流沙专项方案.docx

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流沙专项方案

二、工程地质条件1

四、注浆方案设计2

五、双液浆主要施工工艺4

一、工程概况

　　为满足出口加工区110kv变电站电缆进出线需要，新建本工程电缆隧道，新建L2线段电缆隧道起点连接后沙峪镇裕安路与安富街交叉口处西马220kv站110kv切改工程拟建电缆三通井，延后沙峪镇安富街北红线以南3.5m处向东至京顺路，与穿越15号线电力隧道相接。

6-8月正值雨季，地下水位较高施工无法继续进行，并危及隧道上方现况道路和高压变压器的安全，如何处理流沙地质成为当时施工中急需解决的一大技术难题。

为控制道路及构筑物沉降，减少对道路结构和构筑物的影响，防止地面坍塌，在电力里程L2线0+091.5向东至L2线0+106.5，L2线0+255向东至L2线0+264,0+283向东至L2线0+292,L2线0+351向东至L2线0+422,L2线0+445向东至L2线0+473,采用全断面双液浆注浆。

二、工程地质条件

　　北京广联惠供用电工程设计有限公司提供的《出口加工区110kv送电工程岩土工程勘察报告的显示，场地地形平坦，拟建电缆隧道主要穿越地层为砂质粉土-粘质细砂和重粉质粘土-粉质粘土层。

地下水情况：

根据地质勘察报告，在钻探深度范围内主要观测3层地下水。

本工程施工时，暗挖隧道采用大口井降水。

第一层为上层滞水，水位埋深为2~4.4m,水位标高为26.17~32.57m,主要接受大气降水入渗、地下迳流及管道漏水补给，并以蒸发和地下迳流等方式排泄，天然动态类型为渗入-蒸发、迳流型；从水位长期动态资料看，其水位变化幅度为2~4m。

第二层为层间潜水（局部承压），水位埋深为6~9.6m,水位标高为22.7~28.28m,主要接受、地下迳流及越留补给，并以地下迳流为主要方式排泄，天然动态类型为渗入-迳流型；从水位长期动态资料看，其水位变化幅度为2m左右。

第三层为承压水，水位埋深为12.3~18.0m,水位标高为14.64~20.40m,主要接受地下迳流补给，并以地下迳流、人工开采为主要排泄方式，天然动态类型为渗入-迳流型；从水位长期动态资料看，其水位变化幅度为4m~6m左右。

本工程隧道主要穿越层间水层。

本工程施工时，暗挖隧道采用大口井降水。

及时完善地下水控制措施，确保无水施工作业。

三、处理方案的选择

　　经分析认为塌方的主要原因是砾石土较松散及砂粘土具有弱膨胀性，并且地下水位较高，含水量丰富。

对此，施工中曾提出了大口井点降水、压力注浆等两个处理方案。

经分析比较，大口井点降水可防止出现流砂但仍无法解决隧道前开挖的坍塌问题，故井点降水后只能采用大开挖明铺施工，故该方案施工难度较大，工期较长，造价较高。

而若采用压力注浆方案，比照类似地基注浆加固工程的成功经验，则工期较短、造价较低、施工较简单。

通过上述两个方案的技术经济比较，决定选用压力注浆方案：

即利用压力注浆技术在一定宽度范围内对砾石土层进行固结注浆，通过浆液的胶结、填充等作用，提高砾石土层的内聚力，并封堵地下水，达到隧道超前开挖和工作坑开挖不再出现流砂坍塌目的。

四、注浆方案设计

（一）注浆方案的选择

　　注浆方案应根据工程的地质条件和注浆目的来进行选择，一般主要包括注浆材料和注浆方法的选定。

本工程的注浆加固土层为松散砾石土，可灌性较好，粒状浆材或化学浆材均可选用，但由于工程的注浆范围较长，工期紧迫，且地下水丰富，为了使加固体尽快发挥作用，加快施工进度，并有效控制加固范围，决定采用水泥—水玻璃双液低压注浆加固方案。

　　水泥—水玻璃双液浆材具有两种浆材的优点：

浆液粘度较低，可灌性较好，在水中可以迅速凝固，凝胶时间可在几秒到几十分钟内准确控制，结石率可高达98%以上，结石强度较高，且浆液本身无毒，对下游居民用水无污染。

（二）注浆标准与范围

　　本工程的注浆具有临时工程性质，对地下水的封堵及砾石土的固结强度以工作坑及隧道顶进开挖不再出现流砂坍塌为标准。

注浆范围：

高度控制在隧道顶以上1.5m，宽度控制在隧道外各1.0m范围。

　　（三）凝胶时间

　　为防止浆液在水中流串过远，并满足双液在孔口混合后能渗透至砾石层的时间要求，浆液凝胶时间控制为60s。

　　（四）浆液配制

　　1.水泥浆：

采用P.O42.5MPa普通硅酸盐水泥，水灰比为0.75:

1。

　　2.水玻璃浆：

采用中性水玻璃，水与水玻璃的体积比为1:

0.5。

　　3.水玻璃浆与水泥浆的体积比为0.2:

1。

液凝胶时间达不到要求时可适当调整。

　　（五）注浆压力及吸浆量

　　注浆压力与浆材的性质、土层的情况及其埋深、注浆次序、注浆速度及注浆量等难以确定的因素有关，故宜通过现场试验确定，即通过试验性注浆，绘制出注浆量与注浆压力的关系曲线，注浆量突然增加时的压力即为容许注浆压力。

经现场注浆试验确定。

为防止浆液流串过远造成浪费，对砾石土层其吸浆量应控制在13L/min左右。

　　（六）浆孔布置

　　1．隧道顶标高及注浆段高度浆孔底标高应进入顶至少0.4m，注浆段高度自孔底算起高2～3.5m。

　　2．浆液扩散半径R的确定。

浆液扩散半径可按经验公式进行估算，但由于地质条件的复杂多变，理论公式计算常常偏差很大，一般应通过现场注浆试验确定。

3．浆孔布置。

隧道部分沿隧道拱顶设三排孔按梅花形续布置，排距为1.0m，每排中孔距为1.0m，三排孔紧密搭接，其效率高，费用低。

　　按本方案布置浆孔的有效加固宽度为B=1×2+3.03＝5.03m，隧道的外径为1.8m，能满足要求。

加固效果明显，不再出现流砂坍塌现象。

      4.7注浆量

　　浆液占据的体积为地层孔隙的体积，砾石土层的孔隙率n为25～45%之间，故浆液注入率为i=n×η=0.3×0.7=0.21（式中η为地层孔隙不完全充填的折减系数，对砾石土层η=0.7~1.0）。

　　注浆量Q=V×i×（1+β）（式中V为加固区体积，β为浆液流到加固区外的损耗系数，一般取β=～15%）。

五、双液浆主要施工工艺

双液注浆工艺是在软土地基注浆加固的基础上发展和新的突破。

该工艺克服了注浆加固过程中引起的土体扰动，软化效应。

达到了在超载地面下控制地下施工掘进引起的沉降的良好实效，并能使土体沉降稳定时间大大缩短，该新工法在盾构穿越石洞口电厂输煤栈桥时控制沉降的地基处

双液注浆工艺是在软土地基注浆加固的基础上发展和新的突破。

该工艺克服了注浆加固过程中引起的土体扰动，软化效应。

达到了在超载地面下控制地下施工掘进引起的沉降的良好实效，并能使土体沉降稳定时间大大缩短，该新工法在盾构穿越石洞口电厂输煤栈桥时控制沉降的地基处理工程中取得了良好效果。

并不断推广应用于市政建设和各项建筑工程施工中。

5.1工法特点

双液注浆工法可以广泛应用于基础加固工程中，既可适用于软土地基加固也可以应用于岩基断裂破碎带的加固。

研制的浆液具有良好的流动性、触变性和扩散性，浆液初凝快且具可调性能，能适时提高强度，可以缩短土体沉降稳定时间，能克服注浆中引起的扰动和软化效应。

该工法对地下工程施工控制地面不均匀沉降具有简易灵活，经挤实效的明显效果。

在地面超荷载情况下，地下施工一般难于在短时间内控制建筑物下沉趋势，而双液注浆具有速凝性能，可以调节时间，缩短沉降周期，在瞬时间内能起到强化和加固作用，比单液注浆更能达到控制地面建筑下沉。

施工安全简便、快速，工期短，质量好，效果快。

该工法施工设备仪器体积小，调动灵活，适用市区狭窄的施工场区和不同深度层次要求的加固，对周围环境影响小等优点。

5.2适用范围

该工法不仅适用于软土地基加固，也可应用于岩基的断裂破碎带和堵漏工程，对市政重大建设项目尤其在市区建筑群地下施工，对保护重要建筑管线或地下基坑开挖附近的重要管线（如煤气、电缆大口径水管等）以及控制不均匀沉降，防止破裂效果尤为明显。

5.3原理 

双液注浆主要具有克服注浆加固中引起的扰动和软化作用以及缩短固结沉降，控制沉降的特点，因此当双液浆及时充填到土体中的空隙，尤其是施工机械所造成的建筑空隙中后，由于浆液具有速凝并可在瞬时内初凝的特点，因此能起到强化和加固作用，同时注浆过程中浆液流失少而有效充填量提高，及时补充了由诸多原因造成的土体损失。

限制产生地基活动发源处附近的位移，达到未影响建筑结构物之前，减少地面沉降。

同时当双液浆在充填土体中的空隙达到一定饱和后，会在压力作用下逐渐扩散不断充填空隙，能对周围土体产生挤压并劈人土体的薄弱部位，形成交叉网状凝固体，增强了土的密实度和压缩模量，扩大了应力场，提高了承载能力，从而大大减少了最终沉降量。

5.4施工顺序和工艺流程

5.4.1施工顺序

按工程实际需要对被加固体进行设计布孔，并按技术要求照图施工。

按设计要求钻孔至设计深度。

孔径一般为φ91mm左右或垂直孔或倾斜孔。

灌入封闭泥浆，从钻杆内灌入，封闭浆液粘度80″左右，井应封堵地面裂缝，防止冒浆等。

在双液注浆时应先凿除封头，接通管路，启动注浆泵注入孔内。

5.4.2工艺流程

按设计配合比用SM200-1外循环或高速拌浆机拌和浆液。

配制化学浆液

将配制拌和好的化学浆和水泥浆各送入SS-400搅拌式贮浆桶内备用。

当需注浆时，启动注浆泵，通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从孔口混合注入孔底充填扩散到空隙空洞或被加固的土体部位。

开启或关闭注浆泵时必须先开化学注浆泵，后关化学泵，以免堵塞管路。

双液注浆一般应与施工开挖掘进同步进行，及时补充充填建筑和其他原因造成的空隙。

注浆过程中应尽可能控制流量和压力，防止浆液流失。

5.5材料要求

5.5.1A液要求 

注浆用水应是可饮用的河水、井水、及其他清洁水，对含有油脂、糖类、酸性大的水、海水和工业生活废水不宜采用。

注浆用的水泥应采用普通硅酸盐水泥，水泥标号宜为P.O42.5，水泥应保持新鲜，一般不超过出厂日期3个月，受潮结块者不得使用。

水泥的各项指标应符合国家标准，并附有出厂质保单，对矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥不宜于注浆。

在满足强度要求的前提下，可用粉煤灰替代一定量的水泥，掺入量应通过试验确定。

为改善浆液性能应在浆液拌制好时加入适量外加剂。

如KA-l掺入水泥量的0.3～0.5%可提高浆液扩散性和可泵性能。

加入约5％的膨润土可提高浆液的均匀性和稳定性，防止固体颗粒分离和沉淀。

6.5.25.5.2B液要求

选购市场上销售的符合国家质量要求的波美度为35°～40°的水玻璃。

对选购的水玻璃进行稀释直至符合要求的浓度备用。

对上述两种A、B液进行合理配制，双液浆的粘度要求>35″。

比重1.3～1.5

初凝时间2～3min 

凝固强度3～4MPa／2h

注浆钢管φ63.5mm或注浆塑料单向阀管和Y型接头。

5.6.机具配备

钻机

普通小型地质钻探机均可适用，如无锡30型、杭州SG2-150等钻杆一般选用田φ42～50mm。

SM-200外循环或高速拌浆机，具有自输送能力。

制备浆液及时迅速，搅拌浆液均匀，维修方便，耐腐蚀。

SS-400搅拌式贮浆桶，具有过滤杂质和大颗粒作用，能保持浆液均匀和不易离析，结构简捷，维修方便，且贮浆量较大。

SYB50／50液压注浆泵具有无级调速，注浆流量0～50L／min，注浆压力可以设定最高值，不会发生压力无限上升现象，压力最高为5MPa，并可压注粒径<5mm的砂浆。

长时间运转不渗漏，密封性好，安全可靠，适用露天作业的机械。

SPQ-850流量压力自动记录仪，具有电脑功能，既可显示流量压力和总注浆量，又能直接打印出注浆数据曲线、孔号、日期等功能。

6.6水泵和污泥泵均为市场出售的常用规格产品。

5.7施工要点

注浆钻孔应采用钻机成孔，并标明注浆孔的设计角度，用倾斜尺、水准尺等工具进行调整钻机角度，安装牢固，定位稳妥、固定