富水圆砾地层三篇

富水圆砾地层 篇1

南宁地铁1号线某标段采用土压平衡盾构施工,盾构区间地层以富水圆砾地层为主,本工程某左线区间隧道穿越地层主要为(5)1-1圆砾层(95.81%),该地层2～20mm占47.99%、>20mm颗粒平均含量为30.18%,最大粒径70mm,粒间充填以中粗砂为主。重型动力触探试验修正后击数3.8～17.6击,平均10.8击,中密为主。各种地层含量及比率如图1所示。

2 刀盘、刀具耐磨设计

2.1 刀盘耐磨设计

应用于本工程的刀盘采用开挖直径6 280mm,开口率为33%的辐条+面板式设计的复合式刀盘。刀盘防磨损主要是刀盘面板/背后板、刀箱/刀座和刀盘外圈的磨损设计。

1)刀盘面板/背后板耐磨保护刀盘面板/背后板采用在刀盘结构面板上焊接HARDOX板,并且在耐磨板上堆焊方格耐磨焊。刀盘面板/背后板耐磨保护见图2刀盘面板/背后板耐磨保护。

2)刀箱/刀座耐磨保护刀箱/刀座主要是指滚刀刀箱和铲刀刀座,滚刀刀箱采用在刀箱四角处增设耐磨块,铲刀在刀座后侧焊接耐磨块来抵抗在圆砾地层中掘进产生的冲击荷载和磨损破坏。刀箱/刀座耐磨块焊接位置见图3。

3)刀盘外圈耐磨保护刀盘外耐磨圈增设硬质合金耐磨条,耐磨条采用沿刀盘外圈等间距(间距100mm)焊接,在焊接硬质合金耐磨条过程中需要采取措施防止因受热不均导致硬质合金耐磨条开裂。硬质合金耐磨条和焊接位置见图4刀盘外圈耐磨保护图。

2.2 刀具耐磨设计

根据本标段特点和结合我司在成都某标段黏土卵石层的掘进实例刀盘配备了20把先行刀、38把250mm宽刮刀、8把铲刀、4把周边保护刀、4把中心双刃滚刀、11把18寸单刃宽刃滚刀、1把仿行刀、2把液压磨损测试刀。

所有刀具刃口部位都镶有合金粒,刀具呈高低搭配配置,最外侧切削轨迹配备两把滚刀保证开挖轮廓和保护铲刀。滚刀刀间距中间部位90mm,正面区域100mm保证前方土体有效开挖和碴土顺利进入土仓。刀盘旋转时先行刀撕裂圆砾层土体后滚刀进行进一步的破碎,再由250mm宽刮刀进行松散圆砾土的切削。采取上述刀具配置能在中密圆砾层中顺利开挖减少磨损和冲击破坏。根据掘进情况和2把液压磨损测试刀反馈数据判断刀具磨损情况和确定换刀时间,保证刀具磨损不是非常严重的时候发现并更换。

3 螺旋机耐磨设计

螺旋机较易磨损的部位主要是前三节叶片和与土仓壁相连的筒体内壁,对螺旋机前三节叶片和轴采用满布堆焊耐磨焊保护,筒体内壁易磨损部位焊接条形耐磨块来进行磨损保护。螺旋机堆焊和焊机耐磨块位置见图5。

4 结语

砂卵石富水地层注浆加固技术 篇2

关键词砂卵石地层;隧道;暗挖施工;注浆技术

中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0056-02

1工程概况

1.1概况

北京地铁十号线一期工程苏州街站位于海淀南路与苏州街交叉路口,车站总长195m,总建筑面积12627.7m2。车站共设置了四个出入口和两座风道及风井。由于受周围环境的限制,为减少对周边居民、商业经营活动及交通的影响,车站施工采用矿山法全暗挖施作。其中主站体两端设计为双层双跨单柱拱形结构(标准断面见图1所示),双层暗挖段共长166.0m,开挖宽度22.5m,开挖高度17.15m,覆土厚6.0~7.0m,局部仅有3.4~4.5m。

图1车站双层暗挖结构标准断面图

站位处路面下各类既有管线密集(对车站施工有影响的需保护的地下管线达20条之多,且大多为雨污水管、自来水管、燃气管等对施工产生较大影响的管线),道路交通繁忙,车站周边为高层商业区和住宅区。施工受周边环境影响较大。

1.2工程地质和水文地质条件

车站通过主要地层从上至下分别为:粉质粘土层、粉土层、圆砾卵石层、中粗砂层、粉细砂层、粉质粘土层、卵石圆砾层,基底位于卵石圆砾层。其中细砂、中砂层地质特性为:褐黄色,密实,湿～饱和,低压缩性,含有云母、圆砾,连续分布;卵石圆砾层特性为:密实度为密实～中密,湿～稍湿(局部饱和),低压缩性,卵石部分D大=28cm,D长=32cm,D一般为6～8cm,亚圆形,级配较好,含中砂约25%～30%,连续分布。

站体施工范围内存在上层滞水、潜水、承压水,结构大部分位于潜水层,结构底板位于承压水层,三层水对站体地下施工均造成影响。

1.3施工方法

为控制地面沉降变形和确保周边环境的安全稳定,双层结构采用了对地层和周边环境影响均较小的“PBA”洞桩法进行全暗挖逆作施工。“PBA”洞桩法的原理就是将传统的地面框架结构施工方法和暗挖法进行有机结合,即在地面上不具备施作基坑围护结构条件时,改在地下提前暗挖好的导洞内施作围护边桩、中柱、底梁和顶梁、顶拱共同构成桩、梁、拱(PBA即为桩(Pile)、梁(Beam)、拱(Arc)三个英文字母的简称)支撑框架体系,承受施工过程的外部荷载,然后在顶拱和边桩的保护下,逐层向下开挖土体,施作内部结构,最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久承载体系。

2砂卵石富水地层暗挖施工难点

在采用“PBA”洞桩法进行全暗挖逆作施工时,首先要在主站体内开挖6个小导洞,小导洞位置和导洞所处地层如图2所示。

砂卵石地层中进行导洞开挖存在以下施工难点:1)结构所处位置地下水位高,工程地质条件差,上、下导洞拱部分别位于砂层和大粒径卵石层,特别是上导洞拱部位于粉细砂层中,自稳性极差,施工风险很大。 2)因卵石层粒径较大,注管导管成孔较困难,并且空隙较大注浆很难控制,效果较差。因此卵石地层超前注浆加固技术是施工中的一大重难点。3)由于本站地下管线密集,需进行保护管线较多,因此在进行暗挖作业时,需采取措施控制沉降变形,保证结构以上地下管网的正常使用。

图2导洞结构所处地层剖面示意图

3注浆设计

暗挖隧道砂卵石富水地层采用超前小导管注浆进行加固。

3.1注浆材料的选择和浆液配比

3.1.1注浆导管的选择

由于卵石层松散且卵石粒径较大(少数超过30cm),小导管成孔困难且极易造成对地层的扰动而变得更加松散,因此在此地层中注浆导管选用小直径的短导管。本工程采用了外径Φ32mm水煤气管作为超前小导管,壁厚3.25mm,管长L=2.0m。

3.1.2注浆材料及浆液配比

小导管注浆材料及配合比根据地质不同情况和要求进行配置。本站施工中采用的注浆材料和浆液配比见表1所示。

3.2注浆孔布置

注浆加固范围为开挖轮廓外300~500mm地层,注浆管在砂卵石层拱墙范围内全设。注浆孔环向间距0.3m,纵向间距0.75m,外插角10°～15°。注浆导管布置示意(见图3所示)。

图3注浆导管布置示意图

3.3注浆量和注浆压力

3.3.1注浆量的计算

砂卵石地层注浆量可按下式计算:

Q=K×α×β×V

式中K:为损耗系数,一般可取K=1.35;

α:为地层孔隙率,取值可参照地质戡探报告或现场试验确定;

β:为孔隙填充系数,取值可参照地质戡探报告或现场试验确定;

V:为被加固的土体体积。注浆加固的土体体积按下式确定:V=π×D2×L/4,式中L为注浆段长度,D为注浆体的直径;

根据上述公式,本工程不同地层单孔注浆量见表2所示。

3.3.2注浆压力

注浆压力应根据地层致密程度决定,一般控制在0.5～1.0Mpa范围内。太小不易扩散,太大则顺着卵石间缝隙扩散很远浪费材料。

4注浆施工

4.1注浆导管加工

注浆导管采用Φ32mm水煤气管制成,先将钢管截成2.0m长,然后将一端做成尖锥形,另一端焊上Φ6mm钢筋制成的铁箍。在距离铁箍0.5～1.0m处开始钻孔,钻孔沿管壁间隔150mm,呈梅花型布设,孔位互成90°,孔径6～8mm。

4.2注浆作业

注浆采用KBY-50/70型雙液注浆泵进行施工。掌子面注浆采取隔孔注入的方式,这样既避免注浆孔相互影响,又使后注浆孔起到补充注浆的作用,使浆液扩散均匀保证注浆效果。

为保证配制浆液胶凝时间为1~2min,在现场进行材料配合比试验,确定最佳注浆参数。

小导管注浆采用“注浆一段,开挖一段,段段推进”的方式,每架立一榀格栅打设一环,纵向搭接1米。为保证掌子面稳定,防止浆液泄漏,注浆前应先对工作面喷5cm混凝土封闭。

为了满足注浆固结地层的目的,注浆过程采用双向控制,即达到设计注浆量后停注;或虽未达到设计注浆量但已达到设计注浆压力,也可根据具体情况停注。

4.3注意事项

1)掌子面冒浆。在注浆过程中应认真观察掌子面的变化,由于浆液的进入会引起地层变化,在掌子面封闭强度低的地方,可能会出现冒浆。因此需要对冒浆处加以堵塞,必要时采取间歇注浆的办法,以保证浆液有效地注入需固结的砂卵石地层。2)注浆压力变化。注浆过程中,压力应控制在一定范围之内,达大或过小都不能满足施工需要。压力过低应检查有无漏浆之处,压力过高应检查管路是否有堵塞之处。3)注浆量调整。注浆量应根据地层情况,通过现场试验不断调整,以达到因结效果且经济合理。4)胶凝时间控制。胶凝时间需要根据需加固地层的性质确定。地层含水量大时,浆液易被地下水稀释,影响固结效果,需要缩短胶凝时间;含水量小时,为了扩散一定范围,需要延长胶凝时间。胶凝时间由双液浆的混合比例来控制。须在现场根据地质情况调整,方可满足施工要求。

5施工效果和体会

在砂卵石富水地层中进行隧道暗挖施工的关键是对松散砂卵石地层的加固技术。本工程采用了掌子面全断面超前注浆加固方法,达到了加固地层和超前支护的作用,根据现场监控量测的结果,地面变形大多控制在20~25mm之间,保证了地下管线正常使用要求。在砂卵石地层中注浆加固的效果与地层条件、施工方法、施工控制参数、注浆孔布置、浆液的材料与配比、胶凝时间等有关,现场实际应用,一要加强理论分析与设计;二要加强施工管理和现场监控,严格控制注浆施工中的主要参数(注浆压力、注浆量和胶凝时间),根据现场施工情况及时调整施工参数。

参考文献

[1]北京地铁十号线一期工程苏州街站设计施工文件[R].

富水圆砾地层 篇3

论文摘要：本文结合浦南高速公路葫芦丘隧道出口富水、偏压、软弱围岩地段施工实践，详细阐述了对富水、偏压、软弱围岩隧道进行连续的监控量测和动态设计是确保隧道施工安全和结构安全的有效手段。

论文关键词：隧道施工安全动态设计

一、概述

富水、偏压、软弱围岩地段隧道处于千变万化的岩体中，所受外力不明确，至今国内外学术界和工程界对外荷体系的分布和量值仍处于研究阶段，这决定了隧道与地下工程设计是建立在若干假定条件下进行的，是预设计。通过将现场量测获得的有关数据经过数理和力学分析，来判断围岩和支护结构的稳定性及工作状态，从而选择和修正支护参数实现隧道动态设计是确保隧道施工安全和结构安全的根本。本文结合参与浦南高速公路葫芦丘隧道工程实践的过程，对富水、偏压、软弱围岩地段隧道动态设计作一些探讨。

浦南高速公路葫芦丘隧道位于南平东北约10Km处，隧道里程YK228+458。O}YK231+547。0，全长3084米。工程沿线地貌属闽北低山丘陵地形，基本类型为低山丘陵地貌、冲洪积沟谷，海拔最高458。0m，最低85。6m。地形起伏相对较大，沿线丘顶浑圆、条带状，斜坡坡度较缓。该隧道围岩级别为m。W，V级，主要以N，V围岩为主。隧道进、出口段围岩较差、上部覆盖层薄，地质为残坡积土层及强风化云母石英片岩，地下水丰富，围岩自稳性差。易发生坍塌且有偏压现象。

二、施工监测设计及方法

1滥测项目

根据项目合同要求，葫芦丘隧道施工监控量测的必测项目为：地质和支护状况观察;拱顶下沉;周边收敛;地表沉陷。

(1)地质和支护状况观察。观测地质和支护情况，看岩石是否松动、喷层是否开裂、锚杆是否松动等，并做好观察记录。

(2)拱顶沉降。每10―SOm设置一个监测断面，并与地表沉降监测断面重合。每一个监测断面在隧道拱顶设置一个监测点，左线共149个量测断面，149个监测点;右线共124个量测断面，124个监测点。

(3)周边收敛。量测断面布置同拱顶沉降量测，并与拱顶量测断面重合。每一个量测断面布置2对测线，分别布置在设计路面标高以上1。7m和3。2m处，左线共149个量测断面，5%个收敛埋设点;右线共124个量测断面，4%个收敛埋设点。

(4)地表沉降。地表下沉监测点布置根据隧道埋深和距隧道中线间距而定，用水准仪测量，一般从工作面前方2B(B为隧道宽度)处开始测量，若最大下沉量超过规定，马上发出预警并采取措施。测量基点应布置在施工沉降影响之外，不应少于两个且进行联测，通视良好的地方。每5―SOm设置一个监测断面，每断面至少7个测点。左右线共设24个断面。

2、监控量测频率

根据《公路隧道施工技术规范》(川042―94)的要求设计量测频率，结合本隧道的特点，监控量测频率将根据施工情况、变形速率等现场情况予以调整(见下表)。

3、数据采集整理与收敛判断

根据上述制定的频率采集各类监测数据，及时绘制各类数据的时态曲线和空间曲线，分析各种曲线所包含的意义，从中获取围岩稳定情况，确定开挖进度和二次衬砌的施工时间，并不断调整支护参数、优化设计，保证施工安全。

判断隧道围岩和初期支护变形基本稳定的条件为：①隧道周边位移速度明显下降;②水平收敛(拱脚边墙中部)速度(0。2mm/d;③拱顶或底板垂直位移速率)0。lmm/d;④施作二次衬砌前的位移值已达总位移的90%以上;⑤初期支护表面裂缝不再继续发展。

三、量测数据的应用及动态设计

隧道进洞时恰逢雨季，渗水严重。右洞上台阶掘进施工至YK231+470，监控组在所埋设监控断面YK231+500处测得收敛值增大，且有继续发展扩大趋势。3月24日，YK231+500处围岩变化出现异常情况;25日，在隧道右洞观察发现，在右侧壁YK231+503。S，YK231+502。1，YK231+499，左侧壁YK231+504。54，YK231+503。97出现裂缝。随着时间的`推移，围岩支护仍多处出现裂缝，其中最为突出的裂缝在YK231+474处最大，为15mm。根据监控量测人员采集的数据进行分析，对设计进行如下修改：停止上台阶掘进，在YK231+485―YK231+470段先采用U型钢进行横向支撑加固并用。25的钢筋(间距lm)纵向连接形成整体，在上半断面形成闭合并增加U型钢拱架的刚度，防止因侧压力过大导致初支U型钢变形而遭到破坏，增强初支抵抗变形的能力;然后在每棍钢拱架的拱脚处打人两根X48的钢管(Ir4m)，向下与水平呈300。―45。夹角，注浆作锁脚锚杆，并与原有钢拱架焊接牢固，以加强原有钢拱架的受力，尤其加强仰拱闭合施工时上部初支的受力，阻止上部初支变形的进一步变化;待加固处理结束后，立即转人对下台阶及仰拱的施工直至距已开挖掌子面约5―10米处，采取的方法是在左右两侧落底，在时间上先后错开进行，每次落底不超过3棍拱架;在两侧落底完成后，开挖施做仰拱初支，形成初支闭合环，并及时进行仰拱和回填的施工，进一步增强初支的稳定;在以上加固措施到位的前提下，完成落底，形成闭合环。待仰拱闭合后进行环向小导管注浆加固，小导管采用X48的钢管，长L=4m，间距lm，压注水泥净浆，水灰比0。5;1，注浆压力0。5―1。OMpa，达到注浆压力并持续巧分钟后停止注浆;第一批小导管间隔打人、注浆，然后按间距lm补打剩余小导管注浆。

按上述处理后继续对所监控断面进行量测，结果表明：至5月3日左右，洞至开挖掌子面段围岩变形已基本趋于稳定，收敛及下沉缓慢下来。说明措施及时、加固方案得当，变形得到有效的控制。

四、结语