区间右线穿越富水粉土粉砂层施工方案汇报

施工方案汇报xx隧道集团有限公司xx地铁二号线xx标xx隧道穿越富水粉土粉砂层目录一、工程概括二、施工方案比选三、综合指标比选一、区间概况

⑴设计概况【上～新】区间隧道里程范围为K13+062.5～K13+502.65，为分离式单线隧道。区间隧道竖井、横通道里程为K13+438，沿汉中路向东与新街口车站相接，左、右线与新街口站分界里程为K13+502.581、K13+502.65，横通道以东部分长度分别为64.581m、64.650m，正线隧道为马蹄形断面。区间拱顶覆土厚度只有8.4m～9.1m，属浅埋暗挖隧道。左右线线间距16.2～17.2m。⑵地质及水文概况该区间跨长江Ⅰ级阶地和秦淮河河漫滩地貌单元，地表浅部为近期杂填土、素填土，区间东部具有②层新近沉积土；下部主要为一般沉积的粉质粘土和中粗砂混卵砾石；基岩为白垩系“红层”，岩性为泥质粉砂岩、角砾砂岩、粉砂质泥岩，软硬相间，属极软岩。洞室围岩稳定性整体较差。其中③-3b1-2层粉质粘土具弱膨胀潜势，施工中应注意水对③-3b1-2层粉质粘土强度和变形的不利影响。场地地下水主要为孔隙潜水和孔隙微承压水，少见基岩裂隙水。涌水段水文地质情况

⑶右线涌水段原勘测地质情况右线涌水段根据2008年3月地质补充详细勘察报告显示，从地表向下依次为①-1杂填土、①-2b3素填土、③-1b1-2可塑粉质粘土、③-2b2可塑粉质粘土、③-3b2硬塑～可塑粉质粘土，未发现其它土层或含水层。原地质勘察地质图见图3图01右线地质横剖面图（K13+261）涌水及抢险情况

㈡粉沙涌水层出险情况2008年4月19日凌晨3时，上～新区间右线K13+277处仰拱出现大量不明涌水，夹带少量泥砂，有刺鼻的异味，出水量约150m3/h，取水进行化验非自来水渗漏。㈢施工现场临时抢险处置方案地铁公司领导、总监理工程师及施工单位启动紧急抢险方案，对涌水段隧道掌子面进行封闭处理，同时加强地表和管线监测。施工单位在右线涌水处后方19日、20日连续修建3道防线，中间充填沙袋、棉被过滤含沙涌水，确保涌水段隧道结构稳定，避免涌水携带泥沙形成破坏。同时将大量涌水利用引水管变为有组织流水，防止流水点串流造成二次险情，为后期涌水处理做好准备。第三道防线形成后洞内涌水量减小为60方/小时，引水管流水逐渐转为清水，4天后涌水量减少至15m3/h，趋于稳定，地表监测无异常变化，地表、隧道结构安全，险情初步解除。为确保后方隧道安全，避免涌水冲刷土层从已成环隧道仰拱薄弱位置涌出，掌子面封闭后对堵头墙后25m范围已初支封闭的仰拱进行系统注浆加固。涌水及抢险情况

在掌子面和已经封闭的隧道得到有效加固之后，利用掌子面原先预埋的8根ф108无缝钢管进行迎水注浆堵水。在进行地表钻孔发现在地下14m深涌水点附近有明显的涌水通道（空腔），利用地表钻孔对地层进行注浆加固，共打设注浆孔18个，每个18m深，埋设ф32钢花管注水泥水玻璃双液浆进行填充加固。涌水段抢险处理措施见图2《上～新区间右线隧道4.19涌水应急处理示意图》涌水封堵示意图涌水阶段照片涌水初期管内出水突发涌水后隧道内迅速积水涌水抢险阶段照片紧急封堵引管排水引管排水情况（四）出险原因分析及风险评估

⑴地质钻孔根据勘测单位对该段地层进行重新补勘揭示资料显示，从掌子面K13+277至K13+243里程段隧道下断存在③-3c2粉土、③-3d2粉砂夹层，在仰拱以下1.07m～仰拱以上1.89m范围内分布，最大厚度2.4m，水平分布。见图03《上～新区间右线隧道K13+290～+216地质剖面图》、图04《右线地质补勘横剖面图》。图04右线地质补勘横剖面图（K13+278.4）补勘地质质剖面图图⑵地质雷达达探测情情况江苏省工工程物理理勘察院院对涌水水段30m范围进行行地质雷雷达探测测，根据据雷达探探测显示示，隧道道范围存存在渗流流区域，，平面分分布为镜镜像“S”形，渗流流影响区区域异常常平面分分布为“▽”形。见图图5《地质雷达达探测渗渗漏区域域与隧道道关系示示意图》通过渗流流区域异异常形态态特征分分析，推推断渗流流中心点点有两个个，一个个渗流中中心处于于K13+277处排污管管；一个个渗流中中心处于于K13+275给水管处处。隧道南侧CX5线渗流中心位位置埋深约6m，渗流中心两两侧存在介质质被扰动现象象，被扰动影影响最大深度度达9m。CX6线在地下3m～6m深处存在一处处较为明显异异常，推断存存在渗流（可可能形成的时时间相对长，，介质中的较较细颗粒已被被冲刷）、且且为通道，渗渗流通道西倾倾，东陡西缓缓。地质雷达探测测情况涌水情况分析析根据隧道涌水水量、水质变变化，结合地地质补勘和雷雷达探测情况况分析，结合合现场已贯通通的左线隧道道施工和右线线隧道东西两两端开挖情况况，判定此次次出现大量的的涌水险情主主要是在道路路南侧存在较较大的地下构构筑物和竖向向的水流通道道（如枯井、、钻孔等），，地质中的粉粉土粉砂层是是涌水的通道道，后期涌水水量稳定到15m3/h后流水应该为为地下水。图06右线涌水分析析示意图周边管线情况况风险评估（1）涌水对开挖挖影响该段粉土粉砂砂存在导致隧隧道开挖存在在涌水的风险险，涌水量在在30方左右，且存存在压力，流流速较快，在在开挖时容易易携带大量泥泥砂冲出，造造成隧道下台台阶水土流失失严重，形成成掏空区，引引发土层沉陷陷，危及地面面交通和管线线。（2）涌水对既有有结构影响粉土粉砂层存存在丰富的水水源补给，穿穿越富水粉土土粉砂层施工工，处理不当当容易造成地地下水沿既有有隧道初支结结构背后流窜窜，即使初支支完成后在压压力下从初支支薄弱部位涌涌出，造成再再次涌水险情情。粉土粉砂层在在长期流水作作用下，该层层粉土粉砂容容易形成流动动状态，在施施工过程中，，随着地下水水排出，在一一定区域内出出现空洞区域域，引起地层层逐渐下沉；；确保隧道施工工安全和路面面结构安全，，需确保开挖挖阶段避免出出现大量水土土流失，在粉粉土粉砂层上上下均为硬塑塑粉质粘土层层，对地层沉沉陷起到一定定缓冲作用，，如何保证隧隧道快速施工工、开挖无水水作业是关键键。二、施工方案案比选根据对涌水的的分析，结合合现场场地条条件和现场施施工条件，隧隧道下穿富水水粉土粉砂段段安全施工必必须要保证下下台阶无水作作业，现场可可采取以下施施工方法：降水（隧底纵向向水平降水方案案）隔水（地面钻孔孔咬合桩）冷冻法（下台阶阶冷冻后开挖））2.1水平降水方案2.1止水及降水方案案（洞内斜向排管管注浆＋隧底纵纵向水平降水））根据现场探测显显示涌水集中在在粉土层，粉土土层沿隧道范围围内呈水平分布布，因此根据粉粉土分布状况现现场拟采用水平平降水形式进行行抽排，将粉土土层地下水泄出出，保证隧道仰仰拱开挖期间无无水，在降水前前利用开挖面对对粉土层进行斜斜向注浆，对粉粉土层含水进行行压排，减少隧隧道开挖轮廓内内的出水量；施工条件：上台阶贯通后，，现场可利用隧隧道下台阶施工工时施作水平降降水工作室，无无需其它措施投投入，采用管棚棚钻机成孔，安安设水平降水管管，接入真空泵泵吸水，同时配配合地面现有的的3口降水井进行降降水；1、施工方法洞内先采取上断断面开挖贯通，，利用车站隧道道开挖面开挖完完成水平降水工工作室，利用上上台阶工作面对对粉土粉砂段进进行斜向注浆压压排，注浆完成成后进行水平降降水施工，从上上台阶施做人工工挖孔桩至隧底底，探明下断面面降水效果，确确保降水达到仰仰拱无水条件后后进行下断面施施工；下断面每个施工工循环为10m左右，下断面分分为两部施工，，以提高施工安安全性，避免直直接开挖下断面面出现渗水情况况，同时缩短循循环时间快速封封闭成环，在施施工期间保证水水平降水连续运运转，同时地表表辅助地面降水水井进行抽排，，减小出水量，，下断面顺利施施工后破除涌水水段封闭砼，及及时对成环隧道道进行系统注浆浆加固。水平降水施工步步骤水平降水施工步步骤水平降水施工步步骤水平降水施工步步骤水平降水施工步步骤水平降水施工步步骤水平降水施工步步骤工程数量表工程数量表序号项目规格单位数量备注1斜向注浆管ф32m20702水泥水玻璃注浆m35173水平降水管ф32m4804真空泵台25估算费用万元50⑴注浆期间设中隔隔壁在斜向注浆期间间，为避免对下下台阶注浆造成成临时仰拱隆起起，引起隧道上上台阶变形，在在注浆前在上台台阶设临时中隔隔壁，采用I20a工钢制作，上下下焊接钢板，支支撑在拱顶格栅栅和临时仰拱工工钢上，减小注注浆引起的结构构变形，在开挖挖阶段逐段拆除除；⑵地面辅助降降水井为确保施工期间间下台阶无水，，在斜向注浆结结束后，地面施施做3～5口降水井，作为为施工安全储备备，地面降水与与洞内水平降水水同时进行抽水水，确保突发停停电、机具损坏坏等意外情况出出现保证降水连连续；辅助措施及工期期工期安排序号项目天数（天）备注总工期761施工准备52斜向管排管注浆263水平降水钻孔布管154水平降水效果检查55下台阶分步施工252.2排桩帷幕墙方案案（钻孔咬合桩或或钻孔＋冲孔桩桩）主体思路为利用用地表施做钻孔孔咬合桩，形成成止水帷幕，隔隔断隧道南侧涌涌水通道，确保保隧道无出水后后再组织洞内施施工。隧道洞内内下台阶分两部部开挖，每个施施工循环为10m左右，台阶距离离10m，提高安全储备备，减小仰拱存存在渗水时的施施工风险。下断断面顺利施工后后破除涌水段封封闭砼，及时对对成环隧道进行行系统注浆加固固。依次按分段段分分台阶开挖挖、注浆加固方方法完成隧道穿穿越粉土粉砂层层段施工。排桩帷幕施工条条件：根据近期对金金鹰通道地段施施工调查资料，，在隧道南侧金金鹰楼房挖桩存存在0.5m以上的粉土粉砂砂层，同时目前前在金鹰停车场场进行钻孔勘探探也揭示存在0.5m左右厚度的粉土土粉砂层存在，，由于隧道东侧侧开挖至YK13+277，西侧开挖至YK13＋244，北侧左线顺利利贯通未发现粉粉土粉砂层存在在，可判断粉土土粉砂层在右线线隧道向南普遍遍存在，根据贯贯通后上台阶施施作挖孔桩揭示示，在YK13＋260处开始存在粉土土粉砂层，挖桩桩时渗水较小，，粉土粉砂层上上下均为密实不不透水的③-2b2硬塑粉质粘土层层，根据地面开开挖探沟探测管管线资料，在隧隧道南侧1.5m范围可进行地面面钻孔咬合桩施施工，根据上述述条件，可以考考虑在该段粉土土粉砂层区域采采用钻孔咬合桩桩进行隔离，为为达到隔水效果果，排桩向两侧侧各延伸10m，桩底深入隧道道仰拱下3m，将隧道范围内内的粉土粉砂层层补给水源隔断断，从而保证隧隧道开挖无水作作业。2.2排桩帷幕墙方案案（钻孔咬合桩或或钻孔＋冲孔桩桩）1、施工方法根据现场施工条条件，在隧道轮轮廓线外1.5m施做ф800@600的钻孔咬合桩，，桩底穿透粉土土粉砂层深入隧隧道仰拱底下3m，桩长为为确保保钻孔咬合桩达达到隔离水源目目的，沿隧道方方向向东西两侧侧各延伸10m，即从YK13＋287～YK13＋233（粉土粉砂段里里程YK13＋277～YK13＋243）设置钻孔咬合合桩，共91根，钻孔咬合桩桩施工完成后，，先对隧道仰拱拱采用人工挖孔孔桩探明有无渗渗水，确保隧道道无水后分台阶阶开挖下台阶；；平面布置图咬合桩施工步骤骤2.2排桩帷幕墙方案（钻孔咬合桩或钻钻孔＋冲孔桩）2、工艺流程⑴单桩施工流程程如下：⑵排桩施工流程：总的原则是先施工工A桩，后施工B桩，其施工工艺流流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……，如图所示，工艺艺见图11。工程数量表及工期期工程数量表序号项目规格单位数量备注1钻孔咬合桩ф800@600根91桩长m16382估算费用万元82含进出场费工期安排序号项目天数（天）备注总工期771施工准备102地面导墙施工73咬合桩施工304隔水效果检查55下台阶分步施工253.3冷冻方案根据地质情况及隧隧道开挖实际情况况，在上台阶贯通通后，做好临时支支护，然后进行隧隧道下台阶冻结施施工，达到冷冻效效果后对下台阶开开挖。施工条件：上台阶贯通后，利利用上台阶空间进进行冷冻孔施工，，布设冷冻管，地地面现有围挡内安安设冷冻站，场地地满足施工要求，，重点对粉土粉砂砂层进行冻结，采采用分区冻结分区区施工，提高施工工效率。1、施工方法⑴孔位布置洞内将下台阶分为为4个区组织冷冻施工工，冻结孔布置如如下图，共布置冻结孔113个；测温孔布置：共布布置测温孔8个，测温孔深度均均为6m。目的主要是测量量冻结帷幕范围内内不同部位的温度度发展状况，以便便综合采用相应控控制措施，确保施施工的安全。测温温孔管材选用Φ45×3mm低碳钢无缝钢管。。冷冻方案冻结孔参数如下表表孔号孔深仰俯角水平角备注合计第1排及第11排孔7.3-560共68个孔496.4第2排及第10排孔6.8-610共10个孔68第3排及第9排孔6.5-680共10个孔65第4排及第8排孔6.2-750共10个孔62第7排及第7排孔6.1-820共10个孔61第6排6900共5个孔30合计113782.4图13隧道下台阶冻结孔孔布置图冷冻方案冷冻方案⑵冻结施工①钻孔施工冻结孔施工工序序为：钻孔→测测量→下管→打打压试验。冻结管、测温管管和供液管规格格：冻结管选用用φ108×8mm20#低碳钢无缝钢管管，采用丝口加加焊接连接；测测温管采用φ45×3mm无缝钢管。打钻设备选型：：打钻选用MD-60型锚杆钻机2台施工冻结孔，，电机功率19KW，钻孔使用灯光光测斜，选用BW-250/50型泥浆泵2台，电机功率14.5KW。②冻结孔施工工方法：冻结孔施工工序序为：定位开孔孔及孔口管安装装→孔口装置安安装→钻孔→测测量→封闭孔底底部→打压试验验。具体如下：：定位开孔及孔口口管安装：根据据设计在隧道内内定好各孔位置置。根据孔位在在槽壁上定位开开孔，用开孔器器（配金刚石钻钻头取芯）按设设计角度开孔，，开孔直径133㎜，当开到深度200㎜时停止钻进，安安装孔口管，孔孔口管装上DN125闸阀，再将闸阀阀打开，用开孔孔器从闸阀内开开孔，开孔直径径为110㎜，一直将槽壁开开穿，这时，如如地层内的水砂砂流量大，就及及时关好闸门。。孔口装置安装：：用螺丝将孔口口装置装在闸阀阀上，注意加好好密封垫片。详详见如下示意图图。按照设计角角度安装孔口密密封装置。冷冻方案施工中当第一个个孔开通后，没没有涌水涌砂，，可继续开孔施施工，但继续开开孔仍要装孔口口装置，防止突突发涌水涌砂现现象出现；若涌涌水涌砂较厉害害，还应当进行行注水泥浆（或或双液浆）止水水及地层补浆。。钻孔：按设计要要求调整好钻机机位置，并固定定好，将钻头装装入孔口装置内内，首先采用干干式钻进，当钻钻进费劲不进尺尺时，从钻机上上进行注水钻进进，同时打开小小阀门，观察出出水、出砂情况况，利用阀门的的开关控制出浆浆量，保证地面面安全，不出现现沉降。钻机选选用MK-5型锚杆钻机，钻钻机扭矩2000N·M，推力17KN。封闭孔底部：用用丝堵封闭好孔孔底部，具体方方法是，利用接接长杆将丝堵上上到孔的底部，，利用反扣在卸卸扣的同时，将将丝堵上紧。。冷冻方案③密封试验将成孔管内注水水进行冻结管密密封试验，试验验压力控制在0.8MPa，前30分钟压力下降不不超过0.05MPa，后15分钟内压力无变变化为合格。④冻结施工a、冻结参数确定定积极冻结期盐水水温度为-25℃～-30℃。冻结孔终孔间距距Lmax≤1200mm，冻结帷幕交圈圈时间为24天，达到设计厚厚度时间为35天。积极冻结时间为为35天。冻结孔布置113个，冻结管总长长度为782.4m。测温孔布置8个，深度均为6米。b、需冷量和冷冻冻机选型冻结需冷量计算算：Q=1.2·π·d·H·K式中:H—冻结总长度；d—冻结管直径；K—冻结管散热系数数；将上述参数代入入公式得：Q=1.2·π·d·H·K=7.1××104Kcal/h冷冻方案选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组2台套，1台备用，设计工工况制冷量为8.75×104Kcal/h，电机功率100KW。c、冻结系统辅助助设备盐水循环泵选用用IS150-125～200型2台，流量200m3/h，电机功率45KW。冷却水循环选用用IS125-100～200C型2台，流量200m3/h，电机功率30KW。冷却塔选用NBL-50型二台，补充新新鲜水15m3/h。d、管路选择冻结管选用Φ108×8mm,20#低碳钢无缝钢管管,丝扣加焊接。测温孔管选用Φ45×3.5mm,无缝钢管。供液管选用1.5″钢管，采用焊接接连接。盐水干管和集配配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。冷却水管选用Φ133×4.5mm无缝钢管。d、用电负荷：：总用电负荷荷约250kw/h。e、其它冷冻机油选用N46冷冻机油。制冷剂选用氟立立昂R-22。冷媒剂选用氯化化钙溶液。冷冻站布置在地地面上，平面布布置见图6冷冻方案案图16冷冻站平平面布置置图冷冻方案案序号参数名称单位参数备注1冻结孔深度m72冻结帷幕平均温度℃-103积极冻结时间天354冻结孔（总）数个1135冻结孔（总）长度m782.46冻结孔开孔间距m1.07冻结孔偏斜率mm≤1%8设计最低盐水温度℃-30冻结7天盐水温度达到-20℃以下9单孔盐水流量m3/h510冻结管规格mmφ108×820#低碳钢无缝钢管11测温孔总数个8φ45×3mm12冻结总