北京地鐵某區(qū)間帷幕注漿加固工程設(shè)計(jì)方案

PAGE北京地鐵號(hào)線第合同段穿越鐵路及護(hù)城河區(qū)間帷幕注漿加固工程設(shè)計(jì)方案一編制依據(jù)1.1北方大學(xué)實(shí)驗(yàn)室提供的《現(xiàn)場(chǎng)土樣基本物理力學(xué)參數(shù)》1.2《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》（JGJ123－2000）1.3中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版的《地基處理手冊(cè)》注漿法理論1.4國(guó)家有關(guān)規(guī)范、規(guī)定二工程概況略三工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件略四注漿方案設(shè)計(jì)一）砂土層滲透注漿方案1、注漿的目的：地鐵穿越京滬鐵路段，通過(guò)注漿改善該段襯砌外的土體強(qiáng)度，減少土體在列車運(yùn)行動(dòng)載的作用下的變形，進(jìn)而保護(hù)鐵路路基及地鐵襯砌的安全。地鐵穿越永定河段，通過(guò)注漿提高河床下土體的抗?jié)B性。2、施工范圍從目前1#豎井至永定河北岸10米處，長(zhǎng)約80米的地段，沿開(kāi)挖面周邊布置2排注漿孔，孔深12米，向外傾斜15°，作徑向帷幕注漿。根據(jù)隧道環(huán)形注漿加固計(jì)算模型，土質(zhì)隧道超前注漿的注漿寬度應(yīng)為：R0t=r0-ri=ri[σc/（σc-2p0）]1/2-r1R0rit其中：r0為注漿范圍外側(cè)半徑；ritr1為隧道半徑；σc為注漿后土體的抗壓強(qiáng)度；p0為注漿外側(cè)的土壓力。經(jīng)計(jì)算，注漿厚度t約為3m。設(shè)計(jì)注漿孔深12米，向外傾斜15°，可知注漿厚度為3.12米，滿足要求。3、注漿材料注漿選用超細(xì)型TGRM水泥基特種灌漿料，為單液注漿。使用配比及性能指標(biāo)如下：1）配比：水：TGRM＝0.8：1；2）流動(dòng)度：250mm（10min），130mm（10min）3）凝膠時(shí)間：>70min；凝結(jié)時(shí)間：>2h；4）灌注壓力：≤1.2MPa；5）抗壓強(qiáng)度：R1d>6.5MPa，R7d>14MPa，R28d>19.5MPa。4、漿液影響半徑據(jù)《既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范》（JGJ123－2000）、《地基處理手冊(cè)》及有關(guān)地質(zhì)勘察資料，選灌注壓力h1＝1.2×104厘米水頭（即1.2MPa），土體的滲透系數(shù)k＝3.79×10－3cm/s（即3.27m/d），注漿管半徑r0＝2cm，注漿時(shí)間t＝360s（即6min），漿液粘度對(duì)水的粘度比β＝2.3，土體的孔隙率n＝0.6。據(jù)柱形擴(kuò)散理論，則有漿液影響半徑r1:51cm，實(shí)際取50cm與模擬注漿實(shí)驗(yàn)中的擴(kuò)散半徑推算范圍值接近。5、注漿量計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)的注漿壓力，計(jì)算出單位土體所需的漿液量Q。滲透半徑為51cm，孔深12米，α為有效注漿系數(shù)，1+β為損失系數(shù)，α（1+β）取0.55，根據(jù)下面的滲透注漿的注漿量公式計(jì)算單位土體所需的漿液量Q：Q=πr2hnα（1+β）≈3.2m3則每個(gè)注漿孔的注漿量為3.2m3。6、鉆孔布置滲透注漿中，孔距取1.6r，r為滲透半徑則孔距r1為82cm，實(shí)際取85cm。符合砂土層注漿孔經(jīng)驗(yàn)取值0.8~1.2米，按兩排孔布置，則有排距R：R＝0.87r1≈75cm二）粘土層擠密注漿方案1、注漿材料注漿選用加固型TGRM水泥基特種灌漿料，為單液注漿。使用配比及性能指標(biāo)如下：1）配比：水：TGRM＝0.6：1；2）凝膠時(shí)間：>40min；凝結(jié)時(shí)間：>1h；3）灌注壓力：≤5MPa；4）抗壓強(qiáng)度：R1d>8.5MPa，R7d>20MPa，R28d>29.5MPa。2、漿液影響半徑參考模擬漿泡半徑，r=28cm3、注漿量計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)的注漿壓力，計(jì)算出單位土體所需的漿液量Q。滲透半徑為28cm，孔深12米，α為有效注漿系數(shù)，1+β為損失系數(shù)，α（1+β）取0.15，根據(jù)下面的注漿量公式計(jì)算單位土體所需的漿液量Q：Q=πr2hnα（1+β）≈0.5m3則每個(gè)注漿孔的注漿量為0.5m3。4、鉆孔布置孔距r1取1.6r（r為滲透半徑），即為45cm按兩排孔布置，則有排距R：R＝0.87r1≈40cm附錄1：北京地鐵五號(hào)線蒲黃榆站～天壇東門站注漿可注性土層物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)為使北京地鐵五號(hào)線蒲黃榆站～天壇東門站地下區(qū)間的注漿設(shè)計(jì)合理，使注漿效果達(dá)到預(yù)期目的，需對(duì)施工場(chǎng)地的土層物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)分析。2003年8月27日，在鐵十四局的配合下，北方交通大學(xué)土木工程學(xué)院土工實(shí)驗(yàn)室、北京中鐵瑞威鐵道工程技術(shù)有限公司組織人員，在玉蜓橋東南角的1#井和玉蜓橋西北角的2#井現(xiàn)場(chǎng)，按照現(xiàn)場(chǎng)取樣規(guī)程，在新鮮工作面選取了砂層、粉土層和粘性土層的原狀土樣和擾動(dòng)土樣，按照土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行了土層的物理力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)整理分析，于2003年9月2日提交了本次土層物理力學(xué)試驗(yàn)成果報(bào)告。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)附表1和附圖1。附表1試驗(yàn)所得土樣的基本物理力學(xué)參數(shù)取樣點(diǎn)1#2#試樣編號(hào)1-11-21-32-12-1粗砂細(xì)砂粉土粗砂粘土天然容重18.0119.1619.2716.0818.73土粒比重2.602.622.742.602.75孔隙比0.5130.6590.7590.6950.774飽和度24.2984.8385.6518.0773.94天然含水量4.7921.3523.744.8320.8液限29.831.5塑限26.020.6滲透系數(shù)4.17×100-23.79×100-34.61×100-56.57×100-29.91×100-6粘聚力05.9317.78077.03內(nèi)摩擦角32.236.828.83419.1粒徑/mm小于某粒徑土粒的百分?jǐn)?shù)粒徑/mm小于某粒徑土粒的百分?jǐn)?shù)附圖1三種砂土的篩分曲線附錄2：TGRM水泥基特種灌漿料注漿模擬實(shí)驗(yàn)報(bào)告砂層中低壓滲透注入超細(xì)型TGRM加固實(shí)驗(yàn)地層特性：干枯河床，5-15mm中細(xì)砂，含泥量10%，含水率8%注漿機(jī)具制漿機(jī)：星型葉片最大轉(zhuǎn)數(shù)360r/min注漿機(jī)：?jiǎn)我鹤{泵最大注漿壓力8Mpa注漿材料：超細(xì)型TGRM水泥基特種灌漿料漿液配比：水：超細(xì)型TGRM（質(zhì)量比）=1：1材料性能：表1流動(dòng)度（mm）實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果水灰比初始10min20min30min40min50min60min70min0.8265250235210180130凝膠1270270265250235210155凝膠表2抗壓強(qiáng)度（Mppa）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果水灰比2h6h8h12h24h36h3d7d28d0.80.40.71.21.86.589.21419.510.30.511.24.867.39.513.9注入效果：6.1注漿壓力：0.8Mpa6.1.1注漿管長(zhǎng)：150mm6.1.2孔徑：40mm6.1.3注漿孔間距：50cm6.1.4擴(kuò)散散半徑：332cm6.1.5挖芯芯取樣形態(tài)：與砂料互互混較均勻勻，呈不規(guī)規(guī)則柱壯。強(qiáng)度：見(jiàn)表3表3樣塊強(qiáng)度（Mppa）水灰比2h6h12h2d12.32.52.97.26.2注漿壓力力：3Mpaa6.2.1注漿漿管長(zhǎng)：1150mmm6.2.2孔徑徑：40mmm6.2.3注漿漿孔間距：：50cmm6.2.44擴(kuò)散半徑徑：1100cm6.2.55挖芯取樣樣：形態(tài)：中心為注注漿料柱，周周邊砂料有有混合。強(qiáng)度：見(jiàn)表4表4樣塊強(qiáng)度（Mppa）水灰比2h6h8h12h12.52.73.03.5粘土地層中高壓壓注入加固固型TGRM實(shí)驗(yàn)1.地層特性性：新鮮粘粘土地層、含含砂量5%，含水率20%2.注漿機(jī)具具：制漿機(jī)機(jī)：星型葉葉片最大轉(zhuǎn)數(shù)360rr/minn注漿機(jī)：?jiǎn)我鹤⒆{泵最大注漿漿壓力8Mpaa3.注漿材料料：加固型型TGRMM4.漿液配比比：水：加加固型TGRM（質(zhì)量比比）=0.6：15.材料性能能：表5流動(dòng)度（mm）實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果水灰比初始10min20min30min40min50min60min0.6265250235210凝膠0.8270270265250235210凝膠表6抗壓強(qiáng)度（Mppa）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果水灰比2h6h8h12h24h36h3d7d28d0.60.51.82.23.88.51214.22029.50.80.40.71.21.84.889.21418.9注入效果：6.1注漿壓力力：5Mpaa6.1.1注漿漿管長(zhǎng)：