土体加固.docx
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土体加固
220千伏航云输变电电力隧道2标
北1、4号竖井
盾构区间隧道洞门土体加固方案
编制：
审核：
批准：
中国中铁隧道股份有限公司
二○一二年月日
区间隧道洞门土体加固方案
一、工程概况
1、洞门土体加固加固概况：
位于云城西路的北1#工作井与黄石东路东路交汇处的北4#工作井，根据设计要求，均采用φ900mm@700mm的三重管旋喷加固；加固范围为：
水平加固范围为10m，竖向加固范围从隧道拱顶以上3m,到仰拱以下2m，宽度为从隧道左、右侧3m范围。
调整实际加固深度；竖向加固范围从隧道拱顶以上3m,到仰拱以下2m，宽度为从隧道左、右侧3m范围。
旋喷桩采用2套旋喷桩机进行施工。
左右加固至隧道轮廓外3m，加固区延隧道方向长10m。
土体加固后7天抗压强度达到1Mpa，岩体RQD指标达到75-80，渗透系数达到1×10-7cm/s。
2、水文、地质情况：
根据地质勘查资料显示，土体加固范围地层情况为：
北段1#工作井穿越地层为<1>填土和<4-1>软塑粉质粘土；北段2#工作井穿越地层为<1>填土和<4-1>软塑粉质粘土；北段3#工作井穿越地层为<1>填土、<4-1>粉质粘土和<6>全风化粉砂岩；北段4#工作井穿越地层为<1>填土、<3-2>中粗砂，<4-1>软塑粉质粘土和<6>全风化泥质粉砂岩。
3、周边建筑物及地下管线情况
根据设计图纸分析本标段隧道1#、2#、3#、4#四个工作井周边地下埋设有电信、排水、电力、供水、煤气等31条管线，管线埋设深度为0.4m～2.4m管线布置纵横交错，给施工带来很大的影响。
二、施工前准备
1.施工场地平整；
2.进行技术交底和测量放样,对地下管线应复核并采取保护措施。
3.在放样确定的施工区域内注明有无地下障碍物,并做好地下障碍物的清理工作。
4.根据规范要求进行原材料复试。
5.接通水、电、搭建拌浆平台。
6.对全体施工人员进行技术交底。
三、施工工艺流程
1、施工工艺
本标段的盾构区间隧道各端头地层稳定性分析详见表3-1-1。
表3-1-1盾构区间隧道各端头地层稳定性分析表
项目
地层
编号
地层名称
厚度（m）
地层主要性质特征
端头地层稳定性分析
北1#工作井始发端头地层
洞
顶
<1>
填土
2.6
浅灰，黄褐色，杂色，主要由混凝土、碎石及砂、粘性土组成，局部含砂砾。
端头段地层自稳性差，地基承载力弱，为保证盾构进出洞及吊装安全需进行端头加固和地面硬化（300～500mm钢筋砼）
<4-1>
粉质粘土
4.6
灰黄、褐黄及浅灰黑色,软塑,成份以粘粒为主,粉粒为次,土质较均匀,切面较光滑,粘性一般,干强度及韧性中等。
洞
身
<4-1>
粉质粘土
4.1
灰黄、褐黄及浅灰黑色,软塑,成份以粘粒为主,粉粒为次,土质较均匀,切面较光滑,粘性一般,干强度及韧性中等。
北4#工作井到达端头地层
洞
顶
<1>
填土
2.0
浅灰，黄褐色，杂色，主要由混凝土、碎石及砂、粘性土组成，局部含砂砾。
端头段地层自稳性差，地基承载力弱，为保证盾构进出洞及吊装安全需进行端头加固和地面硬化（300～500mm钢筋砼）
<3-2>
中粗砂
3.9
灰黄、浅灰色,饱和,稍密,成份以石英为主,长石为次,级配一般,。
<4-1>
粉质粘土
4.5
灰黄、褐黄及浅灰黑色,软塑,成份以粘粒为主,粉粒为次,土质较均匀,切面较光滑,粘性一般,干强度及韧性中等。
洞
身
<4-1>
粉质粘土
4.1
灰黄、褐黄及浅灰黑色,软塑,成份以粘粒为主,粉粒为次,土质较均匀,切面较光滑,粘性一般,干强度及韧性中等。
北4#工作井始发端头地层
洞
顶
<1>
填土
2.8
浅灰，黄褐色，杂色，主要由混凝土、碎石及砂、粘性土组成，局部含砂砾。
端头段地层自稳性差，地基承载力弱，为保证盾构进出洞及吊装安全需进行端头加固和地面硬化（300～500mm钢筋砼）
<3-2>
中粗砂
1.4
灰黄、浅灰色,饱和,稍密,成份以石英为主,长石为次,级配一般。
<4-1>
粉质粘土
3.7
灰黄、褐黄及浅灰黑色,软塑,成份以粘粒为主,粉粒为次,土质较均匀,切面较光滑,粘性一般,干强度及韧性中等。
洞
身
<4-1>
粉质粘土
4.1
灰黄、褐黄及浅灰黑色,软塑,成份以粘粒为主,粉粒为次,土质较均匀,切面较光滑,粘性一般,干强度及韧性中等。
北5#工作井到达端头地层
洞
顶
<1>
填土
1.5
浅灰，黄褐色，杂色，松散～中密，主要由混凝土、碎石及砂、粘性土组成，局部含砂砾。
端头段地层自稳性差，地基承载力弱，为保证盾构进出洞及吊装安全需进行端头加固和地面硬化（300～500mm钢筋砼）
<4-1>
粉质粘土
4.6
灰黄、褐黄及浅灰黑色,软塑,成份以粘粒为主,粉粒为次,土质较均匀,切面较光滑,粘性一般,干强度及韧性中等。
<6>
全风化粉砂岩
1.8
灰黑色,原岩结构已破坏,仅残余结构可辨,岩芯呈土状或密实土柱状,遇水易软化、崩解,质软,部分孔段夹有强风化岩块。
洞
身
<6>
全风化粉砂岩
4.1
灰黑色,原岩结构已破坏,仅残余结构可辨,岩芯呈土状或密实土柱状,遇水易软化、崩解,质软,部分孔段夹有强风化岩块。
各工作井端头地层加固均采用双重管旋喷桩加固，旋喷桩桩径φ900，间距为700*700mm，咬合布置；加固深度范围为拱顶上方3m，仰拱下方2m或者中风化岩层顶部。
其端头加固示意图见图3-1-2。
①加固方法及施工技术措施
（1）三重管旋喷桩布置形式
三重管旋喷桩布置形式详见图3-1-3。
（2）三重管旋喷桩施工
三重管高压旋喷注浆法就是利用钻机先钻孔，然后把带有喷嘴的注浆管下至预定位置，以高压设备把浆液变成高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体.采用高压气低压浆的办法，当能量大、速度快和呈脉动状的喷射的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体剥落下来.一部分细小的颗粒随着浆液冒出水面，其余的土粒在喷射液流的冲击力、离心力和重力等作用下，与浆液搅拌混合，并按一定的比例和质量大小有规律的重新排列。
浆液凝固后，便在土中形成一个固结体起到地层加固的作用。
施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。
每根桩的施工顺序为：
桩位测放→钻机就位→钻孔→钻进至设计深度→贯入注浆管→试喷射→旋喷提升→至桩顶标高停喷→提钻及冲洗→钻机移位进行下一根桩施工。
①施工准备：
在桩基施工前，清除设计桩位范围内的杂物、障碍物，平整场地，挖好排浆沟，平整夯实，确保施工钻机保持稳定，做好钻机定位准备工作。
②测量放线：
由测量人员依据测量控制桩点，以及根据设计图纸准确定出旋喷桩孔位置，并做好标志。
旋喷桩孔的中心允许偏差不大于50mm。
③钻孔：
钻机定位平稳，同时调整机架，使钻头对中误差小于20mm，施工前，钻机要先试运转检查。
钻机就位要安放水平，钻杆要必须对准孔位中心且保持垂直，必须用水准尺和垂球检查,保证其倾斜度不得大于1.0%。
为保证钻好的孔在实施旋喷前不坍塌，钻孔时采用重度为1.2～1.3的泥浆护壁。
④喷射注浆：
在插入旋喷管前先检查高压浆液、水和空气喷射情况、各部位密封是否封闭，插入后先做高压射水试验，合格后方可喷射浆液。
喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷射量后再逐渐提升注浆管，由下而上的顺序进行喷射注浆。
喷到桩高后迅速拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。
当喷射结束后，随即在喷射孔内进行自然水压力静压填充灌浆，直到浆面不再下沉为止。
在施工过程中，如果遇到个别孔漏浆严重、无返浆等情况，一次喷射无法保证帷幕的整体性，应进行复喷，第二次喷射注浆应在第一次注浆初凝后进行。
若出现不返浆或返浆较少时，可采取添加速凝剂或增大注浆量，待正常返浆后再继续作业；若返浆过多，采取提高喷射压力、适当加快提升旋转速度。
中间发生故障时，停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。
喷射压力、提升速度对成桩直径有较大的影响，如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，需要进行复核。
高压喷射灌浆参数一览表
序号
项目
参数
1
旋喷种类
三重管旋喷
2
浆压
2.0～3.0Mpa
3
水压
30～35Mpa
4
气压
0.6～0.8Mpa
5
转速
15转/min
6
水泥浆流量
≥60L/min
7
气流量
60～80m3/h
8
提升速度
100～200mm/min
9
浆液材料及配比
32.5普硅水泥，水灰比1.5～1.0，
水泥浆比重1.35-1.49g/cm3
⑤浆液配置：
浆液采用32.5普通硅酸盐水泥和自来水配制，水灰比1.0～1.5，比重1.35～1.49，采用立式搅拌罐搅拌。
浆液应旋喷注浆前30～60分钟内拌料搅拌，浆液搅拌后放置不得超过4小时。
冒出浆液由泥浆泵抽至沉淀池沉淀处理。
2、施工参数及要求
1）浆液要求
（1）注浆用水应是可饮用的河水、井水及其他清洁水，含有油脂、糖类、酸性大的水、海水和工业生活废水不采用。
（2）注浆用的水泥采用普通硅酸盐水泥，水泥标号为42.5号，水泥保持新鲜，不超过出厂日期三个月，受潮结块的不使用。
水泥的各项指标符合国家标准，并附有出厂质保单，对矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥不用于注浆。
（3）水泥掺入量为15%。
（4）为改善浆液性能应在浆液拌制好时加入适量外加剂。
如KA—1掺入水泥量的0.3%—0.5%可提高浆液扩散性和可泵性能。
加入约5%的膨润土可提高浆液的均匀性和稳定性，防止固体颗粒分离和沉淀。
具体视现场施工情况确定。
（5）选购市场上销售的符合国家质量要求的波美度为35°的水玻璃
（6）对选购的水玻璃进行稀释直至符合要求的浓度备用。
（7）对上述二种A、B液进行合理配制，双液浆的粘度要求＞35″。
相对密度1.3—1.5；
初凝时间2—3min或按需调节到3—10min；
凝固强度3—4MPa/2h。
（8）孔口注浆钢管φ76mm，长度3米，配Y型混合器。
2）浆液配比
注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，双液浆配比为：
水灰比W:
C=0.8:
1～1:
1，
水泥、水玻璃体积比C:
S=1:
1，
水玻璃浓度为35Be'，
注浆压力：
1.0～3.0MPa，
注浆流量：
8—12L/min。
总注水泥浆量约为：
540m3，单孔注浆量约为：
4.3m3，单孔每米注浆量约为：
0.48m3。
3、施工顺序（见图1）
按工程实际需要对被加固土体进行设计布孔，呈梅花形布孔并按技术要求照图施工。
（1）测量放线定出注浆孔位置。
（2）按设计要求钻孔至中风化泥质粉砂岩，钻孔和注浆顺序先外围，后内部，从外围进行围、堵、截，内部进行填、压，同一排间隔施工，具体见注浆孔顺序图。
（3）灌入封闭套壳料，从钻杆内灌入，封闭浆液粘度80″左右，并在注浆孔上部先灌入封顶浆，防止冒浆串浆。
（4）注入套壳料后，应立即将制作好的塑料袖阀管插至孔底，并尽量使袖阀管垂直和位于孔的中央。
选用JCR型PVC袖阀管，每节注浆管长4m，溢浆孔间距为33.3cm，内径39mm,外径51mm，花管采用φ22mm焊接钢管加工，其长度根据加固步距需要，一般取0.6～1m。
采用台阶式止浆塞。
（5）待封壳料的强度达到约0.3Mpa后，可开始注浆。
（6）在注双液浆时应先凿除封头，接通管路，启动注浆泵注入孔内。
当第一段注浆达到设计要求时，把花管往上提升至设计步距进行下一段注浆，依次进行直到注浆结束。
4、质量标准
（1）检查注浆孔偏差应≯0.5cm，孔深误差＜20cm，倾斜度＜1%。
（2）抽查浆液粘度＞35″，相对密度为1.3—1.5。
（3）控制注浆流量为8—12L/min，压力1—3MPa。
（4）抽查浆液配合比。
（5）核实注浆钻孔数量。
（6）掌握浆材的实耗和浆液的注入量。
（7）检查封闭泥浆，封顶浆是否按设计执行，了解注浆孔冒串浆情况和相应采取的措施。
（8）收集孔隙水压力，地面沉降和水平位移等数据。
四．施工要点
（1）应严格按照设计参数进行钻孔。
钻孔孔位及角度偏差符合相关规范规定，若现场钻孔孔位因为客观条件限制不能满足设计要求，应进行移位，并进行计算，确定参数，必要时应进行补孔。
（2）各类设备就近安装固定管线，一般为30—50m，不宜搞得过长，以防压力和流量损耗。
（3）钻机成孔插入注浆管后，进行封顶和封堵孔口及附近的地面裂缝以防冒浆。
（4）钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时，应停止钻进，进行注浆扫孔后再行钻进。
（5）注浆孔的孔距布置取1.5m，成梅花形布置。
（6）注浆过程中注意控制压力和流量，防止浆液流失，一般流量为8—12L/min，压力1—3MPa。
如跑浆可通过调换浆液、调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，进行大泵量、低压力注浆，必要时采用间歇注浆，以达到控域注浆的目的。
一台泵发生故障时，应立即换上备用泵继续注浆。
（7）钻孔深度及注浆步距
在施工场地根据钻孔布置图准确地进行注浆孔位置放样，并同时测量各孔位的地面标高。
再根据注浆范围要求，准确计算出各注浆孔位的钻孔深度，并根据施工实际情况判断孔底是否已到达中风化岩层，以保证加固体与中风化岩层无夹层。
注浆步距应严格按照设计要求进行分段注浆。
（8）注浆工艺要求
①先注外围，后注中部，以达到一序外围成墙、二序内部压密的目的。
②采用跳孔注浆的原则，以达到释放压力，防止地面隆起。
③在注双液浆时，必须使用混合器，不能用三通管替代，以免堵管
④注浆时先注水泥浆，待确定管路及地层吸浆正常时，再开始注双液浆；结束注浆时，改注水泥浆3min之后，注水，注水时间根据管路长度确定，保证水不注入地层。
⑤浆液应随用随配，水泥搅拌时间大于4h时不宜使用，应做废弃处理。
⑥水泥浆拌制时，普通搅拌机搅拌时间应大于3min，高速搅拌机应大于30sec。
⑦注浆结束标准：
达到设计注浆压力或注浆量达到设计注浆量的80％以上。
（9）施工过程中加强地面及周边建筑物监测，严格防止地面隆起产生破坏，如发现地面开裂、沉降加速等情况，应立即停止施工，并采取有效的措施，在经现场施工监理确认安全并上报业主及设计人员确认后方能继续进行施工。
五、注浆效果检查
注浆完成后等强7天之后进行注浆效果检查。
随机钻孔取芯检查，总取芯数不低于注浆孔数的10％。
（1）注浆效果检查：
注浆完成后，在开挖轮廓线范围内打设检查孔，检测注浆效果，检查孔5个，其中上部2个，左右侧各1个，底部1个，检查孔直径110mm，长度约7m，平均出水量<0.2L/min，也可采用任一孔出水量<5L/min；压水检查，在1.0MPa压力下，吸水量<2L/min；加固体抗压强度不小于1MPa；岩体RQD指标达到75～80；渗透系数1×10-7cm/s。
满足上述条件，则认为注浆达到效果，注浆达到效果后方可进行开挖。
同时应注意，加固后地层应具有良好的均匀性和整体性。
（2）注浆检查孔在注浆效果检查完成后应及时采用M10水泥砂浆进行全孔封堵。
六、劳动组织及安全
1、劳动组织：
为保证钻孔注浆的高效有序进行，成立专业钻孔注浆班组，班组内各工种人员分工明确，相互配合。
同时，由于注浆施工对连续性要求较高，原则上，施工过程中不允许间断，以防堵管等情况发生，因此，实行现场交班制度。
详见表6-1，除表中工种外还设一名电工和一名机修工机动作业。
施工时间为2010年10月25日-2010年11月25日。
详见施工进度图2
表6-1钻孔和注浆劳动力组织表
序号
工种
人数
职责
1
注浆专业工程师
1
负责现场注浆技术工作：
钻孔地质判定、浆液配制比例调整和浆液的调换确定、单孔单段注浆量确定、注浆压力的观察、浆液胶凝时间的测定、注浆效果的检查评定、串浆和跑浆的处理
2
工班长
1
帮助技术人员工作，负责劳动力安排
3
司泵
1
负责注浆泵的操作机注浆施工记录
4
配浆
2
负责浆液的配制
5
钻孔
2
负责钻孔及钻孔施工记录
6
注浆管路及孔口连接
2
负责注浆管路和管路与孔口的连接、检查
合计
9
2、安全措施：
（1）注浆管路及连接件必须采用耐高压装置，当压力上升时，防止管路连接部爆裂伤人。
（2）孔口管要安装固结牢固，施工期间严禁人员站在其冲出方向前方，以防止孔口管和止浆塞冲出伤人。
（3）钻机及三角架在施工中和移位时应放置平稳、牢固、防止倾斜倒塌。
（4）电缆线沿施工工地一周用绝缘子架空，隔100m设一个200A施工电箱。
（5）临时施工用电由用绝缘子固定接入，在每个施工段配置一施工电箱。
（6）电缆的接头接入接线盒并附在墙上。
接线盒内能防水、防尘、机械损伤并远离易燃、易爆、易腐蚀场所。
（7）开关箱的电源线长度不大于30m，并与其控制固定式用电调和的水平距离不超过3m。
（8）所有配电箱、开关箱都编号，箱内电气完好匹配。
（9）保护零线选择不小于10mm2的绝缘铜线，统一标志为绿/黄双色线，在任何情况下不使用绿/黄双色线作负荷线。
（10）所有电机、电器、照明器具、手持电动工具的金属外壳，不带电的外露导电部分，做保护接零。
（11）所有的电机、电器、照明器具，手持电动工具的电源装置二级漏电闸保护器。
七、文明施工保证措施
1、以“方便人民生活，有利生产发展，维护市容整洁和环境卫生”为宗旨的文明施工措施。
2、在工程开工前，将详细的文明施工管理措施呈报给项目经理批准，并指派专职人员负责文明施工的日常管理工作。
施工现场必须标有安全宣传标语和警告牌，办公室内布置争创文明工地的宣传内容。
3、工程建设将全面开展创建文明工地活动，施工现场排水畅通无积水；施工现场道路平整无坑塘；施工区域与非施工区域必须严格分离。
工地现场材料必须堆放整齐，现场材料由材料员统一管理。
工程材料，制品构件分门别类，由条理地堆放整齐，机具设备定机定人保养，保持机容整洁，运转正常。
4、按文明施工管理的规定，采取有效措施将施工区域和非施工区域明显地分割开来，并在工地四周设置连续、密闭的围墙。
工地上制定卫生制度，定期进行大扫除，保持生活设备整洁卫生和周围环境卫生。
5、文明施工要求的各项资料由专人负责，做到及时准确，施工中严格按照施工组织设计实施各道工序，工人操作要求达到标准化、规范化、制度化，做到工完料清，场地上无积水，施工道路平整畅通，实现文明施工。
6、实行施工现场平面管理制度，各类临时施工设施、施工便道、加工场、堆物场和生活设施均按经审定的施工组织设计和总平面布置图实施。
如因现场情况变化，必须调整平面布置，应画出总平面布置调整图报上级部门审批，未经上级部门批准，不得擅自改变总平面布置或搭建其它设施；
7、施工区域或危险区域有醒目的安全警示标志，并定期组织专人检查。
8、工地主要出入口设置交通指令标志和示警灯，保证车辆和行人的安全。
9、施工现场设置以明沟、集水池为主的临时排水系统，施工污水经明沟引流，集水池沉淀滤清后，间接排入下水道；同时落实“防台”、“防汛”和“雨季防涝”措施，配备“三防”器材和值班人员，做好“三防”工作。
10、工程材料、制品构件分门别类，有条理地堆放整齐；机具设备定机定人保养，保持运行整洁，机械正常。
11、加强泥浆施工管理，防止泥浆污染物；废浆采用罐车装运外弃，严禁排入下水道或附近场地。
12、设立专职的“环境保洁岗”，负责检查、清理出场车辆上的泥浆，清扫受污染的马路，做好工地内外的环境保洁工作。
13、生活区应设置醒目的环境卫生宣传标牌负责区域包干图。
现场“五小”设施齐全、设置合理。
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