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隧道初支培训教程
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WSS注浆加固在地铁隧道的施工控制与应用
2015年12期目录
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要： 本文依托西安市地铁二号线会展中心～韦曲南段TJSG-23标段三爻站～凤栖原站区间暗挖隧道工程实例，论述了WSS工艺注浆加固土体止水堵漏在黄土地层地铁隧道中的施工技术控制与应用。WSS工艺注浆具有适应范围广、施工工艺简便、施工周期短、质量容易控制、加固土体及止水堵漏效果尤其显著、经济易行等特点。WSS工艺注浆对黄土地层有较好固结止水效果，且浆液渗透能力强，固结速度快，整体稳定性较好，通过注浆加固形成一道有效的帷幕止水固结带。浆液混合方式和注浆的方向性可随时调节，注浆材料的凝胶时间可以实现从瞬结到缓结，配比可任意搭配。尤其对于湿陷性黄土地层加固及止水堵漏效果明显，在西安地铁加固土体止水堵漏施工中得到了很好的应用与技术控制，此工艺可以为类似工程提供参考。 中国论文网 /7/view-6791050.htm　　Abstract： Based on the Xi'an Metro Line Exhibition Center - Weiqu southern TJSG-23 section Sanyao Station - Fengqi former station interval tunnel instance， this paper discusses the construction technology control and application of process of WSS grouting reinforcement soil sealing plugging in subway tunnel in loess strata. WSS grouting technology has the characteristics of a wide range of adaptation， simple construction process， short construction period， easy quailty control， particularly significant reinforced soil plugging and sealing effect， economical and feasible application and so on. WSS grouting has better consolidation and sealing effect for the loess formations， strong penetration ability of slurry， rapid consolidation speed and better overall stability， so it can form an effective curtain sealing tape consolidation by grouting reinforcement. Mixed way of slurry and grouting direction can be adjusted at any time， the gel time of grouting material can be achieved from the instantaneous junction to slow knot， and the ratio can be any combination. Especially it has obvious consolidation and sealing effect for collapsible strata， so it has very good application and technical control in Xi'an Metro reinforced soil sealing and plugging construction. This process can provide reference for similar projects. 　　关键词： 地铁黄土地层隧道地裂缝；WSS工艺注浆；加固止水堵漏；施工工艺；施工技术控制及应用；效果分析 　　Key words： subway tunnel loess formation crack；WSS grouting process；reinforcement sealing and plugging；construction technology； construction technology control and application；effect analysis 　　中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：（7-05 　　0 引言 　　本文主要通过中铁十七局集团建筑工程有限公司施工的西安地铁23标三爻-凤栖原区间（黄土地层地裂缝段）WSS工艺止水注浆实例，阐述WSS工艺注浆在黄土地层地铁隧道地裂缝段中加固土体及止水堵漏的施工控制与应用。 　　本工程在施工至fc1地裂缝段时区间初支掌子面及拱顶开始大量渗漏水，部位位于穿越黄土层，本地层遇水易软化、崩解，强度急剧降低，土体自稳性差，导致地面沉降。为保证施工安全及地面管线安全，需采取有效的地层土壤加固和渗漏水控制措施。根据现场地理条件，对本工程土体加固及渗漏水处理采取WSS工艺双重管无收缩帷幕止水注浆的施工方案，设置止水帷幕，阻断周围及地面渗水向隧道内渗漏，从而达到隧道内安全文明施工的目的。 　　1 工程简介 　　本工程范围为西安市地铁二号线会展中心～韦曲南段TJSG-23标段三爻站～凤栖原站区间隧道，该标段位于长安南路和北长安街上。区间隧道起讫里程K21+978.600～K23+386.300，右线全长1407.7m，左线全长m，该区间隧道采用浅埋暗挖法施工。 　　区间隧道采用单线单洞断面构造，复合式衬砌的内、外衬之间铺设防水层，内衬为钢混构造，外衬则采用由注浆加固的地层、网喷支护与钢拱架等构成的初期支护结构。洞顶覆土11.5～28.7m，线间距8.0～15.0m。 　　本区间共有3处地裂缝，采用矿山法施工处理。过地裂缝段设置特殊变形缝，二衬变形缝采用特殊防水措施。地下水类型属潜水类型，相应高程422.29～446.14m，高差达23.85m，其中在fc1地裂缝段上下盘形成错台状。区间地下水在里程YDK22+900处发生水位突变，高差接近9米。YDK22+963.1～YDK23+384.4隧道结构位于水下穿越4-1-2层饱和黄土及4-2-2层古土壤，隧道顶部主要为软塑状性质较差4-1-2层饱和黄土。 　　2 工程实例分析 　　2.1 原地层注浆加固及地下水控制方案分析 本工程原设计地层加固及地下水控制采用综合治理，隧道内地层加固采用超前水泥-水玻璃双液浆进行土体加固改良，地下水控制采用地面水泥管井进行井点降水。经过双液浆对地层加固治理需要达到隧道轮廓线内外土体明显改良，土体自稳性良好、隧道掌子面稳定无松动人工作业无安全隐患；通过井点降水治理需要达到地下水稳定水位降至隧道仰拱下1m以上、隧道内无明显渗漏水、仰拱无流动明水、掌子面无水平向渗漏水。按照原综合治理方案本工程在地层土质无变化、地下水位无突变、地层无流动水、地面管线无渗漏水及地下地层无夹层水情况下；双液浆对土体加固效果良好，井点降水能达到稳定水位降至隧道仰拱下1m；但本区间隧道在YDK22+900～YDK23+384.4范围fc1地裂缝段隧道顶部土质由老黄土变化为软塑状性质较差4-1-2层饱和黄土，区间地下水在里程YDK22+900处发生水位突变高差接达到9m；本里程范围内隧道顶有原来老旧雨污合流涵式排水管，存在管道漏水情况；地层内存在流动水及夹层水情况。综合以上情况，在本区段隧道渗漏水情况已经很明显，掌子面已经发生土体失稳坍塌；原注浆无法固结地下流动水，注浆方向性无法自由控制，土体凝结无法达到大量渗漏水及涌水堵漏止水的瞬结，止水帷幕无法达到按照有组织进行地下水排流的要求；按照原双液浆+井点降水方案无法满足隧道内初支施工及地面管线安全。经过方案比选WSS工艺双重管帷幕止水注浆在本地层段加固土体效果明显，止水堵漏完全满足隧道内有组织止水帷幕的要求。 　　2.2 WSS注浆工程概况 本工程正洞结构断面由北向南依次为C断面、A断面、B断面、C断面、D断面和 A断面，终点与凤栖原车站相接，本工程进行WSS注浆加固处理的断面为A断面及C断面。 　　2.3 地面建（构）筑物及管线情况 左线设计线路上方地面有一道南北向雨污水合流排水管道，管径d600，埋深1.0～1.5m，管道中心距左线中心1.4m偏西。自来水位于左线上方中心线偏东2.2m，天然气管道位于左线上方中心线偏东3.7m，两者的埋深都是1.5m。 　　2.4 渗漏水部位及状况 渗漏水部位位于C断面、A断面接头处，里程桩号为ZDK23+067-ZDK23+082，该段区间拱墙上有多个渗漏点，日渗漏总量达40m3。（图1） 　　2.5 工程地质及水文地质条件及分析 如图2所示。 　　渗漏水部位穿越黄土，遇水易软化、崩解，强度急剧降低，土体自稳性差，导致地面沉降，掌子面坍塌。为保证施工安全及地面管线安全，需采取有效的地层土壤加固和渗漏水控制措施。根据现场地质及场地条件，对本工程渗漏水部位采取WSS工艺双重管无收缩帷幕止水加固注浆的施工方案，设置止水帷幕，阻断周围及地面渗水向隧道内渗漏，从而达到隧道内安全文明施工的目的。 　　3 WSS工艺双重管帷幕止水注浆工法 　　3.1 WSS工艺双重管注浆工法原理 　　①双重管钻机采用特殊的钻杆。钻孔过程中，清水会被端头混合器从端点送出，便于成孔；钻孔的深度达到要求后，钻杆外管和内管内会被分别压入双液浆，经在端头混合后，将浆液喷射到地层中，使之能够得到很好的渗透。如图3所示。②注浆材料具有良好的渗透性；浆液具有很高的结实率，有微膨胀性；还可以调节凝结时间；浆液原材料都符合相关规范标准，即使大量使用也不会对环境造成影响；该方法还具有工艺简单、质量可靠的特点，能够确保注浆效果。③该方法并不改变地层组成情况，只是通过渗透作用，将浆液注入到土层的空隙中，并使其固结，随着时间的增加土层的强度也会相应增加，进而起到固结、充填的作用；同时随着渗透作用的不断深入，一个灯泡形的空间会在压浆点附近形成，起到土体加固的作用。 　　3.2 WSS工艺双重管注浆工法特点 　　①该方法注浆时利用的是成孔后的钻杆，因此一般不会出现浆液溢流现象，大大地减少了环境可能遭受污染的可能性。②浆液分悬浊型（A、C液组成）和溶液型（A、B液组成）。浆液对土层渗透性很强，并且通过调节注浆压力和浆液配比可以人为的控制注浆范围和浆液的凝结时间。③可以随时调节注浆的方向和浆液的混合方式，并且通过调整注浆材料的凝胶时间能够实现从瞬结到缓结，配比可任意搭配。④二重管端头的浆液混合器能够使两种浆液均匀的混合在一起。⑤注浆方式灵活多样，比如地面垂直注浆，洞内扩散注浆等。⑥可连续作业从钻孔至注浆完毕。⑦既不占用地表空间，也不影响其他设施的正常运行。（图3） 　　4 施工技术控制与应用 　　4.1 施工预控方案设计 根据本工程具体情况，本工程注浆拟分二个阶段进行，第一阶段对渗漏水部位进行止水注浆，第二阶段对渗漏水部位上方土体进行加固注浆并诱导渗漏水越过隧道上方后渗入地下水。确保隧道结构和地面管线的安全。 　　4.2 主要施工方法设计 第一阶段采用AC浆液注浆止水，使用Φ25mm钢管进行注浆，沿隧道法线方向在漏水点打入围岩，要求其深度为1.5-2m。第二阶段采用AB+AC浆液注浆加固渗漏水部位上方围岩并形成帷幕将渗漏水封挡在左线隧道上方引导渗入地下水，使用Φ42mm钢管进行注浆，一般来说注浆时采取的是散式倾斜钻杆回抽注浆法和垂直钻杆回抽注浆法。 　　4.3 注浆材料及配合比 　　4.3.1 注浆材料特点 无收缩浆液作为一种新型的注浆材料，具有安全性、高渗透性，并且可以根据工程的实际需求随意的调节固结硬化时间。其特点主要表现在以下方面：①渗透性良好。②强度高，可以调节固结硬化时间。③其固结性能不受地层中是否有流动水的影响。④浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，不会污染地下水。⑤依照现场实际情况可随意调整硬化时间、浆液强度、渗透性能。 　　4.3.2 注浆配合比 如表1所示。 　　为了进一步保证止水效果，在注浆的过程中应该结合现场的实际情况调节配合比，必要的时候也可以适当加入一些特种材料。 　　4.4 注浆孔的布置及注入顺序 注浆顺序由南向北，先西后东。由于是双洞间距约8m的复线隧道，为了避免左线隧道拱部止水后，右线隧道再次发生渗漏水，应该未雨绸缪，先在左线隧道西侧拱顶漏水处打孔注浆。六排孔的具体参数详见表2。在ZDK23+067和ZDK23+082两端位置将成孔深度加深为6m。 　　4.5 主要技术参数 　　①注浆深度：参见图4、图5。 　　②注浆孔直径：Φ42mm。 　　③注浆扩散半径为：1.0m-1.5m。 　　④注浆凝结时间：20s-30min。 　　⑤注浆压力0.3-1MPa。 　　4.6 主要工程量计算 一些数据很难被准确的确定下来，比如围岩孔隙和浆液的扩散半径，只能依靠过往的施工经验结合现场的实际情况进行注浆量的计算及浆液注入量控制。 　　注浆量的计算公式如下： 　　Q=Anα（1+β） 　　式中：A――注浆范围体积，m3；α――浆液填充系数（0.7-0.9）；n――孔隙率，%；β――注浆材料损耗系数；Q――总注浆量，m3；设计中，nα（1+β）统称为填充率，填充率按表3选用。 　　4.7 注浆压力的选定 注浆压力是注浆施工中的一个重要参数，只有正确地选定和科学运用注浆压力，才能有效地保证注浆施工质量和控制工程成本。 　　注浆压力容易受到很多因素的影响，比如围岩孔隙发育程度、渗水压力等，因此很难进行准确的测量，通常都是依靠经验确定注浆压力的。一般按照如下经验式计算： 　　①按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2～3倍，最大可达到3～5倍，即P’<P<（3-5）P’。 　　②根据注浆处地层深度计算：P=KH 　　其中：P――设计注浆压力（终压值）（MPa）； 　　P’――注浆处静水压力（MPa）； 　　H――注浆处深度（m）； 　　K――由注浆深度确定的压力系数。 　　压力系数K的取值详见表4。 　　以上得出的只是理论计算数据，在具体的施工中还是应该结合现场实际情况确定最终注浆压力，通常注浆压力为0.3MPa-1.0 MPa。 　　5 人员及设备组织 　　5.1 劳动力组织 每个工作面劳动力组织如图6。 　　5.2 主要施工设备一览表 如表5所示。 　　6 主要施工工艺及控制 　　6.1 主要施工工艺流程 管线探测→定孔位→钻孔→制浆→压浆→提升一节→压浆结束→移至新孔。 　　6.2 主要施工方法 　　①管线调查：只有做好管线调查工作，才能更加及时、方便的调整注浆压力和注浆注入量，避免浆液注入既有管线，使既有管线受到破坏。 　　②注浆孔布置：注浆孔按间距不大于1.5m交联等边三角形布置。 　　③钻机定位。钻机定位要准确，特别上拱位置，钻机要安放在操作平台上，要精确计算操作平台的高度，以便确定钻孔的最佳角度；开钻前的钻头点位与布孔点之间误差不得大于8cm。钻杆倾斜度不得大于1.5°。 　　④钻孔。钻孔时，精确计算钻杆角度，密切观察钻孔进度，一旦出现异常情况，及时停止钻孔，先进行回抽注浆加固，并确认加固效果后，方可停止注浆，再改到临近孔位向前继续钻孔施工。 　　⑤配料。结合现场实际情况现在适宜的悬浊型浆液（A、C液组成）或溶液型浆液（A、B液组成），应采用准确的计量工具，按照既定配方配料施工，第一循环一般作为试验段施工，根据注浆效果及时调整浆液配合比及悬浊液和溶液注入比例，确定最佳的浆液配合比及浆液注入比例。 　　⑥注浆。注浆为分段回抽注浆法施工，一般回抽步距为0.3m，注入顺序从外围到中心进行施工。根据本工程实际情况结合以往施工经验溶液型浆液控制在总浆液的70%，悬浊液控制在总浆液的30%能够达到很好的加固效果，注浆压力控制在0.30-1MPa之间，专人操作。当压力突然上升或突然下降或从孔壁溢浆，应立即停止注浆，分段注浆量应严格按设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。 　　⑦路面沉降观测。由于注浆压力较大，注浆时做好路面沉降观测工作，路面沉降量主要是路面隆起量，当路面隆起量超过设规范规定时，应立即停止注浆，改注其它孔位，保证浆液能够均匀扩散，控制一定的注浆压力和注浆量，就能有效的控制路面沉降量。 　　7 WSS工艺注浆效果分析 　　WSS工艺双重管帷幕止水注浆对本区间隧道ZDK23+067-ZDK23+082段施工结束后，三天内掌子面及拱顶无明显渗漏水情况出现。经过钻孔取样及施工过程中的开挖观察表明：浆液在土体中呈脉状分布，整个坍方松散土体被固结，拱部开挖中环境温度显著升高，比洞内其他地方平均温度高，水化热效果明显。掌子面处软泥被挤出，核心土被劈裂，地下水从裂隙中被排出。经现场实测，加固土体的含水量明显下降，土体由流塑状变为硬塑状，力学性质有较大改善，满足了隧道施工的要求。WSS工艺加固止水堵漏注浆对本工程地裂缝渗漏水段土体加固效果良好，封堵止水明显，通过WSS工艺注浆确保了隧道结构和地面管线的安全。 　　8 结论 　　通过西安地铁23标三爻-凤栖原区间隧道注浆加固止水堵漏实例分析，WSS注浆工艺具有适应范围广、施工工艺简便、施工周期短、质量容易控制、加固土体及止水堵漏效果尤其显著、经济易行等特点。WSS工艺注浆对黄土地层有较好固结止水效果，且浆液渗透能力强，固结速度快，整体稳定性较好，通过注浆加固形成一道有效的帷幕之水固结带。WSS工艺注浆可从地面垂直注浆，亦可洞内扩散注浆，注浆方式灵活，不占用地表空间，且不影响交通及地面设施的正常运行。WSS工艺采用调节浆液配比和注浆压力的办法可使注浆范围人为控制；凝结时间可以调节，并以复合注入施工。浆液混合方式和注浆的方向性可随时调节，注浆材料的凝胶时间可以实现从瞬结到缓结，配比可任意搭配。尤其对于湿陷性黄土地层加固及止水堵漏效果明显，在西安地铁涌水止水堵漏施工中得到了很好的应用与技术控制。 　　参考文献： 　　[1]王星华.粘土固化浆液在地下工程中的应用[M].北京：中国铁道出版社，1998. 　　[2]龚晓南.地基处理手册[M].（二版）.北京：中国建筑工业出版社，2000. 　　[3]地铁暗挖隧道注浆施工技术规程[S].北京中铁隧道集团科学技术研究所，. 　　[4]JGJ79-2002，建筑地基处理技术规范[S]. 　　[5]GB，地基与基础工程施工及验收规范[S]. 　　[6]张季超.基础工程处理与检测实录[M].中国建材工业出版社，1998. 　　[7]叶观宝.地基加固新技术[M].北京：机械工业出版社，1999. 　　[8]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范[S].北京：中国计划出版社，1992. 　　[9]陕西省计划委员会.GBJ25―90，湿陷性黄土地区建筑规范[S].北京：中国计划出版社，1991.
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八年级物理上册知识点光学
?必考知识点
一、光的直线传播
l.光源的特点
光源指自身能发光的物体，太阳、发光的电灯、点燃的蜡烛都是光源，有些物体本身不发光,但由于它们能反射太阳光或其它光源射出的光，好像它们也在发光一样，不要被误认为是光源，如月亮和所有行星，它们并不是物理学所指的光源。
2.光的传播规律：光在同一均匀透明介质中沿直线传播。
例子：种树、排队、挖掘隧道、打枪、影子、手影、日食、月食 、小孔成像
3.光的传播速度
光速与介质有关，光在不同介质中的传播速度不同，光在真空中的传播速度最
大,真空或空 气中的光速取为c=3×108m/s。光在水中的速度约为真空中的3/4；光在玻璃中的速度约为真空 中的2/3。
4．光年（距离单位）：光在1年内传播的距离。
5.光线：用一条带有箭头的直线表示光的传播径迹和方向，这样的直线叫光线。
光线并不是真实存在的，而是为了研究方便，假想的理想模型。
二、光的反射
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贡献者：物理459
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