WSS施工作业指导书要点.docx
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WSS施工作业指导书要点
WSS注浆（健安桥段）施工作业指导书
一、工程概况
1.1工程简介
1.1.1总体施工简介
奥运支线起点～熊猫环岛车站南端折返线区间位于朝阳区中轴路下，折返线线路沿鼓楼外大街偏西布置，两侧为密集的高层居民楼；线路呈南北走向，从奥运支线工程设计起点向北沿鼓楼外大街将依次下穿裕民路过街通道、小月河及健安桥，到达终点熊猫环岛车站。
折返线区间起止里程为K0+000.020～K0+470.616，隧道全长450.616米。
1.1.2健安桥简介
健安桥于1985年竣工，为三跨简支梁桥，桥上设快慢车道，以及人行步道，快车道宽24m，慢车道宽6.5m，人行道宽4m，快慢车间设1.5m宽隔离带，全桥宽48m,中跨桥长15m，边跨桥长7.5m，桥两端设桥头搭板7m，全桥长44.585m。
桥梁基础为C20素混凝土，桥墩、桥台采用100号浆砌块石，桥墩42.50高程以上部分采用100号浆砌条石，盖梁采用C25钢筋混凝土，梁为宽腹T梁。
图1.1健安桥现状照片
1.2编制依据
1.2.1《北京地铁十号线一期（含奥运支线）工程初步设计》第二十三篇；
《降水工程》第三十六册“熊猫环岛站～奥体中心站区间（含起点～熊猫环岛站）”。
《健安桥段专项施工图纸》
1.2.2《隧道工程施工质量验收标准》（GB50194-93）
1.2.3《建筑机械使用安全技术规范》（JGJ33-2001）
1.2.4《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
1.2.5《建筑工程质量检查评定标准》（GB50210-2001）
1.3工程地质
1.3.1工程地质情况
本工程场地位于永定河冲洪积扇的北部边缘。
原始地貌形态已人为改观。
场地标高为44.99～45.84m，场区内地形较为平坦。
本工程段地层编号不连续，本次勘察揭露地层最大深度为42.00m，各地层岩性及其特点自上而下依次为：
人工堆积层：
粉土填土
层：
黄～黄褐色，稍密～中密，稍湿～湿，含砖渣、灰渣和植物根等，局部为粉质粘土填土夹层；
房渣土
1层：
杂色，稍密，稍湿～湿，含砖块、灰渣等；
粉质粘土填土
2层：
褐黄色，可塑，含少量砖渣、灰渣、腐植物根等；
人工堆积层厚度为0.70～5.20m，层底标高为40.22～45.07m。
第四纪冲洪积层：
粉土
层：
黄褐～褐黄（暗）色，中密，湿～饱和；
粉质粘土
1层：
灰～褐灰色，可塑，含云母、氧化铁、有机质和螺壳等，偶含姜石，局部夹粉土、粘土薄层；
本大层厚度为2.60～7.10m，层底标高为37.32～38.39m。
粉质粘土
层：
褐黄色，可塑，含云母和氧化铁，土质不均，局部夹粉土薄层；
粘土
1层：
棕黄色，可塑，含云母、氧化铁，偶含姜石，局部夹粉土薄层；
粉土
2层：
褐黄色，密实，湿～饱和，含云母、氧化铁，偶含姜石，局部夹粉质粘土薄层；
粉、细砂
3层：
褐黄色，密实，湿～饱和，含氧化铁，偶含砾石，局部夹粘土薄层。
本大层厚度为7.50～8.60m，层底标高为28.72～30.89m。
粉质粘土
层：
褐黄色，可塑，含云母、氧化铁，偶含姜石，局部夹粘土薄层；
粘土
1层：
棕黄色，可塑～硬塑，属中压缩性土，含云母和氧化铁；
粉土
2层：
褐黄色，密实，湿～饱和，属中低压缩性土，含云母和氧化铁；
本大层厚度为2.40～6.30m，层底标高为24.39～26.32m。
卵石
层：
杂色，密实，湿～饱和，亚圆形，D大=70～150mm，D一般=20～40mm，级配良好，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量的50～70％，中粗砂充填，砂岩和砾岩为主，局部为圆砾薄层；
中、粗砂
1层：
褐黄色，密实，湿～饱和，含氧化铁，偶含砾石；
粉、细砂
2层：
褐黄色，密实，湿～饱和，含氧化铁，偶含砾石；
粉土
3层：
灰～褐黄色，中密～中上密，稍湿～湿，属中低压缩性土，含云母、氧化铁和有机质；
粉质粘土
4层：
褐黄色，可塑～硬塑，属中低压缩性土，含云母、氧化铁；
本大层厚度为9.80～12.50m，层底标高为12.92～16.52m。
粉质粘土
层：
褐黄，可塑～硬塑，属中低压缩性土，含云母、氧化铁，局部夹粉土薄层；
粘土
1层：
棕黄色，可塑～硬塑，属中低压缩性土，含云母、氧化铁。
卵石⑨层：
杂色，密实，饱和，亚圆形，D大=120mm，D一般=20～40mm，级配良好，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量的50～70％，中粗砂充填，局部为圆砾薄层。
在健安桥处隧道穿越的土层主要为粉、细砂
3层、粉质粘土
层、粉、细砂
2层等土层，桥基至隧道上方的土层为：
粉土填土
层、房渣土
1层、粉质粘土
1层、粉质粘土
层、粘土
1层等土层。
1.3.2水文地质
本次勘察最大孔深42.00米范围内，揭露两层地下水，分别为上层滞水和承压水，未发现潜水，可能与周边工地施工降水疏干该层水有关。
各层地下水的分布及特征简述如下：
第一层地下水为上层滞水，含水层主要为粉土③层，透水性好，水位标高为40.42～44.17m（水位埋深为1.40～5.70m）。
补给源主要为大气降水、地表水渗漏；主要以蒸发、垂直入渗及天窗补给下层水。
第二层地下水为承压水，含水层主要为卵石
层、卵石⑨层和粉细砂⑨2层，渗透系数大，透水性好，水位标高12.09～15.02m（水位埋深32.00～32.90m）。
本层水主要接受越流及侧向迳流补给，以侧向迳流方式排泄，承压水水头自西向东逐渐降低。
小月河为人工河流，全长4.8km，水深1.5米，河底虽经防渗处理，但仍对周围地层有补给。
具体地质情况见下图：
图1.2工程地质剖面图
二、现状桥梁评估
本标段折返线隧道沿鼓楼外大街方向向北下穿健安桥，隧道拱顶距健安桥基础为7.805米。
健安桥于1985年竣工，运营至今已有20年，基础为素混凝土条基，桥墩、桥台为100号浆砌块石，因此，桥梁的抗变形能力极差，尤其对不均匀沉降很敏感。
2.1安全等级
健安桥位于北京的中轴路上，地理位置重要，交通繁忙，且不能中断，该桥是否安全及能否正常使用对北京的交通影响很大，因此设计暂定该桥的安全等级为一级。
2.2控制指标
设计要求桥面沉降≤15mm;不均匀沉降＜10mm。
区间隧道与健安桥的平面关系见图2.1，剖面见图2.2、图2.3。
图1.3区间隧道与健安桥的平面关系
图1.4区间隧道与健安桥的立面关系
图1.5区间隧道与健安桥纵断面图
2.3工程重点及难点
2.3.1工程重点
2.3.1保证隧道的施工安全，保证按时优质完成本工程
2.3.2保证桥面交通及桥梁本身的安全，安全顺利的通过健安桥。
2.3.2工程难点
根据设计要求，保证桥梁的桥面沉降≤15mm，不均匀沉降≤10mm，路面交通不能中断的情况下，保证桥梁基础不开裂，保证桥梁的安全运营是本工程的难点。
按照隧道开挖沉降槽的理论，健安桥完全在隧道开挖引起的沉降槽之内，在已经施工的地段，在相同的地质条件下，地表沉降都在25mm～30mm之间，土质疏松地段更是达到70～80mm，要在这样一个地质条件较差，又有地下水作用的地层里施工，又要穿越本身条件就很差的健安桥（桥上还有动载）难度很大。
三、健安桥段WSS超前注浆加固方案
3.1总体施工方案
针对隧道上方有健安桥及小月河的特殊性，为保证上述建筑物的稳定及保证隧道施工时不受河流的影响，开挖前采用二重管无收缩WSS工法对穿越健安桥的施工区域进行超前注浆加固。
加固范围为：
隧道开挖面外轮廓线拱顶两侧3米，底板2米区域，施工步距15米。
注浆控制指标：
无侧限抗压强度≥1.0Mpa；渗透系数≤10－7cm/s。
每做10m做一次取芯抽样检查，以检验注浆的效果是否达到上述要求。
3.2WSS注浆原理
二重管无收缩WSS工法注浆工艺是从日本引进的具有国际先进水平的地质改良新技术，它能够将不同地质情况填充密实，改变原土体和物理性质，增加土体的密度，提高其抗压强度，达到土体的止水效果，能够一次性完成一个注浆区域的土体加固施工，且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无任何污染。
由于浆材混合方式和喷射的方向性可随时调节，浆材的凝胶时间可以从瞬结到缓结，配比可任意搭配，能够实现定向、定量、定压喷浆施工。
3.3健安桥段WSS超前注浆加固方案
3.3.1施工准备
⑴挂网喷射20cm厚混凝土封闭需要进行注浆的掌子面，然后画出开挖断面，布设孔位。
⑵注浆材料要准备：
水泥运输到洞内堆放在搅拌机旁，水玻璃储存罐放在竖井旁边，采用塑料软管抽到洞内。
⑶由于采用水钻，掌子面前方要设置集水坑，并采取防渗措施，多余的水经过沉淀后要通过高扬程的抽水泵排入污水管道。
⑷现场机械多，为保证施工安全，所有电线挂设要规范，并做到一机、一箱、一闸。
⑸施工机械设备进场后首先要进行检修、调试，见表1施工机械设备表
表1施工机械设备表
设备名称
规格、型号
数量
单位
功率
用途
机械设备状态
钻机
XY—2B300型
4
台
4.5
钻孔
良好
注浆泵
SYB—60/160型
2
台
7.5
高压注浆
良好
立体式搅拌机
SJY—双层立体式
2
台
3.2
搅拌灰浆
良好
注浆液混合器
4
套
浆液混合
良好
旋转二重管
4
套
浆液输送
良好
配电箱
8
个
防漏电
良好
3.3.2WSS超前注浆施工
3.3.2.1钻孔参数设计
根据注浆旋喷加固原理，结合工程地质条件，注浆施工参数设计如下：
孔径与孔深：
钻孔φ42mm，深度：
3.3～15.3m
孔间距：
0.85m～1.0m
扩散直径：
1.0～1.2m
注浆压力：
预注浆加固地层P=2～2.5Mpa
砂土注入率：
45%
粘土注入率：
35%
平均注入率:
40%（以实际注浆量为准）
凝固时间：
30s-60s（根据地质条件可做相应调整）
加固后土层水泥含量：
18～20%
注浆加固长度：
健安桥桥梁穿越区域56米
注浆加固范围:
隧道外扩3米范围，见图3.1注浆加固范围示意图
注浆材料配比，见表2注浆材料配比
A液
B液
C液
硅酸钠60L
水40L
Gs剂：
3.5kg
P剂：
4.5kg
DHP剂：
6.7kg
GBX剂：
7.1kg
水剩余量
水泥:
19.86%
GOX剂:
4.2%
DHP剂:
5.6%
XPM剂:
5.4%
水剩余量
100L
100L
100L
备注:
A、B液组成在WSS工法中称为溶液
A、C液组成在WSS工法中称为悬浊液
3.3.2.2注浆工艺流程
3.3.2.2.1工艺要求：
（1）定孔位：
依据甲方提供的隧道结构尺寸，严格按照施工布置图进行测量放线定位，并经甲方及监理验收合格。
（2）钻机就位：
对孔位时，应在测量人员控制下进行，钻机按指定位置就位，并须在技术人员指导下，调整钻杆的所需角度。
对准孔位后，钻机不得移位，大小臂也不得随意起降。
（3）钻进成孔：
第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。
密切观察钻时尺寸，出现异常情况时，应立即停钻，分析原因再进行施工。
（4）回抽钻杆：
严格控制回抽幅度，每步不大于20cm，匀速回抽，注意钻机参数变化。
（5）浆液配比：
采用准确的计量工具，按照设计配方配料。
（6）旋喷：
严格控制旋喷压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升时，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆设计参数或移位等措施重新注浆。
3.3.2.2.2工艺流程图
3.3.2.3隧道内放射性注浆施工
首先应对隧道开挖段面进行封堵，用与钢筋榀架同截面的直榀架与隧道两侧榀架用连接钢筋连接，并挂好双层钢筋网片，喷射同隧道初衬强度的砼封堵，喷射砼2～3天后进行隧道内放射性注浆施工操作。
在距隧道下台阶3米处搭设放置钻机平台，保证钻机移动灵活，使放射孔角度控制在8～100。
使钻杆水平高度距拱顶0.8～1.2米，平台必须牢固平稳，操作机具灵活方便，搅拌机和注浆机合理安放在隧道底板上，每步注浆水平深度暂定为15米。
钻孔时必须按布孔图和技术交底施工，严格控制钻杆角度和钻进深度，当钻至设计深度后，严格按设计配合比配制浆液，每灌浆液配制完成后必须先检查凝固时间的可靠性，然后进行喷射注浆，一般喷射量为15～20L/min，在特殊的喷入场合，可以根据需要，将喷射量调至10L/min。
喷射注浆时调整注浆压力，控制在0.3～0.5MPa,达到水平渗透效果,在进行阶梯回抽时,一般以回抽20～30cm为一个步距.
当每个注浆断面完成后,隧道可以正式向前开挖,当开挖距注浆端点3米时停止掘进,封堵掌子面进行二次隧道内放射性注浆。
图3.1注浆加固范围示意图
图3.2健安桥、区间隧道与WSS注浆剖面关系示意
图3.3拱顶、侧墙布孔示意图
四、监控量测
为保证地面行车安全及工程本身的安全，采取监控量测的方法对健安桥及隧道进行监测并根据监控量测结果，及时调整支护参数、施工方法及桥梁抢险措施。
根据相关规范要求，并结合本工程的实际情况，健安桥监测重点为地表沉降、桥基础沉降。
监测内容：
隧道净空收敛、拱顶沉降、钢筋应力、初支后土压力、地表沉降、桥墩沉降、桥面沉降。
健安桥车流量很大，在隧道施工干扰和车流动载的联合作用下，很容易对桥梁产生破坏，因此在隧道施工到健安桥前后20米范围内时加强对隧道拱顶沉降、隧道净空收敛的观测及地面沉降点的观测。
桥沉降点布点原则：
沉降观测点的埋设位置经充分考虑，尽可能反映健安桥各部分的不均匀沉降。
桥梁沉降布设图如下所示：
图4.1健安桥监测点平面布置图
图4.2健安桥监测点纵断面图
图4.1健安桥监测点平面布置图
图4.2健安桥监测点纵断面图
控制方法及频率见下表：
序号
项目名称
方法及工具
点位布置
量测间隔时间
距离掌子面20米以内
距大于掌子面大于20米
1
地质和支护状况观察
岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述，地质罗盘等
开挖后及初期支护后进行
每次格栅架设完成后进行
2
周边位移
收敛仪
每5m一个断面，每断面2～3对测点
1～2次/天
1次/2天
3
拱顶下沉
水准仪、水准尺、钢尺或测杆
每10m/一个断面
1～2次/天
1次/2天
4
钢筋应力
应力计
不同断面形式，5点/断面
1次/天
5
土压力
压力盒
不同断面形式，5点/断面
1次/天
6
地表下沉
桥面沉降
精密水准仪、水准尺
每5m一个断面，每断面至少7个测点
开挖面距量测断面前后<2B时，1～2次/天
开挖面距量测断面前后<5B时，1～2次/天
开挖面距量测断面前后》2B时，1次/周
注：
B为开挖宽度
建立三级预警机制。
监测控制Ⅲ级管理标准
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U0＜U
可正常施工
Ⅱ
U／3≤U0≤U×2/3
应注意，并加强监测
Ⅰ
U0＞U×2/3
应采取加强支护等措施
注：
表中U0为实测位移值；U为极限值
监测频率
管理等级
观测时间
位移平均最大速率控制值（mm/d）
Ⅲ
1～2天
＜1
Ⅱ
1天
1≤c＜2
Ⅰ
12小时
＞2
注：
c为位移平均最大速率控制值
五、质量保证体系及措施
5.1质量管理组织机构
办公室
表4.1质量管理体系组织机构图
5.2质量目标
注浆后开挖面外轮廓能够形成一个硬壳，确保开挖过程中及过后健安桥均能安全使用，保证桥面沉降≤15mm;不均匀沉降＜10mm。
5.3质量保证措施
5.3.1质量保证措施
5.3.2钻孔施工：
开钻前，应严格按照施工布置图，布好孔位。
钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于2cm。
钻杆垂直度不得大于1%。
钻孔时，密切观察钻进情况，如发现异常情况，应立即停钻，分析原因再进行施工。
二重管双液注浆质量标准
内容
标准
内容
标准
孔位偏差
±20mm
注浆压力
±5%
孔距偏差
±100mm
注浆量（暂定）
5-8%
钻杆垂直度
<1%
提升幅度
±5mm
5.3.3配料：
采用经计量准确的计量工具，严格按照设计配方配料，并且注浆前进行配比试验。
5.3.4注浆：
注浆时，应严格按照顺序分布进行施工。
为实现整体加固的目的，每个孔注浆要准确，注浆压力一定要严格控制，专人操作。
当压力突然上升时，应立即停止注浆。
每段注浆量应严格设计进行，跑浆时，应采取措施确保注浆量满足设计要求。
5.3.5每道工序均要安排专人，负责每道工序的操作记录。
如发生质量问题，立即口头上报监理，并在4小时内递交有关质量问题的书面详细报告，包括时间、部位、细节描述、产生原因等。
5.3.6技术资料由施工项目经理部在施工过程中负责收集、整理各种原始资料和记录，并及时上报监理。
六、安全保证体系及措施
6.1安全生产目标
加强预防，做到安全生产，实现“杜绝死亡，无重伤以上责任事故；杜绝重大机械设备事故，确保健安桥行车安全”安全生产目标。
6.2安全管理组织机构图框
表5.2安全管理组织机构图框
6.3安全生产保证措施
6.3.1安全生产用电
6.3.1.1所有施工人员掌握安全用电的基本知识和所用设备性能，用电人员各自保护好设备的负荷线、地线和开关，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器。
6.3.1.2电缆、高压胶管等应尽量架空设置，不能架起的绝缘电缆和高压胶管通过道路时，一定要采取保护措施，以免机械车辆扎坏，发生事故。
6.3.1.3配电系统分级配电，配电箱、开关箱外观完整、牢固、防尘、外涂安全色、统一编号。
其安装形式必须符合有关规定，箱内电器可靠、完好，选型、定值符合规定，并标明用途。
6.3.1.4现场内支搭架空线路的线杆底部要实，不得倾斜下沉，与临近建筑应有一定安全距离，且必须采用绝缘导线，不得成束架空敷设，达不到要求的必须采取有效保护措施。
6.3.1.5所有电器设备及其金属外壳或构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护。
⑴保护接零：
在电源中性点直接接地的低压电力系统中，将用电设备的金属外壳与供电系统的零线或专用零线直接做电气连接，可使保护装置迅速而准确的动作，切断事故电源，保证人身安全。
⑵保护接地：
所有电气设备的绝缘状况必须良好，各项绝缘指标达到规定值；电气设备及其相连机械设备的金属部分必须采取保护性接零或措施，挂好接地装置示意牌；按规定保护接地的电阻不大于4欧姆。
6.3.1.6施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理解决。
6.3.1.7现场内各用电设施，尤其是电焊、电热、电动工具，其装设使用应适合规范标准，维修保管应有专人负责。
⑴电焊机外壳必须接地良好，其电源的装卸由电工进行。
⑵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。
⑶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。
⑷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。
⑸焊接预热构件时，有石棉布或挡板等隔热措施。
⑹更换场地移动把线时，切断电源，并不得手持把线爬高。
⑺多台电焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接地，并设置隔光板。
⑻把线、地线禁止与钢丝绳接触，不得用钢丝绳或机电设备代替零线。
6.3.1.8安全电压：
按照国家标准GB3805—83《安全电压》中规定，对特殊场所的照明应采用安全电压。
6.3.1.9防触电措施
⑴施工用电实行三级漏电配电，施工电缆线按规定架空铺设。
⑵开关箱内的漏电保护器具，额定漏电电流应不小于30mA，额定漏电动作时间不能大于0.1s。
⑶保护零线按规定作好重复接地。
⑷洞内施工照明采用36V低压照明线路。
⑸气焊作业双线到位，氧气、乙炔之间留不小于5m的安全距离。
⑹非电工人员不得拆改电器、电源，电工人员必须执证上岗。
⑺电工定期对施工现场用电设备进行检查，及时发现和排除电气事故隐患，尤其在雨季。
⑻施工用电的线路及设备，按施工组织设计安装设置，并符合北京市供电部门的规定。
严禁用电线路搭靠或固定在机械、栏杆、钢筋、管子、扒钉等金属件上；对电气设备、绝缘用具必须定期检查、测试，防雷设施在雷雨季节到来之前检测。
变、配电室不使用易燃的建筑材料，门向外开，建筑结构应符合防火、防水、防漏和通风良好的要求。
6.3.2施工机械安全
6.3.2.1各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械的关键部位进行检查，预防机械故障及机械伤害的发生。
6.3.2.2对所有用于提升的挂钩、挂环、钢丝绳等进行定期检测、检查和标定，如有损坏或使用不当之处立即更换。
6.3.2.3机械安装时基础必须稳固，吊装机械臂下不得站人，操作时，机械臂距架空线要符合安全规定。
6.3.2.4所有的垂直和水平运输机械的搭设、顶升、使用和拆除必须严格依照政府的有关法规、规章和条例等的要求。
6.3.2.5各种机械设备视其工作性质、性能的不同设置标志牌、规则牌和详细的安全操作要点。
6.3.2.6运输车辆服从指挥，信号要齐全，不得超速，过岔口、遇障碍物时减速鸣笛，制动器灵敏，功能良好。
⑴要求车辆保养到位，非驾驶人员不得驾驶车辆，驾驶人员有驾驶执照，定期进行驾驶及安全教育。
⑵开工前按规定修好人行道和运输便道，经常养护维修，保持畅通；进出工地围挡处、道路拐弯处、危险路段、临时道路与正式道路交界处设安全标志牌。
6.3.3注浆操作安全
6.3.3.1注浆人员必须经过专门培训，并熟练掌握有关作业规程。
6.3.3.2严禁在不停泵的情况下进行任何修理。
6.3.3.3注浆泵及管路内压力未降至零时，不准拆除管路或松开管路接头，以免浆液喷出伤人。
6.3.3.4注浆泵由专人负责操作，未经同意其他人不得操作。
6.3.3.5注浆人员在拆管路、操作注浆泵时应戴防护眼镜，以防浆液溅入眼睛。
6.3.3.6保持机械及管内整洁，工作结束后必须对设备清洗保养，并清理周围环境。
中铁一局集团北京地铁十号线第22标段项目经理部
2006年2月18日
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