古子山隧道进口高压旋喷桩工艺性试桩实验方案

新建海南西环铁路凤凰机场至三亚段工程1标旋喷桩工艺试桩试验方案编写：审核：批准：中铁七局一公司海南西环铁路1标工程指挥部二〇一一年十月二十四日1一、工程概况古子山隧道位于甘肃省岷县梅川镇，隧道起讫里程DK193+151～DK195+668，全长2517米，为双线隧道。2011年6月26日零时，作业面DK193+801处发生突泥、突水。突泥涌至DK193+723处，突水涌至DK193+656处，最大水深1m左右。洞顶正上方DK193+789～DK193+831处地表形成一个41.8m（长）×33.26m（宽）×15m（深）的陷坑，且周边地表有多处裂缝。突水突泥发生时洞内各作业工序施工情况为：作业面施工里程DK193+801，二衬施工里程DK193+769，仰拱施工里程DK193+790，该处隧道洞身埋深约130m。在兰渝公司主持下由设计院制定了处治方案，并于7月6日作了技术交底。按照“先进行抽水清淤、施做下部堵头墙、施做水平旋喷加固塌体、施做二次衬砌（已施做仰拱段）、按工序开挖、支护塌方段、施做塌方段二次衬砌、地表加固及回填处理、洞内正常施工”的顺序进行，具体处理方案见兰渝施隧变I-23（1）。二、工程地质及水文地质条件隧道洞身经过的地层有第四系全新统坡积粉质黄土、滑塌堆积砂质黄土、第四系上更新统风积砂质黄土，基岩为下第三系泥岩夹砂岩，泥盆系上统板岩夹砂岩等。对洞内外进一步地质状况分析如下：1．从洞外勘察、勘探情况分析，在隧道顶往上地层岩性为泥岩、卵石层、沙质黄土层，其中卵石层为透水层，与隧道顶的距离分布不均。从洞内塌体与初期支护交接处观察，分布有卵石层，从洞内流水分析，以卵石层及塌体内形成的卵石透水通道，形成洞内与卵石层的径流透水通道。由于塌坑内未现明显下沉，塌腔内排水固结的可能性较小，塌体内渗水应以2径流水为主。2．根据试验分析，洞内下台阶塌体成分应以粘土为主，塑性指数均小于17，根据《铁路工程岩土分类标准》（TB100772001）中的划分，应为粉质黏土。地质岩性为第四系全新统滑塌堆积砂质黄土、第四系上更新统风积砂质黄土，第三系泥岩夹砂岩等，含水率为14.7%，液限为29.4%，塑限位14.3%。（见附件）三、试桩目的记录各项旋喷参数，待水泥强度达到设计要求后，通过桩身取芯、现场开挖等手段对试桩进行检验，以确定正式施工中采用的各项技术参数和浆液配合比。四、试桩地点、时间根据现场情况选择有代表性的地段进行试桩工作，确定在DK193+763～DK193+781段塌方土体上进行。于2011年11月21日开始组织实施试桩工作，计划于2011年11月23日正式进行试桩工作，及时完成相关总结报告，以提供相关参数，同时也指导后期施工。五、试桩总体方案1、组织机构试桩由中铁七局兰渝铁路S3标一工区负责实施，具体人员安排如下：现场负责人：庞梦松技术负责人：李柏林试验负责人：李剑物资负责人：王腾测量负责人：刘兵技术人员：徐武龙王小军廉永杰3试桩方案上报监理单位审核后，组织实施试桩，并请监理、设计、业主等单位全程监督和指导。试桩过程数据记录和收集工作由工区现场技术人员负责，工程部汇总分析后编制试桩报告。2、资源配置施工机具的选用及技术参数序号名称规格及型号单位数量1旋喷锚固钻机MGJ50台22注浆搅拌桶摆线针轮减建机个23注浆泵GZB-40B台14注水桶个15高压管根36高压管接头个67高压喷头个28喷嘴2.4mm个209组合垫16mm个2010组合垫24mm个2011水龙头个112钻杆长1.5m根2013水龙头内v型密封垫65*45mm个114进浆管65mm根615球阀个416快速接头个217出浆管500根618水管400mm根119阀门400mm个420对丝500mm个621三通500mm个222对丝400mm个623滑轮0.5T个124一级配电箱个125二级配电箱个126三级配电箱个127照明电箱个128三叶钻头个129合金8mm盒3人员：现场技术员2人、现场施工管理人员2人、现场试桩员1人、4操作手4人。材料：水泥采用P.042.5普通硅酸盐水泥，注浆用水采用经过水质分析化验合格的地下水。3、试桩参数设计试桩水灰配合比1：0.5～1，DK193+763～DK193+781左侧、中部、右侧土体旋喷桩试桩水灰比采用：1：0.8、1：0.9：1：1共三种配合比，每种配合比做3根试桩，旋喷桩桩径0.6m，桩间距为0.5m，桩长18m，桩与桩相扣0.1m。具体参数如下：旋喷桩试桩参数表序号部位参数名称左侧中部右侧1水灰比1：0.51：0.751：1下钻转速130转/min130转/min130转/min下钻速度1.6m/min1.6m/min1.6m/min送水压力14Mpa14Mpa14Mpa钻头提升转速分别按照18转、23转、25转/min提升钻头拔杆速度分别按照15cm、20cm、25cm/min拔杆浆液流量分别按照80L、70L、60L/min控制送浆压力30Mpa35Mpa40Mpa注浆孔径8mm8mm8mm注浆管直径50mm50mm50mm钻头直径75mm75mm75mm4、施工工艺高压旋喷桩施工工艺流程框图5六、高压旋喷优点高压旋喷注浆具有以下优点：1）普通注浆法必须调整浆液配方和注浆工艺去适应不同的土质和土层结构，此外对土层的渗透性具有较高的要求，因此适用范围狭窄。而高压旋喷注浆是以高压射流直接冲击破坏土体，无论土体渗透性大小均可适用。2）普通注浆法浆液扩散不均匀，而高压旋喷法施工时大部分浆液聚集在喷射流破坏范围内，很少在土中流窜。3）普通注浆施工质量难以控制，施工管理难度大，而旋喷桩通过喷射压力、吸浆量和冒浆情况即可间接了解旋喷的效果和存在的问题，以便及时调整旋喷参数保证固结质量。七、旋喷桩质量保证措施喷射注浆材料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，现场专人负责及时抽检、高台喷车对位调平下喷射管至孔底旋转喷射提升至设计长度停供浆、气提喷射管出孔口清洗泵及喷射管移至下一孔位灰浆泵送浆制浆空压机送气6试验。定时记录搅拌水泥浆液所用时间、水灰比，保证水泥浆液质量。施工时保证桩位偏差不大于50mm，测量放线实行复核制。喷射管从内而外喷射注浆，保证喷浆深度，注浆管分段提升的搭接长度不小于300mm。喷射压力、提升速度严格按设计及规范要求实施。不使用搅拌时间超过4小时的水泥浆液。旋喷桩严格按现行国家或行业有关规范和规定进行质量检验。八、质量控制措施施工前调试好各种施工机具。钻机钻孔时，钻头严格对位，并作水平校正，以减少孔位偏差和孔斜。插入喷射管时使用少量压缩空气，边喷气，边插管，以确保喷射管下至设计深度。正式提升喷浆前，待泵压、风压上升至额定值后提升，提升速度按设计要求执行。根据每根桩的灰浆用量，提前制作，并经充分搅拌，搅拌时间少于15分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。拌制好的浆液在4h内使用完毕，确保浆液质量。严格控制浆液比重，当比重误差超过1％时停喷，调整水灰比。拆卸喷射管节造成停喷，续喷时在停喷点加深0.3m，再进行喷射提升。经常检查和调整泵压、浆压、输浆量、空压机风量和提升速度，核定实际用浆量。7对中间出现异常情况造成质量不高的，立即进行复喷后再行提升。浆液配制必须严格按照配比均匀上料，经常检查测定浆液比重，并做好记录。高喷作业中，必须注意观察水、气、浆压力和流量达到设计要求，发现异常，要立即停止提升，查明原因，及时处理。分节拆卸高喷管时，动作要快，尽量缩短停机时间。采用两序施工（间隔一个）防止串孔。为确保回结体强度，冒浆不得回收和利用。高喷作业时，各岗位要明确分工，统一指挥，协调一致。高喷结束后，要立即清洗管路设施。九、安全及环保措施1、安全措施禁止非专业人员作业，作业前进行相关安全培训及技术交底，使作业工人了解安全知识；严格执行安全用电制度，所有线路规范架设，做到一机一闸，按要求安装漏电保护装置；现场杜绝闲散人员进入，限制工人作业的范围；施工前进行设备安全性能检查，确保安全后方可开展施工；人员进入现场必须按要求佩带安全防护用具；2、环保措施现场设置沉淀池，所有废液必须进行处理后排放；采取降尘措施，防止水泥扬尘；现场垃圾集中于垃圾收集器具，完工后及时回收处理；加强排水工作，防止水土流失。十、成桩效果质量检验81、开挖桩头质量检查成桩7天后，采用开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。2、完整性、均匀性试桩完成7天以后，桩于桩径1/4处、桩长范围内垂直取芯，观察其完整性、均匀性并拍摄照片，判断成桩效果。十一、试桩总结试桩完成以后确定相关技术参数及时进行试桩总结的编制，并报监理单位，以提供相关技术参数，同时指导现场后续大面积施工。