浅埋暗挖隧道利用超前小导洞过富水层施工技术

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西南交通大学网络教育学院2011年9月2日院系西南交通大学网络教育学院专业土木工程(铁道工程）年级2009级学号姓名赵义国学习中心直属学习中心指导教师王迅题目浅埋暗挖隧道利用超前小导洞过富水层施工技术

指导教师评语

是否同意答辩过程分（满分20)指导教师（签章）评阅人评语

评阅人(签章）

成绩

答辩组组长(签章）

年月日毕业论文任务书班级土木工程（铁道工程)2009—7班(高专)学生姓名赵义国学号开题日期：2011年8月29日完成日期：2011年9月29日题目浅埋暗挖隧道利用超前小导洞过富水层施工技术本论文的目的、意义本文以北京地铁五号线磁器口站~崇文门站区间横通道施工为例，介绍了利用超前小导洞顺利而安全的通过富水层的施工技术，并对所采用的施工方案、参数、辅助工艺作了阐述。

学生应完成的任务基本了解超前小导洞在浅埋暗挖隧道中通过富水层的施工技术、参数、工艺流程，和施工中的注意事项，熟悉和了解施工中的质量控制和施工中各种问题的处理。

论文各部分内容及时间分配：(共3周)第一部分 （周)第二部分 (周)第三部分 （周)第四部分 （周）第五部分 （周）第六部分 （周)评阅或答辩 (周)参考文献见后11页

备注

指导教师： 年月日审批人： 年月日诚信承诺

本论文是本人独立完成;本论文没有任何抄袭行为；三、若有不实,一经查出，请答辩委员会取消

本人答辩（评阅）资格。

承诺人：赵义国2011年9月2日

目录

前言………………………1工程概况…………………3灌注桩的施工…………………103。1技术措施……………………103.2钻孔施工……………………103.3钢筋笼加工与安装…………103。4混凝土浇筑…………………113。5有关技术措施………………113.6施工注意事项………………123。7施工注意事项………………12第四章塌孔的原因分析、防治措施…………………134。1塌孔的原因分析……………134.2防治措施……………………134。3塌孔的原因分析……………134.4防治措施……………………13第五章塌孔的原因分析、防治措施…………………13第六章塌孔的原因分析、防治措施…………………13致谢…………………16参考文献………………17

摘要本文以北京地铁五号线磁器口站～崇文门站区间横通道施工为例，介绍了利用超前小导洞顺利而安全的通过富水层的施工技术，并对所采用的施工方案、参数、辅助工艺作了阐述。关键词：浅埋暗挖隧道超前小导洞过富水层施工

第一章前言随着社会的不断发展，城市基础建设的不日益扩大，城市地下空间不断的被开发利用,随之而来的是不断出现新的施工难题，给浅埋暗挖施工技术带来了新的课题。在地下工程的施工中有很多不可预料的因素,主要表现在地质的变化不定及难以疏干的地下水，给地下工程的施工带来很大的困难。本文以北京地铁五号线05标段区间施工横通道过富水层为例，浅述超前引水小导洞过富水层施工技术。

第二章工程概况北京地铁五号线磁～崇区间施工通道位于区间里程K6+624。531处，与区间隧道正交连接。施工通道全长56.241m，埋深约18m。地面为竖井施工场地及交通干道崇文门外大街，其中有39。19m位于道路下方。施工通道顶板位于中粗砂层及粉细砂层上；底部落在粉质粘土层上。潜水层标高29。42～31.09m；承压水水头标高20.33～23.68m。竖井施工中揭示横通道地质情况由上到下依次为粉细砂层、砂质粉土、粘土。潜水水位在竖井开挖完成后位于标高24.70，且未有下降趋势.工程地质及水文情况见图1。

图1竖井工程地质及水文地质图第三章施工难点、存在的问题竖井穿过富水粉细砂层时,由于潜水的作用下，粉细砂层容易形成大量流砂，补给迅速，无法形成开挖面，当竖井施工到此位置时，几近于停工状态，在经过一系列措施后终于穿过富水砂层（1.5米厚的富水砂层，费时近一个月才完成该部位的竖井初支施工），在有鉴于未排净的潜水作用于粉细砂层、砂质粉土层形成流体后对竖井开挖造成的困难，监理单位会集设计单位、业主代表和施工单位召开了关于区间横通道施工的专题会议。确定在马头门段施工过程中，采用拱圈外围加密、加长小导管预注浆加固地层，掌子面梅花形布设导管注浆加固，防止地层滑移;同时可根据水位调整钢格栅连接板位置并在马头门段拱部隔榀加设临时横撑。实际施工中按讨论确定的方案实施，但施工中现场情况分列如下：3。1破除竖井井壁时发现原竖井回填注浆层平均厚度达到0。6m.3.2马头门段拱部厚度约1.4m范围内为无水粉细砂层（标高26.041～24。7m),经预注浆后自稳能力较强,未发生坍塌，设连接板位置于此单独开挖上部,施工情况良好。3.3拱部下0。6m因残留潜水作用于粉细砂层和砂质粉土造成流体严重，拱脚土层损失，坍塌向两侧扩大，一般发育为向外侧1m,厚度0.8m的空洞。3.4下部开挖除与拱部约0。5m的连接段受流体影响段外。其下均为不透水的粘土层，自稳能力好，开挖正常。3。5同时,马头门段的施工显示粘土富水层有缓慢上行向区间地质分界线标高接近的趋势。3。6马头门段拱部完成后，封堵其与标准段1m高差的堵头（标准段拱部标高25。041），施工标准段拱部.在标准段拱部施工共进行3榀。施工中由于残留潜水水位上升导致拱部受流体影响的范围加大，每榀开挖均有垮塌现象，坍塌范围一般为拱顶1.5m，向隧道前进方向1m，两侧各1m.当开挖至第三榀格栅架立尚未调整就被流砂淤死。与监理单位商议，认为应封面注浆，停止开挖.3.7情况发生后，经与降水单位讨论，在洞内施做4口水平降水井。水平降水管完成后出水量较小,掌子面情况并无好转。隧道施工无法进行，需要重新讨论确定方案。

第四章超前小导管的施工4.1方案比选针对竖井、施工横通道施工中的共同难点,考虑到如果潜水层底部残留水无法有效排除，不但原无水条件设计施工方案将无法进行，而且施工安全将得不到有效保障。为此，监理单位多次邀请设计、业主、降水单位及工程界专家对施工情况进行研讨。其间提出了旋喷桩隔水、大管棚支护、地面密布小口径透水井等方案。竖井及通道受空间所限,旋喷桩不易实施；横通道全长56。214m,大管棚支护不能保证精度;横通道大部分位于辅路及主路下方，密布小口径透水井无法实施；横通道临时仰拱以下为粘土层,超前小导洞置于粘土层中，易于实施且不受富水砂层的影响。经对上述方案在经济与可行性比较基础上，提出采用超前下导洞引排水，上断面后跟进的施工方案.4.2施工工艺流程施工工艺流程如下:

图2工艺流程图

4。3施工技术参数①封闭施工掌子面，边墙横向架设两根工字钢在同一平面，中间用Φ22@1000竖向双排梅花形布置钢筋,外侧挂网喷砼保护核心土，增强围岩自稳.在封闭完成的上半断面设一条横向引水沟，将掌子面上半断面的流水顺边墙导出，排入竖井集水坑泵出。②超前降水导洞以原结构边墙为边墙，中部设一直墙,底部降到原结构底板以下30cm,如需要，待到导洞完成时,仍按设计架设仰拱。③为保证开挖超前小导洞的上层覆土的隔水性和稳定性,在横通道下部粘土层内距含水层1.5m以下施工超前导洞，在超前降水导洞拱顶纵向1.0m设一排预留孔，一排6孔，喷砼后预留孔内打设梅花孔透水管。拱顶预留孔采用长30cm直径φ50mm的钢管。透水管为长2。5~3。0m直径φ32mm梅花孔钢管。在透水管下端插入长3。0m的φ50mm的PVC接导水管中，将水汇入两侧φ160mm的PVC排水管内,两侧汇水管每2m向前接一次,接头套管为20cm，排入竖井集水坑泵出。④施做下导洞时预留了两侧墙上部分的连接板，为保证结构的完整性在施工横通道上断面时，在上下节板处增加纵向钢格栅与边墙格栅用L型钢筋连接。⑤在拱部开挖时,每榀打设1.5m长,环向间距10cm的φ32导管，超前注浆支护。⑥在上断面施工时,对不能完全解决的隧道两侧少量流体引起拱腰至拱脚(约1.5m范围两侧径向平均0.6m）的土层损失,在格栅架立后用同标号的喷射砼回填.并及时对横通道砂层周边2。5m范围内的土体进行补偿注浆，预防因含水层砂体流失造成上层土体逐层塌陷。⑦横通道成环后对砂层两侧壁外2.5m范围内的砂层加固注浆，以预防因含水层砂体流失造成上层土体逐层塌陷，影响路面交通.水平打设φ32钢管,纵向间距0.5m，竖向间距1。0m(单侧3根）,管长3.0cm,打入长度2.5m，注1：0。8:0.6的水泥水玻璃双液浆。横通道超前引水导管施工图见图3、图4。

图3超前小导洞与通道结构关系图(横剖面图）

图4超前小导洞与通道结构关系图(纵剖面图)

4.4技术要求①超前小导洞开设之前封闭掌子面，保证横通道上断面不发生流砂现象；②南北两侧超前小导洞错开2~3m进行开挖，通道拱部施工落后于导洞10~15m；③引水管每隔10～20cm打一透水孔，梅花型布置季，端部制成尖状，在打入土体时，使用棉纱等物堵塞透水孔，防止土体堵塞用管眼，保证引水管的透水性;④超前小导管的打入角度控制在10～15°之间;⑤喷砼时对拱腰至拱脚的坍塌部分用同标号的喷砼回填，并及时注浆填充空隙,以防残留水集蓄软化土体.⑥在拱部与二步进行连接时，为保证结构的完整性在施工横通道上断面时，在上下节板处增加纵向钢格栅与边墙格栅用L型钢筋连接，并确保其焊接质量。⑦横通道成环后对砂层两侧壁外2.5m范围内的砂层加固注浆,注浆压力控制在0.2～0.4MPa。⑧横通道初支施工结束后，破除引水导洞的拱顶及中墙，并铺设底板砼至设计标高。⑨加强洞内及洞外的监控量测，及时反馈监控信息.

第五章效果检验与分析区间施工横通道拱腰处于富水砂层中，砂层中的潜水,无法通过降水井将其疏干，在施工过程中形成流砂,给施工带来了很大的困难,通过采用下导洞超前，打设透水管引排富水砂层的潜水，在横通道拱部的施工过程中，没有发生流砂现象，仅在局部存在渗水现象，最大累计沉降值15mm，在短时间内安全、顺利的完成了通道的施工，为进入正洞的施工提供了保障。超前引水小导洞利用通道的边墙作为导洞的边墙,充分利用了既有资源，在不影响通道的结构受力情况下达到了预期目的，同时为项目及单位创造了经济效益，对以后类似的工程具有借鉴意义.

第六章结论北京地铁05标区间横通道采用超前引水小导洞过富水层的施工，有效的排除了地层的残留水，为施工创造了有利的条件，有效防止了土体的流失及坍塌，有效的控制了地面沉降，保障了施工安全，为以后在以后城市地下工程施工中遇水遇流砂时多了一条选择，为今后类似工程的施工提供了借鉴。

致谢本文是在王讯老师精心指导和大力支持下完成的。在论文的写作过程中贾老师对论文的框架、文中数据的支持，给予了精心指导并提出了众多合理建议，为论文理论性、科学性提供了强有力的支持.同时也是我对超前小导管施工的施工方法、工艺要点、施工注意事项。有了更高、更全面的认识。同时，我也要感谢我的同事、同学们，谢谢大家对我的论文提供的一些意见和建议、资料参考，使我写这篇论文的时候,能够顺利完成这篇重要的论文，谢谢大家!向所以给与我关心和帮助的老师和同学们示衷心的感谢!

参考文献

《中华人民共和国建筑法》《建设工程质量管理条例》国务院令第279号《建设工程监理规范》(GB503192000）《铁路建设工程监理规范》(TBl0402—-2007）《建设工程项目管理规范》（GB/T50326--—2001）《建设工程文件归档整理规范》