1、广佛14标盾构区间不良地质洞内加固施工方案珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段项目施工14标段【沙涌站沙园站盾构区间】不良地质加固方案编 制： 复 核： 审 批： 中国中铁二局股份有限公司2013年1月10日1. 编制依据（1）建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002；（2）建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202-2002;（3）建筑地基基础设计规范 GB50007-2002;（4）地下铁道工程施工及验收规范GB50299-1999(2003年版)；（5）城市轨道交通地下工程建设风险管理规范(GB50652-2011)；（6）盾构法隧道施工与验收规范(GB50446-2008)；
2、（7）建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)；（8）建筑施工安全检查标准(JGJ59-99)；（9）珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工14标段沙涌站沙园站区间地质详勘报告、补勘报告；2. 工程概况2.1. 工程位置及范围珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段14标段包括【沙涌站】、【沙涌站沙园站】一个盾构区间 ，本标段盾构区间本区间从沙涌站始发，经芳村大道东，先后下穿沙涌桥，沙涌新水闸、沙涌及珠江主航道，进入海珠区后下穿大量房屋，地势较平坦。隧道穿越的主要建(构)筑物有太古仓码头、赵惠珠住宅楼、中船工业物资华南分公司的住宅、综合楼、橡胶厂接待处南北楼等进入沙园吊出井。【沙涌站沙园
3、站盾构区间】区间里程范围，右线YDK22+916.125YDK24+376.394，（短链0.532m）全长1459.737m；左线ZDK22+916.125ZDK24+410.515（长链0.45m），长1494.84m，双线总长2954.577m，线间距为1234m。本区间盾构右线始发阶段里程为YDK22+916.125YDK22+991.125m, 长75m；左线始发阶段里程为ZDK22+916.125ZDK22+991.125，长75m。本段区间盾构从沙涌站始发掘进阶段，左、右线都先以-2坡度前行，后以-27左右的坡度前行，始发阶段隧道穿越地层主要为层红层全风化带，层红层强风化带，层红
4、层中风化带，层红层微风化带，隧道上方地层主要为层红层全风化带，层红层强风化带，层红层中风化带，层红层微风化带地层。【沙涌站沙园站】盾构区间工程位置平面示意图本次方案施工范围包括沙涌站沙园站区间始发段和珠江段不良地质段，由于正好处于沙涌河和珠江底，不具备地面加固条件，根据施工要求，将采用洞内插管注浆加固方式处理。2.2. 工程设计概况2.2.1. 加固设计参数加固土体无侧限抗压强度应不小于0.8MPa，加固体渗透系数应不大于110-6cm/s。加固范围：参照区间加固平面图及区间加固纵断面图中所示范围进行加固，加固里程为：右线YDK22+931YDK23+021、YDK23+111YDK23+53
5、1，左线ZDK22+979ZDK23+223、ZDK23+321ZDK23+569。由于盾构穿越区域正好位于沙涌河和珠江底，不具备地面加固条件，且施工难度较大，经过多方面论证、分析、考虑，采用洞内插管注浆加固，注浆管采用48，L=3.5m,t=3.5m钢花管。2.3. 工程地质及水文地质概况2.3.1. 水文地质情况根据【沙涌站沙园站】盾构区间详细地质勘查报告、地质补勘报告，以及现场走访及实地调查，联络通道及特殊地段加固区域主要水文地质情况叙述如下：（1）地下水类型本场地地下水类型主要是第四系砂层潜水、基岩风化层中的裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于海陆交互相沉积粉砂、细砂层，厚度一般1.354.
6、90m，平均2.59m；中砂、粗砂层，厚度一般0.503.90m，平均2.10m。基岩风化裂隙水含水层主要赋存于强、中风化岩中的风化裂隙之中，含水层无明确界限，埋深和厚度很不稳定，其透水性主要取决于裂隙的发育程度和性质（包括裂隙的闭合程度、形式、规模、充填物质，以及裂隙的组合形式、密度等）、岩石风化程度等。风化程度越高、裂隙充填程度越大，渗透系数则越小。基岩风化裂隙水为承压水，呈脉状或带状分布。（2） 地层富水性和透水性本次场地主要含水层为第四系海陆交互相沉积的粉砂、细砂层、中砂、粗砂层及强、中风化岩带、，车站西北侧为沙涌，最近距离约3 m，车站东侧为珠江，最近距离约300 m。粉砂、细砂层，
7、厚度一般1.354.90m，为富水性较好，透水性中等地层；中砂、粗砂层，厚度一般0.503.90m，为富水性较好，透水性中等地层。强、中风化岩带、，岩体裂隙较发育或稍发育，岩芯较为破碎，含有较为丰富的地下水，且富水性极不均匀。其余地层为弱含水层或相对隔水地层。渗透系数见下表：各土层渗透系数（k）选用表 地层编号岩土名称抽水试验渗透系数(m/d)土工试验渗透系数(cm/s)渗透系数建议值 (m/d)素填土/1.000淤泥质土/1.48E-080.001粉砂、细砂/3.000中砂、粗砂3.735.000粉质粘土/0.001粉土、粉质粘土/5.48E-050.001粉土、粉质粘土/5.23E-060
8、.001全风化岩/5.18E-060.100强风化岩0.118/0.800中风化岩0.919/1.000微风化岩0.107/0.300 说明: 渗透系数建议值根据抽水试验结果、室内土工试验值结合相关规范及经验提供。沙沙区间左线加固地质剖面示意图沙沙区间右线加固地质剖面示意图2.3.2. 工程地质（1）地形、地貌本区间所处地貌单元属珠江三角洲河网交错的海陆冲积平原区，盾构始发段下穿沙涌桥，沙涌河。（2）地层岩性及各层围岩类别、特性与物理力学指标盾构施工由沙涌站始发掘进至沙园站盾构吊出井吊出，本区间地貌单元为海冲击平原区，地形较平坦，地面建筑物如公路及其他建筑物较密集。隧道结构底板多位于在强微风化
9、岩中，力学性质较好;隧道洞身范围内围岩级别基本为. 类。沿线地层自上而下依次为：人工填土层、层淤泥质土层、层（淤泥质）粉细砂层、层粉质粘土层、层可塑粉质粘土或稍密粉土层、层硬塑粉质粘土或中密粉土层、层红层全风化带、层红层强风化带、层红层中风化带、层红层微风化带。本区间主要在、号地层中通过，隧道上方地层主要为、号地层。具体地层特性如下：（1）人工填土层（Q4ml，层号）主要为第四系全新系统人工填筑的素填土及杂填土。呈灰黄色、紫红色、灰色等杂色，松软稍压实，主要由粘性土、砂土、碎砖块、煤渣及路面混凝土等组成，局部含淤泥质。（2）全新世海陆交互相沉积层（Q4mc，层号）该层共分为3个亚层，各亚层的特
10、征及分布如下：层淤泥质土层：呈浅灰深灰色，流软塑状，含腐殖质，夹粉细砂。层（淤泥质）粉细砂层：以粉细砂为主，往下粒度逐渐增大，渐变为中粗砂。呈灰灰黄色、灰白色等，饱和，松散状，底部局部中密状，上部含较多淤泥质或泥质。层粉质粘土层：灰色，湿，可硬塑，含少量砂，局部粘性较好。（3）残积土层（Qel，层号）该层按其土性和状态特征的差异可分为2个亚层：层可塑粉质粘土或稍密粉土层：由白垩系红色泥质砂岩风化残积形成，呈紫色、棕色、土黄色等，湿，可塑或稍密状。层硬塑粉质粘土或中密粉土层：由白垩系红色泥质砂岩风化或砂岩风化残积形成，呈紫红、棕红色，稍湿，硬塑或中密状。（4）岩石全风化带（K2d2a、K2S2b
11、、层号）层红层全风化带：属白垩系上统，在本区间可细分为大朗山组黄花岗段（K2d2a）和三水组西濠段（K2S2b）两个岩性段。本次揭露全风化带多为黄花岗段地层，岩性以暗红色钙质粉砂岩、泥岩夹杂色粗砂岩、细砂岩及砂砾岩为主，岩石组织结构已基本破坏，但尚可辨认，岩芯呈坚硬土状。（5）岩石强风化带（K2d2a、K2S2b、层号）层红层强风化带：属白垩系上统，可细分为大朗山组黄花岗段（K2d2a）和三水组西濠段（K2S2b）两个岩性段。大朗山组黄花岗段（K2d2a）岩性以暗红色钙质粉砂岩、泥岩夹杂色粗砂岩、细砂岩及砂砾岩为主，已风化成半岩半土状，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构清晰，碎块状岩芯手可折
12、断，风化裂隙发育。三水组西濠段（K2S2b）岩性以紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、细砂岩及夹杂粒粗砂岩为主，已风化成半岩半土状，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构清晰，碎块状岩芯手可折断，风化裂隙发育。（6）岩石中风化带（K2d2a、K2S2b、层号）层红层中风化带：属白垩系上统，可细分为大朗山组黄花岗段（K2d2a）和三水组西濠段（K2S2b）两个岩性段，平面上以里程（YDK23+870附近的）革新路为界，以西为大朗山组黄花岗段（K2d2a），以东为三水组西濠段（K2S2b）。大朗山组黄花岗段（K2d2a）岩性以暗红色钙质粉砂岩、泥岩夹杂色粗砂岩、细砂岩及砂砾岩为主，粉砂或砂砾状结构，中厚层
13、状构造，钙质胶结，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，节理裂隙较发育，裂隙面具褐色风化膜，岩芯多呈短柱状或柱状，岩质较坚硬，锤击声较脆。三水组西濠段（K2S2b）岩性以紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，粉砂或泥质 结构，中厚层状构造，泥质、钙质胶结，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，节理裂隙较发育，裂隙面具褐色风化膜，岩芯多呈短柱状或柱状，岩质较坚硬，锤击声较哑。（7）岩石微风化带（K2d2a、K2S2b、层号）层红层微风化带：属白垩系上统，可细分为大朗山组黄花岗段（K2d2a）和三水组西濠段（K2S2b）两个岩性段，平面上以里程（YDK23+870附近的）革新路为界，以西为大朗
14、山组黄花岗段（K2d2a），以东为三水组西濠段（K2S2b）。大朗山组黄花岗段（K2d2a）岩性以暗红色钙质粉砂岩、杂色砂砾岩为主，粉砂或砂砾状结构，中厚层状构造，钙质胶结，结构清晰，少有风化裂隙，岩芯完整，多呈短柱状或柱状，岩质坚硬，锤击声脆。三水组西濠段（K2S2b）岩性以紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主，粉砂或泥质 结构，中厚层状构造，泥质、钙质胶结，局部层理清晰，呈块状、短柱状，锤击声较脆。各土层岩层分布土、石可挖性分级及开挖后土岩稳定状态表层号岩土名称主要工程地质特征开挖后土岩稳定状态土石可挖性等级素填土松散-稍密，均匀性差，土层透水性较强易崩塌淤泥质土流塑，土层透水性弱不能自稳粉砂
15、、细砂饱和，松散，透水性较强自稳性差，易塌中砂、粗砂饱和，松散，透水性较强自稳性差，易塌粉质粘土可塑，土层透水性弱自稳性较差粉土、粉质粘土可塑状，土层透水性弱自稳性较差粉土、粉质粘土硬塑状，土层透水性弱自稳性较差全风化岩层岩石组织结构已基本破坏，已风化成土状，透水性稍弱自稳性较好强风化岩层呈半岩半土状，碎块状，风化裂隙发育，透水性中等自稳性较好，但易掉块中风化岩层软质岩，裂隙发育，透水性中等自稳性较好微风化岩层软质岩，裂隙不发育，微渗透性自稳性较好隧道所穿越岩层的岩性盾构区间隧道所穿越的岩层以7强风化岩、8中风化岩、9微风化岩地层为主。其中隧道结构顶部多位于7强风化岩，富水含量较大。根据珠江三
16、角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工14标段沙涌站沙园站区间详细勘察阶段补充岩土工程勘察报告，本工程特殊地段加固穿越地层的主要物理力学性能参数如下表所示：各岩土层主要参数建议值表岩土分层天然密度天然含水量孔隙比液性指数直接快剪地基承载力粘聚力内摩擦角特征值pweIlc?fak(g/cm3)(%)(kPa)(o)(kPa)1.8030.01.000/12.010.0801.7243.90.9831.369.04.7601.80/28701.85/321401.8324.70.5840.2522.815.51501.9723.50.6790.2324.012.51701.9922.30.6750.
17、2125.212.01902.0021.50.632/28.814.73002.0222.10.6250.0332.619.84502.67/80038.013002.72/180041.033002.4. 施工环境情况2.4.1. 周边环境情况沙涌站沙园站盾构区间加固位于右线YDK22+931YDK23+021、YDK23+111YDK23+531，左线ZDK22+979ZDK23+223、ZDK23+321ZDK23+569段，期间盾构穿越地层主要为、地层，含水量丰富，地表隧道穿越沙涌桥，芳村大道，珠江。3. 加固施工筹划3.1. 加固目的沙涌站沙园站盾构区间隧道顶部穿越主要为强风化带砂岩
18、，部分为全风化带岩，含水量丰富，岩层空隙率较大，为保证盾构穿越期间防止地表建筑沉降及盾构掘进隧道内止水作用，同时为了防止管片上浮，稳定隧道姿态位置，故采用洞内注浆加固，填充岩层空隙，保证岩体稳定性及隧道运营安全。3.2. 施工总体筹划根据盾构推进情况，盾构是由沙涌站向沙园站掘进，先掘进右线盾构，后掘进左线盾构，当掘进完成右线YDK22+931YDK23+021、YDK23+111YDK23+531段，左线ZDK22+979ZDK23+223、ZDK23+321ZDK23+569段，并盾构机后配套台车脱出该区域管片后，进行洞内插管注浆。3.3. 主要工程数量沙涌站沙园站区间右线YDK22+931
19、YDK23+021、YDK23+111YDK23+531，左线ZDK22+979ZDK23+223、ZDK23+321ZDK23+569，特殊地段加固主要工程量统计如下表所示：区间特殊地段加固主要工程量统计表序号项目名称加固长度（m）加固环数（环）加固起止环数（环）备注1YDK22+931YDK23+021特殊地段90601070号地层2YDK23+111YDK23+531特殊地段4202801304103ZDK22+979ZDK23+223特殊地段244163422054ZDK23+321ZDK23+569特殊地段248166274440钢花管工程数量表序号部位材料名称材料规格单根成长度（m
20、）每环根数注浆环数总根数总长度（m）钢花管单重（kg/m）总重量（kg）1YDK22+931YDK23+021钢花管?48,t=3.5mm3.586048016803.8407956451.022YDK23+111YDK23+531钢花管?48,t=3.5mm3.58280224078403.84079530105.603ZDK22+979ZDK23+223钢花管?48,t=3.5mm3.58163130445643.84079515974.004ZDK23+321ZDK23+569钢花管?48,t=3.5mm3.58166132846483.84079516268.00水泥、水玻璃工程数量表
21、序号部位加固土体截面积（m2）加固长度（m）总加固体积（m3）水泥用量（t）水泥浆用量（m3）水玻璃用量（t）1YDK22+931YDK23+02152.205904698.231356.611808.821054.542YDK23+111YDK23+53152.20542021925.056330.868441.144921.193ZDK22+979ZDK23+22352.20524412737.413677.934903.902858.984ZDK23+321ZDK23+56952.20524812946.223738.224984.292905.843.4. 施工资源配置(1)主要机械设
22、备：主要机具材料计划序号材料设备名称规格型号数量单位备注一、主要材料设备及应急物资1钢楔、木楔1010100个2海绵条101030米3快速水泥32.5R8吨4麻袋10条5烂布条5袋6注浆材料670环7钢花管4m5352根二、主要施工机械设备8电瓶车30T2台9拌浆系统1套10龙门吊40T1台11龙门吊16T1台12交流弧焊机4台13空压机台14氧乙炔2套15高压注浆泵1套16发电机30kW1台17冲击钻台18振动器台(2)主要劳动力计划：主要劳动力计划表序号工种人数1注 浆 工82制 浆 工123电 工24普 工85测 工46机 修 工27管理人员4合计404. 施工工艺及施工技术4.1. 加
23、固方案说明为保证后期运营阶段隧道沉降稳定，拟对区间不良地质采用洞内钢花管注浆的方式加固，加固后的土体应有良好的均匀性，注浆加固后土体无侧限抗压强度不小于0.8Mpa，注浆结束后，根据实测资料，可对强度不足的地段，再次打开注浆孔，进行再注浆，达到预期加固目标。钢花管注浆构造示意图4.2. 注浆材料及配比注浆材料采用42.5级普通硅酸盐水泥，水玻璃和水。根据以往施工经验，浆液配比初始设计如下： 甲液-水泥净浆（水灰比1:1）乙液-水玻璃（水玻璃：水=1:1）1 m31 m3水（Kg）水泥（级）（Kg）水玻璃（Kg）750750583水泥浆液与水玻璃浆按照1:1的比例同时注入。初凝时间控制在10-2
24、0分钟。同步注浆施工前，将上述注浆配合比进行实验检测。经实验证明，上述浆液配合比胶凝时间为10-20分钟，注浆加固后土体无侧限抗压强度大于0.8Mpa，能满足施工需要。4.3. 施工工艺流程1）在管片的注浆孔上安装防喷装置，通过防喷装置打穿注浆孔，将注浆管打入设计位置，并安装球阀。2）接好注浆管路，压力传感器。3）启动拌浆机，进行拌浆。4）在每孔注浆完成后的同时压入水玻璃封堵孔洞。5）注浆结束先关闭管片注浆孔上的球阀，再拆除管路。4.3.1. 注浆孔布置本次双液注浆孔布置在上下叠置隧道加固段范围内的标准块、邻接块和封顶块中压浆预留孔内，对拱部、号地层180o（93点钟位置）范围加固注浆（特殊管
25、片预留注浆孔），沙涌站沙园站区间隧道每环间距1.5米。先用冲击钻将预留孔疏通，二次注浆将4.0米的注浆管振动插入孔内至隧道管壁外侧3.0米处。随即将特制的防喷装置安装好，并将单向球阀接在注浆管上，以便注浆。4.3.2. 浆液形成、运输及注浆右线置换注浆紧跟盾构台车，及时穿插进行加固，以便为左线盾构正常推进提供参数。本次施工对象为隧道始发段和下穿珠江段，施工时在注浆加固段设置控制平台，材料、设备用电瓶车运入隧道，在隧道内进行拌浆、注浆作业。针对具体情况，我部将作如下措施：1）隧道内拌浆依据浆液配合比配制水泥浆液，储于隧道中储浆桶内。2）注浆顺序为减少浆液渗漏，降低注浆压力，防止变化过大（3mm/
26、次），按少量多次为原则：采取隔环跳孔循环施工形式，每环一次施工24只孔，每两个连续施工环间隔23环，施工完后在施工该施工段剩下的孔洞和管片。根据实时监测情况调整注浆量和压力，注浆全部结束后封闭孔口。4.4. 施工技术要点1、注浆采用水泥水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.6-0.8MPa，浆液扩散半径1.2-1.5m，注浆流量控制在1020L/min，对拱部、号地层注浆加固。2、根据以往导管注浆施工经验及珠江三角洲城际快速轨道交通广州至佛山段施工14标段沙涌站沙园站区间详细勘察阶段补充岩土工程勘察报告中各项土层参数建议值。理论注浆量计算如下：根据岩土工程勘察规范（GB50307-2012）中孔隙率计算公式：n=e/(1+e)；(n为岩层孔隙率，e为岩层孔隙比)可以得出：n=0.625/（1+0.625）=0.385 ；其中e=0.625为地层孔隙比。则每立方土体注浆量约水泥浆和水玻璃浆各0.385m3。浆液注入量根据注浆压力做适当微调。3、每环加固的土体方量：（*6.52-*32）*1.5=78.304m3。所以每环理论注入浆液量为：水泥浆和水玻璃浆各0.385*78.304=30.15m3。4、每拱顶半环共设8个注浆孔，平均每个注浆孔注浆量约3.77m3。5、注浆加固施工期间，加强对周
