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永西区间风井盾构进出洞注浆施工方案
目 录
一、编制依据 .......................................................... 1 二、工程概况 .......................................................... 1 2.1 区间风井概况 ..................................................... 1 2.2 工程地质概况 ..................................................... 3 2.3 水文地质情况 ..................................................... 4 2.4 管线情况 ......................................................... 4 三、风道加固情况 ...................................................... 5 3.1 风道深孔注浆 ..................................................... 5 四、盾构进出洞土体加固方案 ............................................ 6 4.1 加固目的 ......................................................... 6 4.2 加固要求 ......................................................... 6 4.3 工期计划及安排 ................................................... 9 4.4 盾构进出洞土体加固方案 .......................................... 10
4.4.1 二重管双液工法注浆特点 ...................................... 10 4.4.2 注浆材料 .................................................... 10 4.4.3 注浆加固原理 ................................................ 11 4.4.4 机械设备 .................................................... 11 4.4.5 注入材料特性 ................................................ 11 4.4.6 注浆量的计算原则 ............................................ 12 4.4.7 注浆压力的选定 .............................................. 12 4.4.8 注浆工艺及要求 .............................................. 12
4.5 质量保证措施 .................................................... 14 五、工程质量保证体系 ................................................. 14 5.1 质量控制 ........................................................ 15 5.2 工程质量保证制度 ................................................ 15 5.3 工程质量措施 .................................................... 16 六、安全保证措施 ..................................................... 16 七、出现坍塌时的应急响应措施 ......................................... 17 7.1 临界条件 ........................................................ 17 7.2 应急响应措施 .................................................... 17 八、文明施工、环境保护保障措施 ....................................... 18
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一、编制依据
⑴北京地铁 16 号线工程永丰南站-西北旺站区间施工图设计（第一部分 间风井风道结构施工图（上））及图纸会审； ⑵《地下防水工程质量验收规范》（ GB50208-2011）； ⑶《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）； ⑷《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003 年版）； ⑸《地铁暗挖隧道注浆施工技术规程（试行）》（ DBJ01-96-2004）； ⑹《北京地铁海淀山后线工程 02 合同段区间（永丰南站 -西北旺站）岩土工 程详细勘察报告（详勘）》； ⑺与工程相关的其它规范、规程及标准。 区
二、工程概况
2.1 区间风井概况 区间风道位于永丰路下，由于风道上方管线较多，且永丰路地面交通较为繁忙， 风道采用矿山法施工。该处轨面埋深较两端车站深，将风道位置处设置为区间低点， 风道兼做区间联络通道及泵房。风井断面为矩形断面，开挖尺寸宽 7m×长 14.6m ， 开挖深度 28.25m，采用倒挂井壁法分三部分施工。风道断面为双层拱顶拱底直墙 断面，开挖尺寸宽 12.9m×高 16.67m，风道全长 60.5m,覆土厚度为 9.98m，采用 双侧壁导坑法分四层施工。 区间风道初支形式采用钢筋网片 + 钢格栅 + 锚喷混凝土形式，钢筋网片采用 6 ， 150×150mm（拱顶铺设，内外双层），钢格栅间距 0.5m，锚喷混凝土采用 C20 混 凝土，厚度 0.35m，临时中隔壁及临时仰拱 0.3m。
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图 2.1-1 区间风道平面位置图
图 2.1-2 区间风道立面图
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图 2.1-3 区间风道格栅钢架立面图 2.2 工程地质概况 本区间风道主要穿越地层从上至下依次为粉质粘土③ 1 层、粉质粘土④层、粉 细砂③3 层、细中砂⑥3 层、粉质粘土⑥层、粉土⑥ 2 层、粉质粘土⑦4 层，持力 层位于粘土⑧1 层及粉土⑧2 层，详见下图。 盾构始发、接收加固区域主要地层为粉质粘土④层、黏土⑥1 层、粉土⑥2 层、 粉质黏土⑥层、粉质粘土⑦ 4 层。
上层滞水，埋深 9.5m
区间联络通道兼 泵站
粉土
(一) 38.64
潜水，埋深 14.1m
粉土 粉质粘土
层间水，埋深 21.7m
永 丰 南 站
(二)32.54
盾构掘进区 域
(三)25.64
粘土
西 北 旺 站
粉质粘土 粘土、粉土、中砂
图 2.2-1 区间风井地质剖面图 粉质黏土③1 层：褐黄～褐灰色，很湿，可塑，含氧化铁、有机质，中压缩性。
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粉质黏土④层：褐灰～褐黄色，很湿，可塑，含氧化铁、钙质结核，夹粉细砂 ④3 透镜体，中压缩性。 粉质黏土⑥层：褐灰～褐黄色，很湿，可塑，含氧化铁，夹黏土⑥ 1、黏质粉 土⑥2 及细中砂⑥3 透镜体，中压缩性。 黏土⑥1 层：褐灰～褐黄色，很湿，可塑，含氧化铁、钙质结核，中压缩性。 黏质粉土⑥2 层：褐黄色，密实，湿～很湿，含云母、氧化铁，中压缩性。 粉质黏土⑦4 层：褐黄色，湿，可塑，含氧化铁，中压缩性。 序号 1 2 3 4 5 2.3 水文地质情况 本区间地下水分布情况见表 2.3-1。 表 2.3-1 地下水位情况一览表 初见水位深度 初见水位绝对 稳定水位 稳定水位绝对 地下水类型 （m） 标高（m） 深度（m） 标高（m） 上层滞水（一） 9.7 35.60 9.5 35.80 潜水（二） 14.8 30.50 14.1 31.20 层间水（三） 22.8 22.50 21.7 23.60 上层滞水（一）：水位不连续，无明显含水层，主要接受大气降水、管沟渗漏 补给，以蒸发为主要排泄方式。 潜水（二）：含水层主要为粉细砂④ 3 层，主要接受侧向径流补给，以侧向径 流和向下越流为主要排泄方式。 层间水（三）：含水层主要为黏质粉土⑥ 2 层，主要接受侧向径流补给，以侧 向径流和向下越流为主要排泄方式。 地质条件 粉质黏土④层 粉质黏土⑥层 黏土⑥1 层 黏质粉土⑥2 层 粉质黏土⑦4 层 孔隙率% 40 40.5 48.5 36 40
2.4 管线情况 2.4-1 管线统计表
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序 号 1 2 3 4 5 6
所在位置 K0+13.85m K0+26.51m K0+48.45m K0+50.77m K0+60.54m
管线名称 中压燃气 雨水 污水 雨水 中水
材质 钢管 混凝土 混凝土 混凝土 钢管
管径 ￠500 ￠800 ￠900 ￠1600 ￠600
埋深 （m） 2.62 2.84 5.63 3.76 2.54
距拱顶 （m） 7.87 7.65 4.86 6.73 7.95
备注 未启用 水深 20cm 未启用
混凝土 2000× 距端墙 K0+65 电力隧道 管，复合 6.1m 2300 3.71m 式衬砌 影响盾构施工区域的管线为 D600 中水管、D1600 雨水管、D900 污水管。
三、风道加固情况
3.1 风道深孔注浆 区间风道注浆主要针对粉细砂④ 3 层、粉细砂⑥3 层及粉土⑥2 层，对于粉细 砂层严格执行全断面注浆止水，对于粉土层采用上层导洞内超前施做注浆止水墙， 提前形成封闭止水单元的止水方法，形成封闭止水单元后，开挖过程中若仍发现掌 子面渗水严重，应对掌子面及时挂网喷混，并根据现场渗水严重程度，在掌子面上 施做泄水孔，或采用全断面注浆止水，掌子面上泄水时应采取有效措施防止土层流 失。区间风道底板大部分位于粉土⑧ 2 层，在开挖风道最下层导洞前应对该层土进 行水头降压处理，并进行注浆封底处理。 加固范围为拱顶外扩 2 米，侧墙及底板外扩 1.5m 范围，10～15m 为一循环， 预留 2m 止水墙。风道采用双侧壁导坑法分四层三列施工，对需要深孔注浆的洞室 先进行注浆，再进行开挖。注浆采用洞内辐射注浆工艺，如图 3.1-3，先上后下，
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先外后内，注浆采用后退式分段注浆，布孔间距为 800 ㎜，成孔为小型机械钻孔， 施工采用水泥-水玻璃双液浆注浆。风道深孔注浆孔位布置图如图 3.1-4 所示。
图 3.1-3 洞内辐射注浆示意图
图 3.1-4 风道深孔注浆孔位布置图
四、盾构进出洞土体加固方案
4.1 加固目的 通过对区间风井洞门范围内进行加固，减少盾构进出洞过程中因对土体的扰动 而造成地面的不均匀沉降或坍塌，确保盾构机安全进出洞并顺利通过区间风井。 4.2 加固要求
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盾构进出口风道土体采用洞内深孔注浆加固，在施做风道二衬结构前施做，盾 构接收加固区、始发加固区注浆加固一次性成型。盾构接收加固区注浆长度为 9m ， 始发加固区长度为 6m，如图 4.2-1、4.2-2 所示。加固后的土体应满足：土体有良 好的均匀性和自立性，加固后土体不得有明显的渗水，其无侧限抗压强度不小于 0.8MPa，渗透系数不大于 1.0×10-6cm/s。 盾构进出口注浆采用一次性注浆，注浆孔按梅花形布孔，孔距 1000mm，孔位 布置如图 4.1-3。浆液配比、注浆压力等指标根据实验确定，深孔注浆压力控制在 0.8～1.0MPa，有效扩散半径为 0.5m，注浆浆液采用水泥 -水玻璃双液浆。
图 4.2-1 盾构进出口土体加固平面图
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图 4.2-2 盾构进出口土体加固立面图
图 4.2-3 盾构进出口深孔注浆孔位布置图
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图 4.2-4 盾构进出口深孔注浆加固顺序图
4.3 工期计划及安排 风井施工进度 风井 一、二层导洞 7 号导洞 10 号导洞 8 号导洞 11 号导洞 完成情况 已完成 2014.11.19 2014.11.22 2014.11.27 2014.12.2 2014.12.26 2014.12.31 2015.01.05 2015.01.10 计划开始 计划完成 备注
考虑到盾构进出洞土体加固可能对风道开挖造成影响，故先对 3、4 号导洞进行 土体加固，待风道三、四层两侧导洞全部开挖完成后再进行剩余部分盾构进出洞土 体加固，加固采用 2 台注浆机同时对左右线进行土体加固，具体工期安排如下： 盾构进出洞土体加固施工计划
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风井 3 号导洞加固 4 号导洞加固 7、10 号导洞 8、11 号导洞
计划开始 2014.11.27 2014.11.30 2015.01.11 2014.11.18
计划完成 2014.11.30 2014.12.03 2015.01.17 2015.01.24
备注
4.4 盾构进出洞土体加固方案 4.4.1 二重管双液工法注浆特点 ⑴ 二重管工法注浆工艺是从日本引进的具有国际先进水平的地质改良新技术， 它能够 100%将不同地质情况填充密实，改变原土体和物理性质，增加土体的密度， 提高其抗压强度，达到土体的固结，提高自稳能力。能够一次性完成一个注浆区域 的土体加固施工。 ⑵ 采用特殊的端点监控器和二重管注入方式，使注入系统设备简单，具有很 高的可靠性、经济性。 ⑶ 可以进行一次、二次注入切换，回路变换装置容易实行，所以能实行复合 注入。 ⑷ 瞬结性一次注浆液和浸透性二次注浆液的复合比率，在土层改良时可以自 由地设定，从粘性土、砂质土到地下水非常多的砂砾层，以及更加复杂的复合地层 都可以适用。 ⑸ 二次注入材料是低粘性且凝胶时间长的浸透性注浆液，可以用压力喷射到 均匀的土质颗粒之间，由于这样的操作方法，减少了对周围建筑物的影响。 ⑹ 由于一次注入是限制注浆，二次注入是渗透注浆，注浆液不会向注入范围 外溢出，从而有利保护地下环境而不被污染。 4.4.2 注浆材料 本工程地层加固采用水泥 -水玻璃双液浆进行加固 根据我公司的以往施工经验和施工规范要求，下列材料及配合比以供施工参考。 ⑴ 注浆原材料 水泥：新鲜的普通硅酸盐水泥，强度等级为 42.5
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水玻璃：模数 2.2～2.8，浓度 25～30Be’ ⑵ 配合比 水泥浆：水灰比（1～1.5）:1（重量比） 水玻璃浆 25～30Be’ ⑶ 双液浆配合比：水泥浆：水玻璃浆=1:1 ⑷凝结时间：180 秒 4.4.3 注浆加固原理 注浆时在不改变地层组成的情况下，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(φ )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。 待土体注浆完成，对土体进行钻芯取样，以检测土体的无侧限抗压强度。 4.4.4 机械设备 机械设备 钻机 注浆泵 制浆搅拌机 储料搅拌机 4.4.5 注入材料特性 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。 注浆液特点： ⑴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。 ⑵渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优易。 ⑶地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。 ⑷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。
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数量 2台 2台 2台 2台
其他辅助设备 排水处理设备 测定器
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⑸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。 4.4.6 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 浆设计根据现场工程地质、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 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，一般取 0.8 β ----注浆材料损耗系数，一般取 1.1～1.2 孔隙率选用表： 序号 1 2 3 4 5 4.4.7 注浆压力的选定 根据地层渗透情况及浆液注入量情况，注浆压力选定 0.8Mpa~1.0Mpa。 4.4.8 注浆工艺及要求 ⑴ 施工工艺流程图见图 4.4-1。 地质条件 粉质黏土④层 粉质黏土⑥层 黏土⑥1 层 黏质粉土⑥2 层 粉质黏土⑦4 层 孔隙率% 40 40.5 48.5 36 40
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注浆
定孔位
回抽一节
钻
孔
注浆结束
配浆
移至新孔位 图 4.4-1 施工工艺流程图
⑵施工工艺 定孔位：根据设计要求，对准孔位，不同入射角度钻进 ,要求孔位偏差不大于 ±50mm，钻孔偏斜率最大允许偏差为 0.5%。 钻机就位：钻机按指定位置就位，调整钻杆的入射角度。对准孔位后，钻机不 得移位，也不得随意起降。 钻进成孔：第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确 定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应 立即停钻，分析原因后再进行施工。每钻进一段，检查一段，及时纠偏，孔底位置 应小于 30cm。钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。 回抽钻杆：严格控制提升幅度，每步不大于 15~20cm，匀速回抽，注意注浆参 数变化。 浆液配比：采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。 注浆：注浆孔开孔直径不小于 42mm，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； 注浆管的设置：钻孔机将注浆管设于预定深度注入清水并从浆液混合器端部流 出； 横喷射注浆：注浆管设置完毕，浆端点关闭、进行横喷射切换，一般为 1520L/min。同时根据工程实际进行调整。
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图 4.4-2 注浆工艺流程图 4.5 质量保证措施 ⑴ 钻孔 ① 布孔；严格按照施工设计图布孔并进行复核。 ② 钻机定位：定位准确，钻头点位误差≤ 50mm。 ③ 钻孔：密切观察钻进尺度及溢水出水情况，出现涌水时，立即停钻，先行 注浆止水，再分析原因。确认止水效果后，方可继续钻孔。 ⑵ 配料计量工具必须经过检验合格按照设计配方配料。 ⑶ 注浆按照设计的注浆程序施工。进浆量必须准确，严格控制注浆压力，注 浆方向并由专人操作，当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆以及跑浆时，立即停止 注浆。应采取措施解决并确保注浆量。 ⑷ 注浆完毕后，应采取措施保证不溢浆、不跑浆。 ⑸ 由专人负责每道工序的操作记录。 ⑹ 注浆全过程应加强施工检查和监测，防止地面出水溢浆。隆起和施工地段 的地面沉降。
五、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。 现场组织机构设置见图 5-1。
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图 5-1 永西区间风井风道注浆组织机构图
中铁电气化局集团有限公司北京地铁 16 号线 06 标段项目经理部
工区经理：蒋华
生产经理：张旭彪
工区总工：管金林
工 程 部 王 崇
测 量 组 周 立 满
试 验 室 韩 亚 伟
安 质 部 孔 金 飞
综 合 部 周 鑫
计 合 部 甄 建 霞
物 设 部 石 朝 安
机 电 部 刘 尚 伦
注 浆 队 伍
5.1 质量控制 ⑴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。 ⑵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 ⑴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
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量体系中规定的责权要求运行。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷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。 ⑸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 ⑴钻孔 ①布孔；严格按照施工设计图布孔并进行复核。 ②钻机定位：定位准确，钻头点位误差≤50mm。 ③钻孔：密切观察钻进尺度及溢水出水情况，出现涌水时，立即停钻，先行注 浆止水，再分析原因。确认止水效果后，方可继续钻孔。 ⑵配料计量工具必须经过检验合格按照设计配方配料。 ⑶注浆按照设计的注浆程序施工。进浆量必须准确，严格控制注浆压力，注浆 方向并由专人操作，当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆以及跑浆时，立即停止注 浆。应采取措施解决并确保注浆量。 ⑷注浆完毕后，应采取措施保证不溢浆、不跑浆。 ⑸由专人负责每道工序的操作记录。 ⑹注浆全过程应加强施工检查和监测，防止地面出水溢浆。隆起和施工地段的 地面沉降。
六、安全保证措施
⑴建立安全管理组织机构，加强安全教育，提高安全意识与知识水平，认真贯 彻“安全第一，预防为主，以人为本”的方针，坚持“管生产必须管安全”。结合 工程施工特点和现场实际情况，制定各种行之有效的安全管理规章制度。 ⑵充分发挥安全管理人员的监督作用，随时检查现场施工安全。 ⑶施工现场设专人指挥、调度各种机械设备及运行车辆，并设立明显的标志， 机械作业要保持留有安全距离，防止互相干扰和碰撞。
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⑷各类管线应设置明显标志，积极做好保护工作，必要时请有关人员到施工现 场进行监护，确保各种管线设施及现场施工人员的安全。 ⑸施工人员应戴安全帽，并根据所从事的工作穿戴相应的个人防护用品。设专 人负责各种设备和施工过程中的安全隐患检查工作。 ⑹钻机、注浆机等应有持有上岗证的专职人员进行操作。 ⑺配制浆液时，应穿戴合格有效的防护用品，非专业配浆人员不得动用各种机 具。 ⑻各种设备、设施应通过安全检验及性能检验合格后方可使用。 ⑼打管和注浆时，应注意调查地下管线和地下构筑物，采取有效的保护措施， 若发现前方有异物，查明情况制定措施后方可继续施工。
七、出现坍塌时的应急响应措施
7.1 临界条件 ⑴根据施工监控量测数据进行分析，某监控点有异常下降或上升。 ⑵施工掌子面围岩突然出现异常状况如垮塌、涌沙等。 7.2 应急响应措施 ⑴发生事故后，应第一时间组织现场施工人员撤离施工现场，组织人员抢救。 ⑵第一到达现场的任何一位负责人应承担指挥责任或立即向值班领导或相关部 门报告，使相应人力、物力等资源在第一时间配送到事故现场。 ⑶同时项目部应备足有效的支撑及堵水物质，以控制事态的进一步扩展；及时 上报上级单位。 ⑷对其需要加固的物体及结构立即组织抢险人员进行加固，必要时向上级部门 及地方请求支援。 ⑸对需要断电的地方立即启动应急电源，并要求每个抢险人员进行必要的个人 防护。 ⑹抢险人员及措施严格按应急预案要求的人员分工及措施进行抢救，其抢救指 挥及安排和责任均由其小组负责人负责。 ⑺所有应急材料均无条件服从抢险使用，同时抢险小组有权随时使用其需要的 各种材料。 ⑻所有应急材料及抢险人员的安排及调配均抢险小组现场最高责任人、指挥人 员进行安排及调配。
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八、文明施工、环境保护保障措施
⑴工程材料、制品构件分门别类、有条理地堆放整齐；机具设备定机定人保养， 保持运行整洁，机容正常。合理布置隧道内各种管线。 ⑵施工现场坚持日做日清，工完场清，严禁乱堆乱放建筑垃圾。 ⑶加强现场施工管理，减少对周围环境的影响。 ⑷在施工地点设置应有的照明、护栏、警示牌、标志牌及看守措施，以保证公 众的安全与方便。
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