深孔注浆在地铁隧道穿越河流施工中的应用

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  摘要:在城市地铁暗挖隧道施工中水的治理一直贯穿始终,水不仅危及施工过程中人员、设备的安全,也影响后续隧道运营的质量,同样也影响周边建(构)筑物的安全。文章针对工程实例,阐述了深孔注浆在地铁隧道穿越河流施工中的工艺流程、施工工法及质量保证措施。
  关键词:深孔注浆 地铁隧道 工艺特点 施工方法穿越河流
  中图分类号:U45文献标识码: A
  1 工程简介
  地铁14号线红庙站-金台路站区间呈南北走向,从红庙站向北沿金台路至地铁14号线金台路站,临近金台路站一段下穿二道沟河渠,隧道拱顶标高18.75m,距二道沟河河底12.5m。
  在穿越二道沟河施工时,无法再河道内采取管井降水施工,导致隧道内渗漏水较多,采用深孔注浆方式进行阻水施工。
  2 工艺流程
  隧道穿越河区前进行深孔注浆,平面注浆范围为河底及河底两侧各10m,环向注浆范围为开挖面及开挖面四周2m范围,每次注浆长度为14m。开挖完成12m后进行第二次的注浆,共进行4~5次循环,注浆浆液采用水泥-水玻璃双液浆。
  先封闭掌子面后打孔注浆,注浆由一侧开始向另外一侧进行注浆,隔一钻孔注浆,减少浆液外溢,第一遍注浆完成后进行剩余注浆管的注浆。
  施工工艺流程如下:
  封闭掌子面→定位注浆孔→钻孔→配置浆液→注浆→回抽注浆→移至新孔位
  注浆工艺流程图如下:
  
  3 施工参数
  孔径:Φ48mm。
  孔 间 距:断面孔位中心环向间距为0.8m。
  布孔数量:数量初步定为每循环8根,根据现场需要进行调整,若仍出现渗漏水,加密布设。
  扩散直径: 0.5m(钻孔深度为12~14m)。
  注浆压力: 0.5~0.6Mpa(根据地层调节)
  确定填充率:由于地层除含粉土及粘土,同时还有卵砾层,故预计注入率约30%
  凝固时间:根据地质条件控制在1~2分钟。
  
  4 施工方法
  4.1成孔
  孔位定位:严格按照施工布置图进行测量放线定位,并经监理验收合格。
  钻机就位:注浆孔采用TXU-750型钻机成孔,钻杆采用Φ48mm中空钻杆,钻机按照指定的位置就位,调整钻杆角度在10°±1°范围内,对准孔位后,钻机不得移位,大小臂也不得随意起降。。
  钻进成孔:沿开挖面的注浆管,每次注浆加固范围为14m,向开挖方向周边打设,注浆加固范围为周边2m,小导管扩散范围0.5m;开挖面注浆管水平打设,对掌子面土体进行加固,每次注浆加固范围14m,小导管扩散范围0.5m。第一根注浆孔施工时,要慢速运转,掌握地层对钻机的影响情况,以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况,出现大量溢水出水时,应立即停钻,分析原因再进行施工。
  4.2注浆
  注浆管采用后退式(WSS)注浆施工,分节钻孔,每节长度为2.0m。单根注浆管长度从14m,钻孔角度为10°±1°。
  注浆终压:0.5MPa。
  凝固时间:1-2分钟,为速凝注浆。
  钻杆回抽幅度:约15-20cm。
  注浆速度:与地层孔隙及连通情况、地层密实度有关,因此注浆速度暂定为每分钟不大于10-12L;
  注浆结束标准:注浆量与注浆压力双控注浆,每根导管注入规定浆液,压力达到注浆终压,即可结束注浆。如压力长时间不上升,流量不减少,可能为跑浆现象,采用间歇注浆。
  4.3注漿浆液选择与配置
  根据地层水质情况,注浆浆液采用水泥+水玻璃双液浆。
  (1)水泥浆(A液)
  水泥浆应在搅拌机内进行配置,投料顺序为在防水的同时,将缓凝剂一并加入并搅拌,待水加至设计量后,继续搅拌1分钟,然后投入水泥,再搅拌3分钟。
  (2)水玻璃的稀释(B液)
  水玻璃的稀释采用先计算处加水量,然后加入水搅拌均匀的方法。
  计算公式:
  
  式中: ——分别为原水玻璃和预配水玻璃的比重,水玻璃比重与波美度的关系
  为 。
  ——分别为加水、原水玻璃和预配水玻璃的体积。
  经过计算,暂定配合比如下
  
  
  
  4.4注浆结束条件
  (1)注浆量:
  按照钻孔施工顺序图,钻孔完成后立即进行该孔的注浆,加固土体长度为14m,加固注浆扩散半径为0.5m,地层孔隙率按30%考虑。
  理论注浆量如下:
  注浆量=14*3.14*0.5*0.5*30%=3.3m3。
  (2)注浆达到以下条件之一,即可结束注浆:
  a.单根注浆管注浆压力达到注浆终压。
  b.单根注浆管注浆压力上升缓慢,当注浆量达到设计要求,并确认未发生跑浆或漏浆。
  c.每注浆循环达到设计的注浆孔均能满足单根注浆结束标准结束注浆,无漏浆现象。
  施工过程中及时形成注浆记录,通过对注浆记录的统计,认为注浆达到结束标准后,进行开挖,开挖过程中观察浆液扩散情况,分析存在问题的原因,为下一循环注浆作为参照
  每个断面所有注浆管完毕后,对注浆孔实行封闭,恢复原状。
  4.5注浆异常现象处理
  (1)注浆中如发生与其他孔串浆应将串浆孔堵住,轮到注该孔时,拨出堵塞物,用高压风或水冲洗,如拨出堵塞物时,仍有浆液外流,则可不冲洗,立即接管注浆。
  (2)压力突升则可能发生堵管,应立即停机检查处理。
  (3)如果压力长时间上不去,应检查是否窝浆或流往别处,否则将应调整浆液配比,缩短胶凝时间,进行小泵量低压或间歇注浆,但间歇时间不能超过浆液胶凝时间。
  (4)其他不可预见性问题则联系设计并拟定相应的处理方案。
  5 施工组织及资源配置
  5.1 人员配置计划
  根据专业工作性质,将其分编成2组24小时施工,小组内分工明确,相互配合协调。
  
  
  
  其他小型配套设备:
  专用电闸箱,钢丝加硬水管等。
  5.3 施工进度计划
  根据设备配置及工作量强度拟订每循环时间约为7天.其中包括进场准备及设备安装1天,施工预计为6天。
  6 工程质量保证措施
  施工时严格按照施工方案执行,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)钻孔施工:开钻前,应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。钻杆角度偏差不得大于1°。钻孔时,密切观察钻进进度,溢水出水情况,出现大量溢水出水,应立即停钻,分析原因再进行施工。
  (2)配料:采用准确的计量工具,严格按照设计配方配料。
  (3)注浆:注浆时,应严格按照顺序分布进行施工。当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时,应立即停止注浆。每段注浆量应严格设计进行,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。
  (6)整个注浆施工应密切注意和防止地面出水溢浆、隆起等情况,加强对施工地段的沉降观测。
  7 安全措施
  (1)钻机注浆泵及高压管路必须试验运转,确认机械性能和各种阀门管路,压力表完好后,方准施工。
  (2)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。
  (3)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。
  (4)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。
  (5)注浆现场操作人员必须配制安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品,方可进行注浆施工。
  8 小结
  地铁14号线红庙站-金台路站区间隧道在经过深孔注浆后,整个隧道在开挖时无渗漏水;地表上二道沟河未出现漏水或气泡;地表及隧道内监控量测数据均处于稳定状态,未发生预警;整条隧道顺利穿越河流。
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