热力管线工程青年北路
（青年北路-星火路-姚家园路-东风南路）
隧道地面深孔注浆止水加固
施工方案
编 制： 审 核： 审 批：
北京城建五维市政工程有限公司 东南热电厂外线工程项目部
2014年7月
目 录
1.工程及地质概况 .................................................. 1 1.1工程概况 ............................................................................................................... 1 1.2工程地质 ............................................................................................................... 1 1.3水文地质 ............................................................................................................... 1 2.本方案编制背景 .................................................. 2 3.试验段施工 ...................................................... 2 4.深孔注浆施工方案 ................................................ 3 4.1地面深孔注浆适用范围 ....................................................................................... 3 4.2暗挖隧道地面深孔注浆施工方法 ....................................................................... 6 4.3深孔注浆施工流程 ............................................................................................... 7 4.4注浆材料 ............................................................................................................... 8 4.5注浆材料配比 ....................................................................................................... 8 4.6主要注浆参数 ....................................................................................................... 9 4.7深孔注浆加固土体施工步骤 ............................................................................... 9 5.主要的注浆设备及材料配备 ....................................... 10 6.理论注浆量计算 ................................................. 10 7.注浆施工过程中被加固地层变形的安全控制 ......................... 11 7.1 监控量测 ............................................................................................................ 11 7.2 人工巡查 ............................................................................................................ 12 8．管理人员及劳动配备 ............................................ 13 9. 质量保证措施 .................................................. 13 10.安全及环境保证措施 ............................................ 14 11.进度比选 ...................................................... 15
1.工程及地质概况
1.1工程概况
本工程为青年北路（姚家园路-东风南路）、东风南路（青年北路-星火路）热力管线工程。共有青年北路段热力工程与东风南路段热力工程两部分。
青年路段（姚家园路—东风南路）起点位于青年北路姚家园路口北侧90米处，管线延青年北路向北敷设至东风公园内14点，管线全长为1846米，其中干线管径为DN1200，干线长度1805.8米 设小室7座。预留分支1处：在青年北路姚家园北一路路口设东、西向对开DN500分支，支线向西长14.3米；向东长25.9米，支线总长度40.2米。暗挖隧道覆土厚度6.5-9m。
东风南路段（青年北路—星火路），工程起1#点为青年北路段14#点，热力管线由设计1#点向西沿规划东风南路中心线北侧向西敷设，东风南路段热力管线自东向西先后穿越东风公园、下穿蒋台洼村七棵树路、穿越京包铁路后沿现状东风南路北侧向西敷设至东风南路与酒仙桥路交叉口止，终点为16#点。管线全长1448.5m，管径DN1200，全线设计小室8座，预留分支一处：在1#点设东向DN1400分支。暗挖隧道覆土深度5.5-11m。
设计暗挖隧道均采用对侧墙及拱顶深孔注浆的方式，进行止水及加固地层处理。 1.2工程地质
根据勘察部门所提供的初步的《地勘报告》，本工程场地地质概况如下： 本工程场地土层情况自上而下依次为：①杂填土、①1粘质粉土填土、②砂质粉土、②1粉质粘土、③粉质粘土、③1粘质粉土、砂质粉土、④粘质粉土、⑤细砂、⑥粉质粘土、⑦粉质粘土、⑧细砂。
隧道段均位于②、③、③1 、④、⑤层之内。 1.3水文地质
场地水文条件：于钻孔中观测到三层地下水。第一层地下水静止水位埋深
1.00～7.60米左右，地下水类型为上层滞水；第二层地下水静止水位埋深为高8.20～10.90米左右，地下水类型潜水；第三层地下水类型为承压水，水头距地面距离16～16.9米，含水层为中砂、细砂层。
竖井开挖深度均10m以上，受上层滞水及潜水影响均较大；隧道管线埋深10m左右，受第二层潜水影响较大。
2.本方案编制背景
响应业主2014年10月底竣工的工期要求，结合本工程进展情况，对剩余工程量较大的施工段拟采用地面深孔注浆方式对隧道进行止水加固，保证洞内初支连续施工不间断，以此加快施工进度，确保工程按期完成。
3.试验段施工
共选取东风南路2#西进洞55.7m-63.7m处及新4#东52.7m-60.7m处两个试验段，每个试验段长8m，共长16m。
2014年7月进行试验段施工，施工时工程进展情况如下表：
部位 新1#南 新1#北 新2#南 青年路北段（东风公园内） 新2#北 新4#南 新4#北 新5#南 新5#北 1#南 东风南路东段（东风公园内、蒋台洼林地内） 1#北 2#南 2#西 4#东 累计进尺（m） 净隧道长（m） 21 12 174.5 48.7 43.3 257.2 46 45 139.4 54.6 45 138.4 33 30 85 9.1 55.7 213.35 52.7 104.95 45.9 60.4 39.8 167.9 113.8 剩余工程量（m） 20.3 41.3
4#西 6#东 6#南 68.8 247.65 94 16 46.3 30.3 84.85 通过试验段一周的施工，新2#北一周开挖了10.7m，新4#南一周开挖了7m，效果显著，随后在全线初支施工段开展地面注浆。
4.深孔注浆施工方案
4.1地面深孔注浆适用范围
适用地面深孔注浆要满足以下三点：
1、进行地面深孔注浆要求地面有可进行注浆操作的条件，并且地下无市政管线。
2、重点制约工期的施工段采取地面深孔注浆的方式。 3、地质情况差，半断面注浆无法达到开挖条件的施工段。 故适用地面深孔注浆的施工段如下表：
部位 新1#北 新2#南 青年路北段（东风公园内） 新2#北 新4#南 新4#北 新5#南 新5#北 1#南 东风南路东段（东风公园内、蒋台洼林地内） 4#东 4#西 6#东
累计进尺（m） 26 净隧道长（m） 174.5 进行地面注浆工程量（m） 86 62.4 61 257.2 60 45 139.4 70 52 138.4 47.8 38.6 24.4 136 2#西 63.7 213.35 80.95(不含下穿七棵树路段) 60.7 75.5 247.65 117.5 55
适用地面深孔注浆的隧道总长合计 试验段地面注浆段长度 地面深孔注浆的隧道总长共计 420.95 16 436.95 注：表内为2014年7月23日采用地面深孔注浆时各段施工进展及剩余工程量情况。
采用地面注浆后，截止2014年8月6日，各初支面施工进展情况如图1、图2所示。
图1 青年路新1#-新6#最新施工进展图
图2 东风南路1#-6#最新施工进展图
注浆现场
注浆效果
4.2暗挖隧道地面深孔注浆施工方法
注浆段长度8m，注浆深度平均13.75m，开挖长度8m，注浆孔距1m，注浆孔直径为Φ40，梅花形布置。注浆压力为0.3～0.5MPa。浆液配比可根据现场实际情况进行调整。注浆施工完成，土体达到一定强度再进行隧道开挖，并按常规暗挖施工方法进行隧道施工。每8m一个施工段，开挖到6m处，采用洛阳铲人工探测前方土质和地下水情况。
100015001000630015008000
76001500630015001500465013750 注：注浆加固厚度按设计要求取1.5m-2m。
(3)施工工艺
施工准备钻孔，安设注浆管长管注浆打孔检查否补孔注浆已达短管设计开挖循环数否本段结束是已达设计开挖长度开挖支护是短管注浆
(4)隧道注浆采用长管后退式分段注浆，采用一次性钻头、垂直套管跟进钻进、限量排沙等技术来解决饱和动态含水沙地层钻进成孔。
(5)短管注浆是对长管注浆效果的检查，及对薄弱环节的补充，加强初期支护能力，以保证饱和动态含水沙地层安全施工。
4.3深孔注浆施工流程
根据相关的设计图纸，注浆工艺的选择为在开挖前进行深孔注浆加固地层，具体施工流程如下：
测量放线斜向旋喷角度计算钻机就位
测量定位桩体标识搭设工作平台套管安装钻机就位应急材料准备封堵掌子面钻机定位浆液制备加固效果检测超前探测钻孔双重管注浆补充注浆下一孔施工冲洗机具破除掌子面初支开挖
4.4注浆材料
其中A、B无收缩双液对细砂效果较好，可以生成具有强度的硬壳，同时可以防水，适用于隧道注浆施工。A、C收缩双液对于砂卵石和土质固化效果较好，适用于竖井注浆施工。
注浆材料选择表
序号 地层土质 注浆配比 双浆液A:B=1:1配比 A浆液:水玻璃+水 B浆液:TGRM灌浆水泥 双浆液A:B=1:1配比 A浆液:水玻璃浆液 B浆液:水泥浆液 ①三液浆A:B:C=1:1:1配比 A浆液:水玻璃+水 B浆液:TGRM灌浆水泥 C浆液:磷酸+水 ②双重管注浆A:B=1:1配比 A浆液:水玻璃+水 B浆液: 磷酸+水 1 有水，砂质粉土及细砂地层 2 有水，粗砂及砾石地层 3 有承压水,粉细砂地层（涌砂地层） 4.5注浆材料配比
先根据地质水文情况选择注浆止水试验段，以确定注浆参数和注浆量。
4.6主要注浆参数
（1）注浆孔直径Φ40mm。（2）浆液凝结时间：120s～30min。（3）注浆压力：0.3～0.5Mpa。（4）浆液终压：0.5MPa。（5）单管扩散半径：0.25m。（6）注浆范围：1.5m（沿初衬开挖轮廓外）。（7）根据现场实际地质情况，注浆流失量较大，估算损失率为10%。（8）在有水的粗砂及砾石地层，应选择水泥-水玻璃浆双液浆。（9）对特殊地层，可硫铝酸盐水泥类（TGRM,HSC）浆。（TGRM,HSC是水泥，水灰比0.8:1~1.2:1）。 4.7深孔注浆加固土体施工步骤 4.7.1 成孔
在安装孔口管的位置使用地质钻或者煤电钻开孔。要求成孔规则、无严重塌孔，角度偏差小于±1°，钻孔要进行分序施工。 4.7.2 下管
注浆管选用Ø38mm袖阀式厚壁钢性注浆管。要求注浆管密封性好，管内壁光滑，管内无杂物。注浆管末端预留1m无注浆孔部分，外露10cm～30cm，管口用丝绵封堵。 4.7.3 制浆
制浆应使用不小于200转/分钟的制浆机，搅拌时间不低于5分钟，不宜大于90分钟。出浆孔应设置过滤网。 4.7.4 注浆
（1）扩散注浆
注浆压力应控制在0.3~0.5Mpa左右（严禁超过0.5Mpa），后退100cm～200cm后继续注浆，直至注浆结束。
（2）劈裂注浆：
注浆压力应控制在1.5Mpa左右（严禁超过2.0Mpa），达到设计标准后，停止注浆，后退80cm～150cm后继续注浆，直至注浆结束。
注浆过程中如果出现压力达不到设计要求，跑浆、串浆等严重的问题，可采取换孔作业，待浆液初凝后再补注。
注浆过程中应密切注意监测反馈及注浆部位地面的变化情况，若发现地层
有串浆或加速形变迹象要及时停止注浆，分析原因。 4.7.5 现场清理
对注浆泵、制浆机及所有注浆管进行清洗，对现场施工场地进行清理，作好现场的文明施工。
5.主要的注浆设备及材料配备
主要设备及材料一览表
名称 地质钻机 空压机 注浆泵 搅拌机 单位 台 台 台 台 数 量 5 4 4 6 工作内容 打孔 动力 灌浆 制浆 6.理论注浆量计算
加固土体注浆量Q=ALnαβ
式中：A —加固土体面积（平方米） L —加固土体长度、深度（米） n —地层孔隙率（见下表） α—地层填充系数（0.8） β—浆液消耗系数（1.1）
土壤孔隙率参数
土壤名称 冲积中、粗、砾砂 粉砂 洞内帷幕注浆注浆量计算：
1-1断面：每个循环（12m）加固土体注浆量Q=ALnαβ=（35.47×12+25.74×4）×0.43×0.8×1.1=200m3
每延米加固土体注浆量Q=200/12=16.67m3 地面注浆注浆量计算：
每延米加固土体注浆量Q=ALnαβ/L=Anαβ=61×0.43×0.8×1.1=23.08m3 每延米增加注浆量Q=23.08m3-16.67m3=6.4 m3
孔隙率（%） 33～46 33～49
以上理论注浆量为隧道开挖面外1.5m厚的加固量，注浆参数按试验段注浆参数及现场计量为准。
7.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。 7.1 监控量测
7.1.1 监控量测的意义
施工监控量测是新奥法修建地下工程的重要工序之一，是施工决策与管理的信息源，它对于地下工程的安全施工是极为重要和必不可少的。注浆施工中进行的监控量测的目的是掌握注浆施工所产生的压力对周围土体、地表及初期支护的影响，通过获取变形的动态信息，以此预报可能存在的险情，通过调整注浆参数（如注浆压力、材料选择、孔位顺序及分段长度等）消除危险隐患。 7.1.2 监测项目、监测手段与监测频率
暗挖隧道监控量测项目一览表 监测项目 应测项目 洞内及洞外观察 监测仪器及元件 测点布置 地表沉降 地质预探、描述，拱架支护状态、建(构)每一开挖环一个断面 筑物等观察和记录 0.4L范围内每10米设置一水准仪、铟钢尺 组，0.6L范围内每10米设置一组
初期支护结构拱顶水准仪、钢卷尺 下沉 初期支护结构净空数显式收敛计 收敛 地下管线沉降 水准仪、铟钢尺 每10m一个断面 每10m一个断面，每个断面2条水平测线 结合地表沉降点布设 暗挖隧道监控量测频率一览表 序号 1 2 3 4 监测项目 方法及工具 量测频率 16-3030-901-15天 天 天 每次开挖后 0.005倍洞宽或15mm中的较小值 控制值 地质及支护观察、描述 观察 洞周收敛 拱顶下沉 收敛计 水准仪、水准15mm 1次/2尺、钢尺 1次/天 2次/周 天 水准仪、水准地面沉降 15mm 尺、钢尺 上水管线沉水准仪、水准5 15mm 降 尺、钢尺 沉降观测频率（应与隧道内各项变形观测同步进行）
沉降或收敛频率 >2mm/天 0.5～2mm/天 0．1～0.5mm/天 <0.1mm/天 基本稳定后 施工期 0～1B 1～2B 2～5B 5B以上 量测频率 1～2次/天 1次/天 1次/2天 1次/1周 1次/月 拱顶（部）沉降和净空收敛监测频率 注:B为隧道其径或厚度(m)。 7.2 人工巡查
7.2.1 人工巡查法的意义
在注浆施工过程中，一小部分浆脉的走向具有随机性，而我们所进行的精确的监控量测主要在于地层变化的整体性和可预见性，但该方法在空间和时间上
均存在一定的间断，所以人工巡查法的意义在于能在局部地点和时间，及时发现已经出现的险情，及时处理，减少损失。 7.2.2 人工巡查法组织
在加固注浆施工过程中，分别安排专人在地表和洞内进行不间断、全区域的巡视。特别是夜间作业时，地表巡查人员要配备强光灯，严密监视，轮班作业，防止疲劳，确保安全。
当巡查人员发现险情后，要立即通知作业施工的领班员即刻停止注浆作业，领班员然后通知相关领导，根据险情的具体情况召开相关人员的技术讨论会，分析险情出现的原因，采取相关措施消除类似的险情的重现。
8．管理人员及劳动配备
管理人员5名：项目组长一名，技术负责人一名，现场技术员3名；技术工人30名，每班10人，其中钻工5人，注浆工5人；安全监控6人；共计整个项目预设41人。
9. 质量保证措施
(1) 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。
(2) 应严格按照设计参数进行钻孔。钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位并进行计算确定参数，必要时应进行补孔。
(3) 注浆材料应满足设计要求，严禁使用过期结块的水泥，必要时进行检验。 (4) 浆液配比应符合设计要求，配浆时最大误差为：水泥、水玻璃、水±5%，外加剂±1%。
(5) 浆液搅拌应均匀，一般水泥浆、特种水泥浆搅拌时间为3～5分钟，但不得超过90分钟。未搅拌均匀或沉淀的浆液严禁使用。
(6) 注浆过程中，时刻注意泵压和流量的变化，若吸浆量很大或压力突然下降，注浆压力长时间不上升，应查明原因，如工作面漏浆，可采取封堵措施。如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力
注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆目的。
(7) 注浆过程中若发生串浆时，可采取两孔同时注浆措施。
(8) 注浆过程中压力突然升高，应及时查找原因，进行处理，确因浆液凝胶时间过短，则应停水玻璃泵，只注水泥浆，待泵压恢复正常后再进行双液注浆。
(9) 一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。
(10) 严格进行注浆效果检查评定，符合要求时才能结束注浆作业。当未达到注浆结束标准时，应进行补孔注浆。
10.安全及环境保证措施
(1)建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。
（2）施工作业区应设置警戒线，靠马路一侧设置交通警示标识并设安全员巡视，确保道路交通顺畅及行人安全。
(3)施工作业过程必须做到安全用电，加固注浆施工队配备专门的电工，按项目安全用电的相关规则作业。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。
（4）施工前应注意查明地下管线和地下构筑物情况，打管时应采取有效的保护措施，若发现前方有异物，应立即停止施工，制定措施后方可继续施工。已知青年北路西侧距路牙1.1m处有一φ1800污水管，南北走向，埋深5~6m，距隧道初支结构外皮约0.4m；
(5)注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，要防止管路连接部位爆裂伤人。
(6)孔口管、止浆塞要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管、止浆塞冲出伤人。
（7）需高空作业时，搭设稳固安全的脚手架和施工平台，防止机翻人伤事故发生。
（8）钻机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，压力表完好后，方可施工。
（9）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。
（10）安装高压管路和龙头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。
（11）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。
（12）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。
（13）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。
（14）施工前必须做好施工准备，并请甲方或总包方提供周边详细布置图。 （15）环境保护措施：应采取有效措施防止浆液遗洒；
（16）环境保护措施：浆液的配制量计算要精确，剩余的浆液不能随意泼洒，注浆完成后对地面进行清理，恢复地面原貌。
11.进度比选
由于本施工段开挖面多为粘质粉土地层，局部夹杂有砂层，地下水丰富，粉土遇水失稳呈淤泥状源源不断涌出，对超前深孔注浆效果要求较高，注浆段不宜过长。
隧道超前深孔注浆8m一段，注浆施工4天完成，开挖每掌子面1m/d,平均每6天注浆一次，折合隧道施工进度为每掌子面0.6m/d；隧道初支预计9月底贯通。
隧道采用地面深孔注浆后，注浆不影响洞内初支施工，隧道初支施工连续，施工进度平均每掌子面1.2m/d，施工进度提高了一倍。按照地面注浆，隧道初支连续施工，贯通时间可提前1个月，预计8月底初支即可基本完成。
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