斜井陸海帷幕注漿施工技術匯報材料

1、 各站點現(xiàn)場照片中鐵隧道股份廈門本島至翔安過海通道斜井陸域及海域段帷幕注漿施工技術匯報材料1項目概況3匯報提綱42資源配置施工工藝施工方案5優(yōu)化與探索6監(jiān)控量測分析7過程加固效果照片8注漿分析9功效分析10結論及建議一、項目概況斜井533m副聯(lián)542m暗挖段正洞單線總長約2600m一、項目概況礦山法盾構法風井一、項目概況1.2過環(huán)島路及海堤平面圖圖1.1五緣灣站劉五店站區(qū)間下穿環(huán)島路及海堤平面布置圖敞口U型明挖矩形明洞拱形暗挖陸域暗挖海域鐘 宅 路環(huán) 島 東 路風 井一、項目概況1.3工程地質情況 根據(jù)工程地質勘查資料，顯示斜井下穿環(huán)島路及海堤依次為雜填土（1-1）、雜填土（1-2）、填砂（1

2、-5）、淤泥（4-1）、殘積砂質黏性土（11-1）、全（17-1）強（17-2、3）微風化花崗巖層（17-5）。地層分述如下： 1-1雜填土：雜色，稍密，稍濕，成份主要為建筑垃圾，含少量塑料垃圾，層厚1.4m。 1-2素填土：雜色，主要為筑路用碎石、黏性土，表部20cm為瀝青路面，層厚主要介于0.43.5m，最厚處位于靠近海邊環(huán)島路處，揭示層厚6.17.8m，系前期填海用的填砂。 1-5填砂：灰黃色、灰色為主，稍密，飽和，靠近海域段為淤泥質砂，遠離海域段未粉細砂，砂質不純，含黏粒、貝殼碎片；層厚2.1-9.6m。 4-1淤泥：深灰、灰黑色，流塑，具臭味，質不均，含貝殼碎片。該層具天然含水量高、

3、孔隙比大、強度低的特性，屬高壓縮性軟弱土，工程性能不良；層厚0.65.8m。 11-1殘積砂質黏性土：褐黃色，原巖為花崗閃長巖，原巖礦物除石英外均已風化成黏土礦物，取出巖芯呈軟塑可塑含砂礫黏性土狀，可捏呈團狀。該層在天然狀態(tài)下力學強度一般較高，且具隨深度增加強度漸高的特點，但屬特殊性土，具有泡水易軟化、崩解、強度急劇降低的不良特性；層厚0.913.5m。 17-1全風化花崗閃長巖：褐黃色為主，局部灰白色，巖體風化嚴重，結構基本破壞，除石英外，其余礦物均已風化成黏土礦物，干鉆易鉆進，巖芯呈黏性土混石英質礫石狀。 一、項目概況1.3工程地質情況 17-2散體狀強風化花崗閃長巖：褐黃色為主，局部灰白

4、色，巖體結構大部分破壞，局部尚可辨認，除石英外，大部分礦物已風化變異，礦物間聯(lián)結力散失，干鉆可鉆進，巖芯呈密實礫砂含黏粒狀。一、項目概況1.4水文情況 （1）地表水及地下水的類型及賦存環(huán)境 陸域廈門島內側地下水主要受大氣降水的補給，向海域排泄，屬于潛水，勘察期間）地下水位高程0.733.43米；上更新統(tǒng)沖洪積砂層松散巖類孔隙水、風化基巖孔隙裂隙水及基巖裂隙水具承壓性，根據(jù)M3Z2-SHZZX-03水位觀測孔，勘察期間承壓水位埋深7.0m，高程在-1.30米左右。 （2）地下水排泄、補給條件 松散巖類孔隙水：地下水的動態(tài)受氣候的影響明顯。地下水水位變化隨降雨的頻弱，變化劇烈，且有滯后現(xiàn)象。地下水

5、水位變化較大，5-6月份水位最高，12月至翌年2月最低。大氣降水是地下水的主要補給源，降水垂直入滲后，由高處向低洼處逕流。松散巖類孔隙水除蒸發(fā)外，大部分徑流入海，少部分入滲補給下部弱含水巖組。 全強風化巖層孔隙裂隙水：與松散巖類孔隙水實為一層地下水，兩者間并無明顯隔水層存在，全強風化巖層孔隙裂隙水直接受上部松散巖類孔隙水的下滲補給，然后又緩慢的逕流或側向補給基巖裂隙含水巖組。 基巖裂隙水：受其他類型地下水的入滲補給，其逕流嚴格受裂隙形態(tài)控制，呈層狀或帶狀，有時互不連通，無統(tǒng)一水面。一、項目概況1.5周邊環(huán)境及管線 環(huán)島路XDK0+247 XDK0+292穿越雨水管、污水管、給水管下方，距離隧道

6、拱頂垂直距離最近14.7m。管線分布圖如下：一、項目概況1.5周邊環(huán)境及管線序號管線類型管線位置管線走向管線埋深管線大小及材料1給水管線XDK0+247.2隧道結構垂直走向2.4米DN1200，材料為鑄鐵管2通信電纜管線XDK0+249.7隧道結構垂直走向1.4米X300*2003軍用電纜管線XDK0+253.2隧道結構垂直走向1.7米AX200*1004污水管線XDK0+254.6隧道結構垂直走向3.8米DN400，材料為鋼筋混凝土管5雨水管線XDK0+256.7隧道結構垂直走向2.8米DN600，材料為鑄鐵管6電視管線XDK0+257.76隧道結構垂直走向1.62米X200*1007雨水管

7、線XDK0+288.41隧道結構垂直走向2.8米DN600，材料為鑄鐵管8通信套管線XDK0+289.61隧道結構垂直走向0.6米DN1009電力電纜管線XDK0+291.33隧道結構垂直走向1.2米N450*15010雨水箱涵隧道結構右側平行于隧道結構4.81米14000*2000一、項目概況1.6施工情況微風化砂質粘土散體強風化中風化中風化破碎全風化XDK236 第一循環(huán)斜井全長533m，自XDK410進入級圍巖需注漿段約230m，已分九個循環(huán)全部注漿完成，正在開挖，施工至里程403.5。斜井注漿施工計劃完成節(jié)點工期11月20日XDK0+410XDK341 第七循環(huán)二、資源配置2.1人員配

8、置 一個作業(yè)班組，注漿作業(yè)人員35名，其中管理人員7名，生產技術人員28名，現(xiàn)場采取三班施工24小時作業(yè)的方式。2.2設備配置序號名稱型號數(shù)量備注1鉆注一體機MC151臺運行良好2雙液注漿泵KBY90/151臺運行良好3雙液注漿泵KBY80/702臺運行良好4高壓空壓機英格索蘭825E1臺運行良好MC15多動能鉆注一體機為意大利柯麥科公司生產，與傳統(tǒng)國產鉆機相比，具有以下優(yōu)點：（1）MC15鉆機由液壓履帶驅動，具有很好的通過率，適應復雜地形。鉆機配置有前后四個穩(wěn)定支腿，可適應在地面平整度較差的工作環(huán)境下利用穩(wěn)定支腿進行鉆機自身水平度的快速調整，提高了鉆機的場地適應能力和鉆進精度。（2）MC15

9、的鉆架由多組液壓支臂驅動，并可單獨控制轉向裝置, 以保證側邊角，前傾角等不同角度的施工。鉆架可進行多角度轉換, 適合在狹小的隧道空間內作業(yè)時基本無盲區(qū)或死角。（3）扭矩力高達20KN.m，更適應全風化地層。鉆機性能分析三、注漿施工參數(shù)序號參數(shù)名稱參數(shù)值備注1縱向加固段長30m2橫向加固范圍開挖輪廓線外5m3漿液擴散半徑1.5m4注漿速度5110 L/min5注漿終壓靜水壓力+0.51.5MPa根據(jù)試驗段調整6終孔間距2.2m7注漿方式前進式分段注漿結合PVC孔底一次性注漿根據(jù)實際地層調整8鉆孔數(shù)量注漿孔第一循環(huán)71個 第二、三循環(huán)66個檢查孔5%9孔口管第一、二循環(huán)108mm，壁厚5mm第三循

10、環(huán)開始127mm，壁厚5mm四、施工工藝4.1施工方法現(xiàn)場主要施工方法為前進式結合PVC孔底一次性注漿，施工工藝如下：（1）采用潛孔錘開孔至設計深度，安裝孔口管。（2）采用三翼鉆頭沿孔口管內部鉆至設計段長或塌孔出水處，將鉆桿取出后，下入部分打孔的PVC套管，沿PVC管將漿液灌至孔底。（3）重復（2）步驟至本孔完成。PVC注漿輔助裝置PVC管PVC管接頭PVC管注漿孔口裝置四、施工工藝4.2 PVC注漿工藝四、施工工藝4.3 漿液施工時應及時化驗實施注漿段地下水腐蝕情況，根據(jù)工程耐腐蝕需要選擇一種合適的注漿材料或幾種漿材配合使用。（1）普通水泥單液漿；（2）特質硫鋁酸鹽水泥單液漿；（3）超細水泥

11、單液漿；（4）普通水泥-水玻璃雙液漿：水玻璃模數(shù)2.43.4,濃度為3045波美度；同時，為改善水泥單液漿的析水性大、穩(wěn)定性差、注入能力有限，且凝膠時間長，在遇高壓動水情況下，漿液容易沖刷和稀釋，影響注入效果，在漿液制備時刻摻入適量的外加劑。此外，滿足設計要求下，必要時可選用其他漿液作為注漿施工的輔助漿液，根據(jù)不同地層注漿堵水的需要靈活組合。五、施工進度2017年1月27日入場，2017年10月27日完成第九循環(huán)注漿，已歷時約9個月注：開挖時間包括止?jié){墻施作入海方案論證施作管棚金磚會議五、施工進度循 起始 設計方案 止?jié){墻 掃孔 注漿 注漿施工 環(huán) 里程 （m） （m3） 歷時作業(yè)123699

12、孔-40m 1m-噴砼163765320d 15d 225272孔-30m 1.5m-噴砼199831911d 10d 327772孔-30m 2m-噴砼234574917d 14d 429072+12孔-30m 8m-澆筑 3604131825d 21d 531056+11孔-25m 2m-澆筑 3352128014d 13.5d 633056孔-25m 2m-澆筑 250789911d 11d 734156+11孔-25m 2m-半澆筑 258992611d 11d 836056+11孔-5m 1.5m-半澆筑 1642138911d 10d 938056+11孔1.5m-半澆筑 1510

13、137610d 6d 五、施工進度方案與參數(shù)不斷探索優(yōu)化，第五、六、七循環(huán)效率最高注：表中效率值，以實際作業(yè)天數(shù)計算得出，不含中斷施工所延誤的時間循環(huán) 一 二 三 四 五 六 七 八九掃孔效率（m/d） 109200168172248220235164.2251.7注漿效率（m3/d） 44325463958284138.9229.3五、施工進度“56+11孔25m”的注漿方案，一次性施作注漿平臺，作業(yè)11天完成第七循環(huán)注漿施工。六、探索與優(yōu)化初次入場，擬保守采用99孔-40m方案掃孔深度超過30m，掃孔效率急劇降低現(xiàn)場實際采用99孔-25m方案第一循環(huán)六、探索與優(yōu)化存在問題：1. 孔位過多，

14、耗時長2. 噴砼止?jié){墻破壞3. 注漿壓力大，地表開裂4. 少量塌孔，孔底未進漿下循環(huán)改進措施：1. 改用72孔方案2. 增加止?jié){墻厚度及型鋼3. 定人定時巡視環(huán)島路4. 下PVC管孔底注漿第一循環(huán)六、探索與優(yōu)化采用72孔-30m方案，即“強筒壁、弱核心”理念第二循環(huán)六、探索與優(yōu)化存在問題：1. 噴砼止?jié){墻開裂2. 止?jié){墻臺階處薄弱3. 注漿平臺需調整耗時1d下循環(huán)改進措施：1. 增加止?jié){墻厚度及鋼筋2. 止?jié){墻不留臺階第二循環(huán)六、探索與優(yōu)化采用72孔-30m方案，注漿效果評價不佳開挖含水率高，漿脈少，掌子面有滑塊塌土第三循環(huán)開挖進尺20m主要原因：1.近海段，含水率升高2.求快，注漿總量少3.

15、為路面安全，雙液比重少4.開挖快，臨近風井爆破第三循環(huán)六、探索與優(yōu)化存在問題：1. 噴砼止?jié){墻開裂2. PVC管難下到孔底3. 平臺調整耗時3d下循環(huán)改進措施： 1.澆筑止?jié){墻2. 方案加密12孔3. 增大注漿總量4. 用鋼管代替PVC管5. 增大雙液漿比例墻體中部開裂前期墻體中部開裂后期漏漿第三循環(huán)六、探索與優(yōu)化采用72孔-30m方案外圈加密12孔澆筑止?jié){墻厚約7.5m第四循環(huán)澆筑止?jié){墻第四循環(huán)止?jié){墻立模第四循環(huán)六、探索與優(yōu)化存在問題：1. 澆筑止?jié){墻過厚，掃孔 慢，降低有效加固進尺2. 注漿平臺不佳，兩次調整 耗時4d下循環(huán)改進措施：1. 止?jié){墻澆筑厚度2m2.更改注漿布孔方案為56孔3.

16、進場前一次施作平臺不需 調整4. 增加鋼管代替PVC中斷注漿加固底板平臺施作兩次退場注漿第四循環(huán)六、探索與優(yōu)化采用56孔-25m方案，澆筑止?jié){墻2m注漿平臺不需調整，施工連續(xù)、快速，注漿總量大第五九循環(huán)六、探索與優(yōu)化存在問題：1. 止?jié){墻嵌入深度小2. 海水腐蝕設備下循環(huán)改進措施：1. 增加止?jié){墻嵌入深度2. 注重設備保養(yǎng)出水多，下鋼管孔渣沖洗前后出水第五、六循環(huán)六、探索與優(yōu)化存在問題：1. 止?jié){墻澆筑一半2. 下臺階開裂破碎3. 下臺階隆起遮擋孔位開孔后撤場（金磚）下臺階止?jié){墻破碎下循環(huán)改進措施：1. 止?jié){墻一次成型第七循環(huán)七、開挖揭示注漿加固效果照片第一循環(huán)注漿653m3開挖進尺6m開挖進

17、尺16m第二循環(huán)注漿319m3開挖進尺5m開挖進尺16m第三循環(huán)注漿749m3開挖進尺5m開挖進尺15m第四循環(huán)注漿1318m3開挖進尺5m開挖進尺14m七、開挖揭示注漿加固效果照片第五循環(huán)注漿1280m3開挖進尺5m開挖進尺16m第六循環(huán)注漿899m3開挖進尺3m開挖進尺10m七、開挖揭示注漿加固效果照片第七循環(huán)注漿926m3開挖進尺2m開挖進尺4m圍巖情況掃孔工藝兩次PVC終孔鋼管七、開挖揭示注漿加固效果照片八、功效分析 第一循環(huán)鉆孔的終孔深度為40m，達到該深度一般需要36個小時左右的鉆孔時間，每鉆進5m需要的鉆孔時間見分段鉆孔時間統(tǒng)計表，鉆孔累計時間的增長趨勢較為符合指數(shù)增長，鉆進30

18、-40m所需時間最大大增加，是30m平均鉆進時間120分鐘的2-4倍左右，而最長鉆進時間需要410分鐘左右。 結論：可以得出鉆孔深度超過30m后鉆進效率急劇降低，因此以40m作為終孔深度是不夠經(jīng)濟合理的。同時，對孔深40m的鉆孔進行注漿所需的壓力也要遠高于30m，目前隧道下穿環(huán)島路，過高的壓力會對多條地下管線以及路面帶來危害。第一、二、三循環(huán)均為下穿環(huán)島路注漿施工，施工過程中根據(jù)管線及地表監(jiān)測數(shù)據(jù)，對注漿空位和壓力都進行及時調整，已控制變形為主，兼顧注漿壓力和注漿量，因此注漿擴散半徑和充填效果，并不是按一定的擴散半徑進行，實際呈分層、枝丫狀發(fā)散。8.1鉆孔數(shù)據(jù)分析8.2過程施工情況九、注漿分析

19、 （1）斜井海域段陸域段注漿其機理主要是擠密注漿，主要依靠漿液擠占原土層中的水份，漿液凝結后占據(jù)空間、分隔擠密土體，減小土體中的含水率，縮小同一土層自由變形的范圍和體積，進而在一定時間和空間內保持穩(wěn)定，為后續(xù)的開挖支護作業(yè)提供一定時間內的安全期。（2）并不是真正的將土體進行加固，不是真正的穩(wěn)定體，在施工過程中，隨著外來水體深入或者土層暴露，仍會遇水逐漸崩解導致失穩(wěn)，進而影響現(xiàn)場施工安全。土體加固效果隨漿液擠占替換土體中的水份的比例而定，比例越高，效果越明顯。漿液擠占土體中的水份，相對越均勻，平均分隔后的自由土體越小，加固后的土體越穩(wěn)定。（3）在施工期間因時間和周邊支護及土層的穩(wěn)定性變形的限制，

20、需要控制注漿施工時間和注漿壓力，對注漿效果有明顯的影響；從注漿后開挖揭示效果來看，漿脈越多、漿脈越細、越均勻，開挖后土體的穩(wěn)定性越好，能自穩(wěn)的時間越長；但當土體為散體狀全風化巖層時，土體顆粒極小，土體間的粘結力相對較強，漿液向土體中滲透難度較大，需要的時間長、壓力穩(wěn)定；這與我們施工進度壓力相沖突，現(xiàn)場采用的方式為加大注漿壓力，劈裂土層，迅速擠占土體中的水份，盡快形成進漿通道，進漿量迅速增長，當壓力不變，進漿速度再次下降直至漿液從溢漿閥流出，暫停本孔本次注漿，換孔再次進行。其實質是采用大的劈裂注漿壓力和注漿量，來替換較低的滲透注漿，換的加固體的臨時穩(wěn)定和施工時間縮短，以滿足工期和工程進度的需要。但是大的壓力和注漿速度，將會對支護結構及周邊造成大的擾動和變形，需密切關注監(jiān)控量測結果，選擇取舍，嘗試施工。十、結論及建議 （1）注漿長度：注漿加固長度25m，開挖20m，預留5m止?jié){巖盤，工效最佳。根據(jù)注漿效果及開挖揭示結果，配合鉆孔掃孔功效分析，結合止?jié){墻及工序轉換的時間綜合考慮，超過25m，鉆孔、掃孔數(shù)量劇增，且注漿效果難以保證，很難開挖至22m以后，勉強開挖風險增大；注漿段落短于20m，注漿時間縮短，