某項目溶洞處理施工方案

溶洞處理施工方案目錄一、工程概況二、溶洞補充勘察成果分析三、溶洞處理目的、處理原則及重點、處理方法及施工工藝、處理目的、處理原則及重點、溶洞處理方法及相關要求、注漿工藝流程、溶洞處理的范圍的確定四、溶洞處理施工順序及施工注意事項、施工步驟、施工注意事項五、工期安排溶洞處理施工方案一、工程概況草暖公園至小北站區(qū)間在里程：YDK7+903.505YDK8+052.610范圍內(nèi)，隧道穿越地石炭系灰?guī)r地層。根據(jù)初勘、詳勘和溶洞補充勘察資料，隧道穿越區(qū)有較多溶洞。溶洞處理場地位于廣州市環(huán)市中路與解放北路交叉的東北角，即亞哥花園及花園外面環(huán)市路上和人行道上，地面標高9.1713.49m，相對高差4.32m，微地貌屬山麓斜坡堆積。溶洞補充勘察階段共分成5個施工小區(qū)，施工124鉆孔，27個CT孔對。本次設計是在補充勘察資料的基礎上，結(jié)合CT，根據(jù)溶洞的空間分布、溶洞與隧道的位置關系、溶洞充填物的類型，提出溶洞具體的溶洞處理方案。二、 溶洞補充勘察成果分析1、 根據(jù)勘察情況，該段溶洞分布廣，規(guī)模大，溶洞最大高度18.30m（D02）。補充勘察的124個鉆孔，70個鉆孔揭示有溶洞或空洞，溶洞集中分布，右線：YDK7+969.950YDK7+974.951和YDK8+006.114YDK8+026.113，左線：ZDK7+948.222ZDK7+963.221和ZDK8+002.060ZDK8+017.062，溶洞豎向位置主要在隧道結(jié)構(gòu)底部和結(jié)構(gòu)底板以下，探到最深溶洞底標高為-31.44。2、 溶洞主要分于二、三、四區(qū)，占揭露到溶洞鉆孔的95.7%，一區(qū)僅有1個鉆孔揭露到溶洞，五區(qū)僅有2個鉆孔揭露到溶洞；3、 在剖面上溶洞主要分布在標高為5.35-31.44m范圍內(nèi)，其中以分布在標高為-1.40-14.00m之間最為普遍；4、 在小于3.50m的140個溶洞中有72個無充填物，占51%；大于等于3.50m的27個溶洞中，4個為無充填物，占15%，其余均為半充填及全充填；5、 頂板厚小于3.00m為主，約占三分之二，大于3.00m約占三分之一；且裂隙發(fā)育，溶蝕強烈；6、 根據(jù)鉆進過程中鉆桿掉落，下落情況，是否返水，采上來的芯樣特征，大致判斷溶洞是否有充填物，半充填，全充填。溶洞充填物較為復雜，主要有灰黑色流塑狀淤泥，軟粘土，泥炭質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土；可塑狀的粘土，粉質(zhì)粘土；硬塑狀的粘土，粉質(zhì)粘土；稍密狀粉土, 中密狀粉土;松散狀的中粗砂；稍密狀的中粗砂；中密狀的中粗砂；以上各類土均不同程度地含有灰?guī)r碎塊，巖屑。三、溶洞處理目的、處理原則及重點、處理方法及施工工藝1、處理目的1）確保盾構(gòu)掘進期間的盾構(gòu)機安全位于隧道底的部分溶洞，其填充物為淤泥和松散的細砂，承載力很低（4080Kpa），通過對溶洞處理，確保盾構(gòu)機安全、順利通過溶洞區(qū)，避免盾構(gòu)機突陷等意外事故的發(fā)生。2）防止地表塌陷和過大沉降位于隧道頂?shù)牟糠秩芏?，其填充物為淤泥、砂層和粘土，而隧道道底為中、微風化石灰?guī)r，是典型的上軟下硬地層。不少溶洞呈串珠狀分布于位于隧道工作面范圍，由于溶洞夾板為巖層，難以形成土壓平衡掘進模式。通過處理，使隧道頂?shù)牡貙雍凸ぷ髅嫱馏w能保持穩(wěn)定，防止拱頂坍塌，工作面土體流失，減少地表沉降。3）滿足永久隧道結(jié)構(gòu)的承載力、變形、防水要求溶洞填充物和灰?guī)r地層承載力有很大的差別。通過對地層處理，提高該處地層的承載力，減小不同地層之間的差異沉降，減少管片滲漏，以滿足地鐵正常運營。2、處理原則及重點1）溶洞處理應結(jié)合補充鉆孔、跨孔CT物探資料來進行。2）防止盾構(gòu)機突陷、明顯上軟下硬和永久結(jié)構(gòu)后期沉降過大，處理的重點是隧道下部。3）主要針對填充物為淤泥、松散砂層、軟塑狀泥炭質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土的溶洞。4）注漿加固的次序：應考慮地下水的影響，確保注漿效果，減少注漿損失。5）針對不同的溶洞形式（空洞、填充物的力學指標不同）采取不同的措施。6）盡量利用已有的補勘鉆孔進行處理。7）結(jié)合盾構(gòu)施工特點和工程需要，注漿加固效果的檢測重點以加固體強度控制為主。3、溶洞處理方法及相關要求根據(jù)每個鉆孔溶洞的情況，對不同的溶洞采取不同的處理方法。 1）無填充溶洞和半填充溶洞處理方法對大于2m以上的無填充溶洞和半填充溶洞，先采用填砂處理，后采用注漿加固的方法。填砂處理的方法是在原鉆孔附近（約0.6m）補鉆一個130的投砂孔。注漿加固的方法與見后面的全填充處理方法。共有7個大于2m的無填充溶洞。對小于2m的無填充溶洞和半填充溶洞，可采用注漿填充。 2）全填充溶洞處理方法采用壓力注漿的方法進行填充加固，注漿壓力從低到高，間歇、反復壓漿；采用以下注漿方式：（1）花管注漿：隧道兩側(cè)已埋設花管的鉆探孔（2）PVC袖閥管注漿：溶洞填充均勻，加固位置可控性強，主要是新增加鉆孔和隧道中間鉆探孔。3）注漿材料周邊孔：純水泥漿+水玻璃；中央孔：純水泥漿。4）注漿壓力和注漿量周邊孔：以相對小壓力、多次數(shù)、較大量控制；壓力0.21.0MPa，34次，總注漿量控制在92立方米以內(nèi)。中央孔：壓力按0.82.0控制，3次，總注漿量控制58立方米左右。5）注漿間歇時間每次間隔610小時。6）注漿終止標準注漿終壓達到設計終壓，注漿量達到設計注漿量的80% ；或雖未達到設計終壓, 但注漿量已達到設計注漿量, 即可結(jié)束本孔注漿。4、注漿工藝流程1) 花管注漿工藝流程（1）預鉆孔：在確定要注漿的位置上用工程鉆機鉆孔至預定深度； （2） 制作花管：在25PVC塑料管上按間隔約2025cm的距離對開兩個直徑5mm的小孔，上下兩排孔的位置相互垂直；在小孔外面包上三層防水膠布；（3）下花管：在已完成的鉆孔中下入已制作好的花管，距孔口約812m以上則接上未鉆孔的PVC管； （4）封孔：在下好PVC管的鉆孔中距孔口56m位置用水泥砂漿進行封孔； （5）管線連接：在封孔達到35天齡期后，將注漿壓力管與花管進行連接；（6）制漿：按設計規(guī)定的水灰比制備水泥漿液；（7）注漿：啟動注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到?jīng)_開封膠壓力回落后，泵送水泥漿液，一直注漿到設計所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止；在此過程中可視需要或設計規(guī)定進行間歇注漿，直至符合設計要求為止。（8）做好注漿過程中各項記錄：注漿時間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現(xiàn)的特殊情況等；（9）注漿達到設計要求后，清洗管路及花管，拆除注漿管，進行下一孔的注漿。2）袖閥管注漿工藝流程（1）預鉆孔：在確定要注漿的位置上用工程鉆機鉆孔至預定深度；（2）清孔：在已完成的鉆孔中用濃泥漿進行清孔，排除粗顆粒渣土；（3）下套殼料：按設計的配合比配制好套殼料，并從孔底往上灌注套殼料至到孔口；（4）制作袖閥管：在直徑50mm的PVC塑料管上按間隔35cm的距離開810個直徑5mm的小孔，開孔范圍長約5-8cm，各小孔的位置相互錯開；在開小孔約10cm長的外面套上一層約3mm厚的橡膠膨脹圈（即袖閥），兩端用防水膠布密封；（袖閥管市面上一般有成品賣，規(guī)格因廠家而異）（5）下袖閥管：在下完套殼料的鉆孔中下入已制作好的袖閥管；（6）管線連接：在套殼料達到一定齡期后（約3-7天），在袖閥管內(nèi)下入注漿器，注漿器的中間約20cm長開槽孔，在其上下各帶有止?jié){塞，將注漿壓力管與袖閥管內(nèi)的注漿器進行連接；（7）制漿：按設計規(guī)定的水灰比制備水泥漿液；（8）開環(huán)注漿：將注漿器下至需要注漿的孔段，啟動注漿泵，壓送清水，在此過程中壓力逐步提高，直到?jīng)_開橡膠袖閥及所對應位置的套殼，壓力回落后，泵送水泥漿液，一直注漿到設計所規(guī)定的壓力并穩(wěn)定為止；在此過程中可視需要或設計規(guī)定進行間歇注漿，直至符合設計要求為止。（9）連續(xù)開環(huán)注漿：根據(jù)設計要求，上下移動注漿管，在需要注漿的各部位依照上述第8點的做法逐步開環(huán)注漿，直到完成所有孔段的注漿；（10）做好注漿過程中各項記錄：開環(huán)位置、注漿時間、注漿壓力、水泥用量、水灰比、注漿過程出現(xiàn)的特殊情況等；（11）注漿達到設計要求后，清洗管路及袖閥管，拆除注漿管，進行下一孔的注漿。5、溶洞處理的范圍的確定1）隧道頂部溶洞位于隧道頂部時：盾構(gòu)隧道加固注漿加固的理論和經(jīng)驗值為：B/25.0m，也就是35m，根據(jù)設計要求，取3m。2）隧道洞身溶洞位于隧道身時：隧道洞身和周邊3m：3）隧道底部溶洞位于隧道底時：防止盾構(gòu)沉陷和差異沉降：隧底5m，主要針對淤泥、軟塑和松散砂層。四、溶洞處理施工順序及施工注意事項1、施工步驟1）管線探測該區(qū)域位于人行道及車道附近管線復雜，有光纜和煤氣管道，對施工影響很大，由于管線非常重要，改遷工作相當復雜，設計對管線采取的是避開方式。為確保施工過程中管線的安全，施工前仔細對管線進行探測，施工過程中聯(lián)系管線業(yè)主單位負責人進行旁站。2）止水帷幕施工根據(jù)設計圖紙的要求，先對四周向外擴張的溶洞進行注漿施工，形成一道止水帷幕，封住主要的水流通道，防止中間孔注漿過程中漿液四處擴散，對整個注漿量就可以進行控制。根據(jù)設計圖紙要求，左線外側(cè)有三道止水帷幕：B02B03，C04C05C06，C08C09D01D02；右線外側(cè)兩道止水帷幕：B30C32C33C34C35C36，D22D23D24D25。施工止水帷幕過程中，鉆孔按2.5m進行加密。具體順序是先對原有鉆孔進行注漿，注漿施工完成后再在原有鉆孔中間增加新鉆孔，新鉆孔既能夠?qū)ψ{效果進行檢測，又能作注漿孔，加強止水帷幕的止水效果。施工一個鉆孔然后注漿，完成之后再進行下一個鉆孔施工。對新增加鉆孔采用袖閥管注漿。3）投砂孔施工及投砂根據(jù)設計要求，對大于2m的未充填、半充填溶洞要進行投砂處理。投砂孔與原有溶洞鉆孔間距0.6m。4）中間鉆孔注漿；止水帷幕施工完畢之后，進行中間孔注漿，注漿采用跳孔施工。為保證注漿有序進行，對溶洞采用分區(qū)注漿。對每一個分區(qū)進行統(tǒng)一管理，原有注漿孔注漿完畢之后再進行補充鉆孔施工，也可以防止串漿。5）新增加鉆孔施工及注漿新增加鉆孔既能夠?qū)υ秀@孔的注漿效果做一個很好的檢測，又能對影響較大的溶洞做一個補充處理。根據(jù)溶洞的情況，新增加鉆孔深度見溶洞處理施工圖紙。6）檢測溶洞處理施工完畢之后，對處理區(qū)內(nèi)進行抽水試驗，根據(jù)抽水試驗的結(jié)果，指導以后盾構(gòu)機的掘進施工。7）地面恢復及退場施工完畢后對場地內(nèi)損壞結(jié)構(gòu)物及地面進行恢復處理，主要是對地面進行填平，對破壞路面進行修復，對水池底板進行修復及進行防水處理，確保場地的順利移交。2、施工注意事項1）嚴格按照設計圖紙的要求進行施工，確保鉆孔深度滿足設計要求，鉆孔施工過程中做好編錄；2）嚴格控制漿液配比，做好施工記錄及各種簽證記錄；3）嚴格控制注漿壓力，加強地面監(jiān)測，