北京地铁十号线工呼区间二重管注浆试验段施工方案

北京地铁十号线工呼区间带水作业施工方案

一、工程概况：

1、工程简介：

工～呼区间隧道全长980.9m，线路位于东三环辅路下，埋深16～18m，起止点里程为：K18＋813.254～K19＋794.166，设临时施工竖井一座，位于左线K19＋657.384线路左侧，横通道长90.8ｍ，竖井北侧区间主线施工长度844.1ｍ，竖井南侧施工长度136.8ｍ。

工体北路844.13m 施工竖井 136.783m 线路左线 防灾通道 呼家楼线路右线 区间隧道平面布置示意图

2、工程水文地质情况

隧道穿越地层主要为粉质粘土⑥层，褐黄色，硬塑为主，局部软塑，中～低压缩性土，局部夹粉土薄层或透镜体；粉土⑥2层：褐黄色，潮湿密实，属中低～低压缩性土，局部夹粘性土薄层或透镜体。结构顶部位于圆砾卵石，⑤层，潜水水位以下，底板基本位于粉质粘土⑥层和粉土⑥2层，承压水位以下。隧道范围内土体自稳性差，易发生流砂甚至塌方。

区间隧道地质剖面平纵剖面图

1

3、施工过程中隧道出现渗漏水情况

自进入横通道施工以来，隧道拱部渗漏水严重，带水作业增加了施工难度，开挖中不断坍塌所致。横通道及主体隧道开挖施工中拱脚以上一直渗漏水不断，有渗、滴、线状流、成股流等现象，特别是目前的主体左右线开挖断面处，左线北侧表现为流砂涌泥现象，施工难以进行，目前已封闭待工；右线北侧拱部及拱脚成股流水，已连续三次坍塌；左线南侧左拱脚在喷射砼封闭后，仍有成股水流出。

区间隧道渗漏情况示意图

4、渗漏水原因分析 (1)地质原因

隧道拱脚位于粘土⑥2层，通过管井降水无法疏干粘土⑥2层中地下水。 ⑥2层形成隔水层，造成层间滞水严重。

(2)管线渗漏原因

①受东三环一带雨污水管线分布及流量影响，所有区间降水井及工体北路站部分降水井的水抽排到雨水管线内。分布于区间隧道正上方的雨水管由于没有做防水处理，管线渗漏水严重，造成洞内渗（流）水。

②位于区间隧道左右两侧的热力管沟、电力管沟埋深大，内部积水严重，其渗漏造成隧道拱部及侧墙渗水严重。

③本区间隧道的东侧邻近团结湖,最近处仅70m,且水位较高,造成附近土层含水始终处于饱和状态。

④可能存在不明水源。

二、施工方法：

为保证本标段地铁施工沿线建筑物的安全，保证施工安全与施工质量，加快施工进度，现根据地层在原设计基础上采取以下措施进行处理：

2

1、加密小导管，间距调整为15cm，长度2m，每榀打设，控制侧壁及拱顶坍塌。 2、二重管上台阶环向注浆，预先加固掌子面前方土体，控制坍塌。 （一）隧道施工流程 施工工艺流程

下一循环 上部核心土开挖 底板模筑砼 上部钢架安装 底板开挖 底板钢架安装 上部弧形开挖 下层边墙喷砼 二重管上台阶环向注浆施工（15m为一循环） 开 始 下层土方开挖 超前支护注浆 下层钢架安装 上部拱墙喷砼

（二）施工总体工序 序号 图示 施工程序 (1) 测量放线；挂网喷射15cm混凝土封闭掌子面。 （2）二重管上台阶环向注浆施工（15m为一循1 环） (3) 加密小导管，间距调整为15cm，长度2m，每榀打设小导管； 3

(1) 台阶拱部土体，保留核心土； 2 (2) 初喷5cm混凝土，立格栅间距75cm、挂网，补喷混凝土到设计厚度。开挖核心土。 (1) 开挖下台阶土体； (2) 初喷5cm混凝土，立格栅、挂网，3 预埋注浆管，补喷混凝土到设计厚度。施做仰拱。

三、二重管注浆施工方案：

二重管双液注浆工法具有快速凝结、设备小型、浆液隔水性优越的特点，因此采用二重管双液注浆工法可以有效解决地层涌渗水的问题，起到快速止水及加固的作用。

我们通过对设计及地质资料进行详细分析，就目前我方掌握的数据（勘察报告及建筑物及水文地质确认单）采用注浆施工是比较可靠可行的方案。此工法可以有效解决现有问题。对隧道开挖地层内含水量较大的卵砾及粉土层进行止水加固施工，并对各个层面接触部分进行土体改良注浆施工，使开挖土层形成稳定结构增强自身稳定性。

为确定该方案的可行性，计划先在区间隧道左线北K19+587.14～K19+561.14段作一长26m的试验段。因格栅及小导管施工在施工组织设计及施工方案中均有说明在此不再赘述，以下着重说明二重管注浆的施工方法。

（一）二重管施工的设计： 1、参数设计 孔 径：Φ42mm

成孔注浆：拟采用辐射法注浆，在开挖端面周围接触面以外进行注浆施工加固厚度约为3m左右；注浆具体布置详见平面图。

孔 间 距：断面孔位中心间距为1-1.5m；单孔重复辐射注浆。

4

布孔数量：按断面开挖需要进行设计 扩散直径：1.0m－1.5m

注浆压力：应大于0.5Mpa（根据地层调节）

确定填充率：由于地层除含粉土及粘土，同时还有卵砾层故预计注入率约50% 凝固时间：根据地质条件控制在30s以内。 2、材料配比：

我们计划采用北京城建勘测设计研究院所研制的双液注浆法进行施工，具体材料配比以下两种配比方案为基础。

（I）适用于洪积砂层、改良前缝隙大、松驰的冲积砂层、改良前缝隙大的砂砾层。（用于止水效果出众），凝固时间：0～30s

A液 1. 改性水玻璃 80% 2. 水 (以上为体积比) 20% C液 外加剂: y剂 17% t 剂 11% z剂 12% 水: 70% (以上为质量比) 注:A液:C液=1:1(体积比)以上为单位体积内两种混合液的配合比

（II）适用于松驰冲积砂复合层（高强型），凝固时间：30～60s

A液 1. 改性水玻璃 60% 2. 水 40% B液 1.水泥 40.7% 2.水 55.3% 3.外加剂:p剂 0.11% y剂 0.07% t 剂 0.1% x剂 0.12% 以上为质量比 注:A液:B液=1:1(体积比)以上为单位体积内两种混合液的配合比

(以上为体积比) 5

3、设计方案

施工按照先做帷幕止水再加固的方法，先长后短，由远到近的顺序进行，这样可以充分填充止水，具体如下：

①采用辐射法注浆(见附图)，辐射孔角度及长度设定如下表：

编号 角度 长度 编号 角度 长度 补 66° 3.3m X-6 14° 12.4m X-1 63° 3.3m X-7 9° 15.2m X-2 45° 4.2m X-8 6° 15.1m X-3 34° 5.4m Y-1 4° 15.03m X-4 24° 7.4m Y-2 0° 15m X-5 18° 9.5m 注：每个沿直径方向的剖面显示编号相同，这里仅以中断面剖面为例。 断面角度辐射角度皆为45度，可参见附图。

②注浆孔共分为I、II两排，每排五个孔位，每个孔位有不同的辐射角度孔，具体分布如下：I-1-系列8个，I-2-系列16个，I-3-系列16个，I-4-系列16个，I-5-系列16个；II-1-系列2个，II-2-系列4个，II-3-系列4个；控制性补孔5个，共计注浆孔87个。

③成孔深度为1139.2m

④根据加固范围及地层注入率计算，每循环注浆量预计为200m3 （二）二重管注浆施工工艺 1、主要工艺流程：

①场地清理，对断面进行局部加固，对已封工作面进行进一步加固，挂网并补喷C20砼,厚度150mm，作为止浆墙；因台阶较短,在台阶后部搭建脚手架工作平台。

②采用电葫芦将施工机械及配套设备移至井下，用井下运输车辆及挖掘机将设备安装到位。

③专用配电箱电源安装并检查水电安装安全是否合格。 ④井内运输设备将注浆材料运至配料区，准备注浆施工。

2、施工工艺流程图

6

封闭掌子面 注浆 定孔位 后退注浆钻 孔 注浆结束 配浆 移至新孔位 3、二重管施工工艺 （1）工艺要求

根据现有地层特性，需对土层注浆处理施工提出针对性要求，在注浆时采用封孔工艺对土层进行处理。

a.定桩位：严格按照施工布置图进行测量放线定位，并经监理验收合格。 b.钻机就位：对孔位时，应在测量人员控制下进行，对准孔位后，钻机不得移位，大小臂也不得随意起降。

c.钻进成孔：第一根桩施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况，出现大量溢水出水时，应立即停钻，分析原因再进行施工。

d.退出钻杆：严格控制退出幅度，每步不大于10cm，匀速退出，注意钻机参数变化。

e.浆液配比：采用经检验准确的计量工具，严格按照设计配方配料。

f.注浆：开始注浆时根据地层情况采用小压力慢速注浆，当退到孔口时进行封孔注浆利用浆液自身特性进行封孔，使浆液充分渗流入土层。严格控制注浆压力，同时密切关注压力表，当压力突然上升或从侧壁溢浆时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆设计参数或重新封堵等措施重新注浆。

（2）二重管双液注浆质量标准

内 容 孔位偏差 孔距偏差 标 准 ±20 mm ±100mm 内 容 注浆压力 注浆量（暂定） 标 准 ±5% 25% 7

注：严格执行《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）。 （3）监测 ①监测目的

为防止在施工过程中对地面及隧道上方管线造成影响，因此，在保证整体平稳的前提下,需要对地面高程变化及结构变形进行即时监测,以提供可靠的信息反馈保证下一步施工。

②测量

a、监测仪器设备：精密水准仪等。

b、测点埋设：基准点应布设在远离注浆处理区；每点距离7米。

c、监测时应严格按照国家一、二等水准测量规范执行。沉降点间距和复测周期按照中华人民共和国《城市测量规范》执行。

（4）施工组织及资源配置 ①人员配置计划

为便于管理，劳动力使用时，根据专业工作性质，将其分编成3组（成孔、注浆、材料），默契配合作业。为确保施工的顺利进行，协调各方面关系，加强施工组之间的配合，建立以工班为单元的组织机构

职务 技术负责人 安全负责 质量负责 施工班长 电工维修

②材料及劳动力计划

水电需要量计划：需200KW电量，用水量40m/天 劳动力需要量计划：

3

人数 1人 1人 1人 2人 1人 备注 8

序号 1 2 3 4 ③设备配置

部 门 成孔、注浆施工队 管理人员 配合人员及喷射砼人员 人 数 数 量 2 所需人数 8人/队 5人 10 23人 本方案将采用小型的机械组合方式进行施工，注浆设备如下。

机械与器具 TXU—75A型钻机 ZBSB双液变量注浆泵 SJY—双层立体式搅机

数量 2台 2台 1台 机械与器具 旋转二重管 注浆液混合器 钻头 数量 40米 10个 40个

其他配套机械：

井下运输车3辆、挖掘机1辆、人工叉车1台，喷射砼配套设备等。 其他小型配套设备：

潜水泵1~2台、专用电闸箱1台，钢丝加硬水管150m等。 ④施工进度计划

根据设备配置及工作量强度拟订每循环时间约为10天，其中包括进场准备及设备安装1－2天，施工预计为6-7天。

每天工程计划安排如下：

9

工日 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工 作 安 排 现场加固喷射砼，并搭建施工工作面 设备进场、就位调试、材料进场、人员培训及熟悉现场 1钻:、2钻成孔4-6个 1钻、2钻成孔6-8个 1钻、2钻成孔12个 1钻、2钻成孔12个 1钻、2钻成孔16个 1钻、2钻成孔16个 1钻、2钻成孔24个 施工完毕整理场地进行后续施工

四、工程质量保证措施

工程质量严格按照本工程制定，并经甲方和有关技术部门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。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。

1、工程质量保证制度

(1)成立工程项目经理负责人质量管理小组，完善质量保证体系的质量管理责任制，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。

(2)定期召开质量分析会议，组织质量教育，严格执行“三检”制度，加强技术交底工作，强化工序控制，由责任性强、经验丰富的工程师担任质量控制人员，实施监督检查，保证工程质量。

(3)加强现场施工材料管理，严格执行进料检验程序，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，并将所有材料的合格证、材质单及复检单存档。

(4)配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录，使之成为评价工程质量的重要依据。

10

(5)加强与甲方，监理的配合，认真接受指导和监督。 2、工程质量措施

(1)钻孔施工：开钻前，应严格按照施工布置图，布好孔位。钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm。钻杆垂直度不得大于1%。钻孔时，密切观察钻进进度，溢水出水情况，出现大量溢水出水，应立即停钻，分析原因再进行施工。

(2)配料：采用经计量准确的计量工具，严格按照设计配方配料。

(3)注浆：注浆时，应严格按照顺序分布进行施工。当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时，应立即停止注浆。每段注浆量应严格设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。

(4)注浆完成后，应采用措施保证不溢浆、跑浆。 (5)每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。

(6)整个注浆施工应密切注意和防止地面出水溢浆、隆起等情况，加强对施 工地段的沉降观测。 3、质量问题的处理

如发生质量问题，立即口头上报监理，并在4小时内递交有关质量问题的书面详细报告，包括时间、部位、细节描述、产生原因等 4、技术资料

基础施工项目经理部在施工过程中负责收集、整理各种原始资料和记录，并及时上报监理。按照国家有关标准和要求，完成技术资料的分类、归档工作。在每项分项工程完成后，在监理规定时间内，提交符合规定要求的竣工资料四份。

五、安全措施

1、建立健全各种岗位责任制，严格执行现场交接制度。

2、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、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。

11

4、安装高压管路和泵头各部件时，各丝扣的联接必须拧紧，确保联接完好。 5、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。

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

7、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。

8、注浆现场操作人员必须配制安全帽、防护眼镜、口罩和手套等劳保用品，方可进行注浆施工。

六、施工应急预案

1、防止沉降所采取的措施

(1) 根据监测资料，分析沉降、变形发生的原因，有针对地采取调整开挖方法，如停止降水进行回灌等措施，确保安全。

(2) 整个施工过程中严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”的施工原则。

(3) 严格控制每循环进尺长度0.5～0.75米，确保掌子面安全稳定。 (4) 控制台阶长度小于5米，充分利用地层纵向承载拱的作用。

(5) 快速进行架立格栅钢架，挂网、喷射混凝土施工，及时封闭初期支护，以减少地层松弛，最重要的是及时封闭仰拱。

(6) 及时进行二次衬砌，减少地表下沉。

(7) 格栅钢架拱脚设钢垫板及时注浆锁脚锚管，防止其下沉。 (8) 上部开挖设临时仰拱，防止拱部下沉。

(9) 初期支护完成后，立即进行填充注浆，以填充初期支护与土层空隙，抑制土层下沉。

(10) 建立标准施工卡片，严格施工工艺、施工纪律，加强生产管理。 (11) 加强监控量测工作，及时进行信息反馈，正确指导施工。 2、防止隧道土体塌陷的措施

12

(1) 采用人工配风镐开挖施工，减少对土体的扰动。

(2) 洞内配备足够的装土草袋，木料、型钢，一旦发现掌子面塌陷，立即封堵支顶，并喷射混凝土封闭掌子面，插打压浆管压浆防止塌陷和减少地面下沉。

(3) 开挖过程中，为防止拱顶和边墙处土体塌陷，采用插板封堵。 (4) 开挖过程中，对掌子面砂石层喷射混凝土封闭。

(5) 开挖支护力求快速，开挖进尺控制在0.5~0.75米，初期支护快速成环，尽早封闭。

(6) 加强塌方的预测。采用探孔对地质情况或水文情况进行探察，坚持经常观察洞内围岩受力及变形状态，及时发现塌方的可能性及征兆。

(7) 加强初期支护，控制塌方。开挖出工作面后，及时进行初期支护，防止局部坍塌，提高暗挖断围岩整体稳定。

(8) 若暗挖段发生塌方，应详细观测塌方范围、形状、塔穴的地质构造，查明塌方发生的原因和地下水活动情况，认真分析，制定处理方案，并及时迅速处理。 (9) 对大塌方，可采用大管棚法稳定围岩体，待其基本稳定后，按先上部后下部的顺序清除渣体，并尽快进行衬砌。 3、防止管线破坏的措施

本标段区间隧道均为暗挖法施工，管线均位于隧道上部，施工中应控制地层沉降，避免起管线过大沉降而破坏，采取以下的保护措施。

(1) 认真核实地下管线资料，调查清楚各管线类型、规格、埋深，做好详细的保护方案。

(2) 确保各类管线闸阀始终处于正常工作状态，一旦出现渗水、漏气等异常情况，立即查明原因，采取措施，并与管理单位取得联系，关闭闸伐，确保管线安全，避免灾害性事故的发生。

4、突然涌水、涌砂、局部过量静水压力预防处理措施

本标段隧道穿过粉土、细砂层、中粗砂层地层中，透水性强，结构中部位于粉细砂、中粗砂层，底板位于细中砂层，卵石砾石地层中，结构进入承压水层，易发生涌水、涌砂局部过量静水压力现象，施工难度较大。

13

为此开挖前采用降水措施，由于粉细砂层特别是中粗砂层渗透系数大，故采用地面深井降水，施工中辅以洞内轻型井点降水措施。施工时采用超前预注浆加固地层及掌子面喷射混凝土等施工方法，预防涌水、涌砂局部过量静水压力现象的发生。

如发生涌水、涌砂局部过量静水压力现象，采取如下措施处理：

(1) 在洞内储备足够的装土草袋、木料、型钢，一旦发现掌子面有事故征兆立即封堵支顶。

(2) 准备足够的排水机具，一旦发生涌水、涌砂局部过量静水压力现象，立即强排，并喷射混凝土封闭掌子面，插打压浆管压浆堵水。

(3) 采用超短台阶法，人工开挖，减少对土体的扰动。开挖支护力求快速封闭成环，并有足够的刚度承受静水压力。

(4) 做好地质超前预报，在开挖工作面上钻探测孔，一旦发现涌水、涌砂局部过量静水压力现象，提前做好预防。 5、对人行天桥影响的预防与处理措施

(1)布置桥梁沉降观测点，在施工中加强观测，及时反馈信息，掌握桥梁沉降数据。 (2)在隧道施工时，用千斤顶顶起梁，临时封闭交通，待二衬施工完毕后恢复。 (3)近桥点的主体开挖要严格遵循短进尺、短台阶、早封闭的开挖原则，加强围岩收敛的监测，如有不正常收敛或收敛加快等现象发生，及时分析原因，并采取架设临时钢支撑等措施限制其收敛，并及时施做内衬。

(4)与路权单位联系，索取桥梁结构资料，分析桥梁结构受力特征，掌握桥梁桩基的种类、长度、埋深等技术资料，了解桥梁的荷载及使用情况，确定桥梁的容许变形值，邀请专家分析制定桥桩的保护措施。

6、对房屋建筑影响的预防与处理措施

(1)调查房屋的结构及基础类型，分析施工对其影响情况。

(2)布置房屋沉降观测点，在施工中加强观测，及时反馈信息，掌握房屋沉降数据。 (3)近房屋段开挖要严格遵循短进尺、短台阶、早封闭的开挖原则，加强围岩收敛的监测，如有不正常收敛或收敛加快等现象发生，及时分析原因，并采取架设临时钢支撑等措施限制其收敛，并及时施做内衬。

14

(4)进行洞内注浆及地表跟踪注浆。 (5)加强超前支护，必要时施做大管棚。

七、附图

15