注浆工艺及试验
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。
（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。 7²×1×0.41＝0。641m3
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0.7m; 
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，0。7～0。9，取0.8；
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）
1:1
1：0.5
1：0.25
初凝/s
终凝/s
初凝/s
终凝/s
初凝/s
终凝/s
40
8
30
13
19
14
25
30
19
30
7
18
10
26
20
11
38
15
24
10
38
15
21
39
12
31
5
82
10
25
140
13
815
12
3223
水玻璃原液40Be,水泥标号425，试验中采用固定水灰比1:1

从上表可以看出，水泥—水玻璃在不同浓度（40 Be'～15 Be'）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0。7m，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1：0.25，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
2台
制浆搅拌机
2台
储料搅拌机
2台
逆止阀
若干
（6）注浆工艺及要求
①注浆工艺图
定孔位
钻孔
配浆
注浆
回抽一节
注浆结束
移至新孔位

注浆工艺图
②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。
3.3注浆效果检测及结论
3。3.1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.
3。3。2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
2
6.01
6
3。8
注浆终压为1~2Mpa，单管每米理论注浆量0。631m3

2—2
2
3。87
3。9
2。3
3—1
1。8
6.01
6.1
3.7
4-5
1。5
1.5
1.5
0。95
5-3
1.4
4
4
2.5
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.
3。3.3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
4.1 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
1
管长
±40
用钢尺量
2
花眼间距
±15
用钢尺量
3
孔位偏差
±40
用钢尺量
4
孔位方向(°）
2°
实测
5
孔深
0，+50
用钢尺量
 （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。   
4。2 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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