南水北调中线一期穿黄工程退水洞出口端第一循环注浆加固专项方案中铁隧道集团有限公司洛阳科学技术研究2012/10/2目录1 概述......................................................... 错误！未定义书签。
1.1 工程概况 (2)1.2 地质情况 (2)2工程特点及重、难点 (2)3总体施工方案 (3)3.1止浆墙施工 (3)3.2全断面注浆设计 (3)3.3注浆参数 (3)3.4注浆材料 (4)3.5注浆顺序 (4)3.6注浆工艺 (4)3.7注浆结束标准 (5)3.8注浆效果检查及评定 (6)3.9超前大管棚支护 (6)3.10 监控量测 (6)3.11 主要工程数量 (7)3.12 工期安排 (7)4劳动力组织 (7)5主要机具设备 (7)6 开挖施工建议 (8)7质量保证措施 (8)8安全保证措施 (9)9环境保护措施 (10)1概述1.1 工程概况南水北调中线一期穿黄工程退水建筑物位于穿黄隧洞下游，主轴线与穿黄隧洞轴线交角9.9947°，由进口段、退水洞、出口消力池与泄水槽等建筑物组成，轴线长度1019.21m。
退水建筑物通过退水洞穿越邙山将穿黄隧洞进口与黄河连通，主要作用为在穿黄隧洞检修期间，将总干渠多余水量排往黄河；同时兼有相机向黄河补水作用。
退水洞全长790m，进口底板高程110.5m，出口底板高程94.0m，纵坡为2.09％。
隧洞衬砌后断面为带仰拱的城门洞型，断面尺寸 4.20m³5.80m（宽³高），开挖断面5.80m³7.50m（宽³高）。
其中洞口段为渐变段，长20m，混凝土衬砌厚度80cm；标准洞身段边墙和顶拱混凝土衬砌厚度50cm，底板混凝土衬砌厚度为60cm。
1.2 地质情况南岸邙山岭为一呈脊状分布的黄土丘陵，高程一般在140～181m。
由于黄河的侧向侵蚀作用，邙山北坡陡南坡缓，北侧临黄河一面自然坡度一般在40°左右，而南侧平均自然坡度一般在2°～3°，邙山南北两坡均有规模不一的冲沟发育。
穿黄工程轴线上、下游各2km范围内，无大规模的冲沟发育。
在退水建筑物出口为al+plQ2古土壤层和粉质壤层，中间夹2层古土壤层，其下多富积钙质结核层，渗透系数分别为1.0³10-7cm/s～1.0³10-6cm/s和1.0³10-6cm/s～1.0³10-5cm/s，具弱透水性，存在隧洞围土稳定问题，对施工有极大不良影响。
工程区地下水按其赋存条件及性质为孔隙～裂隙水。
孔隙～裂隙水分为黄土孔隙～裂隙水：黄土孔隙～裂隙水为弱透水性，渗透系数水平与垂直相差较大，地下水位102.00 m～139.27m，埋深4.4 m～61.2m。
南岸邙山岭中间存在地下水分水岭，分水岭以北，地下水向黄河排泄；分水岭以南，地下水由西北流向东南。
2工程特点及重、难点退水洞出口进入粉质壤土地层后，由于地层含水率高达30%，地层呈软塑—流塑状，造成开挖工作面失稳，开挖后拱顶下沉严重，施工中采取台阶法、双侧壁导洞、三台阶临时仰拱等工法均没有明显效果，施工中虽然采取地表等多种降水措施，由于粘土地层渗漏系数小，降水效果不理想。
开挖过程不断有流泥、坍塌发生。
由于洞内涌泥，介质流失，地层松散，造成支护结构下沉，地表下陷，給施工及边坡稳定造成严重影响。
2011年3月底，地表塌陷发展至K0+675，为保证边坡稳定，决定停止出口开挖，对掌子面进行了封堵。
退水洞施工过程中遇到的难题主要有：（1）降水难度大。
土体渗透系数小，降水效果不明显，含水率不能有效降低。
（2）围土稳定性极差。
因土体含水率较大，扰动后泥化，成流塑状，开挖后产生流泥、顶部掉泥现象，难以形成自然拱，发生沉降变形，甚至产生地面沉降现象。
（3）围土压力很大，难以控制。
围土扰动范围大，钢支撑承受土柱压力，超荷载发生变形，对进度及安全影响较大。
因此必须采取有效措施，降低地层含水率，改变地层性能由流塑到硬塑状态，提高地层稳定性及承载能力是施工重点。
3总体施工方案根据类似工程实践经验，对涌泥地段及含水率高的地层采取注浆方式进行改良，通过浆液在地层中挤压、劈裂有效降低地层含水率，并通过交错的网络状浆脉，达到稳定地层，提高承载力作用，确保隧道开挖及结构安全，快速通过不良地质段。
根据目前现场施工情况并结合9月19日和9月28日方案评审会专家意见，拟采取全断面注浆加固措施对出口端地层进行改良加固。
3.1止浆墙施工止浆墙厚度1.3m，采用C25混凝土浇筑，浇筑前止浆墙周边采用2排环向间距1.5m，排距0.5m，长2m的Φ25mm砂浆锚杆与围岩相连，以保证止浆墙的稳定。
止浆墙施作过程一定要保证质量，尤其是周边与开挖轮廓线的接触部位，必须密实，防止漏浆。
第一循环全断面注浆止浆墙施作里程为K0+671.3～+670。
3.2全断面注浆设计第一循环全段面注浆纵向加固长度20m，径向加固范围为开挖工作面及开挖轮廓线外4m(外圈终孔在开挖轮廓线外3米)，纵向在距离终孔断面10米处布设一个补孔断面以减少注浆盲区。
开挖15米，然后施做下一循环止浆墙。
全断面超前加固注浆设计见附图一。
3.3注浆参数全断面超前加固注浆参数见表1。
表1 超前加固注浆参数表3.4注浆材料根据地质情况及堵水加固要求，注浆材料选用普通水泥-水玻璃双液浆，普通水泥单液浆及普通硫铝酸盐水泥单液浆。
施工过程根据地质情况及地层吸浆情况进行材料种类及配比选择调整。
所使用材料必须合格、保质、新鲜。
浆液配比参数如表2所示。
表2 浆液配比参数表3.5注浆顺序超前加固注浆采取由外到内，由下到上间隔跳孔分二序孔施工。
3.6注浆工艺超前加固注浆采用前进式分段注浆工艺：（1）标定孔位，确定钻进外插角后，采用Φ130mm钻头低速钻进至2.0m，安设孔口管；（2）孔口管采用Φ108mm，δ=5mm无缝钢管加工，管长1.5m，孔口管外壁缠绕50～80cm长的麻丝成纺锤型，采用钻机冲击到设计深度，并用锚固剂锚固，以保证孔口管安设牢固、不漏浆；（3）钻孔注浆施工过程，原则每次钻深3～5m后，退钻进行注浆施工，注浆达到设计结束标准后，再钻进3～5m，并进行注浆，如此循环直到钻注到设计深度。
施工中可根据地质涌水情况适当调整钻注分段长。
（4）为了保证开挖工作面底部注浆效果，可采用下管注浆方式。
前进式分段注浆工艺流程图如图1所示。
图1 前进式分段注浆施工工艺3.7注浆结束标准（1）单孔注浆以定量定压相结合。
定量标准：注浆量根据地层围岩孔隙率12%，单孔每米设计注浆量控制在0.6m3，当单孔注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺使注浆压力达到设计终压，结束该孔注浆。
定压标准：根据地层涌水压力注浆终压定为：2.0～3.0Mpa，单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔。
（2）全段结束标准①设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象。
②按总注浆孔的10%设计检查孔，检查孔满足设计要求。
3.8注浆效果检查及评定（a）P-Q-t线法曲。
通过对注浆施工中所记录的注浆压力P、注浆速度Q 进行P-t，Q-t 曲线绘制，根据地质特征、注浆设备性能、注浆参数等对P-Q-t 曲线进行分析，从而对注浆效果进行评判。
当注浆施工中P-t 曲线呈上升趋势，Q-t 曲线呈下降趋势，注浆结束时，注浆压力达到设计终压，注浆速度达到设计速度(常取5～10 L/min)，则满足效果检查要求。
（b）检查孔法。
选择可能出现的薄弱环节进行钻孔检查，检查孔数量按注浆孔总数的10%控制。
检查孔不塌孔，检查孔出水量小于0.2L/min²m。
（C）地层含水率不大于20%。
3.9超前大管棚支护注浆结束后，在开挖轮廓线外布置超前管棚支护，管棚支护纵向长与注浆加固段一致，长20m。
大管棚支护施工采取无工作室管棚施工技术，沿开挖轮廓线向内50cm开孔，环向间距35cm，外插角8度(与水平面夹角)，共布设25根。
大管棚采用外径Φ76mm，壁厚6mm热匝无缝钢管加工，每节长2～3m，沿管壁布设4排Φ6mm对称溢浆孔，梅花形布设，孔间距50cm，每根管棚末端一节不布设溢浆孔，前端加工成椎形尖端并封闭。
管棚安设完成后进行全孔一次性管棚注浆，注浆参数同超前加固注浆。
管棚设计见图二。
大管棚施作流程：（1）测量放线，根据设计孔位标出开孔位置。
（2）调整好钻孔角度，先采用地质钻机引孔，成孔后再下入大管棚至设计深度。
（3）为了避免管棚接头处于同一断面，管棚采用2～3m管连接，相邻管棚接口错开。
（4）管棚布设完成后，对管棚进行全孔一次性注浆。
（5）注浆材料采用普通水泥单液浆，普通水泥-水玻璃双液浆，液浆配比同全断面超前预注浆。
(6)由于管棚施工过程无条件开挖工作间,为避免管棚侵限,施工过程将管棚推进至开挖线外,前2.7米因无法管棚支护,应采取小导管超前支护措施.3.10 监控量测在注浆施工期间在止浆墙四个边角布设4个监测点，对止浆墙进行水平位移监测，同时对掌子面后方30米范围内的初期支护和二衬进行拱顶沉降和边墙收敛监控量测，共布设7个监测断面，相邻两个监测断面间距为5m。
此外还应对对应地表的边坡进行监测，布设3个监测断面，监测断面与隧道轴线垂直，每个监测断面布设5个测点，测点间距为10m，每个监测断面的第3个测点与隧道轴线重合，3个监测断面对应的里程分别为K0+680、K0+665、K0+650。
一旦发现变形过大，应立即停止施工，分析原因并调整注浆参数，确保施工安全。
3.11 主要工程数量主要工程数量如表2所示。
表2 全断面注浆主要工程数量及材料数量表3.12 工期安排超前预注浆每一循环工期为20天。
4劳动力组织劳动力组织如表4所示。
在施工中应各司其职，认真负责，相互协作，互相监督。
表4 劳动力组织表5主要机具设备主要机械配套如表5所示。
表5 机械设备配套表6 开挖施工建议（1）注浆施工完成后，在掌子面施做2-3个排水孔，采取上下台阶,预留核心土法开挖，先施工上台阶，再施工下台阶；（2）开挖过程严格控制开挖进尺及超欠挖，保证开挖平整并及时支护；做到“快挖、快支、快封闭”；（3）加强变形监控，及时分析数据反馈施工，一旦发现问题及时通报、协商解决；（4）根据工作面地质情况，灵活掌握循环开挖长度。
7质量保证措施(1)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。
(2)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。
