水电二局联络通道施工方案文档格式.docx
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表1.1联络通道及泵房概况
序号
中心里程
断面形式
(宽×
高)
通道
长度(m)
穿过地层情况
埋深(m)
软土厚度
(m)
上覆地层
(自下向上)
1
YDK
14+500.000
3.1×
3.54m
城门洞型
8.32
红层强、中风化带,属Ⅲ类围岩,岩性为泥质粉砂岩
14.3
11.2
泥质粉砂岩,中粗砂,淤泥质土,素填土等
2
14+948.500
7.3
微风化泥质粉砂岩,属Ⅴ类围岩
22.5
17.5
红层强风化、微风化泥质粉砂岩,中粗砂,淤泥质粉细砂,淤泥质土,素填土等
3
15+250.000
与废水
泵房合建
6.7
红层微风化带,属Ⅴ类围岩,岩性为泥质粉砂岩
24.0
13.6
泥质粉砂岩,可塑粉质粘土,淤泥质土,淤泥质粉细砂,素填土等
4
15+700.000
红层中风化带,属Ⅴ类围岩,岩性为泥质粉砂岩
18.2
11.8
泥质粉砂岩,中粗砂,淤泥质粉细砂,淤泥质土,素填土等
4处联络通道原计划从洞内施工,因工期紧迫,拟通过从地面挖竖井进行施工,与左右线盾构掘进平行施工,节约工期。
竖井外地层采用单管高压旋喷桩加固,其中1#、4#联络通道为单排旋喷桩加固,2#、3#联络通道为双排,井壁采用钢筋混凝土临时支护,厚度为20cm。
泵房施工在联络通道开挖全部初衬完后进行。
四处联络通道的总工程量见表1.2。
联络通道采用暗挖矿山法正台阶爆破开挖,复合式衬砌,二次衬砌在初期支护完成后施工。
2.工程地质条件
<
2-1A>
淤泥(Q4mc)
呈灰~深灰色,灰黑色,流塑,粘性强,略具腐臭味,局部含腐植质及贝壳碎片。
海陆交互相,灰黑色、黑色、流塑状~软塑状,主要分布于黄埔涌。
层厚1.70~8.10m,平均3.55m。
表1.2
部位
高压旋喷桩工程量(m)
土方工程(m3)
钢筋工程(T)
混凝土工程量
防水工程(m2)
C20
C30
1#联络通道
337.5
190.4
4.5
24.8
20.0
99.4
2#联络通道
950
194.9
4.2
7.1
19.2
94.0
3#联络通道
705
368.1
16.1
22.2
66.8
217.9
4#联络通道
320
合计
2-2>
淤泥质粉细砂(Q4mc)
呈灰~深灰色、灰白等,饱和,呈松散状,级配一般,含淤泥质约10~30%,局部较少为粉细砂。
该层易产生液化且液化等级严重。
2-3>
中、粗砂(Q4mc)
呈灰色、灰白色,饱和,松散,含蚝壳及少量泥质,级配较差。
5-1>
可塑粉质粘土(Qel)
由白垩系红色泥质砂岩风化残积形成,呈褐红、棕红、土黄色等,湿,呈可塑状,质较纯,粘性较好。
6>
全风化带(K2S2b、K2S2a、K2Sl)
岩性为白垩系上统三水组西濠段泥质粉砂岩、细砂岩等,呈褐红色,已风化成土状,岩石组织结构已基本破坏,但尚可辨认,岩芯呈坚硬土状。
7>
强风化带(K2S2b)
为白垩系上统三水组西濠段地层,岩性为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和细砂岩,呈褐红色、青灰色,已风化成半岩半土状,岩石组织结构已大部分破坏,但原岩构造清晰,岩芯以碎块状和短柱状为主,风化裂隙发育,裂隙面多呈灰褐色。
天然单轴极限抗压强度fc=0.69~3.94Mpa,平均1.90Mpa。
8>
中等风化带(K2S2b)
为白垩系上统三水组西濠段地层,岩性为泥质粉砂岩和砂岩,呈青灰色、褐红色,砂状结构,厚层状构造,泥质、钙质胶结,岩石组织结构部分破坏,矿物成分基本未变化,节理裂隙较发育,岩芯较新鲜,多呈短柱状或柱状,裂隙面具褐色风化膜,锤击声较脆,轻击不易碎,层厚0.50~13.00m,平均5.22m。
天然单轴极限抗压强度fc=1.24~23.8Mpa,平均8.99Mpa。
9>
微风化带(K2S2b)
为泥质粉砂岩、细砂岩,中砂岩和少量粗砂岩。
泥质粉砂岩呈褐红色、紫红色,砂岩呈青灰色、褐红色,结构清晰,少有风化裂隙,岩芯呈柱状,长柱状,岩石完整而坚硬,敲击声脆。
层厚0.45~26.10m平均8.15m。
天然单轴极限抗压强度fD=6.39~60.70Mpa,平均21.13Mpa。
〈2-2〉、〈2-3〉层地下水较丰富。
由此可见,联络通道上部的地层主要为软土层,且地下水比较丰富,需要施工高压旋喷桩改良地层和防水,以便于开挖的安全、顺利完成。
3.施工技术要求
3.1.单管高压旋喷桩施工技术要求
⑴依据以往所做的相关工程经验,采取的施工参数为:
1水泥浆注入压力20~25Mpa,流量80~120l/min;
2喷嘴孔径1.8~2.3mm;
3喷射管的提升速度15~20cm/min;
④水泥浆重度1.4~1.5g/cm3。
⑵水泥浆水灰比0.8~1.3:
1,使用32.5R普通硅酸盐水泥,喷射凝结体28天龄期的无侧限抗压强度不小于2.0Mpa。
⑶旋喷桩桩体的垂直度小于1%。
⑷《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)中符合本工程的有关技术规定。
3.2.竖井施工技术要求
⑴竖井中心与联络通道中心偏差不得大于50mm。
⑵竖井垂直度不得大于1%。
⑶钢筋节间采用弯钩搭接,钢筋保护层为50mm。
⑷每节的开挖深度不得大于1.0m。
开挖完毕及时挂钢筋网、立模浇注混凝土支护。
3.3.联络通道施工技术要求
按照施工图纸的要求执行。
(附后)
4.施工方法
4.1.单管高压旋喷桩布置形式及深度
4个联络通道竖井均采用圆形竖井,旋喷桩环绕竖井呈环型布置,根据旋喷桩加固地质以及加固深度的不同,其中1#、4#联络通道竖井采用单排旋喷桩加固,各25条,桩间咬合136.27mm,深度分别为13.5M、12.8M,2#、3#联络通道采用双排旋喷桩加固,各50条,深度分别为19.0M、14.1M,桩间咬合186.4mm,详见《1#~4#联络通道竖井支护设计图》。
4.2.施工方法
①施工准备
施工准备工作主要包括设备与材料的准备、场地平整等。
a.施工设备、材料准备情况
为保证高压旋喷桩的施工质量,本工程将投入国内最先进的高压旋喷桩施工设备,如PP120高压注浆泵或GPB高压泵、ZY100型高喷钻机等。
视场地及工期的情况,投入设备情况见表4.1。
表4.1设备投入情况一览表
设备名称
型号
规格
数量
功率(Kw)
备注
高压注浆泵
PP-120(GPB)
1台
90
高喷钻机
ZY100
15
3
搅浆机
5
清水水泵
2台
备用1台
柴油发电机
150Kw
备用
b.施工材料准备
本工程主要材料为32.5R普通硅酸盐水泥,平均每米消耗水泥量约200kg。
②旋喷桩施工
单管高压旋喷桩的施工工艺流程为:
平整场地→布置孔位→钻机就位→高压喷水钻孔至桩底→高压旋喷注浆提升→成桩。
a.平整场地:
场地为海珠万亩果园,平整工作主要包括移除果园部分苗木以及个别位置水沟回填、杂草清除等。
B.布置孔位:
按洞门轴线坐标、里程测放高喷孔轴线,然后按规定的序号和孔间距布置桩位,设立桩位标志。
c.钻机就位:
将钻机安放到选定的孔位上,使钻头对准孔位,调平并加以固定。
钻杆垂直度应小于1%。
d.高压喷水钻孔至桩底:
钻机就位调试完毕即可开钻,钻孔时,应先用低压水流使喷头钻入一定深度(通常大于1m),然后逐步调高注入水压力,直至钻入至预定地层。
e.高压旋喷注浆提升:
根据设定的参数开始摆动提升喷射。
注浆范围从孔底开始,一旦达到设计高程立刻停止喷射注浆,使注浆管空转出地面(为保证浆管不被堵塞,可低压注入少量浆液)。
f.冲洗:
高压喷射注浆施工完毕后,及时把注浆设备冲洗干净,摆放整齐以备下一个孔使用。
⑶质量保证措施
①开工前,必须根据施工详图测量放样,把桩位编号认真检查确认后方可开工。
②旋喷桩使用的水泥品种、规格必须满足加固技术要求,严禁使用受潮、结块、变质的水泥。
③钻机就位应平整、稳固,确保施工中不发生倾斜、移动。
钻机钻杆垂直偏差不得大于1%,孔位偏差不应大于50mm;
钻孔深度满足加固要求,桩体无侧限抗压强度不得小于设计规定。
④注浆开始,应待到施工参数正常后方可提升。
施喷过程必须连续,短时间中断正常后应对中断处以下0.5m进行复喷,长时间中断必须重新钻孔注浆。
⑤在施工过程中,必须加强施工监督以及安全管理。
5.开挖防水的施工
由盾构施工中出现的喷涌情况可以预测,在联络通道的施工中,开挖至〈8〉〈9〉号地层时,地下水的涌水量可能较大,尤其在带泵房的通道中施工。
因此,由必要采取措施防止地下水对施工的影响。
经过各种方法的对比,对于3#联络通道,采用袖阀管注浆的方法堵住地下水。
其它通道因为通道的底板比隧道底高,破除特殊管片前的开挖采用竖井内抽排的办法,管片破除后,主要是通过通道口疏排。
袖阀管的布置顺着联络通道侧边,距边线1.0m,各布置两排,其中靠隧道的孔布置在通道边线上(图5.1)。
注浆孔深度40m。
袖阀管注浆是通过预埋的袖阀注浆管向地层分层、分段注入水泥浆液,水泥浆液在压力的作用下,填充地层中的孔隙、裂隙并固结,从而使软弱地层的强度得到提高,同时其透水性降低的加固地基的方法(如图5.2所示)。
其工艺流程为:
布设孔位→钻孔→埋设袖阀管→注浆封孔→下入注浆头→分段注浆。
①布设孔位
根据施工图纸的孔位布置,测量孔位轴线,布置孔位,并用木签或钢筋头设立孔位标记,注浆孔的孔位偏差不得大于50mm。
②钻孔
将使用的钻机挪至孔位布置处,钻头对中,调平钻机,即可开钻,直至设计孔深。
钻孔钻头为硬质合金钻头,钻孔孔径为φ110~130mm。
③埋设袖阀管
将袖阀管分节下入孔内,并注意量测袖阀管的长度,确保袖阀管下入深度符合要求。
下入时同时将封孔注浆管绑扎固定在袖阀管外侧。
④注浆封孔
将注入管与封孔注浆管连接,向孔内注入低标号水泥浆(掺入20~40%的粘土粉)。
当管外孔口返浆与注入浆液一致时,即可停止注浆。
⑤下入注浆头
封孔后,待袖阀管外水泥浆有一定的强度,即可向管内下入注浆管,并要求注浆头下至孔底。
⑥分段注浆
根据注浆头的长度(通常30~50cm),注浆分段为1m左右。
袖阀管注浆的开环压力通常为1.0~1.5Mpa,正常注入压力为0.3~1.0Mpa,浆液的比重取1.3~1.4(可掺入15~25%的膨润土)。
注浆的其它技术要求应满足《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》(SL62-94)中符合本工程的有关规定。
袖阀管施工过程中要确保钻孔的深度、袖阀管的埋设深度达到设计的要求,注浆前封孔水泥浆的强度必须到达一定的强度才能进行,以免水泥浆冲破封孔水泥浆返回地面。
注浆过程密切注意浆液注入压力、流量的变化,必需保证注浆达到预期效果后才能进行下一段的注浆。
严格三检制度的执行,做好施工记录。
6.竖井施工
竖井的施工关系到联络通道施工的第一步,它的施工流程为:
竖井定位→划出井径范围→开挖(1m)→初次支护→开挖→支护→·
·
→预定深度。
6.1竖井定位与对中
按照施工图纸的坐标,利用经纬仪准确测放井位中心,保证偏差小于50mm。
然后按照支护的形式划出竖井的井径范围。
待第一段护壁混凝土浇注完成后,即可将定位轴线的标记移至第一段的混凝土护壁上。
应该注意的是,第一段混凝土护壁应高出地面100~200mm,以防止大量的地面水流入竖井内,同时也有利于保护定位轴线的标记。
以后随着竖井的不断加深,根据已定位的轴线标记进行对中和校正,竖井的垂直度应坚持每段检查随时纠正偏差。
检查的简易方法位,可以采取自制的十字架和线锤对中(如图6.1所示)。
根据本工程的情况,采取钢筋混凝土护壁。
6.2开挖
依照划出的范围,人工进行开挖,挖土的顺序是从中心开始向四周掘进,边挖边排出土石方,直至达到1m左右的深度。
注意开挖边线的准确性,施工过程要经常量测井位的偏差情况,防止挖偏或挖斜。
土层和强、中风化层使用锨、镐、风炮等开挖,对于微风化层,采用微爆技术或炸药爆破技术。
由于微爆的厚度较小(一般小于0.8m)、时间长,以后者为主。
开挖采用预裂爆破法边线控制的爆破方式,井的外圈设置预裂爆破孔,其间距为
600mm。
主爆孔的间距为800mm(图6.2所示)。
爆破参数如表6.1所示。
表6.1爆破参数表
爆破孔类型
孔径(mm)
间距(mm)
深度(mm)
装药量(kg/m)
预裂爆破孔
50
600
1300
0.12~0.38
主爆孔
800
0.2~0.75
6.3护壁模板
本工程护壁厚度为150~200mm,每段护壁接头处为阶梯状。
护壁混凝土的模板为圆台形的钢模板,钢模板要有退拔模板,便于拆装。
6.4浇注混凝土
桩孔挖至1m的深度后,安装钢筋网,钢筋网网格为φ8@200mm×
150mm,钢筋网底部与下一节邻接采用弯钩连接的方式。
然后安装钢模板,浇注C20混凝土。
因上圈仅有100mm的空隙,进料比较困难,应预备专用进料模具。
为使混凝土振捣密实,宜配制坍落度稍大的细石混凝土,同时使用微型振动棒振捣,直至密实。
6.5垂直运输
主要解决井内出土,护壁混凝土及钢筋网的吊运等,考虑出土量较大,使用小型卷扬机进行垂直运输。
垂直运输过程需要注意安全,由于孔内操作范围不大,每段开挖的土方吊出和护壁混凝土的吊入,都要用牢固的铁桶或吊斗盛放,且不可装得太满;
凡在孔内进行垂直运输时,孔内的操作人员应撤离孔内,或在井内设置安全挡板,并要有专人指挥。
6.6爆破安全
⑴爆破器材的安全
因本工程在市区范围内,工程地点不设置爆破器材存放点,根据需要每天到指定部门领取。
⑵地震效应
根据《实用土木工程手册》中的有关计算公式,爆破地震安全距离:
(6-1)
其中:
Q……炸药量(kg)
υ……地震安全速度(cm/s),取15cm/s;
K、α……与爆破地点、地质有关的系数和衰减系数,取300和2.0;
由此计算得爆破的安全距离为15m。
因此,对4#通道竖井边的一间杂物房(距离约10m)会有较大的影响。
其它通道无任何建筑。
另外,由爆破地震对岩土的破坏标准,震速为15cm/s时对围岩不会出现大的震裂的现象。
6.7护壁厚度计算
分段现浇混凝土护壁按其受力状态进行设计,一般可以由受力最大处,即地下最深段护壁处所受的土压力和地下水侧压力来确定其厚度,但不考虑施工过程中地面不均匀堆土产生偏心力的影响。
护壁厚度:
t≥KN/Ra(6-2)
N=P×
D/2
P……土及地下水对护壁的最大压力(Mpa);
用太沙基公式计算,此处条件下的计算结果为155Kpa;
D……竖井直径(m),取3.1m;
K……混凝土轴心受压的安全系数,取2
Ra……混凝土轴心抗压强度(Mpa),取20Mpa;
由此,t≥2.4cm,考虑支护及其它因素,取20cm。
7.联络通道施工
7.1.开挖
7.1.11#联络通道开挖
竖井施工完毕后,进行第一段小导管(长度2.6米)作业施工支护止水完毕以后,即可进行土方开挖。
开挖从竖井为中心分左右两个工作面同时进行。
由联络通道本身地层的情况,处于﹤7﹥、﹤8﹥地层,地层相对比较稳定,采用分段开挖,由于1#联络通道长度为8.32M,竖井洞径为3.1M,联络通道两侧长度为2.61M,开挖长度较短,拟一次开挖完毕,开挖分为上下两层,每层又可先中间后左右两次开挖(如图7.1、7.2所示)。
当然,对于围岩十分稳定,左右两次可合并为一次开挖,如图中的①、②合并,③、④合并。
若地质条件比较差,则应进一步细分,保证开挖与支护的稳定。
开挖方式采用人工风镐进行开挖,局部较硬岩石可采用静力爆破方式进行开挖。
开挖时严格按照设计要求断面开挖作业,不应欠挖,对欠挖部位进行修整,保证结构尺寸。
超挖量严格按设计要求控制。
开挖过程中应做好安全防护工作,并安排专人负责工作面的安全观察。
7.1.22#、3#、4#联络通道开挖
根据2#、3#、4#联络通道洞身地质资料,均处于﹤9﹥红层微风化岩层,地层比较稳定,设计采用拱顶1500范围砂浆锚杆结合挂网喷射砼支护形式进行开挖。
由于地层比较稳定,开挖长度较短,为1.95~2.25M,每个联络通道分做一次开挖完毕,开挖方法为正台阶(两个台阶)开挖方式进行开挖,上台阶开挖完毕可作为砂浆锚杆施工施作平台,断面开挖全部完成后立即进行通道初支施工。
其他同1#联络通道作业要求,不再赘述。
7.1.33#联络通道废水泵房开挖
废水泵房开挖施工在3#联络通道二次衬砌完成且砼达到设计强度拆模场地清理完毕后进行。
废水泵房水平开挖尺寸为5500ⅹ2800mm,深度约为9430mm。
根据开挖平面尺寸,开挖分为两个工作面同时进行开挖,在泵房长度方向各设一个,开挖土通过联络通道底板三个预留1100ⅹ800mm尺寸孔洞左右两个孔洞吊出,再通过联络通道以及隧道电瓶车水平运输将土运出或3#联络通道拱顶预留洞口(后浇)吊出。
废水泵房深度为9430mm,开挖时采用分层开挖,分层深度为1.5米,每层开挖完毕即进行砂浆锚杆以及挂网喷射砼支护,支护完毕待喷射砼达到设计强度稳定以后即可进行下一层开挖。
开挖至设计深度以上300mm时,需注意严格控制开挖深度,避免超挖以及欠挖问题,严禁欠挖,保证结构尺寸。
开挖采取人工风镐结合静力爆破方式进行开挖,严格控制每层开挖深度,防止塌方以及滑坡事故出现,做到开挖一层后即支护,保证开挖安全。
废水泵房开挖针对裂隙水丰富造成开挖无法进行预防措施,详见第5节《开挖防水》
7.2.初期支护
联络通道采用喷锚网支护。
砂浆锚杆沿通道拱部150°
范围内环向布设φ22砂浆锚杆,锚杆长度为2.0m,间距为1m×
1m错开布置。
砂浆锚杆施工要点:
①钻孔前根据设计要求定出孔位,做出标记,孔位允许偏差为±
15mm;
②钻孔应圆而直,钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直,水泥砂浆锚杆孔径应大于锚杆直径15mm,并用高压风或高压水清孔;
③钻孔深度允许偏听偏信差为±
50mm;
④砂浆配合比(质量比),水泥:
砂:
水宜为1:
(1~1.5):
(0.45~0.5)。
砂的粒径不宜大于3mm,拌和均匀,随拌随用,一次拌和的砂浆应在初凝前用完。
早强型粘结剂采用的水泥为早强型水泥,并加入早强剂;
⑤锚杆及粘结剂材料应符合设计要求,锚杆按设计要求截取,并整直、除锈除油;
⑥注浆开始或中途暂停超过30min时,应用水润滑灌浆罐及管路,注浆口压力不得大于0.4Mpa,注浆管应插至距孔底5~10cm处,随水泥砂浆的注入缓慢匀速拔出,随即迅速插入锚杆,锚杆杆体插入孔内的长度不得短于设计长度的95%,若孔口无砂浆流出,应浆杆体拔出重新注浆;
⑦锚杆安设后不得随意敲击,其端部3天内不得悬挂重物。
挂网钢筋网钢筋直径为φ8mm,间距150×
150,钢筋网与锚筋采用点焊焊牢。
在管片上方按施工图纸预埋φ42注浆小导管。
喷射砼喷射砼为C20,S6砼,厚度150mm。
喷射砼使用砼喷射机,按一定的泥合程序,将掺有速凝剂的细石砼,喷射到岩壁表面,并迅速固结成一层支护结构,从而对围岩起到支护作用。
采用湿喷工艺,喷射施工要点:
①喷射时应分段(不超过6米)、分部(先下后上)、分块(2m×
2m),严格按先墙后拱,先下后上的顺序进行,以减少砼因重力作用而起的滑动脱落现象;
②喷射时喷嘴采用S形往返移动前进;
③喷射时喷嘴要垂直于受喷面,倾斜角度不大于10°
,距离为0.8~1.2m;
④对于岩面凹陷处应先喷多喷,凸出处应后喷少喷;
⑤喷射时一次喷射厚度不得太薄或太厚,它主要与砼的粘结力和受喷部位及回弹情况有关,具体施工时根据实际情况确定;
⑥设计喷射砼较厚,应分层喷射,分层喷射间隔时间不得太短,一般在初喷砼终凝以后,再进和行复喷;
⑦喷射砼的养护应在其终凝1~2h后进行水养护,养护时间一般不少于7天。
7.3.防水施工
联络通道采用PVC分区及注浆防水系统,分区采用背贴式止水带和防水板热风密实焊接,在每一道环向施工缝处及变断面两侧均设置背贴式止水带进行分区,环向施工缝间距不大于9m。
同时在每个区域内预先设置