南京地铁三号线土建工程D3TA02标端头加固施工方案.docx
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南京地铁三号线土建工程D3TA02标端头加固施工方案
南京地铁三号线土建工程D3-TA02标
盾构进出洞端头加固施工方案
编制：
审核：
审定：
中铁十一局集团有限公司
南京地铁三号线土建工程D3-TA02标项目经理部
二〇一一年五月
南京地铁三号线土建工程D3-TA02标
端头加固施工方案
1编制依据
〔1〕《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002；
〔2〕《南京地区建筑地基基础设计规范》DGJ32/J12-2005；
〔3〕《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；
〔4〕南京地铁三号线D3-TA02标土建工程地质勘察报告；
〔5〕南京地铁三号线D3-TA02标盾构端头加固施工图纸及相关资料；
〔6〕《基础处理技术规范》（DBJ08-40-94）；
〔7〕南京轨道交通工程建设安全、质量管理办法汇编
（一）、
（二）；
2工程概况
2.1总体概况
本标段为南京地铁三号线土建工程D3-TA02标包括两站三区间即：
林场站～星火路站区间（矿山法）、星火路站、星火路站～高新路站区间（盾构法）、高新路站、高新路站～泰冯路站区间（盾构法）：
本工程平面位置图见图
图2-1工程平面位置图
2.2本标段加固情况
本区间盾构累计始发、到达8次，加固端头共4个，2个始发端头（星火路站东端
头、高新路站东端头）；2个到达加固（高新路站西端头，泰冯路站西端头）。
3加固端头情况描述
3.1星火路站东端头地质水文情况
⑴端头地质：
星火路站所处场地地层自上而下依次为：
①-1填土及①-2填土层、
-1b2-3粉质粘土、
-1b2粉质粘土、④-1b1-2粉质粘土、
e残积土、k2p-2强风化粉砂岩，k2p-3中风化粉砂岩。
表3-1场地岩土层分布表
层号
地层名称
颜色
状态
特征描述
层
亚层
①
①-1
杂填
土
灰褐、杂色
松散，局部稍密
由碎石、风化岩石、生活垃圾混粘性土组成，回填时间5年左右
①-2
素填
土
褐黄、杂色
松散
由粉质粘土混碎石及砂土组成，回填时间1-7年不等
②
②-1b2-3
粉质
粘土
褐黄、灰黄色
可塑～软塑
含铁锰氧化物，混高岭土，强度自上向下渐软，切面有光泽反应，粉质重，夹粉土薄层，干强度中等，韧性中等。
-1b2
粉质
粘土
褐黄色、灰绿色
可塑
局部硬塑状，含铁锰氧化物，含少量高岭土条纹，切面光滑，干强度高，韧性高
-1b1-2
粉质
粘土
褐黄色、褐红色
硬塑-可塑
含铁锰结核，局部富集，含高岭土条块，切面光滑，干强度高，韧性高，局部底部渐转褐红~紫红色，含风化岩碎屑。
e
残积
土
紫红色
硬塑~坚硬
局部黄褐色,含铁锰结核，含泥质砂岩及泥岩碎块、碎屑,手可捏碎，麻花可钻进。
K2p
K2p-2
强风
化岩
紫红色、紫灰色
强风化
主要为泥质砂岩、砂岩、泥岩及砂质泥岩，节理、裂隙发育，岩芯破碎，岩芯呈短柱状及碎块状，,岩体基本质量等级为V级。
K2p
K2p-3
中风化
泥质
砂岩
紫红色、灰紫色
中风化
主要为粉砂岩，次为细砂岩，少量中砂岩，以泥质胶结为主，部分为泥质钙质胶结，节理、裂隙一般发育，多为密闭状，层理较清晰。
K2p
K2p-3
中风化
砂质
泥岩
紫红色、灰紫色
中风化
节理、裂隙一般发育,锤击声较哑,能击碎,岩芯较完整,多柱状；层理较清晰,层理面倾角多在30度左右；遇水易软化或崩解,岩体基本质量等级为IV级，RQD一般在50左右。
K2p
K2p-3
中风化砂岩
紫灰色、灰紫色
中风化
岩性为细砂岩及粉砂岩,节理、裂隙一般发育,锤击声脆,难击碎,岩芯较完整,多柱状；钙质胶结,层理较清晰,层理面倾角多在30-35度左右；，RQD一般在50-75之间，岩体基本质量等级为Ⅲ，局部IV级。
⑵端头水文：
岗地范围粘性土层地下水贫乏，潜水主要赋存于场地东侧坳沟范围填土层及②-1b2-3层粉质粘土，该层夹粉土薄层，富水性差。
岩裂隙水在本场·地内主要为碎屑岩类裂隙水。
含水层主要由白垩系上统浦口组（K2p）砂岩、砂质泥岩、泥质砂岩组成，浅部以风化裂隙水为主，深部风化裂隙减弱，以构造裂隙水为主。
构造裂隙发育程度总体较差，且多闭合，或遭风化物充填，富水性较差。
表3-2各土层渗透试验成果及建议值表
层序
土层名称
室内土工试验渗透系数
采用值
透水性评价
Kv（cm/s）
KH（cm/s）
K（10-6cm/s）
①-1
杂填土
（4.46E-8）
（1.83E-5）
200
弱透水
①-2
素填土
（4.09E-8）
（9.30E-9）
10
微透水
②-1b2-3
粉质粘土
7.40E-8
7.08E-8
5
微透水
-1b2
粉质粘土
（2.27E-7）
（5.69E-8）
1
不透水
-1b1-2
粉质粘土
5.33E-8
7.38E-8
1
不透水
e
残积土
10
微透水
K2p-2
强风化岩
100
弱透水
⑶平、纵断面及地层性状
星火路站东端头地质勘探孔平面布置图
星火路站东端头S1Z14、S1K10、Q1K37、S1Z9、Q1K3孔地质断面图
3.2高新路站西端头地质水文情况
⑴端头地质：
高新路站西端头所处场地地层自上而下依次为：
③-1b2可塑状粉质粘土、④-1b1-2硬塑-可塑状粉质粘土、⑤e残积土、K2p-2层强风化岩、K2p-3层中风化岩；
表3-3场地岩土层分布表
层号
地层名称
颜色
状态
特征描述
层
亚层
①
①-1
杂填土
灰褐、杂色
松散，局部稍密
由碎石、风化岩石、生活垃圾混粘性土组成，回填时间5年左右
①-2
素填土
褐黄、杂色
松散
由粉质粘土混碎石及砂土组成，回填时间1-7年不等
②
②-1b2-3
粉质粘土
褐黄、灰黄色
可塑～软塑
含铁锰氧化物，混高岭土，强度自上向下渐软，切面有光泽反应，粉质重，夹粉土薄层，干强度中等，韧性中等。
-1b2
粉质粘土
褐黄色、灰绿色
可塑
局部硬塑状，含铁锰氧化物，含少量高岭土条纹，切面光滑，干强度高，韧性高
-1b1-2
粉质粘土
褐黄色、褐红色
硬塑-可塑
含铁锰结核，局部富集，含高岭土条块，切面光滑，干强度高，韧性高，局部底部渐转褐红~紫红色，含风化岩碎屑。
e
残积土
紫红色
硬塑~坚硬
局部黄褐色,含铁锰结核，含泥质砂岩及泥岩碎块、碎屑,手可捏碎，麻花可钻进。
K2p
K2p-2
强风化岩
紫红色、紫灰色
强风化
主要为泥质砂岩、砂岩、泥岩及砂质泥岩，节理、裂隙发育，岩芯破碎，岩芯呈短柱状及碎块状，钻探岩心RQD小于30,岩体基本质量等级为V级。
K2p
K2p-3
中风化泥质砂岩
紫红色、灰紫色
中风化
主要为粉砂岩，次为细砂岩，少量中砂岩，以泥质胶结为主，部分为泥质钙质胶结，节理、裂隙一般发育，多为密闭状，层理较清晰，倾角多在30度左右。
岩芯柱状、短柱状，少量长柱状，局部饼状或块状，锤击声一般较哑，局部较脆，不易击碎，浸水较易软化，RQD一般在50-75之间，岩体基本质量等级为IV级。
K2p
K2p-3
中风化砂质泥岩
紫红色、灰紫色
中风化
节理、裂隙一般发育,锤击声较哑,能击碎,岩芯较完整,多柱状；层理较清晰,层理面倾角多在30度左右；遇水易软化或崩解,
K2p
K2p-3
中风化砂岩
紫灰色、灰紫色
中风化
岩性为细砂岩及粉砂岩,节理、裂隙一般发育,锤击声脆,难击碎,岩芯较完整,多柱状；钙质胶结,层理较清晰,层理面倾角多在30-35度左右；，RQD一般在50-75之间，岩体基本质量等级为Ⅲ，局部IV级。
⑵端头水文：
②层粘性土。
其中填土层透水性不均匀，一般水平向透水性略强于垂直向。
③层土中
-1b2层软塑粉质粘土饱含地下水，但透水性较弱，给水性较差，属于弱透水地层。
高新路西端头地质勘探孔平面布置图
⑶平、纵断面及地层性状
高新路站西端头Q1B28、Q1BK7、Q1K30Q1Z26孔地质断面图
3.3高新路站东端头地质水文情况
⑴端头地质：
高新路站东端头所处场地地层自上而下依次为：
①-2杂填土、②-1b2-3可塑～软塑状粉质粘土、②-3b3软塑状粉质粘土；（东端头有部分回填土，回填土中有孤石，部分孤石在隧道范围内）。
表3-4土的物理性质指标（平均值）
层号
岩土
名称
含水量
重度
孔隙比
液限
塑限
塑性
指数
液性
指数
W
γ
e
WL
WP
IP
IL
%
kN/m3
--
%
%
%
--
④-1b1-2
粉质粘土
23.0
19.8
0.662
34.6
19.7
15.1
0.22
e
残积土
23.9
19.7
0.691
41.7
22.0
19.8
0.09
表3-5土的压缩、固结指标（平均值）
层号
岩土名称
压缩系数
压缩模量
a1-2
Es1-2
MPa-1
MPa
④-1b1-2
粉质粘土
0.18
10.11
e
残积土
0.13
13.36
⑵端头水文：
潜水含水层主要为填土②层粘性土。
其中填土层透水性不均匀，一般水平向透水略强于垂直向。
②-1b2-3层、②-3b3层粉质粘土水平层理发育，一般水平向透水略强于垂直向。
但总体仍属于微-弱透水层。
高新路东端头地质勘探孔平面布置
⑶平、纵断面及地层性状
高新路站东端头S2Z22、S2K21、S2K7、S2Z7孔地质断面图
3.4泰冯路站西端头地质水文情况
泰冯路站西端头地层主要为①-2杂填土、③-1b2可塑状粉质粘土、④-1b1-2硬塑-可塑状粉质粘土、K2p-2层强风化岩、K2p-3层中风化岩。
⑴端头地质：
泰冯路站区间穿越地层主要④-1B1-2可-硬塑状粉质粘土、5e残积土、K2p-2中风化岩。
表3-6场地岩土层分布表
时代
成因
层号
地层名称
颜色
状态
特征描述
层
亚层
Q3
风积
-1b1-2
粉质粘土
褐黄色、黄褐色、棕黄色
可塑-硬塑
混铁锰结核，局部混兰灰色高岭土，层底混少量风化岩块，切面光滑，干强度高，韧性高。
Q
残积
e
残积土
紫红色，黄褐色
硬塑-坚硬
含铁锰结核，含砂岩及泥岩碎块、碎屑,手可捏碎，麻花可钻进。
K
K2p-2
中风化砂质泥岩
紫红色、灰紫色
中风化
节理、裂隙一般发育,锤击声较哑,能击碎,岩芯较完整,多柱状，层理较清晰,层理面倾角多在20度左右，较易软化,RQD一般在50左右，岩体基本质量等级为IV级。
K2p-2
中风化泥质砂岩
紫红色、灰紫色
中风化
主要为粉砂岩，次为细砂岩，局部夹泥岩透镜体，以泥质胶结为主，部分
为泥质钙质胶结，节理、裂隙一般发育，多为密闭状，方解石充填，层理较清晰，倾角多在20度左右。
岩芯柱状、短柱状，少量长柱状，锤击声一般较哑，不易击碎，浸水较易软化，RQD一般在50左右，岩体基本质量等级为IV级。
K2p-2
中风化砂岩
灰紫色、浅灰色
中风化
岩性为细砂岩及粉砂岩,局部为中、粗砂岩，节理、裂隙一般发育,锤击声脆,难击碎,岩芯较完整,多柱状，局部较破碎，钙质胶结,层理较清晰,层理面倾角多在20度左右，不易软化，RQD一般在50-80之间，岩体基本质量等级为Ⅲ，局部IV级。
表3-7岩石试验指标（平均值、标准值）
岩性
统计
指标
天然
重度
天然单轴抗压强度
饱和单轴抗压强度
干燥单轴抗压强度
软化
系数
软化
程度
g/cm3
MPa
MPa
MPa
砂质泥岩
平均值
2.51
4.487
4.16
--
--
软化性很强
标准值
2.47
--
--
--
--
泥质砂岩
平均值
2.53
13.85
9.90
17.575
0.46
软化性强
标准值
2.49
--
6.849
--
--
砂岩
平均值
2.59
42.8
34.709
56.443
0.66
软化性较强
标准值
2.58
--
30.608
50.426
0.60
表3-8岩石试验指标（平均值）
层号
名称
弹性模量
泊松比
抗剪断强度
E
μ
C
φ
104MPa
—
MPa
度
K2p-2
中风化砂岩
平均值
1.250
0.19
5.14
48.45
中风化泥质砂岩
平均值
0.605
0.25
--
--
中风化砂质泥岩
平均值
--
--
0.404
43.70
⑵端头水文：
⑤e层土性不纯，局部以砂岩风化物为主，其透水性为弱透水。
下部强风化岩层为基岩裂缝水主要含水层，由于多上覆微-不透水粘性土，地下水补给不充分，因此水量较小，中风化岩层裂缝多为泥质、钙质充填，导水性差，水量贫乏。
⑶施工勘测与评估：
盾构施工范围内均为中风化砂岩，该岩层富水量小，岩体均匀稳定，开挖风险较小。
⑷平、纵断面及地层性状
泰冯路站西端头地质勘探孔平面布置
泰冯路站西端头Q2K21、Q2K23、Q2Z20、Q2K18、Q2K20孔地质断面图
4端头加固方案设计
盾构进出洞加固设计采用Ф850@600三轴搅拌桩加固，星火路站东端头地基加固与围护桩中间夹缝封闭采用Ф800@600三重管高压旋喷桩加固（高新路站东、西端头未设计高压旋喷桩）。
水泥土搅拌桩采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，实桩桩体28d无侧限抗压强度≥0.8Mpa，渗透系数≤1.0×10-8cm/s。
设计范围：
按设计需提前对相应位置端头盾构进出洞处进行地基加固处理，2区间共4个端头井加固区，分别处于星火路站东端头、高新路站西端头、高新路站东端头、泰冯路站西端头。
表4-1端头加固方案设计表
加固端头
隧道范围及隧道顶部地质情况简述
加固方案设计
星火路站东
端头（始发）
①-2杂填土、②-1b2-3可塑～软塑状粉质粘土、③-1b2可塑状粉质粘土、⑤e残积土、K2p-2层强风化岩、K2p-3层中风化岩；
星火路东端头纵向加固长度为6m，横向加固至隧道边缘两侧各3m，竖向加固至隧道边缘上下各3m，星火路隧道断面有部分岩层，所以竖向加固从隧道顶以上3m至隧道下部土岩分界面，搅拌桩采用Ф850@600三轴搅拌桩，星火路站东端头为咬合搅拌桩，搅拌桩水泥掺入量：
实桩20％、空桩7％。
采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥；旋喷桩采用Ф800@600三管旋喷桩，旋喷桩水泥用量：
实桩390kg/m、空桩90kg/m，施工前进行试桩，并根据加固效果，调整施工工的各项施工参数。
高新路站西
端头（到达）
③-1b2可塑状粉质粘土、④-1b1-2硬塑-可塑状粉质粘土、⑤e残积土、K2p-1层强风化岩、K2p-2层中风化岩；
高新路西端头纵向加固长度为6m，横向加固至隧道边缘两侧各3m，竖向加固至隧道边缘上下各3m，高新路隧道断面有部分岩层，所以竖向加固从隧道顶以上3m至隧道下部土岩分界面，搅拌桩采用Ф850@600三轴搅拌桩，高新路站西端头为咬合搅拌桩，搅拌桩水泥掺入量：
实桩20％、空桩7％。
采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥；
高新路站东
端头（始发）
高新路站东端头地层主要为①-2杂填土、②-1b2-3可塑～软塑状粉质粘土、②-3b3软塑状粉质粘土。
高新路东端头纵向加固长度为9m，横向加固至隧道边缘两侧各3m，竖向加固至隧道边缘上下各3m，搅拌桩采用Ф850@600三轴搅拌桩，搅拌桩水泥掺入量：
实桩20％、空桩7％。
采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥；
泰冯路站西端头（到达）
隧道上下3m范围内全断面中风化岩层
未设计地基加固
详见图《盾构进出洞加固范围示意图》
5端头加固施工方案
5.1方案概述
端头加固设计盾构进出洞洞门外土体为软弱含水的土层，若不提前加固处理极易坍方、流砂、涌水，造成地面塌陷，甚至使盾构失去控制，为确保盾构机进出洞施工安全，必须对洞门外土体进行加固处理，为保证盾构始发安全，当盾构始发出现异常时能够迅对端头地基进行降水，在盾构加固体外设置3眼450mm管井作为应急井，管井伸入隧道底部以下不小于4m。
本区间盾构累计始发、到达8次，加固端头共3个，2个始发端头（星火路站东端头、高新路站东端头）；1个到达加固（高新路站西端头）。
泰冯路站西端头因盾构隧道全断面为岩层所以未设计加固。
根据工程筹划，本标段盾构在星火路站东端头井（右线）始发、高新路站过站、泰冯路站西端头井吊出之后再从星火路站东端头（左线）始发、高新路站过站、泰冯路站西端头井吊（盾构施工结束）。
5.2端头加固施工范围
星火路东端头纵向加固长度为6m，横向加固至隧道边缘两侧各3m，竖向加固至隧道边缘上下各3m，星火路隧道断面有部分岩层，所以竖向加固从隧道顶以上3m至隧道下部土岩分界面，高新路西端头纵向加固长度为,6m，横向加固至隧道边缘两侧各3m，竖向加固至隧道边缘上下各3m，高新路隧道断面有部分岩层，所以竖向加固从隧道顶以上3m至隧道下部土岩分界面，高新路东端头纵向加固长度为9m，横向加固至隧道边缘两侧各3m，竖向加固至隧道边缘上下各3m。
5.3加固工法及要求
为保证盾构进出洞、破除端头围护结构时隧道端头土体的自稳和防水要求，需在盾构进出洞前对洞口地基进行加固处理。
根据设计要求本标段盾构进出洞地基加固采用三轴搅拌桩加固，搅拌桩与车站围护结构间夹心层采用三重高压旋喷桩加强止水帷幕止水（仅星火路站东端头设计高压旋喷桩），增加加固区与车站围护的整体性。
搅拌桩采用Ф850@600三轴搅拌桩，搅拌桩水泥掺入量：
实桩20％、空桩7％。
采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥；旋喷桩采用Ф800@600三管旋喷桩，旋喷桩水泥用量：
实桩390kg/m、空桩90kg/m，施工前进行试桩，并根据加固效果，调整施工工的各项施工参数。
经加固的土体保证良好的均质性、自立性，实桩桩体28无侧限抗压强度≥0.8Mpa，渗透系数≤1.0×10-8cm/s。
星火路站东端头盾构井加固平面图
高新路站西端头盾构井加固平面图,
高新路站东端头盾构井加固平面图
6施工部署
6.1施工人员部署
表6-1施工人员配备表
序号
工种
人数
备注
1
项目部管理人员
2
2
班组长
1
3
搅拌机司机
2
4
旋喷桩司机
2
5
电工
1
6
普工
4
7
测工
1
8
机修工
2
9
拌浆工
4
合计：
19
6.2施工机械部署
本工程拟投入1套三轴搅拌桩机及配套设备和1套高压旋喷桩设备进行加固施工，主要施工机械设备如下表：
表6-2三轴搅拌桩施工主要机械配备表
序号
设备名称
型号
单位
数量
用电量（KW）
1
三轴搅拌桩机
JZL-120
台
1
90×2
2
散装水泥自动拌浆系统
0.8m3
套
1
45×1
3
压浆泵
BW-200
台
3
15×2
4
空压机
13m3
台
1
37
5
储浆桶
1.5m3
个
2
6
挖掘机
220
台
1
表6-3高压旋喷桩主要施工机械配备表
序号
设备名称
型号
单位
数量
用电量（KW）
1
旋喷桩机
GS500-4
台
1
15
2
高压清水泵
XZ
台
1
55
3
三柱塞泥浆泵
BW-200
台
1
15
4
排污泵
7.5DNP-120
台
2
7.5
5
泥浆搅拌泵
UB3
台
1
4.5
6
拌浆机
UB3
台
1
4.5
7
空压机
6m3
台
1
37
8
储浆桶
个
1
6.3施工进度计划
根据我部施工进度及盾构总体筹划时间，再综合考虑加固施工场地等因素，原则上在盾构始发前1～1.5个月完成加固施工，保证加固强度；加固区与车站围护结构的夹心层采用高压旋喷桩加固，保证盾构始发或到达时止水帷幕满足设计要求。
个别加固施工场地狭小，除作好充分的物质和人员准备外，必须合理安排施工程序和场布，选择科学、合理的施工流程，将工期缩短，为后续工程争取时间。
为争取时间，加固施工原则上要考虑全天施工，按每天24小时施工计算。
详细进度计划见下表：
表6-4星火路东端头加固进度计划表
序号
日历天
任务名称
施工
根数
完成时间（天）
日期
1
施工准备
2
2011.9.23～2011.7.24
2
东端头井加固Ф850三轴水泥土搅拌桩
102
6
2011.9.25～2011.10.1
3
旋喷桩
84
7
2011.10.2～2011.10.8
表6-5高新路西端头地基加固
序号
日历天
任务名称
施工根数
完成时间（天）
日期
1
施工准备
4
2011.10.9～2011.10.12
2
西端头井加固Ф850三轴水泥土搅拌桩
126
11
2011.10.13～2011.10.22
表6-6高新路东端头地基加固
序号
日历天
任务名称
施工根数
完成时间（天）
日期
1
施工准备
3
2011.10.23～2011.10.25
2
东端头井加固Ф850三轴水泥土搅拌桩
182
18
2011.10.26～2012.11.2
7施工方案
7.1三轴搅拌桩施工方案
7.1.1施工工艺流程
三轴搅拌桩施工工艺流程如图7-1所示：
图7-1三轴搅拌桩施工工艺流程图
7.1.2三轴搅拌桩施工
⑴桩位放样
由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于50mm。
在两侧定位架上以设计间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。
⑵开挖沟槽
开挖过程中，根据基坑端头井围护外边控制线，用挖机开挖，清除地下障碍物。
移动搅拌机到达指定桩位、对中，对中误差不大于2cm，双向调整桩机垂直度，垂直度偏差不大于1/200。
⑶水泥浆液拌制
施工前应搭建好可存放水泥的拌浆平台，对相关人员技术交底。
水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，否则作为废浆处理。
⑷桩长控制标记
施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长。
⑸钻进搅拌
三轴搅拌桩桩身采用两喷两搅工艺，水泥和原状土须均匀搅拌，下沉和提升过程中均为注浆搅拌，同时严格控制下沉和提升速度：
下沉速度为0.5～1m／min；
提升速度为1～2m／min；
为了减少各幅桩施工之
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