高渗压地层地连墙施工方案.docx
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高渗压地层地连墙施工方案
高渗压地层地连墙施工方案
1．前言
隧道在K*+**处开始向西下穿**湖，湖中隧道基坑采用围堰作施工临时挡水结构，其内进行干作明挖法的施工技术，基坑支护结构采用地下连续墙，湖中段北侧围堰中线距高铁最小距离为43.4m。
湖水实测水位为+1.25m，微承压水水头标高为-0.67m。
由于局部地段经过取土，导致湖底黄褐色可塑粘性土层缺失，部分区域湖水与微承压水已连通。
在施工湖中段地下连续墙时，连续出现塌孔现象。
为确保在高渗压下地下连续墙顺利施工，施工中采取优化施工参数、同步实施小区域降水、槽壁加固、水泥土搅拌桩止水帷幕的方式进行处理。
因此，如何在确保既有高铁安全运营，保证高质量、高效率、安全的完成隧道基坑施工是本工程施工的重点和难点。
2．工法特点
2.1本工法成功解决了高渗压下地下连续墙的施工难题，可迅速，有效节约施工成本及时间。
2.2在地下连续墙施工过程中，对围堰的变形影响在40mm以内。
2.3在地下连续墙施工过程中，对高铁桥墩变形影响在2mm以内，对列车行驶速度无影响。
2.4充分运用先进的实时监控量测手段，动态监测施工过程中围堰、高铁、水位的变化参数，选用科学的理论和方法处理及分析数据，及时反馈信息，修正施工方法及参数。
3．适用范围
在富水高渗压软土地层中，在临近高铁的水域中采取垂直支护的明挖隧道、采取明挖基坑施工的建筑结构的地下连续墙施工。
4．工艺原理
为保证湖中段地下连续墙顺利成槽，将地下连续墙施工对京沪高铁产生影响降到最低，在基坑地下连续墙围护结构外侧加设一道水泥土搅拌桩止水帷幕，在止水帷幕内进行降水成槽施工，先通过降水试验，确定保证地下连续墙能成槽的降水深度，降低槽外承压水头后，按照工艺要求进行地下连续墙施工。
同时，在施工全过程采用信息化施工技术，对有关施工参数进行修正，并在降水或地下连续墙成槽过程中严密监测围堰、高铁位移和沉降，以及水位变化。
5．施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
施工工艺流程为：
既有高铁桥梁、前期施工围堰质量调查→建立环境及施工监测系统→地下连续墙槽壁加固→降水试验、施工→水泥土搅拌桩止水帷幕施工→地下连续墙导墙施工→泥浆护壁→成槽施工→钢筋笼吊装→水下灌注混凝土。
5.2操作要点
5.2.1地下连续墙槽壁加固
在地下连续墙位置增设槽壁加固桩，槽壁加固桩为φ650@450的三轴搅拌桩，在与地下连续墙相切的两侧各设置一排，桩底嵌入⑤-1黏土层不少于1m，桩体搭接不小于20cm。
湖中段隧道围护结构平面布置形式见下图所示。
图5.2-2地下连续墙槽壁加固示意图
5.2.2区域降水施工
1．降水试验工作部署
槽壁加固施工完成后，在地连墙施工中又出现连续塌孔现象，表现为前期施工的地连墙两侧的三轴搅拌桩断裂、破坏，槽壁发生坍塌。
出现问题后，经分析造成塌孔的主要原因是微承压水头过高、压力较大，施工时的冒水、冒沙对水泥土搅拌桩可能会产生断层，造成三轴搅拌桩底部失稳、断裂，带动槽壁发生塌孔。
为保证湖中段地连墙顺利成槽，最终确定在地连墙成槽过程中同步实施小区域降水的方案，即首先通过降水试验，初步确定保证地连墙能成槽的降水深度，同时过程中重点考虑降水对北侧京沪高铁桥梁的影响，进而确定最终的降水方案，指导进行大面积的地连墙施工。
2.施工准备
资源配置：
采用正循环自然造浆，泥浆护壁回旋钻进成孔。
采用2台钻机、2台泥浆泵进行降水井施工，施工人员8人。
井身结构及运行设备：
降水井井深15米，平面位置按间距15m梅花形布置。
水泵功率0.75KW、出水量3.5m³/h，出水管为1吋硬质塑料管。
根据地下连续墙成槽降水试验结果，基坑南侧槽壁加固地下连续墙在基坑内外同时启动4～6眼降水井时成槽顺利；如果对北侧地下连续墙基坑外降水会对高铁大桥沉降、位移产生影响。
出于对高铁的安全考虑，靠近高铁侧区域不能进行区域降水施工。
为保证靠近高铁侧地下连续墙顺利施工，将地下连续墙施工对京沪高铁产生影响降到最低，在靠近高铁侧地下连续墙外侧加设一道φ650@450水泥土搅拌桩止水帷幕，搅拌桩底嵌入黏土层不少于3m，桩体搭接不小于20cm，在止水帷幕内采用封闭降水法进行成槽施工。
基于以上施工措施，确保湖中段地连墙顺利施工，避免了对临近京沪高铁的影响。
5.2.4地下连续墙导墙施工
（1）导墙采用C30现浇钢筋混凝土结构，施工图见图5.2-3，为增加导墙在基坑开挖时的挡土能力，基坑的外侧导墙混凝土与施工场地内路面混凝土一同浇筑，以利于导墙的稳定。
为防止施工机械荷载较大造成导墙移位，导墙接缝采用错缝搭接，由预留的水平钢筋连接起来，使导墙成为一个整体。
图5.2-4导墙施工图（单位mm）
（2）导墙必须坐于坚实的地基上，且底部及背面土体要密实。
对部分地质条件较差部位，加深导墙，确保地下连续墙施工中的安全。
（3）导墙内侧净距为地下连续墙设计厚度加40mm的施工余量。
（4）导墙沟采用0.4m3反铲挖掘机开挖，人工修坡成型，严禁超挖，潜水泵抽排坑内积水后立模灌注混凝土成型。
（5）模板、钢筋工程要符合施工规范要求，现浇钢筋混凝土导墙拆模后，及时将左右导墙之间用10㎝×10㎝方木支撑起来，支撑水平向间距2m，上下间距1m，防止导墙产生位移。
在导墙混凝土养护期间，严禁重型机械在导墙上行走、停置或作业。
（6）导墙在拆模后及时将左右导墙之间支撑起来，并且在导墙达到强度以前禁止重型机械在旁边行走，以防导墙变形。
5.2.5泥浆护壁
施工时严格控制泥浆性能，确保泥浆质量，并根据土质情况及时调整泥浆比重和粘度等性能指标。
参考地下连续墙施工规程（DG/TJ08-2073-2010J11658-2010），泥浆制备及质量控制标准。
成槽过程中，对泥浆比重、黏度参数进行试验。
根据试验结果，泥浆比重最大为1.19g/cm3、最小为1.14g/cm3；泥浆黏度最大为23.5S、最小为20.5S。
5.2.6成槽施工
（1）开挖之前，成槽机下需垫20mm厚钢板，成槽机位置以最大工作半径停机，严禁“一停三抓”，以减少开挖时导墙内外侧压力。
成槽机起重臂倾斜度控制在65°～75°之间，挖槽过程中起重臂只作回转动作不做俯仰动作。
施工时要准确在导墙上标出开挖槽段尺寸，从而使钢筋笼和锁扣管按设计位置准确沉放，要求成槽机的主钢丝绳必须与槽段的中心重合。
（2）成槽施工顺序必须严格按施工流程进行施工，不准随意调整。
相邻幅槽段施工间隔时间≥24h；成槽前必须对上道工序进行检查，合格后方能进行下道工序。
（3）成槽机导杆垂直于槽段，抓斗徐徐入槽抓土，严禁快速下斗，快速提升，终槽时应轻放慢提，以防破坏槽壁引发坍塌。
成槽机掘进速度控制在15m/h左右.当挖至槽底2～3m时，放测绳测深，防止超挖和欠挖。
开挖过程中，要随时观察斗臂所在的平面是否与槽段所在的平面垂直，定时观测斗臂左右偏移情况，时刻注意下沉过程中的速度是否均匀。
（4）控制大型机械尽量不在已成槽段边缘行走，确保槽壁稳定，已成槽段实际深度须实测后记录备查。
（5）成槽机成槽时应及时补浆，防止塌方，泥浆液面应高于地下水位≥0.5m，设备在工作前必须水平对中，正确无误。
成槽过程中发现泥浆大量流失、地面下陷等异常现象时不准盲目掘进，待查明原因，处理后再行施工。
（6）如地下水出现超静水压情况时，在其压力未消失前，不得进行成槽作业。
（7）槽段成槽施工结束后，按规范要求进行抽样检测槽壁的垂直度，每幅地下连续墙均采用超声波测壁仪进行检测。
垂直度由成槽机纠偏装置自行控制，垂直度≤1/300；槽段深度欠深误差为：
0～100mm；如实际施工时地质状况同地质资料有较大差异而地下连续墙底标高需作调整时，应征得设计及业主同意。
（8）挖槽时，不断向槽内注入新鲜泥浆，保持泥浆面不低于导墙顶面以下0.3m。
随时检查泥浆质量，及时调整泥浆符合上述指标并满足特殊地层的要求。
雨天地下水位上升时，及时加大泥浆比重和粘度，雨量较大时暂停挖槽并封盖槽口。
（9）施工中必须做好成槽记录，对地层土层分层进行详细记录。
开挖至设计标高后，及时检查槽位、槽深、槽宽和垂直度，合格后方可进行清底。
5.2.7钢筋笼吊装
（1）为控制保护层厚度，在钢筋笼两侧面加设定位钢板，在竖向按每5m设置一道,在钢筋笼上端头加设“U”型固定吊环。
主筋保护层厚度为迎坑面50mm，迎土面70mm。
（2）钢筋笼净间距大于3倍粗骨料粒径。
钢筋接长采用焊接接头,优先采用对焊连接,在同一断面上焊接接头不超过50%。
钢筋笼成型用电焊点焊固定，内部交点50%点焊，钢筋笼四周钢筋交点和桁架处100%点焊。
钢筋笼底端在0.5m范围内按照1:
10收成闭合状，同时纵向钢筋底端距槽底的距离在50cm以上，水平钢筋的端部至混凝土表面留5cm～15cm的间隙。
（3）钢筋笼加工时为预留导管位置，并上下贯通。
根据单元槽长度确定钢筋笼预留灌注混凝土导管位置，每1/4槽段长度处预留灌注混凝土导管位置。
预留导管间距不大于3m，预留导管和槽段两侧端部距离不大于1.5m。
（4）为控制地下连续墙的竖向沉降量,在每幅地下连续墙内布置2根压浆管,插入墙底下0.5m，压浆范围为地下连续墙底下1.0m，且每根注浆管注浆量不小于2m³。
（5）吊点焊接牢固，并保证钢筋笼起吊刚度,必要时增加专门受力钢筋结构以使钢筋网片要有足够的刚度。
（6）钢筋笼应在刷壁、清槽、换浆合格后3～4h以内吊装完毕，并应对准槽段中心线缓慢沉入，不得强行入槽；钢筋笼和导管吊放入槽、施工接头安装固定验收合格后，进行灌注水下混凝土。
5.2.8水下灌注混凝土
（1）混凝土坍落度控制在18cm～22cm，混凝土灌注前检查其坍落度、和易性是否满足要求。
混凝土到现场后应及时浇灌入槽，为保证混凝土在导管内的流动性，防止出现混凝土裂缝，夹泥现象，槽段混凝土浇注时保持混凝土面均匀上升（相邻导管混凝土高差小于50cm），且连续浇注。
（2）导管埋入混凝土内2～6米，以免使混凝土顶面的沉渣或泥浆卷入混凝土内，影响混凝土质量，同时在混凝土浇注时，不能将混凝土洒落槽内，污染泥浆。
（3）槽内混凝土面上升速度，不小于2米/小时，否则无法保证混凝土的质量；浇注后混凝土面高出设计高度30～50cm。
（4）做好混凝土灌注、导管拆除记录，事故处理记录等，以便对施工效果进行检验。
6．材料设备
本工法无须特别说明的材料，采用的机具设备见表6。
表6机具设备表
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
液压成槽机
宝峨GB30
台
1
2
履带吊
QUY70A
台
1
3
履带吊
QUY150A
台
1
4
液压顶升系统
50t
台
2
5
刷壁器
自制
台
2
6
泥浆罐车
斯太尔
辆
4
7
装载机
WA380
台
2
8
空压机
W－6/7
台
2
9
双轴拌浆机
SJ-1500
台
2
10
泥浆泵
3PN型
台
6
11
泥浆泵
4PL-250
台
2
12
手拉葫芦
0.5－1T
台
10
13
超声波测壁器
DM-686
台
2
14
旋流除渣器
600型
台
2
15
三轴搅拌机
PAS-200VAR
台
2
16
成井钻机
8QZJ-130型
台
2
17
水泵
0.75KW
台
20
7．质量控制
7.1质量控制标准
7.1.1
为确保地下连续墙施工时的槽壁加固质量，以及三轴搅拌桩的止水效果，施工时墙水泥土搅拌桩质量控制，控制标准如下：
表7.1.1-1水泥土搅拌桩成桩质量检验标准
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查数量
检查方法
1
桩底标高
+50mm
每根
测钻杆长度
2
桩位偏差
50mm
每根
用钢尺量
3
桩径
±10mm
每根
用钢尺量钻头
4
施工间歇
<24h
每根
查施工记录
7.1.2
导墙采用现浇混凝土结构，为增加导墙在基坑开挖时的挡土能力，基坑的外侧导墙与设备行走通道相衔接。
导墙施工允许偏差应符合下表规定：
表7.1.2-1导墙施工允许偏差表
项目
允许偏差
检查频率
检验方法
范围
点数
内墙面
与地下连续墙
中轴线
对轴线距离的
允许偏差＜±10
每幅
2
尺量
倾斜度
＜1/300
每幅
2
测锤
不平度
3
2m
直尺
导墙
顶面
标高
±10
6m
水准仪
不平度
＜5
6m
直尺
内外导墙净距
＋10mm
每幅
2
钢尺
7.1.3钢筋验收规范
地下连续墙钢筋笼采用现场加工，钢筋加工及安装允许偏差按表7.1.3-1、表7.1.3-2、表7.1.3-3执行。
表7.1.3-1钢筋焊接要求表
序号
项目
允许范围
1
搭接焊
10d（单面焊）
2
焊缝宽度
>0.8d
3
焊缝高度
>0.3d
表7.1.3-2直螺纹接头安装时的最小拧紧扭矩值
钢筋直径（mm）
≤16
18～20
22～25
28～32
36～40
拧紧扭矩（N•m）
100
200
260
320
360
备注：
1、加工时，钢筋端部需切平，加工公差应为0～2.0p。
2、标准型接头安装后的外露螺纹不超过2p（p为螺距）。
表7.1.3-3钢筋制作允许偏差、检验数量和方法表
序号
项目
允许偏差（mm）
检验单元和数量
1
钢筋笼长度
±50
钢尺量，每片钢筋网检查上、中、
下三处
2
钢筋笼宽度
±20
3
钢筋笼厚度
0，-10
4
主筋间距
±10
任取一断面，连续量取间距，取平均
值作为一点，每片钢筋网上测四点
5
分布筋间距
±20
6
预埋件中心位置
±10
抽查
7.2质量保证措施
7.2.1水泥土搅拌桩施工中需注意搅拌桩机的平整度和导向架的垂直度，控制机械的垂直度偏斜不超过1%。
布桩位置与设计误差不得大于2cm，成桩桩位偏差不应超过5cm。
搅拌机械下沉时应使土体充分搅碎。
严格按设计确定的参数控制水泥浆的喷出量和搅拌提升速度，同时应控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。
7.2.2降水的同时密切关注坑外观测井的水位变化情况，防止地下水位下降对高铁桥产生沉降影响，当发现异常立即停止降水，分析原因并采取措施处理。
7.2.3严格按照配比控制循环泥浆指标：
液压抓斗成槽各施工阶段泥浆在成槽施工中，会受到各种因素的污染而降低质量，为确保护壁效应及泥浆质量，对每批制作新浆及槽段中被置换后的泥浆进行测试。
7.2.4控制成槽速度，挖斗下降和提升缓慢作业（成槽机掘进速度控制在15m/h）；
7.2.5地下连续墙成槽过程中及时进行补充浆液，浆液高度不低于导墙；
7.2.6对成槽机行进速度进行控制，下垫钢板，增大履带受力面积，减小对槽壁产生集中侧压力；
7.2.7加强材料质量控制及施工过程控制，严格执行三检制度；隐蔽工程未经验收不得隐蔽。
7.2.8严格按照设计及经审批的施工方案实施，严禁随意更改施工步序及施工工艺、方法。
7.2.9选用可靠的施工机械及设备，确保其能够实现施工方案要求的效果。
8.安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关法律、法规，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，实行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
8.2以“持续安全理念”和全员参与的模式进行工程生产安全管理，将安全、质量、施工生产融为一体。
8.3施工现场的布置应符合防火、防雷击、防洪、防触电等安全规定。
8.4现场道路平整、坚实、畅通，危险地点应悬挂规定的标牌，夜间有人经过的坑、洞应设红灯示警。
8.5临时用电线路的安装、维修、拆除，均由经过培训并取得上岗证的电工完成，非电工不准进行电工作业。
8.6各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，方能上岗，不准操作与证不相符的机械，不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案，专人管理，定期进行安全培训。
8.7使用钢丝绳的机械，在运行中严禁用手套或其他物件接触钢丝绳。
用钢丝绳拖拉机械或重物时，人员远离钢丝绳。
8.8定期对机电设备、车辆进行安全大检查，对检查中查出的安全隐患，严格进行调查处理，制定防范措施，防止机械事故的发生。
8.9临近高铁吊装作业施工时，必须有可靠的安全防护措施。
严禁吊车侵入高铁30m限界范围内，严禁在大风等恶劣条件进行吊装，吊装作业必须满足相关的安全操作规程，吊装人员必须持证上岗，吊装设备备案并定期检查、保养，现场吊装安排专人指挥。
8.10确保施工监测工作的及时性、连续性和反馈指导作用，预测施工风险。
8.11编制应急预案，准备充足的抢险物资和人员，以应对紧急事件。
9．环保措施
9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、渣土、噪音等的控制和治理。
遵守有关防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求。
9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置，规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
9.3设立专用排水沟，对废水无害化处理后按要求排放，防止水污染。
9.4充分采用泥浆循环工艺，废浆采用全封闭式的车辆运至业主、监理工程师及环保部门认可的地点进行处理。
杜绝对水资源的污染，试验人员定期对水质进行检测。
对弃土、弃碴严格按甲方指定的弃碴场堆放。
9.5施工现场出入口设置冲洗设施，由专人对进出车辆进行清洗保洁。
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