1、富水砂質地段地鐵淺埋暗挖施工工法中鐵XX局集團有限公司二O XX年四月富水砂質地段地鐵淺埋暗挖施工工法1 前言xx地鐵一號線一期延伸線工程土建第六合同段暗挖段里程 DK4+610.491 DK5+753.404，全長1142.913m （雙線），線間距13.0m,線路平曲線通過 R=200m和R=400m 兩個平曲線，線路坡度成“ V形，隧道埋深10.2m11.6m，洞身通過地質主要為粗砂、粉 細砂、中-粗砂、礫砂，圍巖級別為V類，基底穩定。該段地下水有兩層，上層為全新統渾 河沖積、洪沖積的粉細砂、 中粗砂中的空隙巖內空隙潛水, 地下水穩定, 水位埋深 4.66.0m； 下層地下水為空隙承壓水

2、，承壓水頭埋深為7-11m，含水層滲透性強。地下水對混凝土結構無腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋及鋼結構具有弱腐蝕性。為確保安全、節約成本,施工 中我們采用礦山法施錨噴支護,復合襯砌,襯砌斷面為單線單洞馬蹄形,初支采用超前小導 管加格柵噴錨支護。同時,對注漿材料、注漿壓力、超前探測方法、探測深度控制技術以及 暗挖監測和數據分析方法等進行了科技攻關, 經總結形成本工法。該工法的施工技術在2008年10月11日經中國鐵道建筑總公司評審處于國內先進水平 ,科技成果獲 2008年度中鐵二十 局集團有限公司科學技術二等獎。2 工法特點2.1 對于土質密實的作業面采用注固砂劑, 土質疏松的部位注水泥水玻璃雙

3、液漿, 合理有效 的降低了施工成本。2.2 在富水砂質地層有動水的狀態下,采用超前探測方法,選擇合理的動態設計支護參數, 加快了施工進度。2.3 采用打設長、 短結合小導管注水泥水玻璃雙液漿超前支護, 密排格柵法施工穿越滲水暗 渠,采用二層管雙液注漿法加固管線滲漏部位,合理可行。3 適用范圍適用于明挖法、盾構法不具備施工條件,地層比較松軟、圍巖類別差的暗挖隧道、地鐵 工程、地下停車場、地下街道、地下商業街及市政地下管網的施工。4 施工原理 嚴格遵循“管超前,嚴注漿,短開挖,緊支護,勤量測,快封閉的十八字方針,采用超前小導管注漿加固開挖面的軟弱地層,使小導管周圍土體固結成拱形承載體,在承載體棚架

4、作用下采用上下臺階預留核心土開挖方法, 超前初期格柵支護承受圍巖內力,沉降穩定后做復合襯砌加強承載。開挖過程中,采用打設長、短結合小導管注水泥水玻璃雙液漿超前支 護,密排格柵法施工穿越滲水暗渠,采用二層管雙液注漿法加固管線滲漏部位。5 工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程富水砂質地層淺埋暗挖施工工藝流程見圖 5.1.1 1。淺埋暗挖段施工順序見圖 5.1.2 2。5.2 操作要點5.2.1 施工準備根據施工圖提供的線位初步放樣, 按照放樣圖對作業區段管線情況做詳細調查, 掌握管線類型，走向及管線滲漏情況并與原有管線圖作對照，認真標注；施工區間選擇代表性地段 進行地質鉆探，與施工圖地質資料作對

5、比；沿施工線路走向做地質雷達探測，檢查線路方向 有無潛在的不安全隱患，提前進行處理。522超前注漿材料、注漿壓力、支護參數確定根據掌握的水泥水玻璃與固砂劑的性能，針對需要處理的地質類型，在可注性、可行性、有無環境污染、經濟性及工藝實施難易度等特性方面綜合考慮，選擇比較適宜的材料對施工作業面做注漿材料效果試驗，等注漿材料達到強度后開挖檢驗注漿效果。注漿材料確定后，進行注漿壓力與該地質擴散半徑關系試驗。依據試驗結果確定超前小導管打設環向間距、外插角、小導管長度。5.2.3超前鉆孔探測超前鉆孔探測是現代地下工程施工過程中常用的超前地質預報手段之一，對于隱伏含水構造的超前探測預報，它能夠直觀看到圍巖地

6、質，密實狀況，可以精確測定不同位置，不同深度的含水精度。 根據施工中遇到不同的地質地段和施工階段，分別采取不同的鉆孔深度進 行長、短距離的水平探測、徑向探測、鉆孔的數量可以根據地質圍巖狀況進行選擇。工作方法:1超前鉆孔在掌子面四周邊角上 和中心梅花形布設 57個 超前地質預報鉆孔，鉆孔方 向呈放射狀延伸到地下洞 室掌子面的周邊外，孔深 3m5m不等。對于特殊地 段，可適當增加鉆孔密度， 加長鉆孔深度。2、數據收集分析通過對現場鉆孔泛水、 含水量的檢測，鉆探過程中 圍巖的直觀記錄以及數據 分析，可對前方地層中的地 質、賦水情況及圍巖密實情 況進行判斷。5.2.4 超前加固通過超前探測情況及 選擇

7、的注漿材料，采用超前 小導管注漿加固開挖面，根 據施工放樣開挖輪廓線預 留810 cm沉降量，進洞第 一榀格柵位置在軌面線以 上沿一周打設超前注漿小 導管，進洞后沿拱部180范圍打設超前注漿小導管， 安裝小導管完成后噴射5調 整 方 案調 整 方 案圖5.1.1 - 1富水砂質地層淺埋暗挖施工工藝流程8 cm厚混凝土封閉，噴射混凝土達到強度后進行超前注漿，漿液在開挖輪廓線形成一層帷幕 “盔甲”后，開始沿開挖輪廓線開挖。R摯：f或 WA :加匚：、卄;： 1十匕、以卜；：S ： 柯椒護；KSMt*遼北冃明支的：哺就和借吐水忌.WOft；鱷賀邊電艮也部越*期L幽，Mr 樂塔襯氐，現歸本團所示意施工

8、方住盤用于區同隧連標準階酉.圖5.1.2 2暗挖段施工順序示意5.2.5初期支護采用上下臺階預留核心土人工開挖，嚴禁機械施工對掌子面產生擾動，開挖進尺50 cm后，安裝格柵，拱腳采用鎖腳錨管固定，鎖腳錨管與格柵焊接在一起；穿過格柵空隙打設下 一榀格柵開挖超前注漿小導管，小導管尾部與格柵焊接在一起，完成后噴射混凝土封閉，超 前管及鎖腳錨管注漿，進入下一循環。當上臺階進洞35m后開始下臺階施工，核心土長度一般為23m,下臺級開挖先挖除上臺階核心土，依次向下開挖，開挖進尺與上臺階格柵間 距相同，下臺階進洞開挖若邊墻不穩定或出現流砂時，應及時用砂袋填塞，預埋注漿管注漿。5.2.6特殊位置施工處理1、穿

9、越暗渠采用打設長、短結合小導管注水泥水玻璃雙液漿超前支護，密排格柵法施工，提高土體的密實度，減小土體滲透系數，增強土體固結力，防止塌方。(1) 拱部施工參數雙層小導管施工參數：長管參數設計：42X 3.25無縫鋼管，長度 34m,環向間距0.3m，縱向間距1m,外插角3035,每兩榀打設一環，溢漿孔6-8mm梅花形鉆孔，間距 10 cmo根據地質選擇管長和外插角度，地層條件差時取上限，擴大加固圈。短管參數設計：42X 3.25無縫鋼管，管長1.5m,外插角，1520 環向間距20cm, 每品格柵布設一環，溢漿孔68mm梅花形鉆孔，間距 10 cm。注漿漿液選用雙液漿，配比0.81: 1，注漿壓

10、力0.60.8 MPa。（2）邊墻施工參數邊墻軌面線以上部位打設徑向注漿小導管，采用42 X 3.25無縫鋼管，長3.54m,間距1 X 1m,梅花形布置，漿液為水泥漿（或雙液漿），注漿壓力為0.81MPa（3）洞內加固措施在拱頂180度位置加設152 （壁厚為10mm鋼管臨時支撐，臨時支撐間距同格柵間距， 支撐鋼管端頭與格柵焊接。2、滲水管線部位處理采用二重管雙液注漿法，由地上往下垂直注漿。注漿壓力：P=0.15MPa0.75MPa,凝固時間：24min，為速凝注漿，鉆桿回抽幅度：約1520cmo（1 ）漿液配置漿液為A液和C液的混合物，A液為改性后的水玻璃，C液由水泥、外加劑和水組成。外加

11、劑主要是調節漿液的可灌性和混合液的凝結時間，因此在施工現場中，外加劑的添加應根據現場的實際情況進行適當的調整。漿液施工配合比見表5.2.6-1 。表5.2.6-1漿液施工配合比A液（水玻璃）C液（水泥漿液）備注硅酸鈉：411kg稀釋劑水泥：198kgD 劑:49.8kgE 劑:29.7kgH 劑:42.9kgG劑：35.8kg水：若干C液各成分放入攪拌機的順序 依次為：水、外加劑、水泥（2）二重管雙液注漿法的技術指標（見表 5.2.6-2 ）表5.2.6-2二重管雙液注漿法技術指標內容標準內容標準孔位偏差 20mm注漿壓力 5% （無特殊結構下）孔距偏差 100mm注漿量 10%鉆桿垂直度V

12、1%提升幅度 15cm（3） 施工注意事項提升鉆桿：嚴格控制提升速度，每次提升不大于200mm勻速上升。提升出后的鉆桿應及時清洗干凈，以備后用。漿液配比：采用經計量準確的計量工具，按照設計配方配料。注漿：嚴格將壓力控制在 0.150.75MPa之間。注漿還應密切關注漿液流量，當壓力突 然上升、下降，地面溢出時，應立即停止注漿。必須查明異常原因，采取必要的措施（調節 注漿參數、移位、打斜孔等方式）方可繼續注漿。（4 ）二重管施工特點在噴漿過程中，噴漿管不回轉，不會發生漿液溢流現象，并且對土層有很強的滲透性， 滲透范圍可以根據壓力大小人為控制。在二重管的端頭設置的漿液混合器中，A、C無收縮漿液可以

13、完全地混合，均勻的噴入到地層中，凝結時間可以自由調節，并且可以實行復合噴入施工。根據其特點，對滲水管線兩側梅花型布置注漿孔，距離管線外壁150cm,布設間距80cm,斜插角為10；注漿深度穿越管底下 1.52m注漿長度根據管線滲漏段長度向兩端各延伸 5m為宜。527監控量測1、監測項目根據招標文件、設計資料以及現場實際情況，本隧道施工過程中需對場區內及周圍環境 進行的檢測項目主要有：地表沉降、洞內收斂、拱頂下沉、仰拱隆起。2、監測頻率對于暗挖區間的隧道施工，當開挖面與量測面距離v2B時（B為隧道寬度），1次/d ;當開挖面與量測面距離v 5B時，1次/2d ;當開挖面與量測面距離 5B時，1次

14、/周。3、測量方法地表沉降、拱頂下沉、仰拱隆起觀測方法采用精密水準測量方法。基點和附近水準點聯 測取得初始高程。觀測時各項限差宜嚴格控制，每測點讀數高差不宜超過0.3mm,對不在水準路線上的觀測點，一個測站不宜超過3個，超過時應重讀后視點讀數，以作核對。首次觀測應對測點進行連續兩次觀測，兩次高程之差應小于土1.0mm,取平均值作為初始值。洞內收斂采用收斂儀，隧道初支成型后測取基準值，然后按監測頻率進行監測。4、沉降值計算盡可能的布設監測網，以便進行平差處理，提高觀測精度，然后按照測站進行平差，求 得各點高程。施工前，由基點通過水準測量測出隆陷觀測點的初始高程H）,在施工過程中測出的高程為 H。

15、則高差厶日=Hn 即為沉降值。5、監控量測數據處理及信息反饋取得各種監測資料后，需及時進行處理，排除儀器、讀數等操作過程中的失誤，易V除和 識別各種粗大、偶然和系統誤差，避免漏測和錯測，保證監測數據的可靠性和完整性，采用 計算機進行監控量測資料的整理和初步定性分析工作。5.2.8 防水層施工防水采用結構自防水加附加防水層（土工布緩沖層和ECB防水板）全包防水。1、緩沖層采用水泥釘和塑料圓墊片固定在基面上，固定點間呈梅花形布設，固定點間距為：拱頂 500800mm邊墻8001000mm底板15002000mm鋪設緩沖層時沿隧道環 向進行鋪設，不得拉得過緊，以免影響防水卷材的鋪設，同時在分段鋪設的

16、緩沖層連接部位 應預留不少于200mm的搭接余量。2、 接縫采用雙焊縫熱合機將相鄰兩幅卷材進行熱熔焊接，搭接寬度為100mm接縫為雙焊縫，中間留出空腔以便進行充氣檢查。固定利用熱風焊槍將焊接好的卷材熱熔粘貼在塑料圓墊片上。ECB防水板焊接、防水板固定節點示意分別如圖5.2.8-1 和5.2.8-2 所示。防水板i圖5.2.8-1 ECB 防水板焊接示意（單位：mm）噴射混凝土找平層EC卷材水泥釘鐵墊片塑料圓墊片土工布緩沖層圖528-2 防水板固定節點示意圖5.2.9 二次襯砌根據區間隧道穿越地層實際情況，為保證施工安全，區間隧道在圍巖變形監測結果趨于穩定時即開始襯砌施工。在襯砌施工時，采用仰拱

17、先行，拱墻襯砌緊跟的施工方案。在隧道襯砌施工時，在每板襯砌中部預埋 23根注漿管，注漿管采用4050鋼管, 其長度根據設計襯砌厚度確定。為防止注漿管堵塞，混凝土施工前先對注漿管進行清理和預埋定位，并用塑料泡沫或海綿兩頭填塞，防止混凝土澆筑時堵死，模板拆除后，及時清理， 保證暢通。等混凝土達到強度后進行二襯背后注漿，漿液采用1:1水泥漿。6勞動組織勞動組織見表6.1 1 。表6.1 1 勞動組織序號工種人數備注序號工種人數備注1負責人1現場管理9機械司機10運輸車，空壓機，電葫蘆2技術員2技術指導與施工控制10噴射工4噴射混凝土3質檢員2質量控制，檢查試驗11開挖工26挖土，裝渣4試驗員1現場試

18、驗12混凝土工15澆筑混凝土5安全員1安全監督，檢查13防水技工8鋪設防水板6監測人員5放樣，凈空檢查，監測14雜工2文明施工，現場清理7電工2配電設備安裝，檢查15鋼筋工12安裝格柵，鋼筋綁扎8電焊工10格柵，鋼筋加工16模板工8調試臺車，安裝7材料和機具設備7.1主要材料：水泥采用普通硅酸鹽水泥 ，改性水玻璃，具備出廠合格證，經檢驗合格；砂子、石子的規格型號符合設計和規范規定；防水采用結構自防水加附加防水層（土工布緩沖 層和ECB防水板）；鋼筋及小導管規格型號必須符合設計要求，經進場檢驗合格。7.2材料機具設備見表 7.2-1 。表7.2-1主要施工機具設備序號設備名稱數量型號用途序號設備

19、名稱數量型號用途1空壓機220 m 3供風9輸送泵1HBT60輸送混凝土2軸流風機1通風10翻斗車81.0 m 3出渣3井架15+5t出渣下料11風鎬8G10破除混凝土4注漿泵4雙液單液注漿12振動器12B15振搗混凝土5混凝土噴射機4TK961噴混凝土13鋼筋加工設備1套鋼材加工6混凝土攪拌機1JS500拌料14熱合機8TH-1防水板鋪設7襯砌臺車4液壓自行二襯施工15提升料斗21.5 m 3裝渣8灰漿攪拌機4JJS-10注漿液攪拌8質量控制8.1本工法執行的質量標準為地下鐵道工程施工規范和地下鐵道工程驗收評定標準8.2富水砂質地層淺埋暗挖施工前技術準備必須充分，工序要合理，支護參數要經過認

20、真試驗和檢算。8.3嚴格按照工序流程施工，加強過程檢查及監控量測工作，對檢測數據進行認真、準確地分析。8.4在開挖、初支、復合襯砌等每道工序施工前，對所有施工人員進行技術交底，讓每個施工 人員均熟悉本道工序的質量要求和操作要點。8.5在超前注漿作業中，現場技術員必須跟班作業 ，確保注漿密實；在格柵安裝過程中，現場技術員要對每榀格柵的焊接質量和尺寸逐一檢查，嚴格控制初支噴射砼的設計厚度；襯砌施工必須準確確定圍巖變形檢測結果趨于穩定后，方可進行。8.6鋼筋網和格柵鋼架要注意應在初噴35cm砼之后施作，以防止鋼筋遇水銹蝕。鋼筋網要與小導管端頭焊接牢固。相鄰格柵鋼架間以縱向連接鋼筋連成整體，以增強其受

21、力的整體性能。鋼筋網及格柵鋼架安裝完畢后，及時噴射C25砼至設計厚度。8.7下臺階開挖后除了及時施作以上支護體系外，應盡快施作仰拱砼或底部填充砼，以改善整體受力結構。9安全措施9.1建立健全安全保證體系，成立體系建全的安全管理組織機構，建立以安全風險責任制為中心的各項安全管理制度。9.2所有作業人員必須崗前培訓，經考核合格后方可上崗。電工、電焊工和機械司機等特殊 工種必須經相關部門培訓，并取得相關作業證書后方可上崗。9.3施工過程嚴格遵循“管超前，嚴注漿，短開挖，緊支護，勤量測，快封閉”原則，設置 專職安全員，對工程安全生產全面負責，及時進行安全交底，同時進行日常安全檢查，發現 違規現象及時處

22、理。9.4雨季施工，及時檢查排水設備及管網的可靠性，疏通排水通道，根據天氣預報的雨量大小，必要時在適當部位增設臨時排水溝槽和抽水設備，避免洪水淹沒地下區間隧道。9.5建立監測系統，在施工全過程中進行圍護結構、周圍地面、建筑物等沉降、變形監測，發現異常情況，及時進行處理。9.6施工前認真核實地下管線資料，調查清楚管線分布的類型、規格、埋深，做好詳細記錄。對支吊、加固保護的不同管線建立與各自單位的聯系卡片，對可能破壞的各類管線，結合施 工現場及工程施工階段分別制定相應的保護方案及應急處理措施，并取得相應管理單位的認可，經監理批準后實施管線支吊或遷移。尚應根據管線的分布及其特點，建立相應的安全區 域

23、，掛牌標示，嚴禁機械設備碰撞。10環保措施10.1嚴格遵守國家及當地政府的相關環境保護法律、法規，建立健全完善的環境保護體系。10.2開工前根據現場情況核實、確定環境敏感點、環境保護目標和對應的環保法規及其它 要求，識別出施工各階段環境因素，確定重大環境因素，制訂環境管理方案，兼顧環境保護 要求合理編制實施性施工組織設計（方案）等。10.3 制定相應的環境保護措施及制度，并加強相關人員環境保護技術培訓。10.4 開工前，應完成工地排水和廢水處理設施的建設，并保證工地排水和廢水處理設施在 整個施工過程的有效性，做到現場無積水、排水不外溢、不堵塞、水質達標。10.5 施工過程中嚴格做好噪聲控制工作

24、，建立必要的噪聲控制設施，如隔聲屏障等，以減 少施工對周圍居民生活的影響。 對施工有可能會對地層產生的擾動， 引起建筑物變形或沉陷， 對臨近建筑物要事先祥查、做好記錄，對可能的危害采取加固等預防措施。10.6 施工期間要愛護草木，合理組織施工，嚴禁亂占地、多占地，生產生活垃圾應分類堆 放，集中收集，運至指定地點，不得隨意亂丟亂放。施工過程中使用水泥等易飛揚材料應盡 量在倉庫內存放，堆土場、散裝物料漏天堆放場要壓實、覆蓋，同時施工便道應及時灑水， 避免揚塵。11 效益分析11.1 經濟效益xx 地鐵地鐵淺埋暗挖段作為全線的控制性工程，采用本工法施工，圍巖穩定性控制良 好，施工安全可靠。同時，通過

25、超前探測與方案優化，有效的控制了圍巖變形及地表沉降， 加快了施工進度，降低人工費用，通過注漿材料和注漿壓力試驗，調整支護參數，有效的控 制了注漿量，節約施工投入 210 余萬元。11.2 社會效益 （ 節能和環保 ）采用本工法施工，實現了快速優質，使得 xx 地鐵一號線一期延伸線工程土建第六合同 段暗挖段施工完成后，線型美觀 , 工程質量優良，施工過程中未出現一例質量、安全事故。 在施工中不僅節約了材料資源， 還通過科學合理的環境保護措施， 把對周圍環境的污染程度 降到了最低。 本工法的成功應用為 xx 地鐵順利貫通做出了重要貢獻 , 施工中多次受到業主的 好評,為企業在遼寧省交通工程領域贏得了良好信譽 ,樹立了良好形象 , 社會效益顯著。12 工程實例12.1 xx 地鐵一號線一期延伸線工程土建第六合同段該項目位于xx市經濟技術開發區，地鐵暗挖段全長2284m,線路穿越地質為富水砂質地層，線路與市政雨水管、污水管平行，管線滲漏嚴重，施工環境始終處在飽和動態含水砂 層,施工難度大,安全風險高。該工程于 2