隧道拱顶渗水处置

隧道洞内渗水处置方案
第一章编制依据及原则
1、编制依据
1.1区间隧道工程施工图纸。

1.2相关施工规范、规程和标准。

1.3依据实地勘察情况和相关部门提供的信息、资料等。

1.4类似工程成功施工经验。

2、编制原则
2.1方案做到科学、经济、实用、安全。

2.2施工总体部署合理，施工计划可行、高效，确保总体工期进程要求。

2.3在施工过程中采取周密的环境保护措施及文明施工措施。

第二章工程简况
1、工程设计概况
区间全长约1400双延米，复合式衬砌，单线单拱，结构底板埋深20～35米，相应隧道上覆土厚度12～27米。

工程地质情况自上而下分别为杂填土、3-1新黄土、3-2-1古土壤、4-1-1老黄土、4-2-1古土壤、4-1-3老黄土、4-2-2古土壤、4-1-3老黄土、4-2-2古土壤，详见附图。

其中，3-1新黄土、3-2-1古土壤地层具湿陷性，埋深为9.7~16.6米，隧道上部地层为4-1-1老黄土、4-2-1古土壤，在靠近三爻站附近90米范围内穿越3-2-1古土壤地层。

区间设1#、2#两个竖井，竖井深度分别约为31米、34米。

区间隧道正洞穿越三道地裂缝，结构上采取增大断面、增加特殊变形缝进行设防，以适应地层的不均匀变形，隧道初衬结构采用超前小导管注浆+钢格栅+网喷混凝土结构形式；短台阶法暗挖施工。

二次衬砌结构采用模筑钢筋混凝土衬砌。

区间A’断面结构形式如下图：
2、地面建（构）筑物、管线情况
渗水处上方地面周边没有较大的建筑物，左线设计线路上方地面有一道南北向雨污水合流排水管道，管径d600～800，埋深1.0～1.5米，管道中心距左线中心1.4米，偏西。

自来水及天然气主管道埋深均约1.5米，分别位于左线上方中心线偏东约2米和4米。

3、渗水情况
渗水部位有三处，分别位于里程桩号为ZDK22+252、ZDK22+387、YDK22+421。

渗水较大处位于ZDK22+250，拱顶湿渍宽度约为10米，晴天日平均渗水量约为0.03M3,雨天日平均渗水量约为0.5M3。

在开挖进尺至现渗水部位时,都未发现渗水和土质含水量异常现象,该三处渗水现象均发生于初期支护及背后注浆完成,掌子面前进120~30米以后,发现渗水现象后,项目部及时进行二次背后注浆,但效果不明显。

4、渗水处监测情况
根据监测数据显示，以上三处监测情况如下表所示：
渗水部位初始值采集时间侧墙收敛拱顶沉降地面下沉
ZDK22+252 2010．11．10 -4.2 -7.0 -6.19
ZDK22+387 2010．6．1 -8.5 -8.3 -29.70
YDK22+421 2010．6．1 -8.5 -7.0 -10.94 以上各监测项目设计报警值均为30mm，各监测项目监测值为2011年10月15日所测值。

第三章渗水段处置方案
第一节方案选择
1、处置原则
渗水部位穿越老黄土，遇水易软化、崩解，强度急剧降低，土体自稳性差，导致地面沉降，加大了土体对隧道结构的局部压力，为保证施工安全及地面管线安全，以及确保隧道周围土体稳定及结构安全，需采取有效的渗水控制措施，从而达到：①止水；②加固拱顶土体；
③初支结构横断面均匀受力从而确保结构安全；④保证防水施工质量；⑤二衬混凝土施工质量。

2、方案比选
2.1、地面管线维修（更换）
优点：①不影响隧道初支作业进度
②可以达到止水目的
缺点：①地面上方处于华美什字，交通繁忙，施工将影响交通
②市政统一规划正在进行
③长安区占道手续办理时间较长
④施工费用较高
2.2、地面注浆
优点：①改变渗水水路，使渗水偏离隧道上方土体渗入地下
②不影响隧道初支作业进度
缺点：①地面上方处于华美什字，交通繁忙，施工将影响交通
②长安区占道手续办理时间较长
③地面下有天然气、自来水管道，对管线安全无法采取控制手段
2.3、洞内注浆
优点：①可以达到止水效果
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②加固隧道上方土体
③施工干扰少，不影响地面交通
④无需办理占道手续
⑤施工周期短、见效快
⑥对地面管线影响较小
⑦费用较低
缺点：①与前方初支施工交叉作业，影响施工进度
②交叉作业情况下，安全要求高。

3、处置方案确定
经过比较分析，洞内注浆干扰少、周期短、见效快、费用低，所以确定渗水部位处置方案为：
a建立监测值班制度，加强渗水部位的监测工作。

b采用上述第三种方法进行洞内注浆，加固初支外侧1~2米范围内土层。

c将渗水处置方案上报地铁公司，获批后实施。

渗水段水文地质
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第二节 洞内注浆方案
根据方案比选分析确定，采取第三种方案洞内注浆进行止水。

2.1、总体施工方案及预期效果
根据本工程具体情况，拟采取对渗水部位进行深层止水注浆，对渗水部位上方土体进行加固并诱导渗水越过隧道上方后在洞侧渗入地下水。

2.2、注浆材料及配合比选择 2.2.1注浆材料要求
(1)、固结硬化时间易调整、高强度。

(2)、渗透性良好。

(3)、地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。

(4)、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。

2.2.2配合比
根据施工经验拟选注浆配合比参数：
2.3、主要技术
参数 1）
注浆深度：1.5~2米
2） 注浆孔直径：Φ25mm 。

3） 注浆扩散半径为：1.0m-1.5m 。

4） 注浆凝结时间：20s---30min. 5 ）注浆压力0.3—1Mpa 。

2.4、注浆压力的选定
注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。

因此，合理确定注浆压力有着重要的意义。

注浆压力与围岩孔隙发育程度、渗水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。

在工程实际中根据注浆效果及浆液注入量确定最终注浆压力，根据西安地区围岩特点,一般注浆压力为0.3Mpa-1.0 Mpa ，为确保隧道结构安全本方案注浆压力确定为0.3
名称 内容 密度 体积（L) 质量（kg) 备注 A 液
硅酸钠 ρ=1.37 220 301.4 500L
稀释剂 ρ=1 280 280 B 液 水泥 ρ=1.3 230 299 500L
稀释剂
ρ=1
270
270
Mpa。

2.5、主要施工方法
2.5.1注浆孔的布置及注入顺序
注浆范围确定在纵向为渗水范围内，横向为拱脚以上至拱顶。

考虑到复线隧道，且双洞间距约8米，防止左线隧道拱部止水后，右线隧道再次发生渗水，故必须先在左线隧道西侧拱顶渗水处向上打孔注浆，孔间距纵向1米，孔深2米，角度偏西15度，使所注浆液形成帷幕，距离第一排向东1.5米梅花布置第二排孔，孔深1.5米，角度偏西7.5度；距离第二排向东1.5米梅花布置第三排孔，孔深1.5米，垂直角度；以此类推，共布置6排注浆孔；为防止渗水线路沿隧道纵向蔓延，将渗水部位两端的各排注浆孔成孔深度加深为2米。

注浆顺序由低向高，先西后东。

2.5.2注浆方法
采用AB浆液注浆止水，注浆管采用Φ25mm钢管，在渗水点沿上述方向打入围岩，打入深度1.5~2米。

采用双桶搅拌机对AB浆液分别搅拌均匀,使用双液注浆泵将AB浆液分别输送至注浆管, A、B液在注浆管的端头混合器内完全混合,然后通过成孔后的钻杆注入，由于钻杆与注浆孔紧贴,注浆过程中不易发生浆液溢流现象，有利于保护环境不受污染。

同一排钻孔从成孔至注浆完毕，可按序连续作业。

机械设备作业流程示意图
注浆原理图
2.6、注浆终止控制原则
本方案的目的是止水，所以本次注浆以终止渗水为控制原则。

2.7、主要工程量计算
由于浆液的扩散半径与围岩孔隙很难精密确定，只能按以往施工经验及隧道工程地质、水文条件、注浆压力进行注浆量的计算及浆液注入量控制。

注浆量的计算公式按下式进行：
Q=Anα（1+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（0.7-0.9）
β----注浆材料损耗系数
设计中, nα（1+β）统称为填充率, 填充率按下表选用
填充率选用表
序号地质条件填充率%
1 杂填土25-45
2 粉质粘土、砂土30-45
第三节劳动力组织及设备配备
3.1 劳动力组织
每个工作面劳动力组织简图：
定位观测1人
布孔2人配浆3人拔管洗管2人检查
钻机就位钻孔3人注浆5人开挖
3.2 主要施工设备一览表
机械器具其它TXU---75A型钻机1台注浆管排水处理装备
SYB--60/50型注浆泵1台注浆液混合器测定器具
SJY—双层立体式搅拌机1台喷头凝胶时间测定仪
逆止阀消音器
3.3、材料一览表
名称规格数量备注
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钢管 6米、5米、4米 800米 钢管架 扣件 十字扣、转扣 700个 钢管架 木板 5000*200*20
75块 钢管架 水泥 42.5 30吨 袋装 水玻璃
225KG/桶
135桶
第四节 主要施工工艺及方法
4.1、主要施工工艺流程
隧道注浆工艺流程如下图所示
4.2、主要施工方法 1、管线调查：
首先做好管线调查工作，做到心中有数，以便于及时调整注浆压力及浆液注入量，防止浆液误入既有管线，造成对既有管线的破坏。

2、注浆孔布置：
注浆孔按间距不大于1.5m 梅花形布置。

3、钻机定位
钻机定位要准确，特别上拱位置，钻机要安放在操作平台上，要精确计算操作平台的高度，以便确定钻孔的最佳角度；开钻前的钻头点位与布孔点之间误差不得大于8cm 。

钻杆倾斜度不得大于1.5°。

4、钻孔：
钻孔时，精确计算钻杆角度，密切观察钻孔进度和支护变形，如果发现裂缝产生，应立即停止钻孔，先进行回抽注浆加固（压力应达到0.30MPa ），并确认加固效果后，方可停止注浆，再改到临近孔位向前继续钻孔施工。

5、 配料：
根据现场不同地质情况选择A 、B 液组成的溶液型浆液，应采用准确的计量工具，按照既
管线探测
定孔位 钻 孔
制 浆
压 浆
提升一节 压浆结束
移至新孔
定配合比配料施工，第一循环一般作为试验段施工，根据注浆效果及时调整浆液配合比，确定最佳的浆液配合比及浆液注入数量。

6、注浆：
注浆为分段回抽注浆法施工，一般回抽步距为0.3m,注入顺序从外围到中心进行施工。

为确保隧道结构安全本方案注浆压力确定为0.3 Mpa，专人操作。

当压力突然上升或突然下降或从孔壁溢浆，应立即停止注浆。

第四章、工程质量保证措施
1、质量控制：
1.1严格按照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。

1.2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。

2、工程质量保证制度：
2.1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，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。

2.2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。

2.3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。

2.4配备好施工机具和计量工具以满足施工要求。

3、工程质量保证体系：
第五章、安全措施
1、安全防护
1.1各种施工、操作人员须经安全培训，不得无证上岗，各种作业人员应配戴相应的安全防护用具和劳保用品。

严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。

1.2施工中所用机械、电气设备必须达到国家安全防护标准。

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1.3设施经过安全检验及性能检验合格后方可使用。

加强施工的监控测量，及时反馈测量信息，依照量测结果情况，及时调整技术参数，确保施工安全及支护结构的安全。

1.4各种化学溶剂必须按规范和规程要求存放，危险溶剂存放地必须设置醒目标识并建立管理台帐。

2、临时用电
2.1 所有施工人员学会安全用电的基本知识和所用设备性能，用电人员自觉保护好设备的负荷线、地线和开关，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器。

2.2 电缆、高压胶管等应尽量架空设置，不能架起的绝缘电缆和高压胶管通过通道时，一定要采取保护措施，以免机械车辆扎坏，发生事故。

2.3 配电系统分级配电，配电箱、开关箱外观完整、牢固、防尘、外涂安全色、统一编号。

其安装形式必须符合有关规定，箱内电器可靠、完好，选型、定值符合规定，并标明用途。

2.3 所有电器设备及其金属外壳或构架均应该按规定设置可靠的接零及接地保护。

2.5施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理解决。

2.6 现场内各用电设施，尤其是电焊、电动工具，其装设使用应适合规范标准，维修保管应有专人负责。

3 机械安全管理
3.1 各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械的关键部位进行检查，预防机械故障及机械伤害的发生。

3.2 机械安装时地面必须稳固，操作时机械臂距架空线要符合安全规定。

3.3 各种机械设备视其工作性质、性能的不同，搭设防尘、防砸、防噪间工棚等装置，机械设备附近设标志牌、规则牌。

3.3 建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。

3.5 钻机注浆泵及高压管路必须试验运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，方准施工。

3.6 每次注浆前，要认真检查安全阀、压力表的灵敏度，并调整到规定注浆压力位置。

3.7 安装高压管路和泵头各部件时，过丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。

3.8 注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶冲式阀门破裂伤人。

3.9 注浆时不得随意停水停电，必要时事先通知，待注浆完成并冲洗后才可停水停电。

3.10注浆施工期间，必须有专门机电修理工，以便出现机械和电器故障时能及时处理。

3.11注浆现场操作人员必须配戴安全帽和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。