B17~B27下穿暗河专项施工方案(最终).doc
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1、目 录1 工程概况11.1 设计概况12 工程重点、难点及应对措施42.1工程重点、难点42.1.1地质条件差、施工难度大42.1.2下穿造玉沟42.1.3工期紧、组织任务重42.2应对策略措施52.2.1指导方针52.2.2对策措施53 施工方法63.1雨水方沟导流63.2深孔注浆施工方法73.3大管棚施工方案133.4土方开挖方案173.4.1隧道暗挖总体施工原则173.4.2隧道施工方法及技术措施173.4.3暗挖法工艺流程图及施工步序图203.4.4 CD法施工方法203.4.5隧道初衬工作面布置及顺序223.4.6隧道初衬施工方法及技术措施224测量监控方案254.1 监控量测的意义
2、及监测点布置254.2 监控量测的施工组织254.3变形控制指标294.4 人工巡查294.4.1人工巡查法的意义294.4.2人工巡查法组织295.保证体系305.1 质量保证措施305.2 安全保证措施311 工程概况1.1 设计概况本工程西南热电中心配套热力管线工程由草桥电厂到柳树村路口,总长3565.8m,共分为两段。A段由草桥电厂到京开高速北段和大红门路的交叉路口,共18个节点,全长1347.3m。B段由京开高速北段和大红门路的交叉路口到柳村路口,共34个节点,全长2218.5m。其中B段7#-8#节点和A段11-12节点为顶管,B段21#-25#节点和1#-2#节点为明开,B段13
3、#节点分支为直埋,其余段落为暗挖隧道。暗挖隧道断面(净)共分两种:5.0m3.0m、3.6m2.5m,明开地沟断面(净)5.3m2.4m、3.6m2.5m。管道直径分别为:DN1200、DN800、DN500。沿南三环(西段)辅路下方存在一条现况河流造玉沟,为雨、污水合流,由西向东穿过京开高速排入新丰草河。造玉沟大部分采用方沟形式(暗沟)排水,局部为明沟排水。设计热力隧道17#27#点位于玉泉营桥西侧,全长554.9m,隧道断面形式为:5.0m3.0m,分别在17#18#点、19#20#点和26#27#点三次穿越造玉沟。穿越段隧道外顶与造玉沟外底垂直净距分别约为1.8m、1.6m和4.6m,隧
4、道覆土为5.86.3m。其中17#18#点穿越造玉沟方沟,该处方沟为单排,净空尺寸4m2m;19#20#点穿越造玉沟明沟,为方砖铺砌,上口宽8m、下口宽3m、深2m(见图1-1);26#27#点穿越造玉沟方沟,方沟为双排平行布置,净空尺寸均为3.6m1.5m。隧道与造玉沟位置关系见图1-2、图1-3、图1-4、图1-5。 图1-1 隧道下穿造玉沟明沟位置 图1-2 隧道与雨水方沟位置关系平面图图1-3、17-18#点雨水方沟与隧道断面图 图1-4、19-20#点雨水方沟与隧道断面图图1-5 26-27#点雨水方沟与隧道关系断面图1.2地质条件1.2.1地质情况根据勘察部门所提供的岩土工程勘察初
5、步资料,本工程场地地质概况如:土质情况自上而下依次为:杂填土、5碎石填土、1粉质粘土、3粉砂细砂、卵石、2砂质粉土、3细砂-中砂、卵石,隧道17#27#点穿越造玉沟段主要土层为卵石层。1.2.2地下水文条件本次勘察期间(2011年11月下旬12月上旬),于钻孔中观测到一层地下水。地下水类型为潜水,埋深22.4024.9米,标高16.820.37米,分布较稳定,含水层为卵石层。补给来源主要为大气降水及地下径流补给,以地下径流为排泄方式。本拟建场地区历年(1959年以来)最高地下水位接近自然地表。近35年最高水位标高为22.00米左右(不含上层滞水),年变化幅度12米。根据本拟建场地历年来最高水位
6、和近35年的最高水位及本次勘探的地下水水位,综合分析,建议地下水设防水位可按标高38.00米考虑。地质剖面图2 工程重点、难点及应对措施2.1工程重点、难点2.1.1地质条件差、施工难度大17#至27#节点之间的隧道覆土5.86.3m,穿越地层主要为卵石圆砾层,卵石层上部为粉细砂层,土体自稳能力差,不易形成自然拱,易塌落,施工难度大。2.1.2下穿造玉沟设计隧道17#27#节点三次下穿造玉沟。造玉沟为砌体方沟,常年有水,方沟内的水会渗透到隧道内的土体中,导致隧道开挖时隧道内出现渗水,且隧道位于卵石层,土质松散,开挖时土体稳定性差,对作业人员造成极大危害。开挖时的地面沉降可能会导致方沟破裂,造成
7、隧道内涌水。由于26#27#节点还下穿南三环的辅路,雨水方沟不仅影响施工的安全,更是对地面的交通安全有着重大的影响,故在施工过程中,下穿雨水方沟、暗河将是该段施工中的重点和难点。2.1.3工期紧、组织任务重本工程为西南热电中心配套热力管线工程,可利用场地十分有限,需各专业工程仔细组织协调,组织任务较重。同时隧道下穿南三环路、高压燃气、雨水、给水、电信电缆等多条市政管线,管线非常密集且年代久远,施工前需进行管线探测,确定管线的准确位置,并与产权单位配合,采取各种安全措施,做好管线改移工作和保护工作。这些都对工程工期影响很大。2.2应对策略措施2.2.1指导方针由于本工程地质条件较差,暗挖隧道下穿
8、造玉沟及南三环(西段)辅路,这意味着必须解决好暗挖隧道在初期支护与二次衬砌形成过程中围岩受力问题和地下水止水问题,防止围岩变形、失稳和破坏,避免出现流砂、涌水、地面及拱部的过量沉降和坍塌就成为本工程的关键。故本段暗挖隧道工程施工的指导方针是:对雨水方沟进行导流,采取注浆措施加固隧道围岩,严格控制围岩变形,减小施工对地表沉降的影响,严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、早成环、勤量测”的施工原则组织施工。我单位建议设计降低过造玉河段隧道的标高,以保证施工过程中的安全。2.2.2对策措施根据现场情况,下穿雨水沟采取以下措施:(1)雨水方沟导流:在施工至距离雨水方沟15m的地方时,停止施
9、工,在隧道与雨水方沟交叉处前后15m处,在方沟内砌挡水墙进行截流,然后将被截流段上下方的雨水方沟用3根1m的波纹管连接,进行导流,波纹管呈品字形布置,上面一根,下面2根。待导流完成后对土体进行超前深孔注浆加固,然后进行开挖,开挖完成后恢复雨水方沟。(2)由于隧道与雨水方沟垂直距离较近,建议设计单位降低隧道的标高,增大隧道与方沟之间的垂直距离。(3)超前深孔注浆加固;当隧道施工至距离雨水方沟下方15m时,提前对待开挖土体进行超前深孔注浆加固,加固至过雨水方沟15m后的部位,注浆加固完成后进行土方开挖。(4)由于1920#节点之间隧道下穿造玉河时还下穿民房,为了保证施工的安全,采用大管棚进行土体加
10、固。(5)土方开挖:土体加固完成后,进行土方开挖,开挖方式采用CD法施工,开挖步距由图纸上的50cm缩短为40cm,施工过程中必须尽量保证“尽量减少超挖,严禁欠挖”,开挖时必须保留核心土,开挖完成后应尽快安装格栅并喷射混凝土完成封闭,安装格栅时,格栅连接筋加密为16100。隧道施工严格遵照十八字方针,开挖、初支一个循环力争在4-6小时完成。(6)加强监控量测:在施工过程中,应保持对隧道内拱顶沉降、侧墙收敛、底板隆起及地面、地上构建筑物沉降进行不间断的监控测量,当沉降或收敛值超过预警值时,应立即采取应急措施,保证施工安全和地面安全;(7)监控量测数值的时态曲线突变或达到警戒值时,及时封闭掌子面,
11、进行分析处理,采取注浆加固和型钢有效支顶措施,确保安全。3 施工方法3.1雨水方沟导流当隧道开挖至距离方沟与隧道交点15m时,立即停止施工,将方沟与隧道交点上下各15m的范围进行导流,导流段长度为30m。进行导流施工前,在造玉河明沟段的下游,用沙袋进行临时截流,为导流管的安装及截水墙的砌筑创造作业条件。临时截流完成后,将上游的水抽至导流段下方的雨水井内,并将导流段的水排干。然后在导流段的两端砌挡水墙,安装导流管,导流管为3根直径1m的波纹管,波纹管呈品字形排列,下面2根,上面1根。待波纹管及截流墙砌筑完毕后,将临时截流沙袋拆走。导流完成后,再进行隧道施工。具体导流方案须河湖部门配合,根据河湖部
12、门要求进行防渗漏等处理。其他下穿地点导流工艺同17#18#导流工艺,具体如图3-1所示:图3-1 导流平面布置图3.2深孔注浆施工方法深孔注浆设计(见图3-2、图3-3、图3-4)A 深孔注浆孔长10m,间距500mm,直径40mm,环向布置,浆液采用水泥-水玻璃浆双液浆。B 深孔注浆加固,注浆加固范围开挖轮廓线外1.52m,一次注10m,开挖7.5m,预留2.5m止浆墙C 注浆时采用后退注浆,每步后退500mm。如果渗水量较大,采用前进式注浆。D 注浆时严格按照设计角度、长度施工,偏差值小于5。深孔注浆施工流程注浆材料水泥选用普硅42.5R 水泥。水玻璃选用波美度为40度的水玻璃。添加剂主要
13、为碳酸钠。所有材料进场必须具备出厂合格证,并抽样送检。浆液配比水灰比 0.6,水玻璃添加量15,碳酸钠添加量10,适当加入特种材料以增加可灌性。主要注浆参数A 注浆孔直径40mm。B 浆液扩散半径:250300mm。C 浆液初凝时间:10s1min,浆液凝结时间:20s30min。D 注浆压力0.81.0MPa,最高不超过1.5 MPa。E 注浆加固范围:开挖轮廓线外1.52.0m。F 浆量:每孔注浆量要根据注浆压力或溢浆情况两方面标准来控制,满足其中一条标准即可认为该孔注浆完成:一是若注浆压力稳定在1.0MPa、孔口返浆量较大;二是注浆压力高于1.0MPa时虽然孔口无返水返浆,但注入非常困难
14、时,也可认为此孔注浆完成。根据现场实际地质情况,注浆流失量较大,估算损失率为10%。G 施工前需做试验段,采用钻孔超前探测注浆效果。如果注浆效果不理想,根据地质情况进行多组浆液配比注浆试验,选择效果较好浆液配合比。H 对特殊地层,可硫铝酸盐水泥类(TGRM,HSC)浆。(TGRM,HSC是水泥,水灰比0.8:11.2:1)。理论注浆量计算:单管注浆量Q=R2Ln 式中:R 扩散半径 L 导管长度(米)n 地层孔隙率(见表3-1) 地层填充系数(0.8)浆液消耗系数(1.1) 土壤孔隙率参数 表3-1土壤名称孔隙率(%)冲积中、粗、砾砂3346深孔注浆施工方法超前深孔注浆每循环进尺10m,后序注
15、浆段均预留2.5m已注浆段作为止浆岩盘,注浆孔共分5排,环向间距500mm,纵向间距200mm,注浆孔直径为40mm,采用钻机成孔,浆液主要选用水泥水玻璃浆液。深孔注浆加固范围为隧道开挖线外1.52.0m。图3-2 深孔注浆径向剖面图图3-3 DN1200隧道超前深孔注浆横断面图(全断面)图3-4 放射性注浆立体示意图A 测量定位根据上一循环的地质钻探及地面勘察情况决定掌子面注浆管布置的数量,钻孔深度及注浆长度。B 套管安装每一循环根据计算出的钻孔布置数量进行套管布置,注浆加固区域为3m,注浆孔共分8排。现场根据套管与水平方向夹角及管底水平偏移距离进行控制。C 封堵掌子面掌子面打2.5m长的土
16、钉间距1.0m1.0m布置,挂6.5 150*150mm钢筋网格,将套管与钢筋网焊接牢固,后喷射30cm厚的喷射砼封闭掌子面。D 工作平台搭设现场用满堂红脚手架搭设注浆工作平台,钢管间距600600,上方搭设30cm厚方木。E 钻机就位隧道拱顶预埋吊环,使用导链将钻机移动至作业平台上。施工时通过前后移动钻机位置、垫设方木调整钻进角度,使之适应预埋套管。F 超前地质探测套管埋设完成,超前注浆前使用钻机提前进行地质探测,沿着最大倾角的超前注浆套管方向钻进,确定前方隧道拱顶地质情况,如:岩层的厚度、有无粘土层、砂层位置等,作为下一部超前预注浆的地勘详细资料,指导下一部超前注浆施工。G 钻孔注浆a 钻
17、孔成孔工艺,以水泥浆作为钻进冲洗介质,减少对地层的破坏。b 注浆孔钻进结束后,首先用凝固速度稍快的水泥-水玻璃浆液对钻孔孔口进行封堵,封堵标准为正常注浆时浆液不从孔口返出。c 注浆顺序采取跳打法,注浆顺序先中间孔,后两侧孔。注浆范围主要控制在初支外轮廓2m厚的范围内作为注浆加固拱圈。为防止隧道掌子面因注浆造成掌子面坍塌或挤出,注浆施工前首先在掌子面做止浆墙。d 每孔注浆时必须注意均匀注浆,注浆时钻杆必须连续转动,并慢慢地向外回抽。一个孔段注浆结束后,先停止输送水玻璃浆液,然后用纯水泥浆灌注一段时间后,再停止水泥浆液的输送。然后用清水清洗输送管后停止作业,再进行下一孔施工。e 注浆时间控制,按上
18、述注浆量进行控制,但同时注意注浆压力的变化,压力变化值最大不得超过正常注浆压力值的1-2倍。每次移动时均必须边旋转边注浆,不得出现注浆间断。f 每一注浆段的注浆初期,采用凝固时间稍快的双液浆,以控制浆液扩散范围,使双液浆在设计加固范围内凝固。g 当注浆压力和进浆量达到设计要求时,则可停止注浆,压注一定量的清水,清洗注浆管。异常现象的处理A 当注浆压力突然升高,应立即停止水玻璃注浆,只注水泥浆或清水,待泵压恢复正常后,再进行双液注浆。B 由于压力调整不当而发生崩管时,可只用一台泵进行间隙性小泵量注浆,待管路正常后,再双液注浆。C 当进浆量很大,压力长时间不上升,发生跑浆时,应及时调整浆液浓度及配
19、合比,缩短凝固时间,进行小泵量、低压力注浆。D 钻进及注浆时发生堵管现象,则立即抽出钻杆(注浆管)采用木楔封堵钢套管,待管路清理完毕后,重新钻孔注浆。注浆材料、注浆压力及注浆分段长度注浆材料、注浆压力及注浆分段长度的选择是注浆施工工艺中最为重要的三个环节,这三个环节中相关参数的选择直接关系到整个注浆的施工效果。由于这三个环节相辅相成、相互制约和影响,同时三者又都受制于施工中地层的细小变化,所以这三个环节中相关参数的选择需要现场有经验的注浆技术员根据试验情况,同时结合设计和施组给定的参数范围,适时调整、灵活掌握。主要的相关参数范围的选择见表3-5。参数选择范围 表3-5名 称中粗砂卵石层粉细砂粘
20、土层注浆材料(配合比)P.O42.5普通水泥单液浆(0.8:1 )普通水泥水玻璃双液浆(1:1 )特种超细水泥单液浆( 1:1)特种超细水泥水玻璃双液浆( 1:1)注浆压力0.8MPa1.0MPa1.0MPa1.5MPa分段长度100cm200cm80cm150cm主要的注浆设备配备见表3-6 主要注浆设备配备一览表(每个作业面) 表3-6名称单位数 量工作内容地质钻机台2打孔空压机台1动力注浆泵台2灌浆搅拌机台1制浆注浆施工过程中被加固地层变形的安全控制注浆施工过程中被加固地层变形的安全控制主要有两种措施,第一种是监控量测,第二种是人工巡查。监控量测是最主要的控制被加固地层变形的措施。该方法
21、通过对注浆区域附近地表和洞内的监测,能精确的了解到注浆施工过程中地层微小的变形情况,及时预报险情,防患于未然。人工巡查就是在注浆施工过程中安排人工在地表和洞内进行不间断的巡视,当巡视人员发现突然出现的险情,及时通知注浆人员停止注浆,分析原因、采取措施,将险情造成的损失降至最低。这两种措施合理安排、相互补充,构成了一个相对比较完整的控制地层变形的安全体系。深孔注浆质量保证措施A 施工过程要严格工序控制,加大施工的技术含量,专业技术人员现场值班,划分作业区域、采用“双控”指标、两序孔作业,根据施工和地层的变化情况,适时调整注浆压力、分段长度和注浆材料的种类及配比,保证注浆效果。B 应严格按照设计参
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