隧道下穿管线道路段施工方案.docx
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隧道下穿管线道路段施工方案
奥体中心区电力管线工程北四环
（北辰西路~北中轴）
隧
道
下
穿
管
线
、
道
路
段
施
工
方
案
北京易成市政工程有限责任公司
2007-9-1
隧道下穿管线、道路段施工方案
1、工程概况
本工程为:
奥运中心区电力管线工程北四环（北辰西路～北中轴）。
设计编号为：
SJ06058C-T1901。
本段施工范围包括：
T1901卷册奥运中心区电力管线工程北四环（北辰西路～北中轴）电力沟部分，由设计起点0+000至0+658.6,包括4座竖井。
拟建电力隧道起点为北辰西路现状电力隧道，向东穿越北辰西路，沿北四环路北侧向东延伸，途经景观西路，终点为北辰桥东侧现状电力三通井处，电力隧道位于北四环北红线南侧9米处，北辰桥处位于北四环永中北侧65米处。
主线结构形式为：
拟建电力隧道为2.0×2.3m单孔浅埋暗挖隧道（复合衬砌结构）。
本工程地下水有两层，上层滞水水位标高为38.00~43.00，在地面下6~9米，下层潜水水位在32.00~34.00，在地面下12~14米，而隧道底板标高为35.00左右，故施工中需考虑全线降水。
本工程电力沟穿越土层为粘性土和砂土。
2、拟建电力隧道下穿管线及道路情况统计
本工程所处地区地下管线复杂，地面交通繁忙。
拟建电力隧道需下穿多条市政管线，且部分隧道处于现况北四环辅路下方。
根据专家论证意见，这些区域的隧道施工除严格遵循浅埋暗挖“十八字”方针外，尚需采取可靠的辅助措施，确保地下管线及地面交通的安全。
以下为隧道下穿管线的统计表：
序号
桩号
长度
管线种类
1
0+160~0+167
7m
电信、上水、中水、电力
2
0+365~0+392
27m
2条电信、燃气、污水、雨水
3
0+466~0+475
9m
雨水、污水、电信、燃气、电力
4
0+490
1m
上水
5
0+633~0+645
12m
电力、电信、上水、污水、燃气
隧道下穿现况道路统计表：
序号
桩号范围
长度
1
0+383~0+405
22m
2
0+470~0+640
170m
根据需要下穿管线及道路段及前后各5米范围内采取双层小导管注浆加固的措施，合并以上7处后需采取措施的区域为：
序号
桩号范围
长度
1
0+155~0+172
17m
2
0+360~0+410
50m
3
0+461~0+650
189m
合计
256m
3、下穿地下管线及道路的技术措施
由于本工程地面、地下环境复杂，同时该地区地下水极其丰富。
根据专家论证意见在隧道下穿管线及道路范围内采用双层超前小导管并注TGRM水泥基类浆液。
同时，隧道一衬过程中，在连接板处增加锁脚注浆锚管，超前小导管改为榀榀打设。
对隧道拱顶以上2米区域进行放射性注浆加固，施工配料为TGRM水泥基类AC、AB液方式注浆，压力控制在0.15～0.3MPa；对电力暗挖隧道进行背后填充注浆和结构补强注浆施工，在初衬背后预埋Ø25注浆管，二衬背后预埋Ø40注浆管施工。
初衬背后注浆施工配料为TGRM水泥基类AC液方式注浆，压力控制在0.15～0.3MPa；二衬背后注浆施工配料为XPM纳米灌注高强无收缩砂浆注浆，压力控制在0.15～0.3MPa；
3.1双层小导管超前注浆加固措施
1）双层小导管施工工艺
在隧道开挖施工前由拱部打入两排小导管，上层小导管采用φ32钢管，长度2.25m，环向间距30cm，外插角30~35度。
下层小导管采用φ32钢管，长度2.25m，环向间距30cm，外插角8~10度。
如下图所示：
小导管施工完成后，进行注浆施工，注浆浆液采用TGRM水泥基浆液，注浆时采用隔孔注浆。
注浆范围如下图所示：
工艺要求：
（1）定孔位：
根据设计要求，对准孔位，不同入射角度钻孔施工,要求孔位偏差为±3cm，入射角度偏差不大于1°。
（2）浆液配比：
采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。
（3）注浆：
注浆孔开孔直径不小于45mm，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、断面砂层溢浆时，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。
土、砂层容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆；
2）注浆加固及止水原理：
注浆时在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。
其注浆特性是使该土层粘结力（c）、内磨擦角（）值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。
注浆加固后强度:
卵石层达到25~30kg/cm、细中砂层达到15~20kg/cm、粘土层达到10~12kg/cm；止水系数可达到：
k=10cm/s~10cm/s。
注入材料特性：
无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料，固结硬化时间可根据实际工程需要进行调整。
无收缩注浆液分为超高强度型CW-3A、高强度型CW-3B、普通型CW-3C三种类型。
无收缩注浆液特点：
（1）、固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液也具有很高强度。
（2）、渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优易。
（3）、地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。
（4）、浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要任意调整。
（5）、浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下水不会造成污染。
标准浆液的性质：
比重（20℃）
粘度（cps/20℃）
PH值
A液
B液
A+B液
A液
B液
A+B液
A液
B液
A+B液
CW-3A
1.30
1.05
1.18
18.1
1.8
4.2
1.3
11.5
7.5
CW-3B
1.26
1.04
1.15
12.0
1.4
4.2
1.5
11.2
7.2
CW-3C
1.20
1.03
1.12
4.1
1.4
2.4
11.5
1.4
7.2
CW-固结体的透水系数：
CW-3A
CW-3B
CW-3C
透水系数k（cm/s）
110
110
110
间隙比0.65
无收缩注浆液标准配比如下表所示：
1m3A、C液浆液中材料含量:
名称
内容
密度
容积（L）
质量（kg）
备注
A液
硅酸钠
ρ=1.37
250
342．5
溶液
稀释剂
ρ=1
250
250
C液
水泥
200kg—220kg—260kg
按施工时的气温调整水泥掺量
H剂
250
均为混合剂
C剂
250
XPM
用量为水泥掺量的8%—10%
1m3A、B液浆液中材料含量:
名称
内容
密度
容积（L）
质量（kg）
备注
A液
硅酸钠
ρ=1.37
250
342．5
溶液
稀释剂
ρ=1
250
250
B液
Gs剂
为多种化学物质的混合剂（500L）
3.2注浆量的计算原则
由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆材料，本参考图注浆设计根据本线有关隧道工程地质、水文条件和注浆方案以及所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。
注浆量的估算公式按下式进行：
Q=Anα（1+β）
式中：
Q----总注浆量，m3；
A----注浆范围体积，m3；
n----孔隙率，%；
α----浆液填充系数（0.7-0.9）
β----注浆材料损耗系数
设计中,nα（1+β）统称为填充率,填充率按下表选用
填充率选用表
序号
地质条件
填充率%
1
杂填土
30-35
2
粉质粘土、砂土
20-25
3
粉细砂、砂层
40-45
4
中砂、中粗砂
50-60
3.3注浆压力的选定
注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。
因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。
注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。
通常情况下按如下经验式计算：
（1）按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即
P’＜P＜（3-5）P’
式中：
P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）
P’——注浆处静水压力（Mpa）
（2）根据注浆处地层深度计算
P=KH
式中：
P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）
H——注浆处深度（m）
K——由注浆深度确定的压力系数
压力系数K的取值如表示：
注浆深度
（m）
＜8
10-12
12-16
16-20
＞20
K
0.023-0.021
0.021-0.020
0.020-0.018
0.018-0.016
0.016
4、主要机械设备及配置
[机械][器具][其他]
SYB—60/160型注浆泵二台注浆液混合器测定器具
SJY—双层立体式搅拌机一台喷头凝胶时间测定仪
施工机械配置见图：
5、工程质量保证体系
在本工程注浆施工中，应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。
5.1质量控制
（1）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。
（2）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。
5.2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。
5.3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3cm，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，每段进浆要准确，注浆压力一定要严格控制在0.15～0.3MPa，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。
注浆质量标准
内容
标准
内容
标准
孔位偏差
±20mm
注浆压力
±5%
孔距偏差
±100mm
注浆量（暂定）
5-8%
钻杆垂直度
<1%
提升幅度
±5mm
6、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）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、流量计完好后，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，确保连接完好。
（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）注浆现场操作人员必须佩戴安全帽、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。
7、注浆效果检测手段
（1）注浆施工结束后，通过注浆体内钻孔，用压水、注水或抽水等办法测定土（砂）层的流量及渗透系数，达不到设计要求需进行补充注浆。
检查孔的数目每个循环设2-3个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并检查检查孔内涌水量，检查孔涌水量小于0.2L/m.min，布孔的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位。
在防渗注浆工程中，这类检测是一种重要的和基本的手段。
对加固注浆而言上述水力物理性虽不能直接反映加固效果，但至今仍旧被广泛的当作一种参考指标，因为吸水量大小与地基的密度和强度之间存在着一定的关系。
（2）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，据此能对注浆效果做出比较确切的评价:
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异地同地质情况下做垂直注浆试验采用挖探取心检查土质的密实度及结石性质，钻孔注浆辐射咬合及浆液充填率。
⑤无侧限抗压强度与抗剪强度；
⑥电力隧道投入运行后，通过钻孔网观测灌浆体上下游的水位和渗流量，并用
（1）和
（2）式样表达防渗效果，这样可以确切地评价出注浆加固土体的渗透性及长期渗流稳定性。
其计算公式如下：
（1）
（2）
式中EH——按水头损失计算的灌浆效果；
ΔH——灌浆替上下游水头差；
H——上下游总水头差；
EQ——按渗流量计算的灌浆效果；
Q0——灌浆前土体的渗流量；
Q——穿过灌浆体的渗流量。
除上述方法外，还常用以现场测得的弹性纵波速度和动弹性模量来确定加固灌浆的效果。
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