车站区间隧道施工辅助工法

2024-06-19 3668

　　车站、区间隧道施工辅助工法

　　1超前大管棚施工工艺

　　1.1工作面加固

　　为便于架设钻机、安设钢管，对工作面地层进行注浆加固（下至最低钻孔以下1m，两侧至隧道开挖线以外1.0m）。

　　1.2 搭设平台、安装钻机、测定孔位

　　1) 用型钢及木板搭设钻机平台，钻机平台一次搭设完毕，钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。在平台上设置钻杆导向架（液压可调高低、方向）便于定位、定向。

　　2) 沿隧道开挖线外轮廓按设计孔距布设孔位，钻孔方向与隧道中线平行。因钻杆要逐渐加长自重渐增，会引起钻杆下沉，将方向向外2°钻孔。

　　1.3 钻孔及安装

　　1）管棚沿隧道或中洞拱顶外轮廓线布设，采用热轧无缝钢管，钢管接头用10mm厚的管箍连接。

　　2）钻孔选用比管棚直径大20～30mm钻头，钻头用氧焊法焊在厚壁钢管上，钻头采用钨合金钢。

　　3）钻机采用地质钻机，开孔时，低速低压，待成孔1.0m后，适当加压。

　　4）钻进采用一次成孔法，不取土芯，不回收钻头，用异型接头把钻杆与钢管连接起来，钢管前端安装合金钻头，钢管随进度一根一根连续接长，直到设计位置，其结构见下图。

　　5）钻孔测斜采用特制精密水平陀螺仪检测偏斜，采取随测随调整。

　　1.4 管棚内外注浆

　　管棚采用细C15细石混填充。

　　1.5 机械设备：

　　1.6 大管棚施工有关注意事项：

　　1）孔口位置在开挖轮廓外边缘，外插角2～3°，钻孔最大下沉量控制在20～30mm以内。

　　2）管棚钢管不侵入隧道开挖线内，相邻的钢管不相撞，也不相交。

　　3）钻孔过程中在开孔后2m处，孔深1/2处，终孔处三次进行斜度量测。如误差超限及时改进钻孔工艺进行纠编，至终孔仍超限时，则封孔重钻。

　　4）钢管与管箍丝扣拧紧上满，使各管节连成一体，受力后保证不脱开。

　　5）管棚钢管安装后进行注浆，注浆压力为1.0～2.0MPa，并稳定15min，若注浆量超限，未达规定压力，仍继续注浆，并调整浆液，直至符合注浆质量标准，终止注浆，确保管棚与围岩固结紧密，增强其整体性。

　　2超前小导管注浆施工工艺

　　在隧道工作面开挖前，沿隧道拱部外轮廓线外打入带孔的小导管，并通过向围岩压注起胶结作用的浆液，在轮廓线外形成一个0.6～1.2m厚的弧型加固圈的保护下即可安全地进行开挖作业。

　　小导管注浆分单浆液和双浆液两种：本标段隧道在中粗砂层中以双浆液为主,在无水粉细砂层中采用改性水玻璃浆液。

　　2.1 小导管采用φ42mm，L=3.5m，壁厚3.5mm钢管,一端封闭并制成尖状，以便顺利插入已钻好的导管孔内，当围岩松软时直接打入，小导管尾端采用φ8钢筋焊一圈加强箍，防止施工时导管尾端变形。小导管沿拱部环向布置，搭接长度≥1.0米，小导管形状见下图:

　　2.2 注浆材料

　　1）水泥水玻璃双液浆：又称CS浆

　　水灰比：0.8∶1～1.5∶1

　　水玻璃浓度：35～40Be

　　水泥浆与水玻璃浆体积比：1：0.6-1：1，施工时，现场试验调整参数。

　　2）改性水玻璃浆液

　　水玻璃浓度：35Be

　　改性剂浓度：20%

　　改性水玻璃浆液：PH=3～4

　　2.3 注浆工艺

　　1）小导管安设采用引孔打入法，安设步骤如下：

　　(1) TY－28凿岩机钻孔，开孔直径为60mm，并用吹管将砂石吹出（风压0.5～0.6MPa）钻孔深度为3.5m。

　　(2) 用风镐将小导管顶入孔中，也可直接用锤击插入，然后检查管内有无充填物，如有充填物，用吹管吹出或掏勾勾出，。

　　(3) 用塑胶泥（40Be＇水玻璃拌合425#水泥即可）封堵导管周围及孔口。

　　(4) 严格按设计要求打入导管，管端外露20cm，以便安装注浆管路。

　　2）注浆浆液配制，搅拌：

　　(1) 水泥浆搅拌在拌合机内进行，根据拌合机容量大小，严格按要求投料，水泥浆浓度根据地层情况和凝胶时间要求而定，一般控制在1.5:1～1:1.

　　(2) 搅拌水泥浆的投料顺序为:在加水的同时将缓凝剂一并加入并搅拌,待水量加够后继续搅拌1min,最后将水泥投入并搅拌3min.

　　(3) 缓凝剂掺量根据所需凝胶时间而定,一般控制在水泥用量的2%～3%.

　　(4) 注浆用水玻璃的浓度一般为35Be，浓水玻璃的稀释采用边加水，边搅拌，边用波镁计测量的方法进行。

　　(5) 制备水泥浆或稀释水玻璃时，严防水泥包装纸及其它杂物混入，注浆时设置滤网过滤浆液，未经滤网的浆液不得进入泵内。

　　3) 小导管注浆采用双液注浆法，使用双浆泵将浆液输入至孔口混合器，经分浆器流入导管，进入地层。注浆施工时应注意以下几点

　　(1) 注浆口最高压力应控制在0.３MPa以内，以防压裂工作面

　　(2) 进浆速度不能过快，一般控制每根导管总进量在30L/min以内。

　　(3) 导管注浆采用定量注浆，即每根锚管内注入400L浆液后即结束注浆。如压力逐渐上升，流量逐渐减少，虽然未注入400L浆液，但孔口压力已达到0.３MPa时结束注浆。

　　(4) 注浆时，水泥浆与水玻璃浆的体积比（即C：S）应按所需凝胶时间选定，一般应控制在1：0.6～：1。

　　(5) 注浆结束后及时清洗泵、阀门和管路，保证机具完好，管路畅通。

　　4) 小导管注浆施工工艺流程见下图。

　　2.4 注浆机械配备表

　　小导管注浆所需设备见下表：

　　3喷射砼施工工艺

　　本标段喷射混凝土采用湿喷．湿喷是将骨料、水泥和水按设计比例拌合均匀，用湿喷射机压送到喷头处，再在喷头上添加速凝剂后喷出。其工艺流程见下图.

　　3.1 喷射前准备工作

　　1）检查受喷面轮廓尺寸，并修整，使之符合设计要求，若有松散，须清除干净。

　　2）用高压风或水（地质差不用）清洗喷面。

　　3）备好工作平台，防护用具。

　　4）根据喷射量添加速凝剂，并转动计量泵转盘调节好速凝剂的用量。

　　5）接好电源及风管、喷管、速凝剂管等。

　　6）检查喷射机的转子、振动器、计量泵及安全阀、压力表是否完好，并进

行试运转。

　　7）向喷射机的料斗加入约半斗砂浆(泥：砂：水=1：3.5:0.45)开动主电机将砂浆转入转子腔和气料混合仓。

　　3.2 喷射作业

　　1）严格按以下顺序进行操作

　　打开速凝剂辅助风→缓慢打开主风阀→启动速凝剂计量泵、主电机、振动器→向料斗加混凝土。

　　2）开机后观察风压，起始风压达到0.5MPa,开始操作，并据喷嘴出料情况调整风压。一般工作风压：边墙0.3～0.5MPa，拱部0.4～0.65MPa。

　　3）混凝土拌合均匀，直径大于15mm的粗骨料及时清除。

　　4）喷嘴与受喷面尽量垂直，两者的距离一般为0.6～1.2m,对挂有钢筋网的受喷面，喷嘴略倾斜，距离也相应减少。

　　5）喷嘴均匀地按螺旋轨迹，分区段（一般不超过6m），自下而上，一圈压半圈，缓慢移动，每圈直径约20cm。若受喷面不平，先喷凹坑找平。

　　6）喷射作业需有工作平台，有条件的，最好把喷嘴固定在机械手上。

　　7）停机前，喷射料斗中的混凝土全部喷完，严格按以下顺序关机：关主电机、振动器、关速凝剂计量泵、关主风阀；利用计量泵加水清洗速凝剂管路；再将喷嘴离开受喷面，依次打开主风阀、计量泵电机、主电机，向料斗中加水清洗气料混合仓、混凝土管道，最后关主电机、关主风阀、计量泵、停速凝剂风。

　　8）清理喷射机表面的混凝土。

　　3.3 湿喷混凝土的配合比

　　1）原材料

　　(1) 水泥：为保证喷射混凝土的凝结时间和与速凝剂有较好的相溶性，采用42.5以上的普通硅酸盐水泥，水泥性能符合国家现行标准。

　　(2) 砂：为保证喷射混凝土的强度和减少施工操作时的粉尘，减少硬化时的收缩裂纹，采用坚硬而耐久的中砂或粗砂，细度模数大于2.5。

　　(3) 碎石或卵石：为防止喷射混凝土过程中堵管和减少回弹量，采用坚硬耐久的细石，粒径不大于15mm。

　　(4) 骨料成分和级配：若使用碱性速凝剂，砂、石、骨料不得含有活性二氧化硅，以免产生碱骨料反应，引起混凝土开裂，为使喷射混凝土密实和在输送管道中顺畅，砂石骨料级配按国家标准控制。

　　(5) 水：为保证喷射混凝土正常凝结、硬化，保证强度和稳定性，喷射混凝土采用饮用水。

　　(6) 外加剂的选用

　　减水剂：湿喷混凝土的坍落度控制在10～13cm，水灰比较大，水泥用量大，混凝土中水泥水化后多余的水要蒸发，使混凝土喷层产生"干裂"现象，降低喷混凝土的支护能力。在拌混凝土时加入高效减水剂，提高支护质量。

　　速凝剂：在喷射混凝土工艺中加入速凝剂，使混凝土喷到受喷面后迅速凝固，形成垫层，减少回弹量，增大喷层厚度，同时混凝土迅速凝固后，便有了强度形成支护能力。

　　2）配合比的设计

　　设计配合比，龄期按7天测定抗压强度，通过大量试验结果选定湿喷混凝土配合比为：水灰比=0.5，水泥：碎石：砂=1:1.21:1.81，速凝剂掺量5%，减水剂掺量0.6%.坍落度为12cm。

　　3.4 安排

　　拌合机5人，其中进料4人，搅拌司机1人，混凝土运输司机1人，喷嘴2人，计８人。

　　3.5 湿喷工艺机具配套表

　　机具名称型号生产能力单位数量备注

　　4格栅钢架施工工艺

　　格栅钢架是浅埋暗挖隧道增加初期支护强度的有效手段，它与超前大管棚、超前小导管、径向锚杆（管）一起形成超前支护体系。

　　4.1 钢架在初期支护中的施工顺序为：

　　4.2 钢架由四根Ф22主筋及其他钢筋等构成。

　　4.3 钢架的加工

　　格栅钢架在现场设计的工作台上加工。工作台为δ=20mm的钢板制成，其上根据隧道轮廓大断面及交叉中隔壁法施工的小洞断面，进行钢架主筋轮廓放样的弯曲模型。钢架的焊接在胎模内焊接，控制变形。

　　按设计加工好中隔壁法施工的小洞断面及隧道轮廓断面各单元格栅钢架后，组织试拼，检查钢架尺寸与隧道轮廓是否合格。

　　加工允许误差：沿隧道周边轮廓误差不大于3cm，平面翘曲小于±2cm，接头连接要求同类之间可以互换。

　　格栅钢架各单元明确标准类型和单元号，并分单元堆放于地面干燥的防雨蓬内。

　　结构试验时，在工作台上将钢架拼装成环。外侧焊油顶座，采用油顶，仪表按设计荷载进行加压。使用钢筋应力计及收敛仪量测钢架内力和变形情况。

　　4.4 钢架的安装

　　格栅钢架在初喷５cm后安设。确保钢架外缘有足够的混凝土保护层厚度，在安设过程中格栅钢架和围岩的空隙用垫块楔紧。

　　定位筋与钢架点焊在一起，另一端埋入围岩中，当钢架架设处有锚杆时，利用锚杆定位。

　　格栅钢架每50cm一榀，钢架间设Φ2２拉杆分别沿立筋每隔100cm设一根，交替设置，并与主筋焊接。

　　上导洞格栅钢架加设径向锁脚锚杆，防止格栅钢架下沉。

　　4.5 格栅钢架安装标准

　　1）钢架安设前检查掌子面开挖净空，挖除钢架底脚处虚碴。底部超挖用垫方木或型钢进行高差调整，开挖尺寸允许误差±5cm。

　　2）分片钢架用人工在掌子面组成整榀钢架，拧紧螺栓。

　　3）钢架安装后，中线允许误差±3cm，高程允许误差±3cm，钢架垂直高度允许误差±2度。

　　4）钢架落底接长在单边交错进行。接长钢架和上部通过垫板用螺栓牢固准确连接。

　　5）认真焊接两榀之间的连接钢筋。

　　4.6 格栅钢架的加工焊接要求：

　　1）格栅钢架的钢筋焊接接头严格根据图纸、规范标准要求制作。按规定将相邻钢筋的接头错开。

　　2）钢筋焊接所用的焊条，焊剂的牌号、性能以及接头中使用的钢板符合设计要求和有关规定。

　　3）焊前清除水锈、油渍等，焊后焊接处无缺口、裂纹及较大的金属焊瘤。

　　4）钢筋焊接前，根据施工条件进行试焊，经驻地监理工程师审查合格后施焊。焊工必须有考试合格证，并在规定的范围内进行焊接操作。

　　5超前预注浆施工工艺

　　5.1 暗挖隧道地质状况

　　由地质勘察资料可知，区间穿过细中砂层、中粗砂层和粉层粘土、粘土层；车站隧道结构上部位粉细砂、中粗砂层，底板位于细中砂层，卵石砂石地层中，结构进入承压水层近6m。

　　5.2 超前预注浆

　　超前预注浆的目的，主要是加固地层，防止施工时涌水涌砂。对于含水粉细砂层来说，颗粒细，颗粒之间的间隙很小，浆液不容易扩散。

根据以往的经验，使用普通的超前小管棚全段一次性灌注，很难注均匀，固结和堵水效果很不理想。为此，本标段含水砂层的超前预注浆将采用TSS注浆技术。它是将普通小导管，经过特殊加工，使其能在粉细砂层中分段精细灌注，解决了以往全段灌注的浆液扩散不均匀的难题。

　　5.3 超前预注浆材及配合比选择

　　由于粉细砂层颗粒细水，用普通水泥浆只能进行劈裂注浆。对于无水的粉细砂层，可考虑使用改性水玻璃浆液；而对含水细砂层来说，应用改性水玻璃效果也不理想。为了应付各种情况，在浆材选择上准备了几种方案，开挖后如果无水，可考虑使用改性水玻璃浆，如果粉细砂层被水浸泡，在拱顶部位考虑使用一部分超细水泥、水玻璃浆液；在中下部位置考虑使用普通水泥水玻璃浆液，并在水泥浆中加少量膨润土，以加强可灌性，总的原则是浆液要满足固结地层，防止涌水的需要。

　　浆液的配合比选择：

　　1）水泥水玻璃浆

　　超细水泥浆水灰比：1:1-1.2:1在施工中可依据现场情况调节；

　　普通水泥浆水灰比：1:1-1.5:1在施工中可依据现场情况调节；

　　膨润土掺入量(占水泥重量)：5%；

　　水玻璃浆浓度：30Be'；

　　水泥浆与水玻璃浆双液比：1:1-1:0.6施工时调节。

　　2）改性水玻璃浆

　　水玻璃原浆浓度：35%；

　　改性剂的浓度：20%；

　　改性水玻璃浆浆的酸碱度：PH=3-4。

　　5.4 超前预注浆的参数选取

　　注浆管尺寸：直径42*4000mm；

　　注浆管间距：250mm；

　　注浆分段长度：≤60cm；

　　浆液扩散半径：400-450mm；

　　注浆压力：0.8-1.5MPA，可视具体情况调节；

　　注浆速度：10-30L/min，开如可以快一些，临近结束时慢一些；

　　水泥水玻璃双液浆的凝胶时间：40-90S；

　　改性水玻璃浆的固结时间：30-50min。

　　5.5 注浆结束标准

　　每一个注浆段的结束标准主要有两条，一是看入浆量，二是看注浆压力表，二者兼顾。为此，要根据地层的孔隙率，估算每一个孔、每一段的吸浆量，作为施工时的参考标准，注浆过程中如果达到或接近预计值，并且压力也有所升高，即可以结束该段注浆。如果进浆量虽没有达到预计值，查压力已接近上限，可能因为该段已被上一段注浆时串浆或地层有变化注不进，也可以结束该段的注浆。一个孔的每一段都注好了，也可以结束该孔的注浆。

　　5.6 超前预注浆的工艺流程

　　超前预注浆使用的TSS注浆管与普通小管棚注浆管规格完全一样，为直径42焊管，长度按设计要求，这样便于备料加工。TSS注浆管的细部构造略有不同，加工质量要求比较高，需要给加工人员进行严格的技术交底或岗前培训。对加工好的成品要经过严格的质量检验，以保证注浆质量。为了能与注浆协调进行，可提前安排加工。TSS注浆管的安装方法与普通小管棚相同。详见下图。

　　超前预注浆工艺流程框图

　　5.7 超前预注浆主要机具设备

　　1）注浆管加工设备：金属材料切割机、小型钻床、管螺纹、丝机、电焊机、钻头、铣刀等；

　　2）钻孔设备:T28风钻及配套工具等；

　　3）拌浆机具：搅拌机、储浆桶、滤网、波美比重计等；

　　4）注浆机具：注浆泵及其管路、混合器、球阀、专用管接头等；

　　5）其他工具：管路扳手、活动扳手、螺丝刀、钢丝钳等。

　　5.8 超前预注浆的劳动力组织(每个工班)

　　工班长：1人；拌浆工：3人；注浆工：2人；向泵：1人；机电维修工：1人。

　　5.9 注浆效果分析与检查

　　超前预注浆的效果直接关系着后续开挖工序的顺利与否，对工期和成本的影响很大。只有这道工序做好了，开挖施工才容易。从以下两个方面着手，进行注浆效果的分析与检查。一是根据粉细砂层的孔隙率，分析各孔各段的注浆量(注浆时要严格记录)，计算填充率。一般情况下，孔隙的填充率不应低于75%，填充率太低，说明浆液注进去的少，固结率就低，开挖时容易产生涌水涌砂。二是根据以上分析计算结果，寻找注浆薄弱部位，选取若干个点进行钻孔检验。钻孔要大于开挖段长。钻孔后发现涌水涌砂者，下管进行补注。然后再次钻孔检查，直到不出现涌水涌砂时才进行开挖。

　　6 初衬背后注浆

　　6.1 目的及工艺流程

　　由于初衬喷射混凝土不够密实，初衬与围岩之间也存空隙，因此采用注浆的方法填充空隙，减小初支与围岩之间存在空隙而引起的围岩变形与地面沉降，同时堵塞水通路，减少水的积聚，提高结构的防水能力。

　　初衬注浆工艺流程如下：

　　注浆管加工--预埋安装--注浆准备--连接管路--拌浆--注浆

　　6.２施工方法

　　１) 注浆浆液与施工机具

　　选用普通32.5级硅酸盐水泥浆，水灰比为1：0.4～0.5，在水泥浆中添加2～3％的Mgo膨胀剂，施工时根据地质情况和试验确定施工配比。

　　注浆施工机具与设备如下：

　　注浆管加工设备：金属材料切割机、小型钻床、管螺纹套丝机、电焊机、钻头、铣刀等;

　　钻孔设备：T28风钻及配套工具等;

　　注浆机具：注浆泵及其管路、混合器、球阀、专用管接头等;

　　其它工具：管路扳手、活动扳手、螺丝刀、钢丝钳;

　　２) 注浆管安置

　　初衬注浆管采用预埋或钻孔法安设，注浆管沿隧道纵向每3m于初衬拱部设3排，呈梅花状布置。注浆管长度大于初衬厚度15～20cm,为45cm左右，注浆管进浆口车丝，以便与管路相连，注浆管中部设法兰式止水环，预埋时将注浆管出浆口贴近围岩，并焊在钢拱架上，入浆口螺丝部分涂防锈油，用旧编织袋包扎，防止喷射混凝土时螺纹和孔口堵塞.

　　３) 注浆

　　初衬后注浆时间视初衬混凝土强度确定，初衬完成一段立即注浆一段。注浆时，注浆压力控制在0.2～1.0Mpa之间，注浆速度为10～20L/min之间，并根据现场实际情况确定。速度减慢，且注浆压力达到或接近最高值时，结束注浆，开始进行下一孔注浆作业。并根据注浆记录和绘制的P-Q-T曲线来判断注浆效果(P-注浆压力、T-注浆时间、Q-注浆量)。

　　7 二衬背后注浆

　　7.1 目的与工艺流程

　　填充二次衬砌混凝土在拱顶可能捣固不够密实而留下的孔隙，以及二次衬砌与防水层之间形成的间隙，提高结构的

防水能力，确保二次初衬与初衬共同受力，避免由于初衬与二衬间的空隙变形引起结构的破坏。

　　注浆工艺流程如下：

　　注浆管加工→预埋安装→拆模后清理管口、检查螺纹→注浆准备→连接管路→拌浆→注浆

　　7.2 施工方法

　　1）注浆浆液及施工机具

　　二衬注浆液及施工机具与初衬相同

　　2）注浆管安置

　　注浆管采用φ42×3.5mm普通水煤气管制作，出浆口加工锯齿口，以利于浆液的排出，入浆口车螺纹，以便与管路相连，中部设法兰式止水环，靠防水板表面设固定圆盘，并用胶粘带将圆盘四周临时封住，防止浇注混凝土时浆液进入并堵塞注浆管．注浆管固定在模板上，入浆口螺纹部分涂防锈油，用编织布包扎，防止螺纹和孔口堵塞。注浆孔在隧道断面内设三个，拱顶设一个，两侧墙腰处各设一个，纵向间距为3m。

　　3）注浆

　　二衬注浆时间视二衬混凝土强度确定，完成一段立即注浆一段。注浆时注浆压力控制在0.2～1.0Mpa之间，注浆速度为5～15L/min之间，当注浆压力达到或接近设计终压，且进浆非常慢时，即可结束该孔的注浆。并根据注浆记录和绘制的P-Q-T曲线来判断注浆效果(P-注浆压力、T-注浆时间、Q-注浆量)。

篇2：地铁车站区间隧道施工辅助工法

　　地铁车站、区间隧道施工辅助工法