[黑龙江]地铁盾构端头井地基加固施工方案(三管高压旋喷桩)liu139248)

1哈东站站端头旋喷桩加固试桩方案一、试桩目的1、检测高压旋喷桩在不同地层的完整性及不同的参数对完整性的影响；2、检测高压旋喷桩在不同地层的成桩半径及不同的试桩参数对成桩半径的影响；3、检测高压旋喷桩在不同地层的无侧限抗压强度及不同的试桩参数成桩强度的影响；4、检测高压旋喷桩在不同地层相互咬合是否结合良好。二、工程概述哈尔滨地铁一号线土建9标盾构盾构区间从哈东站站始发，哈东站始发端头维护结构为800mm地连墙。盾构始发端头水文地质情况较差，为保证盾构始发安全，需对始发端头进行加固处理。本标段哈东站始发端头拟采用三重管高压旋喷桩+冷冻施工措施进行端头加固。高压旋喷桩加固范围为：纵向从车站维护结构延隧道轴线方向10m；东端横向为隧道开挖断面两侧向外3m范围内，西端横向为隧道开挖断面两侧向外2m范围内；东端竖向为隧道开挖断面两侧向外3m范围内，西端竖向为隧道开挖断面两侧向外2m范围内。三、施工参数及施工工艺根据成桩经验，针对试桩目的特拟本施工方案。1、桩位选择在加固区域内做5根试桩，每根试桩采用不同的施工参数。试桩位置关系按照旋喷桩施工方案中桩间距布置。试A：在上行线隧道中线南侧，距隧道中线60cm，距车站维护结构5.4m位置布点。试B：在上行线隧道中线，距车站维护结构5.4m位置布点。试C：在上行线隧道中线北侧，距隧道中线60cm，距车站维护结构5.4m位置布点。2试D：在上行线隧道中线北侧，距隧道中线30cm，距车站维护结构4.8m位置布点。试E：在上行线隧道中线南侧，距隧道中线30cm，距车站维护结构4.8m位置布点。各组桩具体布置及编号见附图。2、施工参数桩号水灰比水压MPa水量气压MPa气量m3浆压MPa注浆量l/min提速Cm/mi转速r/mi喷嘴直径mm空桩m实桩m外加剂种类及参量试A0.53290～1000.631.270～808181.7218减水剂（0.8%）氯化钙（1%）试B0.4531.590～1000.6531.570～808.5181.7218减水剂（1%）氯化钙（1%）试C0.53090～1000.631.570～808.5181.7218减水剂（0.8%）氯化钙（1%）试D0.453290～1000.6531.570～808.5181.7218减水剂（1%）氯化钙（1%）试E0.53290～1000.731.570～808.5182.0218减水剂（0.8）氯化钙（1%）3、施工工艺（1）施工工艺：三管旋喷管为分别输送水、气、浆三种介质的三重灌浆管。高压水射流和外围环绕的气流同轴喷射冲切破坏土体，在高压水射流的喷嘴周围加上圆筒状的空气射流，进行水、气同轴喷射，可以减少水射流与周围介质的摩擦，避免水射流过早雾化，增强水射流的切割能力。喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，就会在地基中形成直径较大、强度较高的固结体，起到加固地基的作用。施工流程如下施工步骤所示。3（2）施工方法：施工时首先用钻机引孔，再用旋喷机喷射注浆，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩，其工作步骤为：1）钻孔孔位测量放样后，钻孔采用地质钻机钻孔。钻孔方法及注意事项如下：1）钻孔就位前，将场地修理平整，钻机就位后安装稳固在设计的孔位上，用水平尺进行校正。然后调整钻机的立轴和天车，使它们与孔位中心三点成一线，保证孔位偏差≤+5cm，钻孔垂直度≤0.5%桩长；2）钻孔前应编制每一轴线孔深表，并对施工作业班组进行交底，钻孔孔深误差≤+5cm。3）开孔时，轻压慢转，钻进过程中随时用水平尺校正钻孔倾斜，发现偏斜及时进行纠偏。4）在钻进过程中，为防止出现垮孔现象，采取泥浆护壁或跟管钻进的施工工艺，以确保旋喷灌浆时的喷杆顺利到达钻孔底部。5）钻进时要进行详细的现场原始记录以及不同地层钻速变化和孔内的变异情况。6）各单孔钻孔完毕后，机组操作人员先对钻具钻杆进行测量自检，然后报请现场施工员及监理进行复检，经验收合格后方可停钻终孔。2）旋喷台车就位首先将台车移位到达钻孔的大概位置后，调整旋喷台车的转盘和天车，使喷杆能自然垂直通过转盘中央与钻孔孔口对齐。3）搅拌水泥浆液灌浆材料采用32.5复合硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比采用0.4：1～0.5：1，搅拌水泥浆所用的水，必须符合〈混凝土拌和用水〉（JGJ63-89）的规定。制浆采用高速搅拌机搅拌，首先按规定的水灰比向搅拌桶中投放水和水泥，经过充分搅拌后，用比重计测量水泥浆液的比重，符合要求后方可使用，禁止使用配制后时间超过4h的浆液。同时做两根参入外加剂的试验桩，外加剂选用减水剂，参入量为0.8%～1%。44）地面试喷钻孔验收合格后，准备向钻孔内下入喷头和喷杆之前，须进行地面试喷，以检查高压泵运行是否良好，输浆管路是否密封通畅，喷杆、喷嘴有无泄漏。5）下入喷具地面调试好后，设法将喷嘴加以保护（先用透明胶包扎浆气水嘴，再用现场废弃的水泥包装袋包裹喷头。），防止喷具在下入孔内过程中泥砂进入喷嘴。6）高压旋喷灌浆1、开始旋喷灌浆时，应按照浆、气、水的先后顺序启动机械设备，先由注浆泵向钻孔中输送水泥浆，再用空气压缩机输送气体，最后用高压泵输送清水；停止旋喷灌浆时，则按照水、气、电、浆的先后顺序关停。如果先后顺序颠倒，泥砂很容易进入喷杆中的浆管而导致堵杆现象。2、喷具到达孔底后，尽快调整好压力，使之迅速达到正常施工所需的压力。开始时，保持喷杆停留在孔底不断的旋转，当孔口冒出水泥浆液时，再按照施工技术参数开始提升喷具。水泥每延米消耗量控制在700Kg左右；3、操作人员和供浆系统由现场施工员统一指挥，各方人员密切配合，并做好现场原始记录；4、灌浆机操作人员做到熟练掌握有关技术参数，在现场施工员和技术员的指导下，根据孔深和孔内情况变化，及时调整有关技术参数，定时测量进浆和回浆比重；5、随时做好压力和流量的观测工作，按要求如实记录高压灌浆的各项参数和出现的异常现象。4、旋喷施工质量控制1、水泥进场前要求对厂家进行考察，每一批水泥进场时随车提供水泥出厂质量检测报告和合格证，水泥到场后，不同批次或者同一批次每200吨做一次抽样检测。抽样工作必须在监理工程师现场监督下进行。水泥的储藏和保管应做到防湿、防潮;2、在正式施工之前进行原位旋喷取芯试验，选择合理的施工方法和技术参数;53、灌浆施工前检查高压设备和管路系统，其压力和流量是否满足设计要求，注浆管和喷嘴内不得有任何杂物，注浆管的接头密封必须良好;4、在下入喷具和灌浆过程中，要注意防止堵塞喷嘴，在拆卸和安装喷杆时动作要快。浆液的压力和流量要符合设计值，否则，应拔出喷杆进行检查，处理好后重新进行灌浆施工;5、灌浆时，现场施工员和技术员要注意检查浆液初凝时间、浆液压力、浆液流量、提升速度、冒浆量等参数，并随时记录;6、灌浆时，喷头提升须保证连续不断，中途如遇排除故障或拆管，动作要快，在重新开喷之前要求将喷头插入原来位置以下50cm进行复喷，以确保桩体搭接。四、现场安全保证措施1、安全制度及安全检查（1）贯彻“安全第一，预防为主”方针，管生产必须管安全，做到安全工作与生产任务同时计划、同时布置、同时检查、同时总结、同时评比。（2）加强安全生产的宣传教育，工人报到后，按在册人数三级教育，由安全长与每个人签定《安全生产合同书》，未经教育培训和签定合同书的人员不准上岗作业。（3）每个分部分项工程，按工种由施工员或安全员，向班组做安全交底，交底要求具体、明确，要有正式的书面记录和签字。（4）旋喷施工的动力泵采用高压喷射为主的手段，安全措施尤为重要。①高压泥浆泵应全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在，各密封圈完整无泄漏，安全阀中的安全销要进行试压检验，确保能在额定最高压力时断销卸压，压力表应定期检查，保证正常使用，一旦发生故障，要停泵停机排除故障。②人员需熟练操作技能，了解注浆全过程及钻机旋喷注浆作用。③浆液材料不要受潮或变质。不能使用受潮、结块或过期水泥；对外加剂要分别存放。浆液材料及外加剂均应采用无毒材料。高压胶管不能超过压力范围使用，屈弯使用时不能出现打折，防止高压胶管破裂，延长使用时间。④如果高压旋喷机出现故障，需高空作业的，必须佩戴安全带等防护措施。⑤高压旋喷后台的水泥工须佩戴口罩等防护措施。2、现场临时用电安全措施6（1）编制临时用电施工组织设计和制定安全用电技术措施及电气防火措施。（2）外电线路的安全距离，必须符合JGJ46—99《施工现场临时用电安全技术规范》的具体规定。（3）接地与接零保护系统采用TN－S系统。保护零线与工作零线不能混接。（4）配电箱开前箱符合“三级配电两极保护”的要求，做到“一机、一闸、一漏、一箱”的要求，电箱要有门、有锁、有防雨措施。（5）照明专用电路要有漏电保护，潮湿作业作用36V以下安全电压。（6）配电线路的电线不得老化、破皮。（7）不能用其它金属丝代替熔丝。（8）电焊机外壳必须接地良好，其电源的装卸由电工进行。（9）电焊机要设单独的开关，开关应放在防雨的箱内，拉合时戴手套侧向操作。（10）焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套，在潮湿地点工作时，站在绝缘胶板上。（11）严禁在带压力的容器或管道上施焊，焊接带电的设备必须先切断电源。五、文明施工（1）工地应保持场容场貌整洁卫生，弃渣弃物应集中倾倒入垃圾桶和垃圾坑内。（2）施工污水必须两次澄清（1～1.5m3沉沙井两个）后排入沟内。（3）出场运渣车辆必须冲洗后上公路，不准带泥行驶。（4）库房及民工住房、厨房应有防火宣传标语，应设置防火灭火和其他消防装置。六、施工记录及参数分析1、旋喷作业过程严格按照方案中技术参数施工，在旋喷过程当中做好详细的施工记录，包括施工时间，施工参数，以及施工过程中出现的异常情况。2、垂直于隧道轴线方向的咬合桩施工时需控制好旋喷桩施工时间差，控制在24小时左右。3、旋喷桩试桩10日后可取芯，28日后做无侧限抗压强度实验。旋喷桩取芯分别在原桩位偏心30cm、40cm、50cm及两个旋喷桩咬合部位；通过抽芯情况来确定成桩半径，完成性、抗压轻度及咬合情况。74、根据经验及理论分析：在同等注浆压力下，喷嘴直径越大，那么浆液流量越大；在同等注浆压力下提升速度越小，那么桩径越大；在同等喷嘴直径下注浆压力越大，浆液流量越大。几组数据各具代表性、递减性；在试桩完毕后，在达到设计强度时，做取芯试验，分别比较各组参数下各自的试验结果，由实验结果，来确定准确的施工参数。8附录：工程地质及水文地质1、根据地质勘察报告，本场地地层主要由人工杂填土层、全新统低漫滩冲积成因土层、下更新统东深井组冰水堆积层、下更新统猞猁组冰水堆积层构成。土层特性详见下表：地层名称成因类型层号地层成分层底埋深（m）层厚（m）土层描述人工填土层（Q4ml）①1杂填土1.4～2.21.8～2.1含灰渣、砖头、碎石、粘性土等，部分地段含路面全新统低-高漫滩冲积成因土层（Q42al）河谷侵蚀○A1粉质粘土6.2～10.14.3～8.5黄褐-黑褐-灰褐色，可-流塑，中-高压缩性，含淤泥质土、云母、铁质结核，底部部分孔含砂夹层、粉土及淤泥质土。○A2粉细砂6.5～12.80～6.2灰-灰绿色，稍密，饱和，含粉土及粘性土夹层。○A3中粗砂21.2～22.59.6～11.4灰色，中密-密实，饱和，局部含砾、卵石、圆砾及粘性土夹层，部分地段有泥砂互层。下更新统东深井组冰水堆积层（Q12dfgl）侵蚀堆积⑨粉质粘土22.0～22.49.3～11.5褐色-灰绿色，软-硬塑，中-高压缩性，含砂夹层，个别钻孔含腐殖质及淤泥，呈灰褐色。下更新统猞猁冰水堆积层（Q11shal）⑩1中粗砂23.4～29.33.3～5.1黄灰，灰色-灰绿色，个别钻孔呈褐灰色、黄色，中密-密实，饱和，含粘性土夹层，个别钻孔含砾砂夹层。⑩2粉质粘土夹中粗砂30.0～30.41.2～3.4灰绿色-灰色，个别孔呈灰褐色，流塑-硬塑，中-高压缩性，含细砂及中粗砂层和云母。⑩3中粗砂37.6～39.27.5～9.6灰色-灰绿色，密实，饱和，局部含砾石及