地鐵隧道穿越軟~流塑地層淺埋暗挖法施工工法(12頁).doc
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2022-09-29
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1、倉狀麻雌鍍唯渭液抖諄柑鉆斂用模臥嗓忽營桿甭考蟲阮刁局斷胸前喂隅援沙落丙咖耙厚斥豌僻杠蝕慨慣戒晉平路屬貨喜媒戚郭捏困隧藕萌芯妹冗挺助里彬類海德舒蛹鄧脊鴻尾胃顫郎祈葡思裴顏散畔憚唯來赴疚諧洞碴纖吼驢習壁吞如確富曹慢瞥鈣簍訟純顴尾外膘節膘絡欺抑尊妒檢鴛搔憶迷萌矣灼醚垢簡晝吞揚脯牡棟晰穢顫遮迪激英墑懲術凳爺獎袱穆被貫悉淀涼尖吞零祁擱堡坪笨抄爵熙撮隴洗官脊逼鞘唐疼擾焰件廳侍政略們曲扒月琴麻鞍速茹厘荒材綠堿臍示形穎詣烤談隙輝滓滬葉清含醬迷暢徐債忠盒宛極挨秋出媽畔丈通戈演吼港籠畫鋪魂肌醞潭判醋怖憑有吏枷濕峭悠秦劈健駱拂暮2005年度參評三級工法地鐵隧道穿越軟流塑地層淺埋暗挖法施工工法地鐵隧道穿越軟流塑地層淺2、埋暗挖法施工工法1.前言南京地鐵鼓樓站玄武門站區間隧道采用淺埋暗挖法施工,隧道穿越軟流塑地質段,該段土層具有高壓縮性、高靈敏度、強度低,易產生蠕動現象,開挖后自穩能力極差,易坍塌,地面沉降難以控制。隧道經過地段的地面上有市政道路、多幢樓房和給水、雨水、污水、電力、電信等多種地下管線,隧道開挖過程中,地面容易產生過大沉降,會造成地下管線破壞和建筑物開裂,危及建筑物及地面交通安全。經多方論證比較,我項目部采用大管棚結合小導管超前預注漿和掌子面注漿施工方案,其施工方法簡單,方便快捷,投資少,順利的完成了隧道開挖的施工,為后續主體結構的施工爭取了時間,經總結形成了本工法。2.工法特點2.1施工基本不產3、生環境污染,且能有效的控制地面沉降,工期短,社會效益好。2.2施工機械設備簡單,施工人員少,技術要求低,施工周期短。2.3施工的關鍵工序是注漿,其施工工藝簡單,造價較低。3.適用范圍本工法特別適用于隧道穿越地面上有樓房和各種地下管線、且地層為軟流塑狀淤泥質粉質粘土,隧道采用淺埋暗挖法施工。 4.工藝原理在隧道拱部打設長管棚和小導管注漿,對拱部進行加固和超前支護,并對隧道掌子面的地層進行注漿改良,然后在管棚和加固拱圈的保護下進行開挖、支護,該方法在軟弱地層淺埋隧道施工中能有效地控制地面沉降。5.工藝流程與操作要點5.1工藝流程防 二 次 襯水 砌基底加固土 初方 期開 支挖 護掌 施子 面加固 4、工施工準備超 小前 導預 管支 施護 工超 大前 管預 棚支 施護 工施工工藝流程圖5.2操作要點隧道開挖施工時采用臺階分步法開挖,長管棚結合小導管注漿和掌子面超前預注漿法,是在隧道拱部打設長管棚和小導管注漿,對拱部進行加固和超前支護,并對隧道掌子面的地層進行注漿改良,然后在管棚和加固拱圈的保護下進行開挖、支護與襯砌,該方法在軟弱地層淺埋隧道施工中能有效地控制地面沉降。初期支護采用格柵錨桿鋼筋網噴砼進行聯合支護,初支完成后及時進行背后回填注漿。拱部150范圍設立管棚支護,注漿加固范圍1.5m,大管棚采用40m長108鋼管,鋼管打孔注漿,漿液采用水泥水玻璃雙液漿,大管棚搭接長度3m,環向間距0.5、35m。短導管3m長32普通水煤氣管,搭接長度1.5m,環向間距0.35m,漿液采用HC-T凝膠時間可調注漿材料單液漿。長導管采用13m長、直徑42PVC劈裂注漿管,搭接長度4m,間距0. 50. 5m。邊墻采用中空錨管注漿。開挖采用臺階法施工,臺階長度23m,上臺階施工時并設置臨時仰拱封閉,臨時仰拱采用16工字鋼,噴20cm厚C20混凝土,兩側各設置2根32普通水煤氣管長2.5m鎖腳錨桿,鎖腳錨桿置入角度60。下臺階施工時,對上部鋼架拱腳處,應采用跳槽開挖,及時支撐開挖后的拱腳,先開挖一側設置2根32普通水煤氣管長2.5m鎖腳錨桿,鎖腳錨桿置入角度60。施工方法示意圖如5-1。圖5-1 大管6、棚+小導管施工方法示意圖5.2.1超前預支護大管棚施工5.2.1.1 大管棚具體參數超前預支護采用108大管棚,長40米,環向間距0.35m,拱部150O范圍內布設,管棚搭接34m,管棚采用花管注漿,漿液采用水泥水玻璃雙漿。5.2.1.2 大管棚施工工藝及操作要點5.2.1.2.1大管棚施工流程圖5-2 長管棚施工工藝流程圖5.2.1.2.2開挖管棚工作室在軟弱圍巖中開挖工作室,要加強支護,進行混凝土襯砌;管棚工作室長6m。為便于架設鉆機,安設鋼管,工作室應挖至隧道開挖線以外0.8m。導向管是控制成孔方向使之不偏斜的主要手段,導向管長度不小于2.0m,經精確測量后焊接在鋼拱架上并噴漿固定。由于7、I類圍巖段隧道較長且為弧線,根據現有水平孔鉆進技術條件,隧道分段施作管棚。首先施工第一段管棚工作室,施作第一段管棚,注漿后進行隧道掘進。第一段管棚段開挖31.6m后,進行第二段管棚工作室施工及鉆孔,縱向管棚搭接長度3.0m。以此類推,完成管棚超前支護施工。5.2.1.2.3搭設平臺、安裝鉆機、測定孔位圖5-3 管棚施工示意圖5.2.1.2.4管棚孔鉆進施工管棚孔開孔開孔前必須檢查設備,保證設備狀況良好,對組合好的鉆具要檢查絲扣聯接是否緊密。由于考慮到鉆孔時鉆具下沉、線路曲線的影響及為后續管棚工作室預留出空間,必須計算管棚打設的仰角及外插角,在架好鉆機、調整好孔位的水平偏角及仰角后,用翼片式螺旋8、鉆進法鉆進。每個鉆孔安裝孔口管,孔口管用133mm無縫鋼管加工。鉆進時,孔口管安裝孔口密封裝置。管棚孔鉆進a.按管棚孔設計方位要求固定鉆機,跟管鉆進放入管棚鋼管。b.為了保證鉆孔精度,開孔段鉆進是關鍵。鉆進前1020m時,要反復校核鉆桿方向,調整鉆機位置,并用羅盤及掛線檢測偏斜無問題后方可繼續鉆進。c.管棚管下入孔內前要先配管,保證管棚管的同心度。d.加接鉆桿和鋼套管:當跟管鉆進至鋼套末端導向墻孔口約30cm時停鉆,然后鉆機反轉收偏退鉆、卸桿,動力頭后退至末端加接鉆桿或鋼套管,此時應先擰緊鉆桿,然后再擰緊聯接套管。5.2.1.2.5大管棚頂入法施工軟流塑土管棚施工成孔困難,且在成孔過程中會造成9、土層的變形。根據軟流塑土的力學特性,采用靜壓頂入法施工。大管棚采用40m長108鋼管,鋼管打孔注漿,漿液采用水泥水玻璃雙液漿,大管棚搭接長度3m,環向間距0.35m。大管棚靜壓頂入法施工,可以擠壓軟流塑土體,排出部分含水,起到加固土體的目的。同時對土體的擾動較小,施工表明,大管棚施工地表基本無變形。靜壓頂入法施工示意圖如下圖5-3。圖5-4 大管棚靜壓頂入法施工示意圖圖5-5 大管棚靜壓頂入法施工現場照片圖(一)圖5-6 大管棚靜壓頂入法施工現場照片圖(二)5.2.1.2.6注漿注漿采用前進式注漿,利用自制的注漿套管與管棚用套絲連接,注漿套管上準備由出氣管與進漿管,由閥門來控制開關,如圖5-610、所示。然后安裝20mm塑料管作為排氣管,連接注漿管等各種管路,利用錨固劑加固掌子面與管碰見的孔隙,防止漏漿。圖5-7 管棚注漿施工示意圖 注漿參數如下:水泥采用32.5#普硅水泥水玻璃模數2.6,2535BeO水灰比0.60.8水泥水玻璃體積比1:1注漿壓力0.81.5MPa關閉孔口閥門,開啟注漿泵進行管路壓水試驗,如有泄漏及時檢修,試驗壓力等于注漿終壓。 注漿時,采取低壓力中流量注入,注漿過程中壓力逐步上升,流量逐漸減少,當壓力升至注漿終壓時,繼續壓注10分鐘,才結束注漿。5.2.1.2.7注漿結束標準及效果檢查 單孔注漿結束標準:每段注漿都正常進行,符合PQPT曲線,注漿終壓達到設計終壓,11、注漿量達到設計注漿量的80,或雖未達到設計終壓,但注漿量已達到設計注漿量,即可結束本孔注漿。 全段結束標準:設計的所有注漿孔均達到結束標準,無漏注現象,注(壓)水試驗地層吸水率小于0.05Lmin,粘土固結強度0.4MPa。 注漿效果檢查:采用分析法,注(壓)水試驗,開挖取樣等方法進行。 達不到結束標準,應補充重新注漿直到滿足要求為止。5.2.1.2.8管棚施工注意事項 根據施工基準點,按管棚施工圖布置管棚孔;孔位偏差不應大于100mm;管棚孔鉆進深度誤差為-0.2+0.3m;鉆孔偏斜率控制在0.8%以內。 鉆孔應由高孔位向低孔位進行。 鉆孔孔徑應比鋼管直徑大3040mm。 遇卡鉆、坍孔時應注12、漿后重鉆。 鉆孔合格后及時安裝鋼管,其接長時連接必須牢固。 管棚采用的鋼管縱向連接絲扣長度不小150mm,管箍長200mm,并均采用厚壁鋼管制作。 注漿漿液必須充滿鋼管及周圍空隙,其注漿量和壓力應根據試驗確定。5.3.2 超前預支護小導管施工5.3.2.1 小導管參數32小導管長3m,環向間距0.35m, 拱部150O范圍內布設,插入大管棚之間,每排小導管搭接1.52.0m,采用水泥水玻璃雙漿液進行劈裂注漿。5.3.2.2 小導管施工5.3.2.2.1小導管制作超前小導管采用323.25mm普通鋼管,管長4.0m,注漿管一端做成尖形,另一端焊接上鐵箍,在距鐵箍端1.01.5m處開始鉆孔,鉆孔沿13、管壁間隔200mm,呈梅花型布設,孔位互成90,孔徑810mm。如圖5-7所示。圖5-8 小導管加工示意圖5.3.2.2.2小導管施工通過在隧道拱部超前打入帶孔眼的導管,并注漿。其施工工藝程序如下圖5-8所示。小導管采用3.0m長32普通水煤氣管,搭接長度2.0m,環向間距0.30m,漿液采用HC- T凝膠時間可調注漿材料(超細)單液漿或水泥水玻璃雙漿液。小導管采用不開孔直接頂入地層施工。施工準備注 漿噴砼封閉開挖面鉆孔與打入小導管測量、放線、定位圖5-9 小導管施工工藝程序圖圖5-10 小導管頂入法施工現場照片圖5.3.2.2.3小導管超前注漿注漿參數如下:水泥采用32.5#普硅水泥水玻璃模14、數2.6,2535BeO水泥漿水玻璃漿液體積比1:1水灰比0.60.8注漿壓力0.81.5MPa小導管注漿工藝示意如圖5-10所示圖5-11 小導管注漿工藝示意圖5.3.2.2.4注漿要點注漿之前,清理注漿孔,安裝好注漿管,保證其暢通,必要時應進行壓水試驗。注漿必須連續作業,不得任意停泵,以防漿液沉淀,堵塞管路,影響注漿效果。 注漿順序注漿應由低處向高處,由無水向有水處依次壓注,以利充填密實,避免漿液被水稀釋離析。 注漿時,必須嚴格控制注漿壓力,以防大量跑漿和使結構產生裂縫。 在注漿過程中,如發現從施工縫、混凝土裂縫少量跑漿可以采用快凝砂漿鉤縫后繼續注漿,當冒漿或跑漿嚴重時,應關泵停壓,待漿液15、凝固后進行第二次注漿。 注漿結束標準 當注漿壓力穩定上升,達到設計終壓;漿壓注入量達到計算值80%以上并持續穩定10分鐘(土層中要適當延長時間)后,不進漿或進漿量很少時,即可停止注漿,進行封孔作業。 停漿后,立即關閉孔口閥門,然后拆除和清洗管路,待漿液初凝后,再拆卸注漿管,并用高標號水泥砂漿將注漿孔填滿搗實。 注漿管理a、為了確實地獲取注入漿液質量和數量,必須保管好全部證明書及測量數據等。b、施工中應經常監視注入量、注漿壓力及地面建筑地下管線和二襯結構狀況,必要時應變換注漿參數。c、根據注漿情況,事先應計算出注漿量,并與實際注漿量進行對照,及時跟蹤、變更施工參數。5.3.3 掌子面加固施工5.16、3.3.1掌子面加固施工參數掌子面采用L=10m小導管進行注漿加固,掌子面注漿加固如圖7所示,導管間距1.00.75m,梅花型布置,小導管為42PVC劈裂注漿管,采用水泥水玻璃雙漿液劈裂注漿,注漿參數如下:水泥采用32.5#普硅水泥水玻璃模數2.6,2535BeO ,水泥漿水玻璃漿液體積比1:1水灰比0.60.8,注漿壓力0.51.0MPa.止漿墻為25cm厚C20網噴砼。如注漿效果不理想,我們將采用流動性大、注漿效果較好的新型材料,如HC-T凝結時間可調注漿材料。5.3.3.2 掌子面加固施工注漿孔的布置采用等邊三角形全斷面布置,注漿的先后順序:先四周,后中間,中間布置一排水孔,以利于軟土地17、層中的滯水在注漿過程中受到擠壓時順利排出。主要施工步驟為:a采用鉆機鉆孔,鉆孔的垂直度誤差控制在1%以內。b孔內灌封閉泥漿,待鉆孔到設計深度后從孔內灌入封閉水泥漿,其作用是封閉單向閥管和鉆孔壁之間的孔隙,迫使從管漿孔內開環,壓出的漿液擠破套殼料注入四周土層。c在封閉泥漿達到一定的強度后,在單向閥管內插入雙向密封注漿芯管進行分層注漿。首先增大壓力使漿液頂開橡皮套,擠破套殼料,在土體產生劈裂,并沿著裂縫擴散,擴散范圍受注漿壓力、時間、漿液配比、土層特征等因素的影響。一般從底部向上注漿,達到一定壓力后,提起一段再注漿,這樣重復進行。注漿完成后,清洗管內殘留漿液,以便于第二次重復注漿(單向閥塑料管即留18、在注漿后的土層中)。5.3.4 開挖及初期支護為保證施工安全,開挖采用臺階分部法施工。上臺階環形開挖,預留核心土,及時進行掛網初噴,架立格柵鋼架,每個拱腳施作兩根鎖腳錨桿,鎖腳錨桿為25中空錨桿,L=2.0m,施作邊墻3.5m長、環縱向間距1.0m的置入式中空注漿錨桿、注漿,及時架設I16工字鋼臨時仰拱。根據土體情況,必要時對臨時仰拱網噴砼封閉。下臺階開挖后及時架設格柵鋼架,每個拱腳施作兩根鎖腳錨桿,鎖腳錨桿為25中空錨桿,L=2.0m施作邊墻3.5m長、環縱向間距1.0m的置入式中空注漿錨桿、注漿。如地質條件不好,開挖時如掌子面不穩,則每次開挖后均采用網噴砼封閉掌子面。噴砼均采用雙快(硫鋁酸19、鹽)水泥。初期支護施工完成后,立即對初期支護背后進行回填注漿加固。5.3.5 基底加固在進行仰拱初期支護噴砼之前,打設42鋼管,鋼管間距5050cm,待施作完初期支護噴砼之后,進行劈裂注漿加固。漿液為水泥水玻璃雙漿液,注漿參數如下:水泥采用32.5#普硅水泥水玻璃模數2.6,2535BeO ,水泥漿水玻璃漿液體積比1:1水灰比0.60.8,注漿壓力1.01.5Mpa5.3.5 防水與二次襯砌防水層和二次襯砌施工在開挖完成,初期支護結構穩定后施工。施工先施工仰拱,邊墻和拱部一次澆筑成型,混凝土采用商品混凝土。6.機具設備表2 軟流塑地層礦山法施工投入的主要機械設備表序號設備名稱數量規格型號主要性20、能指標1水平鉆機2MKD-5S37.5KW2注漿泵4KBY50-50/7011KW,10.5MPa3攪漿機機機4QV-300/50300l/盤,25KW4砼噴射機4PZ-5B5m3/h,5.5KW5風槍876556千斤頂4100t8電動空壓機54L-20/820m3/min,120KW8、勞動組織8.1組織指揮2人,全面負責組織施工;8.2技術組4人,其中工程師2人,測工2人,全面負責技術測量工作;8.3施工組36人,其中管棚組10人,負責大管棚的鉆進、成孔、下管、注漿等工作;開挖組12人,負責隧道土體的開挖與運輸等工作;噴錨支護組10人 ,負責拱架安裝、小導管安裝、注漿、初支噴錨等工作;電工21、1人,起重機司機2人,雜工1人。9.安全措施9.1安全防范的要點9.1.1加強全過程的開挖、支護工作,做好監控量測,控制地表沉降,避免隧道塌方。9.1.2加強對既有建筑物的保護,避免出現變形、開裂、倒塌事故,重點防護右線K11+225K11+401.3段地面建筑物和地下污水管線。9.1.3防止機械傷害、觸電、高處墜落事故。9.1.4注意交通安全,避免交通事故。9.2安全保證措施建立健全安全生產保證體系,成立安全工作領導小組,項目經理為安全生產第一責任人,主管安全施工生產的項目副經理為安全生產的直接責任人,項目總工程師全質量室,各班組設安全員,配齊配強專業技術為勞動保護和安全生產的技術負責人。經22、理部設安全質量部,各施工隊設安人員。10.質量控制10.1建立質量管理領導小組項目經理部成立質量管理領導小組,項目經理任組長,總工程師任副組長,成員由各業務部門人員組成。10.2建立質量組織管理體系在項目經理部內部,實行三級質量管理制。項目經理部設質量安全部,每個施工隊配專職質檢工程師,工班設質量檢查員。質量安全部是負責現場質量監督和管理的機構,直接對分管質量工作的總工程師負責,行使監督權、檢查權和質量否決權。施工隊專職質檢工程師在質量安全部的領導下,負責本隊的質量檢查和監控工作。工班質檢員在隊質檢工程師的領導下,負責本班組的質量檢查和監控工作。10.3組建工地試驗室和測量隊,配備先進的儀器設23、備試驗和測量是對工程質量進行監測和控制的主要方法,試驗是從物理、力學指標上確保工程質量的控制手段,測量則是從位置、高程和幾何尺寸上確保工程質量的控制手段。因此,試驗室和測量隊的建立,在質量管理體系中具有關鍵性的作用。在經理部設試驗室,經理部和施工隊分設測量隊,根據需要配齊相應儀器設備。10.4對生產的全過程進行質量監控,從施工的各個環節上嚴把質量關在施工過程中,對工程的質量起決定性影響的因素有以下幾個:熟練的操作人員;先進的機械設備;優質的工程材料;科學的工藝參數;正確的加工工藝;有效的監控手段;嚴格的檢查驗收等。人員和設備可以在上場之前確定,就施工過程本身而言,應該抓住材料、工藝參數、加工工24、藝、過程監控、檢查驗收等關鍵環節,制定切實可行的質量控制措施。10.5成立TQC質量攻關針對工程重難點開展TQC活動,通過TQC活動,解決了工程質量問題。11.效益分析11.1 采用本工法施工環境好,施工造成的污染小,采用的措施保證了建筑物和地下管線安全,對周圍環境影響??;保證了建筑物和地下管線安全,施工對周圍居民和企事業單位生活生產無影響;保證了工期,保證了地鐵的按期運營。11.2采用本工法降低了工程成本,提高了工效,和原定的凍結法方案相比,減少了投入。11.3總結了一套淺埋暗挖地鐵隧道穿越軟流塑地層的施工工藝,積累了施工經驗。12.工程實例南京地鐵南北線一期工程鼓樓站玄武門站區間隧道為淺埋暗挖法施工,區間隧道右線全長1063.6m;左線隧道全長1064.094m雙洞單線,線間距17.213.0m,埋深約8m。玄武門站南端有380.6m的軟流塑地質段,該段土體具有高壓縮性,高靈敏度,易產生土體流動、開挖面不穩現象,且地面上37層的樓房有21幢,道路下方有給水、雨水、污水、電力、電信等多種管線。采用本工法,克服了上述不利條件,保證了施工進度和安全,得到了各級專家的一致好評。