地基加固及溶洞充填处理施工交底

广州市轨道交通三号线北延段四标【永泰站】土建工程主体工程地基加固及溶洞填充施工技术交底交底：复核：审核：接收：中铁隧道集团有限公司广州地铁三号线北延段同永嘉盾构项目部永泰站工区二OO八年一月-1-永泰站地基加固及溶洞填充施工技术交底一、工程概况1.1车站位置与设计概况永泰站是三号线北延段的第五个中间车站，位于广州市白云区尖彭路与新广从公路交叉口西南角，呈东西走向，位于华南三期高架桥南侧，车站设计起点里程为YCK-9-429.7，终点里程为YCK-9-596.7，车站总长为167m，标准宽度22.5m。车站主体平面位置见图1。车站主体为地下两层框架结构，结构底板底埋深约18米，围护结构采用地下连续墙。图1车站主体平面位置示意图1.2工程地质永泰站地处广花冲积平原，地形较平坦开阔。本站存在人工填土层1、冲积—洪积砂层3、冲积～洪积土层4、残积土层5、灰岩微风化带9C。车站底板主要置于残积层5中，围护桩主要嵌入残积层5中，个别围护桩嵌入灰岩微风化带9C中，地下连续墙设计按嵌固深度5.5m。车站左右线地质剖面见图2、图3。-2-1.3详细勘察岩溶发育情况（1）溶洞分布规律永泰站主体工程部分详细勘察钻孔共28个（见图4），揭露发育溶(土)洞的钻孔13个共18个溶洞1个土洞（见图4），见洞率46%。溶(土)洞主要发育在车站中部和东部。（2）溶洞形态规模车站溶（土）洞类型属埋藏性溶(土)洞，发育特点复杂，与岩型、地形地貌、地质构造、岩层产状、地下水活动规律等诸多因素有关，其形态各异。勘查揭露的溶(土)洞洞高0.7～6.9m，洞顶埋深19.4～29.6m，洞顶位于基坑底板以下1.4～11.5m。从平面上看，溶(土)洞主要发育于在车站中部。。图2车站右线地质剖面图图3车站左线地质剖面图-3-图4永泰站主体详勘揭示溶（土）平面布置图（3）溶洞填充特征勘探揭露溶(土)洞为无填充、半填充、全填充，充填物质多为流塑、软塑状粉质粘土。需要处理溶洞11个钻孔共14个溶洞1个土洞统计表，见表1。表1岩溶发育情况表序号钻孔编号地面平均标高(m)溶洞顶标高(m)溶洞底标高(m)溶洞高度(m)溶洞顶岩层厚度(m)充填物特征溶洞顶板岩性1MCZ3-YTX-0320.6-2.44-4.442.006.50全充填、粉质粘土9C-22MCZ3-YTX-1820.6-4.91-9.414.500.70全充填、粉质粘土9C-23MCZ3-YTX-2520.6-3.34-4.040.700.70全充填、粉质粘土9C-2420.6-7.74-14.646.903.70全充填、粉质粘土9C-25MCZ3-YTX-2620.6-6.5-9.42.90无充填土洞5C-1B6MCZ3-YTX-2820.6-4.51-6.311.800.50无充填溶洞9C-27MCZ3-YTX-3020.6-5.97-6.470.500.50全充填、粉质粘土9C-2820.6-6.77-8.071.300.30全充填、粉质粘土9C-29MCZ3-YTX-4020.6-2.8-96.200.50半充填、粉质粘土9C-210MCZ3-YJ-2120.6-3.55-4.490.940.10全充填、粉质粘土9C-211MCZ3-YJ-2220.6-2.43-3.431.000.40全充填、粉质粘土9C-21220.6-3.73-8.134.400.30全充填、粉质粘土9C-213MCZ3-YJ-2620.6-3.26-5.662.400.20全充填、粉质粘土9C-214MCZ3-YJ-2720.60.96-2.043.000.40全充填、粉质粘土9C-21520.6-3.04-6.443.401.00全充填、粉质粘土9C-2二、施工方案2.1溶(土)洞详细探查车站主体结构范围内详勘及原区间详勘钻孔共28个，钻孔平均间距19m，-4-并约一半钻孔已经揭露溶洞，车站主体基坑基本处于发育的溶（土）洞范围内。因此，永泰站溶洞探查与溶洞处理相结合。施工时，利用详勘钻孔，首先选定一揭露出溶（土）洞的详勘钻孔，以该钻孔为中心，分别沿地铁线路方向和与地铁线路垂直的方向按间距2.0m（线路方向）和间距4m（与线路垂直方向）钻孔探查溶（土）洞东南西北四个方向的边界，将溶（土）洞范围大致分为四个象限区，然后在每个象限区安排一到两台引孔钻机进一步探查各个象限区内溶洞边界。钻孔在平面上按照梅花型布置。如果溶（土）洞范围超出了车站围护结构边线，则以车站围护结构边线以外3m为界，沿线路方向施做一排注浆钻孔，每孔间隔2m，并在该界线施做止浆墙。孔深进入洞底以下0.5m。若果围护结构边线外无法施做止浆墙，报告业主、监理和设计单位讨论决定处理方法。钻孔布置见图5示意。图5钻孔确定溶洞范围示意图2.3处理原则根据设计溶洞处理原则：确定结构底板底往下深度10米范围内侵入基岩面为高风险区，10米范围内未见基岩为低风险区，因永泰站主体结构底板底往下深度10米范围内基本全部侵入基岩面，因此，确定永泰站主体基坑全部处于高风险区。溶洞的一部分位于10m线以下，或当洞体之间的岩层厚度无法满足“”钻孔进入溶洞底板下0.5m条件时，溶洞位于10m线以下部分或下层溶洞也应进行相应处理。-5-2.4处理措施（1）位于高风险区内的已揭示的溶（土）洞，自地面进行吹砂或袖阀管充填注浆加固。①对洞高大于2m的无填充溶、土洞和半填充溶、土洞，先进行吹砂处理，后采用袖阀管注浆加固的方法；投砂管采用两个Φ200mm的PVC套管（投砂时可以相互作为出气孔）。②对全充填溶、土洞，以及洞高小于2m的无填充和半填充溶、土洞，直接采用袖阀管注浆填充。（2）对高风险区内车站下方土层进行水泥土墩柱加固，因加固深度均在18m以上，水泥土墩柱采用水泥高压旋喷桩。2.5施工质量控制标准施工质量控制标准见表3所示。表3施工质量检验标准表序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值1注浆孔位标注误差mm≤10用钢尺量2钻孔定位水平误差mm≤100用钢尺量3钻孔垂直度%≤1.5经纬仪测钻杆或实测4孔深mm±100用钢尺量钻杆5注浆引起地表隆起mm≤20水准仪测量6投料拌合时间min＞37注浆压力按交底参数指标查看压力表8注浆浆液按交底参数指标比重计测量2.6加固效果检测（1）检测方法①采用钻孔取芯，做抗压试验为主，抽水试验为辅；②对加固地层做原位标贯试验。（2）检测标准①土洞注浆充填加固：采用随机原位标贯试验，标贯击数应不小于10击；②溶洞注浆充填加固：采用随机钻孔取芯，做抗压试验，无侧限抗压强度≥0.15Mpa。③水泥土墩柱：采用随机钻孔取芯，做抗压试验，无侧限抗压强度不小于以下设计值：淤泥0.25MPa,淤泥质土0.35MPa,粘性土0.5MPa,粉土0.6MPa,砂土1.0MPa。三、施工方法-6-3.1吹砂充填利用高压风投砂填充法投砂。施工时在探有空洞的钻孔附近（约60cm）补钻两个Φ150mm(套管127mm)的投砂孔进行投砂，探到有空洞的钻孔作为出气孔，也可利用两投砂孔可相互作为出气孔，如图5。(1)、设计参数：投砂孔距离探有空洞的钻孔距离约0.6m，两投砂孔中心与原钻孔中心需在同一连线上，每个洞最少不得少于2个投砂孔。钻孔直径150mm(套管127mm)；孔深：至洞体顶板；充填设备：混凝土喷射机一台，空气压缩机一台；充填材料：中细砂。(2)、充填砂下入127mm套管(投料管)，深度至溶洞顶面，在地面用夹具固定。固定好后安装袖阀注浆管，深度至溶洞底面0.5m。安装弯接头、密封环，在弯接头一侧接空压机、混凝土喷射机，吹砂充填溶洞。(3)、施工质量控制措施：用混凝土喷射机连续向孔内投砂，不得间断。投砂时应缓慢连续的加砂，防止过快堵塞。投砂充填满后，应用高压风重新透孔，再次充填，循环两次，保证充填饱满。(4)、施工注意事项由于土(溶)洞的分布及形态十分复杂，正式施工时，必须首先详细查清其分布范围、形态及充填情况。(如溶、土洞内已充填投砂施工无法进行时，可改为灌注水泥砂浆)。进行送风投砂施工时，应准备足够的材料，施工要连续。3.2注浆充填3.2.1施工顺序溶洞加固区施工顺序：①钻孔顺序：见图5，与溶（土）洞探查相结合，相见有关节段叙述。②灌浆顺序：由外向内进行，先对溶洞边界(或加固范围线)上的钻孔进行充填灌浆（双液浆），阻断浆液漏失通道后，再进行中部孔灌浆，灌浆时由外向内进行跳孔注浆，以避免串浆。对于比较大的溶（土）洞，为了加快注浆填充速度，可对已探明的溶(土）洞进行分块注浆填充，分块时需在已探明的溶（土）洞范围与正在钻探的范围之-7-间加一止浆墙，防止在分块填充时浆液串流。分块处理如图6所示。图6溶（土）洞分块注浆示意图3.2.2施工方法和步骤表3溶（土）充填注浆施工方法与步骤序号示意图说明1钻孔注入套壳料袖阀注浆管止浆料双塞芯管注浆通高压注浆泵压力注浆分层压密注浆双塞溶洞处理方法：采用袖阀管注浆方法，通过双塞芯管，分层进行压力注浆，使溶洞内松散充填物被水泥浆压密、渗透，形成固结体。2溶洞钻孔步骤一：1.钻孔，取岩芯勘测，判定溶洞的大小、位置、深度及充填物状况；2.钻孔过程中记录各项参数，是否有掉钻、漏水等异常情况发生。3.根据钻探资料进行分析，以确定溶洞处理方法，制定合理的充填、注浆施工参数。已探明溶洞边界线止浆墙注双液浆注单液浆未探明溶洞边界线-8-序号示意图说明3溶洞袖阀注浆管钻孔分层压密注浆双塞步骤二：1.安装袖阀注浆管，深度至溶洞底下0.5m。4止浆料袖阀注浆管注入套壳料钻孔溶洞步骤三：1.注入套壳料；3.地面以下1米注入止浆料。5通高压注浆泵压力注浆溶洞止浆料袖阀注浆管注入套壳料钻孔双塞分层压密注浆双塞芯管注浆步骤四：1.安装双塞注浆芯管；2.拌制水泥浆液；3.分层压力注浆，使溶洞充填物被压密、渗透固结。6溶洞止浆料袖阀注浆管注入套壳料钻孔加盖保护(后备注浆使用)步骤五：1.泵入清水，洗干净袖阀管；2.安装孔口保护装置；3.进行注浆质量检查，根据检查结果，判定是否要进行后备注浆；4.如注浆效果未达到设计要求，可再次进行注浆。7溶洞封孔步骤六：1.注浆质量检查合格后，可进行封孔；2.封孔：管内注入M15砂浆。8溶洞封孔步骤七：1.注浆质量检查合格后，可进行封孔；2.封孔：管内注入M15砂浆；-9-3.2.3注浆参数根据注浆材料及地质条件，结合类似工程的施工经验，选用表4所示注浆参数，在施工中坚持先试后作的原则，通过试注浆对各项参数进行修正。表4注浆参数分类项目参数成孔孔距*排距2m×2m,正方形孔径89~110mm、150mm孔深溶洞底0.5m充填物充填管孔径48mm、127mm充填料（单液浆）水泥浆,w:c=1:1～1:1.5充填料中细砂充填料（双液浆）水泥：水：水玻璃＝1：1.38：0.29（质量比）水玻璃模数m=2.4～3.4（浓度Be=30～40）下袖阀管套壳料配合比水泥:粘土:水(重量比)=1:1.50:1.88袖阀管长度顶、底板上下0.5m为花管，顶板至地面为实管固管止浆液配合比水:水泥(重量比)=1:1.5注浆扩散半径1.5m浆液配合比单液浆：水泥浆,w:c=0.5:1～1:1双液浆：水泥浆：水玻璃=1∶0.5~1:1开环压力0.3MPa注浆压力周边孔(双液浆)：0.6~0.8MPa中央孔（单液浆）：压力按0.8~1.0MPa注浆次数周边孔：3~4次（间歇时间6~10小时）中央孔：3次（间歇时间6~10小时）注浆速度顶底界20~50L/min，其它部位30~70L/min终灌标准达到终浆压力并继续注浆10min以上注：注浆压力暂按本表中给出的指导值，施工时可根据现场试验情况再作调整。3.2.4施工工艺注浆施工工艺流程如图7所示。（1）测量放样利用详勘钻孔，根据详勘钻孔平面坐标测放揭露溶（土）洞的详勘钻孔孔位，并以该详勘孔位为基点放样出线路方向线和垂直于线路的方向线，在两个方向线上进行2m或4m孔位布置。-10-图7注浆施工工艺流程图（2）钻孔选用XY-100型钻机，针对较软