大前石岭隧道进口岩堆地表注浆试验方案2015-8-24重点讲义资料(共27页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上新建田师府至桓仁铁路TH-2标工程(DK33+500DK73+980.88)大前石岭隧道进口岩堆地表注浆试验方案中铁十八局集团有限公司田桓铁路TH-2标工程项目经理部专心-专注-专业大前石岭隧道进口岩堆地表注浆试验方案一、工程概况1、工程地质概况 田桓铁路大前石岭隧道位于本溪市桓仁县八里甸子镇大前石岭山,隧道进口自然坡度22.5度,地势起伏,大部分为植被覆盖,植被茂密,多为乔木及灌木,少部分为裸露岩堆。大前石岭隧道进口岩堆体植被茂密,少部分裸露岩堆为石英砂岩,石块直径约0.31.2m,呈块石状,裸露表布青苔,松散,脚踩晃动。植被覆盖岩堆呈块石土、角砾土及碎石土状,缝隙
2、多填充粘土。根据现场调查、钻探及物探结果,厚度为26.348.4m,岩堆结构松散,孔隙度大,植被发育地区局部填充细颗粒,基本无粘结,下部地层为弱风化石英砂岩。 岩堆的天然重度为22KN/m3,含水量约20%,内膜摩擦角32度,黏聚力c=10KPa,渗透系数K=60m/d,挖方边坡建议1:2.0。 大前石岭隧道进口地表水不发育,地下水位第四系孔隙潜水,水位标高415.55505.41m。2、探井揭示地质情况经探井开挖初步揭示:03.5m为块石堆积物,部分坡积物充填于块石之间,堆积物孔隙率在30%40%之间;3.514m仍旧为块石堆积结构,一般块石直径在25cm以内,个别块石可达2.0m,块石之间
3、充填有碎石和粗砂,孔隙率约为40%50%;1419.6m为块石堆积体,块石直径与上面相当,充填有碎石和粗砂,块石约占40%,充填物总含量约20%,空隙率约40%。3、施工要求和技术保证条件 (1)施工要求:项目实行目标管理,高度重视,利用先进技术,精心组织,精心施工,优质、高速、低耗完成工程施工。明确管理责任目标,做到岗位明确,责任到人,对每个工序都进行层层落实,层层把关。 (2)质量目标:确保本项工程质量符合设计及施工规范要求。 (3)工期目标:力争65天完成本项试验工程施工。 (4)安全生产目标:杜绝重大伤亡、设备隐患、火灾事故,把各种安全隐患消除在萌芽状态。 (5)文明施工目标:执行现场
4、标准化管理,创文明施工现场。 (6)服务目标:与各方密切配合,为本项工程施工创造良好的施工条件。 (7)技术保证条件熟悉图纸、会审施工图,领会施工组织设计意图。提出主要材料、施工机具规格和需用量计划,并逐步落实供货单位及进场时间。 对业主提供的坐标和水准点进行复核,做好控制桩位和半永久性水准点的布设,作出放线测量报告并及时与建设方会签。搭设施工临时设施,敷设现场临时水电供应管线。确定设备设置位置,按顺序组织设备就位安装。 (8)施工协调:积极参与包括业主、监理、设计、地质、施工等各方协调会议,及时解决施工过程中出现的问题,确保施工顺利进行。服从公安、环卫等政府部门的安排,认真处理好与周边单位的
5、关系,减少外来干扰,把主要精力投入施工,决不能因外界矛盾而影响施工。及时协调各班组之间可能出现的矛盾,做到人尽其能、物尽其用。 (9)施工工艺:按地表注浆施工工艺流程图组织施工。 (10)测量放样: 开始施工前,项目部组织测量人员对业主所提供的平面、高程控制点(网)及其成果进行复测,确认无误后进行控制桩加密,并形成测量成果,作为以后现场施工测量控制的重要依据。并对拟使用于工程的测量器具进行检查,确保测量仪器在检定有效期内使用,并且要求测量人员持证上岗。4、施工平面图布置 根据图纸里程,在洞口上方图纸范围内平整场地,修好临时施工便道,坡度适宜钻机进入施工场地,浆液制备放在三道河子大雅河特大桥37
6、#挖井基础大里程右侧20m平台上。二、试验目的 结合1#、2#探井开挖揭示情况及2014年初步注浆试验情况,大前石岭隧道进口岩堆注浆存在巨大困难,为更好的了解和掌握进口岩堆注浆工艺和施工参数,编制大前石岭隧道进口岩堆地表注浆方案,其试验目的如下:1、在孔隙率大、石块块径大及硬度大的岩堆中进行成孔试验,确定最终的成孔工艺;2、注浆采用袖阀注浆工艺,地表注浆外部帷幕采用水泥水玻璃双液浆,通过试验确定双液浆的最佳配合比;帷幕内部采用普通水泥浆、硫铝酸盐水泥浆,通过试验确定浆液的最佳配合比;3、通过试验确定内部注浆材料(普通水泥、硫铝酸盐水泥);确定注浆时间和注浆压力等技术参数;4、通过试验确定合适的
7、注浆方法、浆液变换等;5、通过试验,确定在满足设计注浆孔间距、深度条件下的注浆量;6、通过试验确定机械设备及人员安排。 三、试验的编制依据1、铁路工程地基处理技术规程(TB101062010);2、铁路工程地质手册(修订版);3、铁路混凝土工程施工技术指南(铁建设2010241号);4、铁路混凝土工程施工质量验收标准(TB10424-2010);5、水工建筑物水泥灌浆施工技术规范(DL/T 5148-2012 );6、大前石岭隧道设计图纸。 四、施工计划1、试验时间试验时间为65天,具体如下表:表1 施工工期计划表序号工作内容天数备注1前期准备工作5天包括建点、设备、人员进场、材料准备、钢管桩
8、加工等2钻孔施工、下管28天完成所有钻孔及下管3注浆45天钻孔施工5天后开始注浆施工4清理场地5天清理现场注浆残留垃圾6合计65天2、材料计划表名称 单位数 量备注注浆管m350089钢管,自己加工PO425水泥t500水玻璃t250硫铝酸盐水泥t11003、机械设备配套表根据加固区域的现场实际情况,机械设备具体配置如下:表2 主要设备及材料一览表名称 单位数 量工作内容多功能液压钻机(c6)台1钻孔空压机台1KBY-90/15型注浆机台3注浆低速搅拌机台2储浆高速制浆机台1制浆拔管机台1拔管袖阀管米1900注浆止浆塞个100注浆普通水泥吨10042.5硫铝酸盐水泥吨20042.5膨润土吨5钠
9、基水玻璃吨8038Be 五、地表注浆施工工艺技术1、地表注浆设计情况里程DK69+220DK69+233段,横向隧道中线两侧各11.5m,竖向从护拱基座往下至隧道仰拱下5.0m。里程DK69+233DK69+290段,横向隧道中线两侧各13.5m,竖向隧道拱顶上7.0m至隧道仰拱下5.0m。 2、地表注浆试验段范围DK69+233DK69+243共计10米段长度作为试验段,通过试验段施工,总结最佳注浆材料、工艺和施工参数。本试验段共涉及钻孔130个。 3、地表注浆试验方案(1)地表注浆试验设计 1)地表注浆试验布置 试验段共设计注浆孔130个,注浆加固范围为拱顶以上7m,仰拱底一下5m,注浆扩
10、散半径为100cm,同一排注浆孔向间距2.0 m,排与排之间注浆孔间距为1.0m,梅花型布置。图1 孔位平面示意图图2 注浆加固横断面图图3 注浆加固范围平面图2)注浆试验技术参数根据现场地质条件,根据以往工程经验和本工程特点,本试验段外围注浆孔和内部注浆孔底部3m范围内采用普通水泥-水玻璃双液浆,形成注浆帷幕;内部注浆部位试验采用普通水泥和硫铝酸盐水泥单液浆。水泥-水玻璃双液浆配合比为:普通水泥单液浆水灰比0.81:1,水泥浆与水玻璃体积比为1:1;普通硅酸盐(硫铝酸盐)水泥单液浆水灰比为0.81:1。注浆压力控制在0.8-1.2MPa左右。综合考虑现场其他因素影响,根据现场监测数据及注浆实
11、验确定最佳注浆材料、注浆工艺和注浆参数。表1 注浆试验参数表序号参数名称试验设定参数1扩散半径1m2注浆终压0.8-1.2MPa3注浆速度10100L/min4浆液配比(水:灰)0.81:15套壳料配比(水:灰:土)1.6:1:16水泥-水玻璃双液浆体积比1:17袖阀管注浆分段长度0.51.0m根据工程地质特性,岩堆体地层空隙率达40%以上,浆液有效注入率应达到90%以上,浆液损耗率可能会到达2.0以上,注浆试验确定实际浆液有效注入率和损耗率,在试验过程中应着手解决浆液损耗率,提高浆液的有效利用率。(2)钻孔工艺流程及施工方法1)钻孔工艺根据工程地质情况及设计要求钻孔选取127mm偏心潜孔锤拖
12、管钻进工法,潜孔锤套管跟进工法是在砂卵石地层钻孔施工的一种工艺,因为在该地层条件下,石质坚硬,砂石松散,采用普通潜孔锤钻进不能成孔,注浆管无法下入到地层内。拖管跟进工艺,就是在套管内部安装气动冲击器,冲击器后部76钻杆和钻机相连,头部锤头采用的偏心钻锤头,在管最前一根头部装有通过丝扣连接的外锤头(管靴),该外锤头通过内锤头相连在冲击器上,然后在高压风力作用下,气动冲击器(频率在7080次/分钟)偏心锤头破碎砂石带动套管直接跟进。终孔后退出偏心锤头、冲击器及钻杆,下入袖阀管,然后利用钻机或拔管机将套管拔出,使注浆钢管留在地层内。该工艺的缺点是操作复杂,施工进度较慢,对钻机机长等工人的业务水平要求
13、较高。2)钻孔施工搭设施工平台,机械安装就位,连接设备电路、油路,测试电机、钻机、泵等运转是否正常,所有部件是否完好。根据图纸及设计要求放出注浆孔孔位。测放完成后,经项目部施工员、质量员及驻地监理验收合格后方可进行下步施工。注浆钢管加工注浆袖阀采用89袖阀钢管(自己加工),单节长3米,管身用电钻钻10溢浆孔,孔间距为300mm,呈梅花型布置。钻机在钻孔前用角度尺复核钻机仰角,确保钻进角度复合设计要求,钻到设计深度后下入袖阀管,并将套管拔出。(3)注浆方案工艺流程及施工方法经认真研究和方案比选,拟采用袖阀管注浆工艺对岩堆体进行加固。因为袖阀管注浆工艺具有其独特的可靠性和安全性,袖阀管注浆的机理是
14、通过封管和注浆两种材料进行分次封孔和注浆,以此来实现分层、分次注浆的可能。由于地下工程的地质条件、颗粒粒径、透水性和不同地层之间交互层叠。由于不均匀地层的各层浆液的可注入性不同,通过注浆的所达到的效果也不尽相同,有针对性地对注浆地层进行分析,可以有针对性地灵活调整浆液配比和注浆终压,有效地填补地层的空隙,达到理想效果,使地层趋向各向同性。对经检查不能满足设计要求的进行补注浆,确保施工质量。其主要特点:能有效地按注浆工程的设计要求,确定注浆的位置和范围;不易产生注浆盲区和薄弱区,适合高风险注浆施工,通过止浆塞停留的时间可以实现空隙的地层多注,密实的地层少注;注浆的位置可根据实际情况上下调整,灵活
15、变动,这点通过止浆塞的移动就能轻易实现;同一注入点可以采用不同的注浆材料、不同的浆液配比进行注浆;注入后,可根据地层的实际情况非常方便的再次注入,保证注浆质量。1)注浆施工工序钻孔、注浆工作应同时开展,水平作业,钻机成孔应根据现场条件合理选择钻机型号,确保钻机有足够的空间。袖阀管注浆施工工序如下图所示:钻孔下袖阀管下芯管注套壳料管注浆第一节注浆末节注浆效果检查提升芯管效果不好,补孔注浆结束换一个孔作业效果好浆液制备图4 钻孔注浆施工流程图 (1) 连接管路 (2)下入止浆塞 (3)起涨止浆塞 (4)注浆施工图5 袖阀管注浆施工实施图2)止浆工艺袖阀管施作完成后,下入水囊式止浆塞,向注浆管周边孔
16、内投入套壳料,套颗料采用水泥和膨润土混合液,配合比为:水泥:膨润土:水=1:1:1.5。当套颗料填至孔口1.0m高的位置时,改为向孔壁内灌注水泥浆,水泥浆可适当添加速凝剂,将注浆管上部1.0m范围内孔口封堵,防止冒浆。待套壳料及孔口水泥浆达到一定强度后方可开始注浆作业。袖阀管后退式注浆工艺,通过下入注浆芯管和止浆塞实现后退式分层注浆。当注浆指标达到技术要求时,停止注浆后退一段,进行下一阶段注浆。同时,刚注过浆的阀套会收缩,紧紧抱住套管防止刚注过的浆液回流到钢性袖阀管中,若需要重新补注浆时,可在套管的适当位置重新下入注浆塞,进行重注。3)注浆顺序 注浆方式注浆机械采用KBY70/16液压式双液浆
17、注浆机,连接注浆芯管和止浆塞,采用后退式分段注浆。注浆分段步距50100cm,注浆速度10100L/min,注浆压力0.81.2MPa。每孔首次注浆完毕后立即用清水冲洗注浆管,确保再次注浆时管道畅通,当首次注浆由于串浆、漏浆,注浆量未达到注浆效果时要进行二次注浆,必要时可适当提高注浆压力使浆液在地层中均匀扩散,确保注浆效果。注浆顺序为达到注浆效果,合理安排注浆顺序,奇、偶数跳孔注浆,先施做外围注浆孔,后施做内部注浆孔,先注入水泥-水玻璃浆液再注入普通硅酸盐(硫铝酸盐)水泥单液浆,使整个加固范围内浆液扩散更加均匀、有效。注浆控制注浆时采用注浆压力和注浆量双重控制。注浆过程中,若出现每步距注浆量能
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