超前深孔注浆加固方案.docx
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超前深孔注浆加固方案
北京地铁15号线一期工程西段工程
（奥林匹克公园站）
中导洞注浆加固施工方案
北京建工集团有限责任公司
北京地铁15号线一期工程12标段项目经理部
2012年2月
一、工程概况1
袖阀管的特点1
袖阀管注浆工艺特长2
注浆位置2
三、注浆施工3
施工流程3
注浆设备4
机械设备选型4
钻机主要参数4
注浆材料及浆液选择5
主要注浆材料5
注浆参数5
套壳料配合比5
双液浆配合比6
注浆段长度6
注浆压力设计6
四、主要施工工艺7
钻孔7
下袖阀管7
安装导气管及封口7
灌注套壳料7
注浆7
效果检测7
安全目标8
安全管理体系及保证措施8
组织保证9
制度保证10
实施保证10
各主要项目安全措施11
六、应急预案12
防塌方、涌水、涌砂事故12
防机械伤害14
一、工程概况
奥林匹克公园站是与8号线换乘车站。
车站位于奥运中心区，大屯路城市隧道下方，预留公交节点的西侧，沿大屯路东西向布设。
周边分布有国家会议中心、国家体育馆、水立方、鸟巢等奥运场场馆。
本站与8号线形成换乘节点，可有效解决奥运核心区的多个方向客流疏散。
车站主体结构为地下两层三跨平顶直墙结构，采用暗挖PBA工法，整体逆做局部顺做法施工，车站采用暗挖双层双柱三跨14m岛式车站。
车站总长，总宽，车站顶板紧贴大屯路隧道，大屯路隧道上方覆土约为。
车站通过由新奥地下商业自行车停车场改造的换乘厅与8号线奥林匹克公园站换乘。
车站总建筑面积㎡（不含新奥地下商业改拆面积），新奥地下商业改拆面积㎡，其中主体建筑面积8624㎡，附属建筑面积㎡，本站共设出入口4处（其中三号出入口包含3A、3B两个既有出入口），地面风亭2组。
2个安全疏散口、1个换乘通道、换乘厅等。
奥林匹克公园站原设计为先施工车站主体结构边导洞，再进行边桩体系及顶纵梁施工，后进行中导洞施工。
现变更为边桩体系与中导洞开挖同时进行施工，为控制大屯路隧道沉降，需在开挖中导洞前进行注浆加固处理。
注浆范围为中导洞与边导洞之间扣拱土体、两中导洞之间扣拱土体，分别由1-2导洞及1-3导洞向导洞两侧扣拱土体进行注浆，采用袖阀管注浆处理。
施工过程中的前10米土体作为注浆的试验段，以后每开挖10米土方进行一次注浆处理，每次注浆有效长度为12米。
二、注浆工艺
袖阀管的特点
1、袖阀管结构主要由ø68mmPVC外管、6分镀锌注浆内管、橡皮套、密封圈等组成。
见图1袖阀管结构；
图1袖阀管结构示意图
2、袖阀管是一种只能向管外出浆，不能向管内返浆的单向闭合装置。
灌浆时，压力将小孔外的橡皮套冲开，浆液进入地层，如管外压力大于管内时，小孔外的橡皮套自动闭合，当注浆指标达到技术要求时停止注浆，进行下一阶段注浆。
袖阀管注浆工艺特长
（1）能有效地按照注浆工程的设计要求，确定注浆的位置和范围。
（2）不易产生注浆盲区和薄弱区，适合高风险注浆施工，能形成有效隔水帷幕。
（3）每个灌浆长度固定为30cm-50cm，可以根据地层情况调整灌浆长度，实现定量定尺可控灌浆。
（4）可根据需要灌注任何一个灌浆段，还可重复灌浆，保证注浆质量。
（5）可使用较高的灌浆压力，灌浆时冒浆和串浆的可能性较小。
（6）钻孔和灌浆分开，提高了钻孔、设备的利用率。
（7）同一注入点可以采用不同的注浆材料进行注浆。
（8）由于在被加固的地层中，进行了多点、定量、均衡的注浆，注浆体在地层中均匀分布，均匀连接，因此，大大提高了被加固地层段的整体稳定性。
（9）袖阀管注浆应用广泛，应用于地基加固、不良地层处理、控制楼房、桥梁、管线等建（构）筑物沉降，是一种精细化的注浆方法，且工艺比较成熟，成功案例较多。
注浆位置
每两个导洞间扣拱土体均打设8排注浆孔，每排6个注浆孔，另垂直打设4个15m深的孔。
孔位布设平面图及剖面图详见附图一及附图二。
三、注浆施工
施工流程
图2袖阀管注浆施工总体流程图
图3单孔袖阀管注浆施工流程
注浆设备
机械设备选型
针对粘土地层，使用普通钻机即能实现。
注浆设备采用高效三缸双液泵，主要优点是能调节两种浆液的配合比、浆液流量和注浆压力。
机械设备主要参数详见表3-1。
表3-1机械设备参数表
名称
型号
数量/台
备注
钻机
TXU-150
2
Ø42钻杆
双液注浆泵
SPB-10
1
压力0～10Mpa，
泥浆泵
PW-120
1
压力～5Mpa，4KW
搅浆机
500L
2
用于水泥浆和水玻璃溶液搅拌
钻机主要参数
表3-2坑道钻机机械性能表
扭矩N•m
转速r/min
起拔力/KN
立轴
行程/mm
钻杆直径/mm
钻孔深度/m
主电机功率/KW
额定加压力/KN
外型尺寸/mm
350
120/214/375
12
400
42
100
9
1250×640×1265
注浆材料及浆液选择
注浆材料及浆液比选
注浆材料选择关系到注浆的成败和工程造价。
不同地层条件的渗透系数存在很大差异，根据注浆材料的特性进行针对性的选择，既能达到预期的效果又能节约工程费用。
注浆对浆液的要求：
①初始黏度低、流动性好、可灌性强、能渗透到细小的裂隙或孔隙；
②早期强度高，注浆完成后可立即进行开挖；
③可控性强，凝胶时间可以任意调整，准确控制；
④稳定性好，有较好的耐久性；
⑤结石体具有一定的抗压、抗拉强度，抗渗性和抗冲刷性好；
⑥材料配制及操作简单；
⑦材料来源广泛，价格便宜；
⑧无公害，不污染环境。
本工程的难点是控制大屯路隧道的沉降，由于水泥浆液初凝时间较长，凝固后收缩较大的特点，所以单一的水泥浆无法满足现场的施工要求，结合本工程工程地质、水文地质等条件，综合考虑注浆效果、工期、造价，在粘土及粉质粘土地层选择水泥浆液中加入SPM灌浆料及减水剂。
SPM灌浆料主要是减少水泥浆液的初凝时间；减水剂可以减少用水量，减少水泥浆液终凝后的收缩。
经过现场浆液适配，初凝时间为2～3小时。
主要注浆材料
注浆原材料主要为普通水泥、外加剂等，其他耗材还包括袖阀管、塑料管和镀锌钢管等。
注浆参数
主要包括套壳料和单液浆的配合比、胶凝时间、注浆段长度、注浆压力、孔位布置、注浆量、注浆结束标准等。
套壳料配合比
为保证套壳料尽快达到强度，进行袖阀管注浆。
套壳料靠增大水泥用量调节凝固时间，施工过程中根据其强度增长规律进行注浆，否则要么套壳料强度不够，形不成分段针对性注浆，要么强度过高，注浆需要更高的压力才能劈裂开套壳料。
表3-3套壳料配合比表（重量比）
材料
普通硅酸盐水泥
膨润土
水
配合比
2
1
4
双液浆配合比
水泥+水+XPM灌浆料+速凝剂+减水剂（质量比）=1：
：
：
：
配比浆液。
注浆段长度
根据工程、水文地质和钻机能力，结合本工程实际情况注浆段长度选择12m进行。
注浆压力设计
注浆压力是浆液在裂隙中扩散、充塞、压实脱水的动能。
压力太小不能充满裂隙，扩散范围有限，达不到截断地下水的目的；注浆压力高，可以提高浆液结石体的强度和不透水性，还可以扩大孔距，减少孔数，加快施工进度，但是压力过高，超过极限易引起裂隙扩大，土层移动和抬升，浆液扩散到注浆设计范围以外，造成材料浪费甚至事故。
根据工程地质情况及周边环境，包括建筑物和地下管线情况，取最大注浆压力MPa。
临近止浆盘段需要降低注浆压力，防止将止浆墙压垮，根据初期支护承受的最大压力及止浆盘承受的最大压力得：
临近止浆盘段注浆压力不大于，扩散半径为。
四、主要施工工艺
钻孔
根据孔位布置设计图在横通道上用红油漆标出孔位，采用钻机成孔，用角规、吊锥控制钻杆水平角和仰角，钻进过程中不断纠正钻杆角度，确保形成咬合的终孔效果。
钻孔直径为10cm。
下袖阀管
成孔后拔出内钻杆，将袖阀管插入孔内，袖阀管末端用锥形堵头封好，防止管内被土体堵塞。
插入袖阀管时应保持袖阀管位于钻孔的中心，以便灌注套壳料时将袖阀管包裹均匀。
下袖阀管时将同长度的6分塑料管一同下入孔内，作为注套壳料的管路。
袖阀管下到位后将孔口用保护帽套好。
安装导气管及封口
袖阀管和6分塑料管一起下到位后将带阀门的6分钢管安装在孔口，用快硬水泥将孔口封严。
6分钢管作为注套壳料时的排气孔，保证套壳料灌注密实。
灌注套壳料
钻一孔注一孔，防止发生塌孔和埋管。
将配好的套壳料用PW-120泥浆泵压入6分塑料管，套壳料会从孔底向外返浆，达到置换孔内泥浆、填满套壳料的目的。
待6分镀锌钢管开始溢浆，说明孔内套壳料已经注满，即可关闭排气管的阀门。
为保证套壳料的密实，当灌注压力达到，持压5～10s再停止灌浆。
注浆
待套壳料达到一定强度后进行注浆。
注浆顺序从上向下，从无水到有水的顺序进行，为防止串浆，采用跳孔注浆的方式进行。
单根袖阀管注浆采用分段注浆，分段长度为。
根据施工情况掌握终灌标准：
在注浆终压下，吸浆量<1～2L/min，稳压15min结束注浆或临孔发生较严重的冒浆。
效果检测
注浆完成待浆液凝固后进行压水试验和钻孔取芯，检验土体透水性和抗压强度。
五、安全保障措施
安全目标
本工程安全生产目标为：
“六无、一杜绝、一创建”。
“六无”即：
无重大工伤事故，无重大、大的交通事故和机械事故，无火灾、洪灾事故，无倒塌事故，无中毒事故，无传染病事故。
“一杜绝”即：
杜绝重大伤亡事故。
“一创建”即：
创建安全文明标准工地。
安全管理体系及保证措施
安全保证体系见图5-1所示。
安全管理体系
制度
保
证
安全管理手册
安全管理体系程序文件
作业指导书
安全管理活动记录
组织保证
保
证
项
目
部
各
业
务
部室
各
场区负责人
各
场
区
安
全
员
各
作业队
兼安
全
员
员
领导小组成员：
项目经理
项目总工
安全经理
生产经理
实施
保
证
监督检查
奖罚制度
上级单位监督检查
项目部例行检查
项目经理部奖罚制度
培训
学习安全管理体系文件
学习有关安全法规
安全保证措施
结合本工程制定
事故分析
调查、分析、处理、上报
图5-1安全管理体系图
组织保证
奥林匹克公园站成立由项目经理、安全经理、总工程师组成的安全小组，其中项目经理为第一责任人，安全经理为安全生产的直接责任人。
工区安全小组受项目部安全管理小组领导。
安全员负责工区日常的安全工作的落实，督促工人按有关安全规定进行生产。
同时本项目部实行人人管安全制度。
制度保证
建立文件化的职业安全健康管理体系，可确保职业安全健康工作制度化、程序化，从而实现全面的系统控制。
职业安全健康管理体系文件分为职业安全健康管理手册、职业安全健康管理程序文件和作业指导书三个层次，各自发挥其独特的作用和功能，健全自我约束机制，有效保护劳动者的安全和健康。
实施保证
（1）培训和教育
1）加强职业安全健康宣传教育，学习管理体系文件、各项安全生产法令和规章制度，使各级领导和广大职工群众真正认识到安全生产的重要性、必要性，懂得安全生产的科学知识，牢固树立安全第一的思想。
2）采用新技术、新工艺、新设备施工和调换工作岗位时，要对操作人员进行新技术操作和新岗位的安全教育，未经教育不得上岗操作。
3）工作班每周例行安全学习，学习安全操作规程，安全防护知识，总结施工生产中的安全隐患，制订相应的防范措施。
（2）监督检查
1）项目部对生产中的安全工作，要组织定期和不定期检查，定期检查每月组织一次。
2）加强安全生产的组织领导，每次定期的安全生产检查，领导干部必须亲自挂帅，并由有关人员组成检查领导小组，针对安全生产中存在的实际问题制定具体计划，提出明确的目标和要求，充分做好宣传动员，有计划、有重点地进行检查。
3）安全生产检查时作到自查与互查结合，上下结合的方法，横向到边、竖向到底，不留死角，做到边检查、边整改。
做到条条有着落，件件有交待。
4）针对施工专业性的特点还应进行专业性安全检查和整改。
（3）奖罚制度
加强安全检查，开展安全生产竞赛，实行安全生产奖惩。
将安全生产与经济利益挂钩，对安全生产好的个人和班组给予重奖，对违章指挥、违章操作、忽视安全的行为给予重罚，对造成安全事故者视其情节轻重严肃处理。
各主要项目安全措施
施工现场临时用电安全措施
严格按《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）中的有关规定执行。
⑴现场临时用电线路的安装、维修、拆除应由取得特殊工种上岗证的专职电工进行操作。
⑵所有电线路采用“三相五线制”，机电设备必须按“一机一闸一漏电”设保护装置。
场内禁止使用裸体导线，架设的电力线路应符合有关规定要求。
⑶变压器设置围栏，设门加锁，专人管理，悬挂警示牌，变压器必须设接地保护装置，其接地电阻不得大于4Ω。
⑷室内配电柜、配电箱前设绝缘垫，并安装漏电保护装置。
各类电器开关箱和电器设备，按规定设接地或接零保护装置，禁止电源开关箱内存放工具、杂物，并加锁。
⑸检修电器设备时必须停电作业，电源箱或开关握柄上应挂有警示牌或派人看管，严禁带电作业。
高处作业安全措施
⑴高处作业人员必须戴好安全帽、系好安全带、穿防滑鞋，安全带定期做荷载、冲击实验。
⑵高处作业人员不得穿拖鞋、硬底鞋、易滑鞋上班，禁止其他无关人员进入施工现场。
⑶从事架子、起重作业人员，定期检查身体，必须持证上岗。
⑷作业平台上的脚手板必须满铺，且平顺、牢固、无探头板。
施工搭设的梯道、脚手架、防护栏、安全网等防护设施应符合安全要求，经安全员检查合格后方可投入使用，架子工程施工应严格执行《建筑施工高处作业安全技术规范》和《建筑安装安全技术操作规程》有关规定。
六、应急预案
防塌方、涌水、涌砂事故
应急物资表
序号
名称
用途
序号
名称
用途
1
扳手
清除障碍
10
铁锹
清除障碍
2
撬棍
支撑
11
镐
清除障碍
3
方木
支撑
12
编织袋
封堵
4
水泵
抽水
13
砂石料
封堵
5
简易担架
转移伤员
14
药品
救治伤员
6
鼓风机
通风
15
发电机
供电
7
钢管
支撑
16
水泥
注浆
8
小导管
注浆
17
速凝剂
注浆
9
型钢
支撑
18
注浆机
注浆
抢险物资：
防毒面具、担架、急救箱、安全帽、绝缘鞋、手电、对讲机、警戒带、路障、警示灯、交通指挥棒、反光背心等。
机械：
混凝土泵车、挖掘机、铲车、救援车。
注：
所有应急物资均放在应急物资仓库，专人保管。
应急响应
一旦发生坍塌、涌水、涌砂事故，由现场发现人员立即通知现场管理人员，现场管理人员第一时间通知项目经理，并组织现场初期救援。
项目经理立即与当地医院联系安排住院抢救事宜，并立即启动应急预案。
同时根据相关规定，上报上级领导、监理、业主及当地安监部门
项目经理第一时间赶赴事故现场，统一组织抢险、救援事宜。
1）首先撤出工作面施工人员及机械设备。
2）根据事故发生情况，统一步署应急预案的实施工作，应急指挥中心紧急调用全项目内可用于抢险的机具设备、物资、人员、资金投入抢险工作。
3）首先判断是否有二次坍塌的可能，确认围岩基本稳定后，组织人员和设备进洞抢险，抢险过程以优先抢救伤员为原则。
4）处理坍方方法
如坍方体积较小，且坍方范围内已进行喷锚或已架设好较为牢固的构件支撑时，可由两端或一端先上后下地逐步清除坍碴，随挖随喷射砼，随架设临时构件支撑支顶。
如坍方体积较大，或地表已下沉，或因坍体堵塞无法进入坍方范围进行支护时，则用注浆加固坍体，之后进行后续处理。
5）具体施工方法
塌方掌子面地段是隧道施工的薄弱环节，需特殊处理，重点加固，根据塌方体坡面特点，坡体虚土不易再挖，稳定土体一但开挖，土体内部会形成新的滑动面，造成新的坍塌，应先对塌方体和围岩暴露面，进行喷砼封闭，厚度～0.2m作为初期支护，扼止再次塌方的产生，也为监测塌方提供依据，然后对塌方影响范围进行注浆，加设超前管棚，使开挖轮廓附近与周围岩体形成一个整体，以抵抗土体下滑力和开挖后围岩产生的侧向压力。
开挖轮廓线以上约5m，视为开挖影响区域，采用超前导管φ42注浆，轮廓线外第一层间距为*0.2m，其余按*0.5m梅花型布置，注浆管长度3.5M，外插角25°，靠近围岩部位布设径向导管注浆，L=3.5M，*0.5m梅花型布置，下部坍体进行开挖断面外两侧注浆，导管布置为*0.5m，L=3.5m梅花型布置。
6）处理坍方常用的支护形式
A.喷锚处理
a）由外向内，由上而下，逐段随清坍土向岩壁先喷射一薄层砂浆，然后再喷射砼，砼宜分层喷射，每层厚5cm左右，或按设计要求处理。
b）喷射1～2层砼后，可随即加设锚杆再喷射砼。
c）坍土清除后，随即做好衬砌。
B.构件支撑处理
a）在坍体不太高，坍穴呈锥形，坍壁不太松散的情况下，使用人字架支撑。
b）当坍体较高，但坍体两侧壁形状较整齐，且侧压力不大时，可按垂直于隧道中线的方向架设横向排架，先将坍体顶的土表扒平铺上横梁，再在其上架设排架，间距一般为～1米左右，但须注意排架间用剪刀撑撑稳，下部横梁随坍碴清除倒换撑稳。
c）坍方较大，且围岩压力也较大，宜在坍方范围全部用纵向棚架支撑，先将坍土顶部适当扒平，沿隧道中线方向平行设置纵地梁数根（地梁底预铺横梁），于纵地梁上按照导坑支撑的形式以1米左右间距架设箱形棚架，以后逐层向上架设至坍方顶部，用填塞木塞紧，随坍碴的清除加设立柱，并以纵撑撑牢。
防机械伤害
应急物资
序号
名称
用途
序号
名称
用途
1
扳手
清除障碍
4
铁锹
清除障碍
2
撬棍
支撑
5
镐
清除障碍
3
简易担架
转移伤员
6
药品
救治伤员
注：
所有应急物资均放在应急物资仓库，专人保管。
应急响应
（1）防机械伤害事故发生，项目部成立义务小组，由项目经理担任组长，施工员及安全员，各班组长为组员，主要负责紧急事故发生时有条有理的进行抢救或处理，其他人员做协助工作。
（2）发生机械伤害事故后，由项目经理负责现场总指挥，发现事故发生人员首先高声呼喊，通知现场安全员，由后勤组打事故抢救电话“120”，向上级有关部门或医院打电话抢救，同时通知生产负责人组织紧急应变小组进行可行的应急抢救，如现场包扎、止血等措施。
防止受伤人员流血过多造成死亡事故发生。
预先成立的应急小组人员分工，各负其责，重伤人员由水、电工协助送外抢救工作，值勤门卫在大门口迎接来救护的车辆，有程序的处理事故、事件最大限度的减少人员和财产损失。
如事故严重，应立即报告公司安全科，并请求启动公司级应急救援预案。
升级会员 