马鞍梁隧道下穿五龙沟段施工方案研究修改Word格式文档下载.docx

1、DK743+326，仰拱里程：DK743+292，二衬里程：DK743+259.9。马鞍梁隧道进口浅埋段里程：IDK743+440+620，现掌子面距浅埋段114m。五龙沟隧道中心线上游50m，下游30m共计80m范围按设计进行了铺砌。按照原设计施做J1（28米）、J11（正在开挖）降水井，最近一天的井点降水情况，不抽水时降水井是满水的，采用60方/小时、扬程35m的抽水机抽水，水位下降11m后不再下降（设计拱顶以上2.32m）。四、IDK743+440620段工程、水文地质特征及施工风险1、工程地质特征马鞍梁隧道IDK743+440+620浅埋段，下穿五龙沟，最浅埋深11m（实测），上部沟谷

2、富水，地表水及地下水发育，隧道洞身通过地层主要为第四系全新统（Q4）冲洪积黏质黄土、砾砂、细圆砾土、粗圆砾土,地下水渗透性极强。详述如下：（1）第四系全新统黏质黄土（Q4al+pl3）：主要分布于五龙沟沟谷内，浅黄色，土质不均，局部夹细角砾土层，硬塑，II级普通土，=120KPa；地下水位以下局部软塑，II级普通土，=80KPa。（2）第四系全新统砾砂（Q4al+pl5）：分布于五龙沟沟谷内，呈层状夹于细圆砾土层中，厚约25米，饱和、中密，级松土，0=220KPa。（3）第四系全新统细圆砾土（Q4al+pl6）：分布于五龙沟沟谷内，主要呈层分布于粗圆砾土层中，圆砾成分主要为花岗岩、变质砂岩等，

3、粒径220mm的约占55%，大于20mm的约占10%，其余为砂土充填，圆棱状，稍湿-饱和，潮湿-饱和，10m以上中密，II级普通土，=350KPa；10m以下密实，=400KPa。（4）第四系全新统细角砾土（Q4al+pl6）：灰黄色，砾石主要成分为砂岩、花岗岩等，砾石呈尖棱状，粒径25mm约占15%，510mm约占15%，1020mm约占25%，大于20mm约占5%，其余为砂土充填，潮湿-饱和，II级普通土，10m以上中密，=350KPa；（5）第四系全新统粗圆砾土（Q4al+pl6）：主要分布于五龙沟沟谷内台阶地，灰褐色，主要成分为花岗岩、变质砂岩等，磨圆度较好，呈圆棱状，粒径2060mm

4、的约占55%，大于60mm的约占10%，其余为砂土充填，潮湿-饱和，10m以上中密，以下局部密实，级硬土，=500550KPa。2、水文地质特征（1）地表水：马鞍梁隧道进口附近的五龙沟内为常年流水，枯水期流量约4675m3/d。（2）地下水：马鞍梁隧道五龙沟浅埋段地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水，主要接受大气降水补给，含水层为细、粗圆砾土，富水性较好。勘察阶段在五龙沟内布置有石BZ-19和石BZ-20两孔，对两孔进行了抽水试验，根据抽水试验资料计算主要参数见表1。从表1可以看出，五龙沟沟谷地带第四系细、粗圆砾土含水层渗透系数K值达到10.013.74m/d，渗透性较强，补给较充足；设计预测

5、IDK743+440+620浅埋段正常涌水量约16167m3/d，最大涌水量约24251m3/d，涌水量较大。钻孔抽水试验参数及渗透系数计算表 表1序号钻孔编号里程孔深（m）静水位（m）含水层厚度（m）降深（m）出水量（m3/d）渗透系数K（m/d）1石BZ-19IDK743+452右8.3m40.107.407.02.60145.8410.0091.60115.7811.0622石BZ-20IDK743+485右16m42.6012.3015.71.68327.7213.6040.63151.2013.7433、施工风险分析（1）IDK743+440+620浅埋段隧道洞顶距沟心埋深仅11m，

6、施工中存在有地表水严重渗漏及地面塌陷的可能性，施工风险极大，因此施工时宜采取预加固处理措施，确保施工安全。（2）隧道施工排水会疏干浅埋沟附近村民泉水水源，造成附近村民生活、生产用水困难。（3）目前，在DK743+440左10m施工一眼降水井J1，井深28m，井径300mm，静水位6.5m，水泵流量60m3/h，扬程35m，抽水3小时后，水量达到稳定，水位稳定在17.5m（降深11m）不再下降，未能达到水位降至27m的设计要求。可见，该段落地下水补给量较大，渗透性较强。（4）马鞍梁隧道进口工区为单面上坡掘进施工，洞内有水需抽排至马鞍梁进口外。而目前马鞍梁进口段路基排水不畅，大量排水将浸泡正在施工

7、的石家湾段路基，因此，洞内出现大量抽排水的情况应尽量避免。五、IDK743+440620段设计方案研究方案一：“地表井点降水+洞内超前管棚”的原施工图设计方案存在以下问题：1、 现场施工在DK743+440左10m施工一眼降水井J1，井深28m，井径300mm，静水位6.5m，水泵流量60m3/h，扬程35m，抽水3小时后，水量达到稳定，水位稳定在17.5m（降深11m）不再下降，未能达到水位降至27m的设计要求。可见，该段落地下水补给量较大，渗透性较强；2、马鞍梁隧道进口工区为单面上坡掘进施工，洞内有水需抽排至马鞍梁进口外。而目前马鞍梁进口段路基排水不畅，大量排水将浸泡正在施工的石家湾段路基

8、，因此洞内出现大量抽排水的情况应尽量避免。方案二：“洞内帷幕注浆堵水”方案存在以下问题：1、因洞内施做帷幕注浆，无法采用双侧壁导坑或CRD等工法施工，加之IDK743+440+620浅埋段隧道洞顶距沟心埋深仅11m，施工中存在有地表水严重渗漏及地面塌陷的可能性，施工风险极大。 2、洞内帷幕注浆工艺要求高，注浆效果难以保证，施工周期长，工期压力大。综上所述，针对马鞍梁隧道下穿五龙沟段不同段落的地层及地形条件，采用地表注浆或洞内帷幕注浆，注浆工艺成熟，在确保施工质量和注浆效果前提下，可以注浆固结地层，有效降低隧道开挖风险，避免地下水进入隧道进而威胁进口路基工程；同时，由于地表注浆在地表作业，无注浆

9、加固盲区、注浆加固作业简单、质量可控，可以与洞内开挖施工同步作业，不占用循环作业时间，有效保障工期，因此本次开展了“地表袖阀管注浆”方案的研究。1、注浆方案设计（1）分段措施综合五龙沟沟谷场地地形条件、隧道工程地质、水文地质以及袖阀管注浆的成本考虑，本次地表袖阀管注浆加固纵向范围初步考虑IDK743+430+566共计136m，环向加固至隧道开挖断面周边5m，采用65mmPVC袖阀管。IDK743+566+620共计54m由于受到地表地形限制，结合地质资料，考虑采用洞内全断面超前帷幕注浆施工方案。（2）配合注浆进行地形平整IDK743+430522段位于五龙沟沟谷内，地形平缓，地表高程1051

10、1061； IDK743+522+566段位于坡面前缘，地表高程10611069。根据地形条件初步考虑IDK743+430522段92m场地平整后地面标高为1051m，IDK743+522+566段44m场地平整后地面标高为1060.5m。（3）分区段注浆为了有效控制注浆加固范围和保证注浆效果，采取分区段注浆，纵向长度不大于20m，以便于控域注浆。由于该地段施工范围内以圆砾土和砾砂为主，且地下水有流动性，成孔困难，施工宜采用多功能钻机跟管钻进施工工艺垂直地面进行钻孔施工，通过钻孔将袖阀管经套管下入地层，然后退出套管进行封孔注浆；浆液采用快硬硫铝酸盐单液浆为主，普通水泥水玻璃双液浆为辅，采取静压

11、注浆，分段注浆工艺，使浆液在压力条件下，注入地层，降低地层的渗透能力，从而形成注浆截水帷幕，达到防渗堵漏和加固地层的目的。2、注浆材料考虑到地层为含水层，为了有效地控制浆液的扩散区域，保证注浆材料在地层中凝胶化性能，以及浆液凝胶后的时效性，注浆材料采用快硬硫铝酸盐水泥单液浆为主，普通水泥水玻璃双液浆为辅，双液浆浆液的凝胶时间控制在1040sec以内，从而达到可控域注浆的目的。原材料：快硬硫铝酸盐水泥，P42.5普通硅酸盐水泥，45-50Be水玻璃（M=1.73.1）。材料配比：（1）硫铝酸盐单液浆：水灰比W:C=0.8:11:1； （2）水泥-水玻璃双液浆：水泥水玻璃体积比C:S=1:水玻璃波

12、美度：3338 Be。3、机械设备、材料注浆施工所采用的机械设备、材料如表1所示。机械设备、材料表 表1类别名 称型 号单位数量备 注机械多功能钻机台根据需要120mm套管钻机注浆泵3搅拌桶4储浆桶个自制5材料膨润土t308封孔套壳料6普通水泥7PVC袖阀管65m66495含配件8注浆量硫铝酸盐水泥方21156.7圆砾土孔隙率取30%9普通水泥-水玻璃双液浆P42.5#4、施工工艺注浆孔布设采用等边三角形布孔模式，试验注浆设计参数如表2。注浆加固布孔平面如图2-2、图2-3。设计参数表 表2参 数 名 称参 数 值浆液扩散半径0.8m加固范围纵向IDK743+440+556共116m环向开挖轮

13、廓线外5m加固深度拱顶以上5m至仰拱以下5m注浆孔间距等边三角形，间距1.2m孔 深30-39m图3 注浆孔布设平面图（单位：cm）图4 注浆孔布设断面图5、施工工艺（1）施工工艺流程图5 袖阀管注浆施工工艺流程图（2）钻孔 采用测量仪器、皮尺等工具按设计要求定出注浆孔孔位；采用多功能钻机按标出的孔位垂直于地面进行钻孔，钻孔孔位水平偏差5cm，钻孔垂直度误差1/150；在钻孔过程中，做好详细的钻孔记录，对钻孔进行地质描述，经过同原设计地质图相比较，进行变更和指导下一步的注浆作业施工；在钻孔过程中应做好详细的钻孔记录，以利于注浆作业施工；钻孔深度按设计施工。（3）安设袖阀管钻孔完成后先退内钻杆，

14、在袖阀管底部加下闷盖，将注浆管沿套管下到孔底。边退出套管边用粗砂回填，在孔底至距地面6m段采用粗砂填充，在孔口以下6m及孔口部位采用速凝水泥砂浆填充，以防止注浆时返浆。顶部加上闷盖。图6 注浆工艺流程图（4）浆液配制1）水泥浆的配制首先在搅拌机中加入水，启动搅拌机，根据计算，加入水泥，强力搅拌，混合均匀，待用。2）水玻璃的稀释首先在拌浆桶中加入45-50Be浓水玻璃，然后加水稀释，用玻美计测试浓度，进行搅拌，当达到规定浓度时，待用。（5）注浆参数注浆参数如表3所示。注浆参数表 表3浆液扩散半径（m）0.8注浆终压（Mpa）2.03.0MPa浆液凝胶时间（min-sec）20sec30min注浆

15、速度（l/min）2030注浆分段长（或称注浆步距）（m）0.51.0单孔每米注浆量（L）406.9（6）注浆施工采用双液注浆泵进行注浆作业。注浆顺序原则上采取由外到内约束发散性方式，从而有效控制浆液扩散区域，确保注浆后形成完整的注浆加固体。注浆方式采取后退式分段注浆工艺，即在注浆带内由孔底进行注浆，每次注浆段长0.5m，注完第一注浆段后，后退注浆芯管，进行第二注浆段的注浆，以此下去，直至完成注浆带。注浆过程中应做好详细的注浆记录，并对浆液进行凝胶时间的测定，确保注浆施工效果。注浆终孔交圈图见图2-6。图7 注浆终孔交圈图（单位：考虑到地层渗透系数大，透水性强，为有效地控制注浆材料的扩散区域，保证注浆材料在地层中凝胶化性能，周边孔注浆材料采用普通水泥水玻璃双液浆，中间孔采用硫铝酸盐水泥单液浆从而达到可控域注浆的目的。1）注浆原材料水泥：新鲜P42.5#普通硅酸盐水泥；425硫铝酸盐水泥；水玻璃：4050Be水玻璃（M=1.73.1）；2）注浆材料配比水灰比：W:水泥水玻璃体积比：C:水玻璃浓度：3338Be六、投资估算