精品资料（2021-2022年收藏）气压平衡顶管专项方案剖析.doc

顶管隧道工程专项深化方案编 制 人： 日期： 审 核 人： 日期： 审 批 人： 日期： 编制单位：日 期：目录一、设计概况 3二、变更原因 4三、变更方案 41、隧道全断面深孔注浆 42、在隧道上方增加大管棚 5四、主要施工工艺 61、全断面深孔注浆施工工艺 62、大管棚施工工艺 10五、主要工程数量及造价 16一、设计概况XX工程P02~P03井间顶管工程，顶管隧道直径3m，长约85m，横穿滨海大道，由P02井向P03井顶进，设计为气压平衡顶管法施工见图1平面图图1 P02~P03井间顶管隧道平面图隧道埋深7~5m，穿越地层主要为淤泥、人工填石及淤泥质中砂，见图2地质剖面图图2 地质剖面图二、变更原因由于P02~P03井间顶管隧道穿越淤泥、人工填石及淤泥质中砂等不良地层，顶管在遇人工填石时需经常开仓检查、维护和更换刀具，同时由于人工填石的粒径不确定，可能造成难以出碴，需进仓清碴，而该段隧道埋深小（7~5m），且处于淤泥、淤泥质中砂等不良地层中，开仓、进仓作业安全风险极大，故必须对隧道周边地层进行加固。

该段隧道下穿滨海大道，不具备地表处理条件，故建议利用P02、P03工作井，对隧道周边地层进行管棚和注浆加固措施三、变更方案针对上述工程风险，先对隧道周边进行注浆加固，再隧道拱部150°范围内打设大管棚防止地面塌陷1、隧道全断面深孔注浆为确保顶管施工过程中开仓作业的施工安全，在滨海大道无法进行地面加固的条件下，需对隧道开挖范围及隧道周边1.5m范围进行全断面深孔注浆加固在顶管隧道施工前，由P02、P03两个工作井相对打设注浆孔，每侧打设注浆孔深度44m，中间处搭接3m钻孔完成后下Φ90PVC管，采用前进式注浆，注浆扩散半径为1m，布孔间距为1.6m，注浆材料为硫铝酸盐水泥注浆孔布置见图3 注浆孔布置示意图图3 P02井注浆孔布置图2、在隧道上方增加大管棚由于顶管机在进行人工填石层掘进过程中，极易造成隧道顶部出现空洞，造成道路塌陷，故在隧道拱顶上方增设Φ108管棚，间距0.3m，分别由P02、P03井相对打设，每侧打设管棚长度为43m见图4 管棚布置图示意图管棚打设完成后管棚管内注水泥浆填充图4 管棚布置示意图四、主要施工工艺1、全断面深孔注浆施工工艺1.1 注浆加固参数设计注浆加固参数如表1所示。

表1 注浆加固参数表序号参数名称参数值备 注1注浆范围开挖轮廓线外2.5m2浆液扩散半径1m3注浆终压0.8MPa~1MPa4注浆孔径Φ90mm5注浆速度10～100 L/min6注浆方式前进式分段注浆7注浆分段3～5m根据情况调整8注浆孔数量42×2个1.2 注浆材料根据地质情况及施工区域周边环境，注浆材料以快硬硫铝酸盐水泥单液浆为主，辅助普通水泥-水玻璃双液浆，快硬硫铝酸盐水泥强度指标如表2、浆液配比如表3所示表2 快硬硫铝酸盐水泥强度指标序号强度等级项目单位指标备 注142.5抗压强度（1d）MPa25～35242.5抗折强度（1d）MPa5.5～7.5342.5比表面积》m2/kg350442.5初凝《min25542.5终凝》min180表3 浆液配比参数表序号名称浆液配比备 注W:C（水灰比）C:S（体积比）1硫铝酸盐水泥单液浆（1～1.2）:1------2普通水泥-水玻璃双液浆（0.8～1）:11: 1现场注浆施工中根据情况进行浆液种类和配比的选择调整，当地层可注性差，可考虑采用超细水泥进行注浆加固1.3 注浆施工顺序注浆顺序按“由外及内、由上到下、间隔跳孔”的原则进行，以达到控域注浆，挤密加固的目的。

1.4 注浆施工工艺超前加固注浆采用前进式分段注浆工艺：（1）标定孔位，采用Φ130mm钻头低速水平钻进至1.5m，安孔口管；（2）考虑到盾构掘进需要，孔口管采用Φ110mm*5mm的PVC管制作(外径110mm)，管长1.3m，采用锚固剂锚固，以保证孔口管安设牢固、不漏浆；（3）注浆采用孔口安设水囊式止浆塞注浆4）通过孔口管钻设Φ90mm注浆孔，原则每次钻深3～5m后，退钻进行注浆施工，注浆达到设计结束标准后，再钻进3～5m，并进行注浆，如此循环直到钻注到设计深度施工中可根据地质涌水情况适当调整钻注分段长前进式分段注浆工艺流程图如图5所示图5 前进式分段注浆施工工艺1.5 注浆结束标准(1)单孔注浆结束标准注浆结束标准采用定压定量相结合，以定压为主的原则定压标准：注浆终压暂定为1MPa（注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证，确定合适的注浆终压力）注浆单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔定量标准：单孔每米设计注浆量控制在54m3，当单孔注浆量达到设计注浆量的1.5倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺使注浆压力达到设计终压，结束该孔注浆。

注浆过程中及时分析，如有薄弱部位，应进行补充注浆2)全段结束标准①设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象②按总注浆孔的10%设计检查孔，检查孔满足设计要求1.6 过程控制措施（1）注浆过程中对滨海大道进行地表的检测，根据检测情况，进行注浆参数的动态调整2）根据注浆过程压力变化情况，必要时采取循环注浆措施，进行恒压注浆3）注浆过程严格按照设计参数控制施工，并对掌子面及附近围护结构变化进行检查、观察，详细记录注浆压力、地层吸浆量等参数及变化情况，并根据地质条件变化不断调整参数4)为进一步提高地层的稳定性，建议在上断面注浆孔注浆完成后，在注浆孔内下入Φ50Pvc管对地层进行支护5）为防止注浆引起的1号线变形过大，现场采取多孔、低压、分段式注浆，实时根据注浆压力变化及监测数据调整注浆参数1.7 注浆效果检查标准（1）分析法整理分析注浆记录资料，分析注浆施工过程中的P-Q-t曲线，定性地评价注浆效果，并根据注浆量及地层孔隙率反算浆液的充填率，充填率需达80%以上2）检查孔法在注浆薄弱区域，钻设检查孔，检查孔需满足不坍孔，不涌砂，出水量不大于0.2L／min·m1.8 机械设备及劳动力配置机械设备的配套见表4、施工人员配置见表5表4 机械设备的配套序号名称单位规格型号数量备注1进口地质钻机台MZ-20012双液注浆泵台KBY-90/15021备1用3单液注浆泵台3SNS14搅拌桶个300L25灌浆自动记录仪套G316电锤把17电焊机台18对讲机个29高压注浆管M100m10防震压力表个5个11水囊式止浆塞个5个12混合器个4个表5 施工人员配置序号分工每班数量小计工作安排1项目负责人1负责项目管理2技术管理1负责现场组织生产3现场管理13现场技术员12负责现场施工技术4现场队长12负责劳动力组织安排5司钻24负责钻机操作6机修12现场机械维修与保养7注浆工510其他杂活8司机11合计242、大管棚施工工艺设备安装仪器调试钻进跟进ф108钢套管注浆、端头联结配制水泥浆验收设备撤场施工准备图7 大管棚施工工艺2.1 施工方案及施工方法单台HTG-100型水平定向钻机水平钻头有线可视导向带管水平钻进，跳3~5个孔钻一孔注浆完成一孔，再开钻另一孔，单孔采取带管钻进一段注浆一段，每带管钻进6米（一根钢管）孔口封压注浆一次；管棚钢管采用丝扣连接，扣长60mm，为了避免相邻钢管搭接头在同一里程，长管棚前端第一根可以采用两种长度规格，单号第一根打设3m钢管，双号第一根打设6m钢管，其它钢管均按标准段6米为一段打设，随钻随注，注浆采取注浆机压注；钻进采取通道通长独头钻进，终孔后需要注浆封填管壁与孔壁间环状缝隙，拟从管棚钢管口注入，从钻头端由里向外反出水泥浆封填缝隙至孔口。

2.2 设计施工参数管棚材料选用Φ108热轧无缝钢管，壁厚8mm，P02、P03井各21根，单根管棚水平净长度约43m，管棚环向定位沿开挖轮廓线外放500mm，横向间距0.3m，以外插角0.3-0.5度打设，注浆加固土体及管棚内注浆浆液采用水泥—粘土粉混合浆液，管外壁与孔壁间注浆填充水泥浆液，水灰比为1：1,注浆压力0.4-0.8Mpa2.3 钻头有线可视导向原理说明采用带管钻进法，钢管安装和钻机进尺是同一里程钻头采用与钻管等径的楔型钻头，楔板回转半径略大于钻管半径，钻头前端有Φ12－15mm的水眼，当钻头正常回转钻进时钻管沿直线前进当钻头由于某种原因偏离预定轨迹偏向某一方向时，就进行纠偏，纠偏方法是把钻头楔面调至已经偏斜的方向，钻机停止回转加力顶进，钻头由于斜面的作用就会向相反的方向偏斜，以此调整钻进的方向面向角的朝向和钻头的偏斜方位都是由装在钻头后部的导向探头监测的，通过穿过钻管的导线连接到位于钻机操作台的显示屏，机手就可以方便的调整钻进方向这样终孔偏差可以控制在5‰以内钻头导向示意图如下：图8 右线导向钻头示意图如图所示：钻头内装有特制的传感器，传感器直接由15V直流供电显示屏显示钻头的倾角(水平角度)、面向角(导向板的方向：导向板朝上即为12点，如同钟面)。

打设角度如果偏下，可以把钻头调到12点，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动同理在6点纠偏可以使钻头轨迹朝下，9点、3点分别是为左、右纠偏方向如果角度合适，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹一般是平直的所以导向钻头是上下纠偏的关键至于左右偏差根据传感器尾端的发光装置来定，通过仪器测量参数来纠偏2.4 施工流程三通一平→人员设备进场→管线探测仪探测管线→测量放线→铺设"H"钢轨道→设备组装调试→埋设孔口管→调试钻机（方位、倾角）→钻具组装进孔→冲洗液循环→导向钻进→回次加尺（接线、接口补焊）→孔斜测量→导向钻进→直至设计深度终孔→回取探头盒→管内及管外环状间隙注浆→移至下一孔位2.5 施工工艺说明及技术措施2.5.1 管线探测施钻前采用管线探测仪探测出长管棚钻进长度范围内的地下管线情况，并根据现有的管线资料，结合现场管线调查情况，绘出管线平面、横、纵断面布置图，并注明管线名称、规。