王家墩北站转角加固施工方案.docx
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王家墩北站转角加固施工方案
武汉轨道交通3号线土建工程第十标段
王家墩北站转角加固施工方案
一、工程概况
本工程包括王家墩中心站（不含）～王家墩北站区间（简称王～王区间）、王家墩北站、王家墩北站～范湖站（不含）区间（简称王～范区间）、范湖站（不含）～菱角湖公园风井（含风井）区间（简称范～菱区间），共1站3区间和1座风井，五个单位工程。
王家墩北站为地下两层岛式站台车站，长182m，标准段宽19.7m；围护结构为800mm厚地下连续墙，标准段深28.5m；支撑形式为钢支撑和砼支撑，共设三道支撑和一道换撑，第一道为800×800mm钢筋砼支撑，第二、三道及换撑均为Ф609、t=16mm的钢支撑；车站共设四个出入口，两组风亭。
1.1工程地质
车站拟建场地位于王家墩中央商务区地形较为平坦，其地层岩性为杂填土（1-1）、粘土（3-1）、粘土（3-2）、淤泥质粉质粘土（3-3）、粉质粘土夹粉土（3-4）、粉质粘土夹粉砂、粉土（3-5）、粉砂（4-1）、粉质粘土（4-1a）、粉细砂（4-2）、粉质粘土（4-2a）。
1.2水文地质
拟建场地的地下水主要为：
上层滞水，孔隙承压水。
上层滞水主要赋存于（1-1）层杂填土中，孔隙承压水主要赋存于砂性土。
二、施工总体安排
2.1总体施工方法
转角加固地面标高为22.377，加固基底以下2米，地面以下3米为空桩，实桩水泥掺量为20%，空桩水泥掺量为7%。
2.1.1施工方法
转角加固采用800@650三重管高压旋喷桩加固，为防止旋喷桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成相邻高喷孔施工时串浆，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按每间隔两孔施作，具体按“跳一打一跳打”原则施工，具如下图。
旋喷桩施工顺序图
2.1.2施工安排
根据实施性施工组织设计的工期要求及实际情况，采用1台旋喷机进行旋喷桩的施工。
2.2施工进度计划
根据实施性施工组织设计的工期要求、现场施工安排计划及实际情况，王家墩北站转角加固计划2012年6月2日开始施工，2012年6月15日完成土体加固施工。
2.3资源配置
2.3.1劳动力计划
劳动力具体分工如表1所示。
表中为每班组人员配置，工地施工采用2班制，在施工中应各司其职，认真负责，相互协作，互相监督。
钻孔人员必须作好现场钻孔记录，取得第一手地质资料，以便注浆技术人员根据地质资料及时调整注浆参数。
注浆记录人员必须把当班的记录及时整理。
司泵人员应随时注意注浆泵压力变化，值班技术员及时记录并根据地质情况调整注浆压力及施工工艺参数。
表1劳动力组织表
序号
工种
人数（每班）
职责
备注
1
机修工
2
负责排除机械故障和管路的清洗
2
钻工
4
负责旋喷机的操作及注浆施工记录
3
制浆
4
负责浆液的配置
4
值班工程师
2
负责现场技术指导和管理
合计
12
2.3.2主要施工机械设备
XY-150型旋喷机作业。
主要施工机械设备如表2所示，本表暂定为一个工作面设备配置，根据施工进度及现场实际情况，及时调整设备。
表2主要机械设备表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
1
钻机
XY-150
台
2
2
高喷台车
XP-30B
台
1
3
高压泵
3D2-5Z栓塞泵
台
1
4
灌浆泵
HB-80
台
2
5
空压机
P-0.8MPa，Q-6m3/min
台
1
6
泥浆泵
BW-150
台
2
三、主要工程量及机械设备
3.1主要工程量
王家墩北站转角加固旋喷桩共84根，总桩长1585.1延米，其中实桩1333.1延米，空桩252延米。
三重管旋喷桩工程量
部位
类型
水泥掺量
桩径（m）
地面标高
桩底标高
桩长（m）
根数
总桩长
西端头Ⅰ
实桩
20%
0.8
22.377
2.831
16.546
18
297.83
空桩
7%
0.8
22.377
2.831
3
18
54
西端头Ⅱ
实桩
20%
0.8
22.377
3.981
15.396
22
338.71
空桩
7%
0.8
22.377
3.981
3
22
66
东端头Ⅰ
实桩
20%
0.8
22.377
3.138
16.239
12
194.87
空桩
7%
0.8
22.377
3.138
3
12
36
东端头Ⅱ
实桩
20%
0.8
22.377
3.698
15.679
32
501.73
空桩
7%
0.8
22.377
3.698
3
32
96
合计
84
1585.1
3.2主要材料
P.O42.5水泥265吨。
四、施工工艺
4.1施工原理及工艺流程
三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。
即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射，并切割地基土体，借空气的上升力把被破碎的土由地表排除；于此同时，另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中，使水泥浆与土混合达到加固目的，其加固直径可达800～2000mm。
采用三管法旋喷，应先送高压水、再送水泥浆和压缩空气；喷射时先应达到预定的喷射压力、喷浆量后，再逐渐提升注浆管，注浆管分段提升的搭接长度为150mm；当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时，应立即停止当前桩的旋喷工作，并将旋喷管拔出并清洗管路。
三重管法是将水泥浆与压缩空气同时喷射，除可延长喷射距离、增大切削能力外，也可促进废土的排除，减轻加固体单位体积的重量。
图1施工示意图
场地平整
测量定位
桩机就位
对正桩位
调平机身并固定
启动主电机
钻进
钻至设计标高时停止钻进
开启送料阀门
启动送料机
送料
提钻至设计桩顶标高以上0.2m时停止送料
提升钻头出地面
停机
桩机移位
图2旋喷桩施工工艺流程图
表4旋喷桩施工主要技术参数参考表
项目
技术参数
压缩空气
气压（MPa）
0.5～0.7
气量（m3/min）
0.5～2.0
水
压力（MPa）
20～30
流量（L/min）
80～120
喷嘴直径mm
2～3.2
水泥浆
压力（MPa）
1～2
流量（L/min）
100～150
水灰比
1～1.5:
1
提升速度（cm/min）
7～14
旋转速度（r/min）
11～14
浆量计算:
以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间，计算出浆量，计算公式为：
Q=（H/v）q（1+β）
式中Q—浆量（m3）；
H—喷射长度（m）；
q—单位时间喷浆量（m3/min）；
β—损失系数，通常0.1～0.2；
v—提升速度（m/min）。
根据试桩参数计算所需的喷浆量，以确定水泥使用数量。
4.2旋喷桩施工方法
4.2.1施工准备
⑴场地平整
正式进场施工前，进行管线调查后，清除施工场地地面以下2米以内的障碍物，不能清除的做好保护措施，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。
⑵桩位放样
施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋石标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于50mm。
⑶修建排污和灰浆拌制系统
旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的返浆量，将废浆液引入沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。
沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。
沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。
灰浆拌制系统主要设置在水泥附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送设备组成。
4.2.2钻机就位
钻机就位后，对桩机进行调平、对中，调整桩机的垂直度，保证钻杆应与桩位一致，偏差应在10mm以内，钻孔垂直度误差小于0.3%；钻孔前应调试空压机、泥浆泵，使设备运转正常；校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证孔底标高满足设计深度。
4.2.3引孔钻进
钻机施工前，应首先在地面进行试喷，在钻孔机械试运转正常后,开始引孔钻进。
钻孔过程中要详细记录好钻杆节数，保证钻孔深度的准确。
4.2.4旋喷提升
当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上旋喷，同时将泥浆清理排出。
喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。
为保证桩底端的质量，喷嘴下沉到设计深度时，在原位置旋转10秒钟左右，待孔口冒浆正常后再旋喷提升。
钻杆的旋转和提升应连续进行，不得中断，钻机发生故障，应停止提升钻杆和旋转，以防断桩，并立即检修排除故障，为提高桩底端质量，在桩底部1.0m范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间。
在旋喷提升过程中，可根据不同的土层，调整旋喷参数。
4.2.5钻机移位
旋喷提升到设计桩顶标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。
五、质量标准及检查措施
5.1旋喷桩施工技术标准
表5旋喷桩施工技术检查表
序号
项目名称
技术标准
检查方法
1
钻孔垂直度允许偏差
≤1.5%
实测或经纬仪测钻杆
2
钻孔位置允许偏差
50mm
尺量
3
钻孔深度允许偏差
±200mm
尺量
4
桩体直径允许偏差
≤50mm
开挖后尺量
5
桩身中心允许偏差
≤0.2D
开挖桩顶下500mm处用尺量，D为设计桩径
6
水泥浆液初凝时间
不超过20小时
7
水泥土强度
qu（28）≥1.2MPa。
试验检验
8
水灰比
1.5:
1
试验检验
5.2施工检查内容
⑴施工前检查
在施工前对原材料、机械设备及喷射工艺等进行检查，主要有以下几方面：
①原材料（包括水泥、掺合料及速凝剂、悬浮剂等外加剂）的质量合格证及复验报告，拌和用水的鉴定结果；
②浆液配合比是否合适工程实际土质条件；
③机械设备是否正常，在施工前应对高压旋喷设备、地质钻机、高压泥浆泵、水泵等作试机运行，同时确保钻杆（特别是多重钻杆）、钻头及导流器畅通无阻；
④检查喷射工艺是否适合地质条件，在施工前也应作工艺试喷，试喷在原桩位位置试喷，试喷桩孔数量不得少于2孔，必要时调整喷射工艺参数。
⑤施工前还应对地下障碍情况统一排查，以保证钻进及喷射达到设计要求。
⑥施工前检查桩位、压力表、流量表的精度和灵敏度。
⑵施工中检查
施工中重点检查内容有：
①钻杆的垂直度及钻头定位；
②水泥浆液配合比及材料称量；
③钻机转速、沉钻速度、提钻速度及旋转速度等；
④喷射注浆时喷浆（喷水、喷气）的压力、注浆速度及注浆量；
⑤孔位处的冒浆状况；
⑥喷嘴下沉标高及注浆管分段提升时的搭接长度；
⑦施工记录是否完备，施工记录应在每提升1m或土层变化交界处记录一次压力流量数据。
⑶施工后检查
施工后主要对加固土体进行检查，包括：
①固结土体的整体性及均匀性；
②固结土体的有效直径；
③固结土体的强度、平均直径、桩身中心位置；
④固结土体的抗渗性。
5.3成桩质量检查
⑴质量检验时间、内容
施工对喷射施工质量的检验，应在高压喷射注浆结束后1周，检查内容主要为加固区域内取芯实验等。
（2）质量检验数量、部位
检验点的数量为施工注浆孔数的2%～5%，对不足20孔的工程，至少应检验2个点，不合格者应进行补喷。
检验点应布置在下列部位：
荷载较大的部位、桩中心线上、施工中出现异常情况的部位。
（3）检验方法
旋喷桩的检验可采用钻孔取芯方法进行。
钻孔取芯：
在已施工好的固结体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。
六、旋喷桩施工预案
根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。
6.1固结体强度不均匀、缩颈
6.1.1产生原因
⑴喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。
⑵喷浆设备出现故障中断施工。
⑶拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。
⑷喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。
⑸穿过较硬的粘性土，产生颈缩。
6.1.2预防措施及处理方法
⑴根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具。
⑵喷浆前,先进行压浆压气试验，一切正常后方可配浆，准备喷射，保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。
⑶根据固结体的形状及桩身匀质性，调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。
⑷对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。
⑸控制浆液的水灰比及稠度。
⑹严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。
6.2压力上不去
6.2.1产生原因
⑴安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。
⑵泵阀损坏，油管破裂漏油。
⑶安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。
2塞油泵调压过低。
6.2.2预防措施及处理方法
应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。
6.3压力骤然上升
6.3.1产生原因
⑴喷嘴堵塞。
⑵高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。
⑶泵体或出浆管路有堵塞。
6.3.2预防措施及处理方法
⑴应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞将钻杆提升，用铜疏通。
⑵其他情况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消失后再进行旋喷。
6.4钻孔沉管困难偏斜、冒浆
6.4.1产生原因
⑴遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。
⑵注浆量与实际需要量相差较多。
⑶地层中有较大空隙不冒浆或冒浆量过大则是因为有效喷射范围与注浆量不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆液所致。
6.4.2预防措施及处理方法
⑴放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移动桩钻孔点。
⑵喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在0.3%以内。
⑶利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。
⑷控制水泥浆液配合比。
⑸针对冒浆的现象则采取在浆液中参加适量的速凝剂，缩短固结时间，使浆液在一定土层范围内凝固，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再继续旋喷。
⑹针对冒浆量过大的现象则采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴孔径、加快提升和旋转速度。
6.5固结体顶部下凹
6.5.1产生原因
在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。
其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。
6.5.2预防措施及处理方法
旋喷长度比设计长0.3～1.0米，或在旋喷桩施工完毕，将固结体顶部凿去部分，在凹穴部位用混凝土填满或直接在旋喷孔中再次注入浆液，或在旋喷注浆完成后，在固体的顶部0.5～1.0m范围内再钻进0.5～1.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。
七、质量、安全、环境保证措施
7.1质量保证措施
为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规范，拟采取如下质量保证措施达到施工质量目标。
1放注浆管前，先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后，才能下注浆管施工。
⑵高喷施工时隔两孔施工，防止相邻高喷孔施工时串浆。
相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48小时。
⑶采用42.5普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。
施工中所有计量工具均应进行鉴定,水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。
⑷浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以现场试桩情况为准。
施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。
运灰小车及搅拌桶均做明显标记,以确保浆液配比的正确性.灰浆搅拌应均匀，并进行过滤。
喷浆过程中浆液应连续搅动，防止水泥沉淀。
⑸施工前进行成桩试验，由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数，保证成桩直径不小于设计桩径。
⑹严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于0.14m/min。
喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩，防止出现断桩。
⑺高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，以保证桩顶标高满足设计要求。
⑻因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。
⑼引孔钻孔施工时应及时调整桩机水平，防止因机械振动或地面湿陷造成钻孔垂直度偏差过大。
为保证顺利安放注浆管，引孔直径采用Φ150mm成孔，岩芯管长不小于2.0米。
穿过砂层时，采用浓泥浆护壁成孔，必要时可下套管护壁，以防垮孔。
⑽实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。
当实际孔位孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。
⑾根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保桩的施工质量。
调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告，经同意后调整。
⑿配备一台备用发电机组。
旋喷桩施工，进入旋喷作业则应连续施工。
若施工过程中停电时间过长，则启用备用发电机，保证施工正常进行。
⒀施工现场配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。
7.2安全保证措施
根据注浆作业的施工特点，按照国家《劳动保护法》发放相应的劳保用品：
如安全帽、工作服、防护眼镜、橡胶手套、防尘口罩等。
在岗前对员工进行安全知识教育培训，并持证上岗。
严格执行国家法律、法规、作业标准和北京市承包工程安全管理规定，为本标段安全目标的实现，争创北京市安全生产建筑工程标准工地提供必要的保证。
7.2.1施工现场
⑴加强对安全生产的管理，对职工进行安全生产教育，工地设置专职安全检查员，及时发现、处理安全隐患。
⑵制定各工种安全生产规章制度，严格施工程序，加强对桩机操作员的管理，施工机械由专人持证上岗，严禁串岗作业。
⑶严禁违规操作，不得违章指挥。
⑷定期或不定期组织安全大检查，及时发现、整改安全隐患，对违章作业人员进行一定的处罚。
⑸施工材料堆放有序，不侵入运输通道道施工界限。
⑹施工机械的转动部分有安全罩。
⑺所有吊装装置必须有安全检验证书，并定期维修管理。
⑻配电箱开关有操作指示和安全警示。
⑼机械定期维修,确保作业安全。
⑽危险品必须严格管理，其存放、运输、使用均要符合国家和地方的有关规定。
⑾临时设施及变压器等供电设施，应按《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，采取防护措施，并增设屏障、遮栏、围栏、保护网。
凡可能漏电伤人或易受雷击的电器设备，均设置接地装置或避雷装置，并派专业人员检查、维护、管理。
⑿调制水泥浆时，应戴好防尘口罩。
⒀做好管路的调查保护工作，联系相关部门，做好应急准备。
7.2.2机械操作安全技术要点
⑴高压泥浆泵
①泵体内不得留有残渣和铁屑，各类密封圈套必须完整良好，无泄漏现象。
②安全阀中的安全销要进行试压检验，必须确保在规定达到最高压力时，能断销卸压，决不可安装未经试压检验的或自制的安全销。
③指定专人司泵，压力表应定期检修，保证正常使用。
④高压泵、钻机、浆液搅拌机等要密切联系配合协作，一旦某部发生故障，应及时停泵停机，及时排除故障。
⑵钻机
①司钻人员应具有熟练的操作技能并了解旋喷注浆的全过程和钻机在旋喷注浆的作用。
②钻孔的位置需经现场技术负责人确认，确认无误后方可开钻。
③人与喷嘴距离应不小于600mm，防止喷出浆液伤人。
⑶管路
①高压胶管：
在使用时不得超过容许压力范围。
②胶管：
弯曲使用时不应小于规定的最小弯曲半径。
⑷清洗及检修
①喷射注浆施工结束后，应立即将钻杆、泵及胶管等用清水清洗干净，防止浆液凝结后堵塞管道，造成再次喷射时管道内压力骤增而发生意外。
②施工中途发生故障，必须卸压后方可拆除连接接口，不得高压下拆除连接接口。
7.2.3施工用电安全保证技术要点
⑴严格执行《施工现场安全生产保证体系》、《施工现场临时用电安全技术规程》相关规定。
⑵电缆接头不许埋设和架空，必须接入线盒，并固定在开关箱上，接线盒内应能防水、防尘、防机械损伤，并远离易燃、易爆、易腐蚀场所。
⑶所使用的配电箱必须符合一机一闸一漏电保护。
⑷开关箱的电源线长度不得大于30m，并与其控制固定式用电设备的水平距离不超过3m。
⑸所有的配电箱、开关箱必须编号，箱内电气完好匹配。
⑹所有电机、电器、照明器具，手持电动工具的电源线应装置二级漏电保护器。
⑺施工现场的电器设备设施必须有有效的安全管理制度，现场电线电气设备设施必须有专业电工经常检查整理，发现问题及时解决。
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