轨道交通2号线工程项目新华广场站墙接缝止水加固施工方案doc 34页.docx
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轨道交通2号线工程项目新华广场站墙接缝止水加固施工方案doc34页
轨道交通2号线工程项目新华广场站墙接缝止水加固施工方案（doc34页）
呼和浩特市轨道交通2号线（一期）工程项目新华广场站墙接缝止水加固
施工方案
编制单位：
浙江鼎业基础工程有限公司
编制日期：
2017年2月11日
一、工程概况
1.1工程概况
新华广场站为1、2号线换乘车站，其中1号线部分为地下两层岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站长525.9m，有效站台长118m，车站宽度为24.9m，站台宽度为16m。
2号线部分为地下三层岛式车站，地下一层为站厅层，地下二层为设备层，地下三层为站台层，车站长313.2m，有效站台长118m，车站宽度为24.9m，站台宽度为16m，车站围护结构采用地连墙，因地墙施工出现问题，存在13条接缝渗漏水，需采用大直径旋喷桩加固，加固深度约26m深，需穿越4-4层粉砂层进入4-2层粉质粘土层不少于1m。
MJS大直径旋喷桩直径为2000mm，180度摆喷，喷浆深度自地面8~26m；
MJS设计要求：
MJS工法高压旋喷桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1:
1，水泥掺量不少于40%，桩身垂直度1/200；
加固后土体28天后无侧限抗压强度应达到1.0Mpa以上，渗透系数不大于1×10-7cm/s，加固后应有良好的均匀性和自立性。
1.3主要工程量
表1.3-1主要工程量清单
工程部位
单位
备注
数量
型号
方量
地墙接缝止水
MJS旋喷桩
根
13
Φ2000半圆180度摆喷深8~26m
368m3
钻孔
根
13
27m
351m
二、编制依据
1、新华站围护结构施工图及地质资料
2、施工现场实际情况
3、现行国家、行业及地方施工技术规范及有关规定：
国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）2011版；
国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；
行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2002）
行业标准《建筑基坑支护技术规程》（TGT120-99）；
行业标准《软土地基深层搅拌桩加固法技术规程》（YBJ225-91）；
行业标准《建筑施工安全检查标准》（TGJ59-99）；
行业标准《建筑机械使用安全技术规程》（TGJ33-2001）；
行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》（TGJ46-2005）；
三、主要地质情况
3.1主要地质情况
根据钻探资料及室内土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型，将本工程勘探范围内的土层划分为人工堆积层（Q4ml）、第四系上更新统～全新统冲湖积层（Q3-4al+l）、第四系上更新统～全新统冲洪积层（Q3-4al+pl）、第四系更新统冲湖积层（Q2al+l）。
本场区按地层岩性及其物理力学性质分为4个大层，各地层概述如下：
人工填土层（Q4ml）：
杂填土①1层：
杂色，松散～稍密，稍湿，以黏性土、粉土、砂为主，含少量砼块、砖块、碎石及建筑、生活垃圾等，连续分布；
素填土①2层：
黄褐色，松散～稍密，稍湿，以粉土、砂土为主，土质不均，含少量砖屑，连续分布。
该大层厚度为0.6~3.3m，层底标高为1045.13~1048.43m。
第四系上更新统～全新统冲湖积层（Q3-4al+l）：
粉质黏土②2层：
黄褐色，可塑，含铁、锰氧化物，局部夹粉土薄层，可见小孔隙，断面粗糙，Es1-2=5.4MPa，α1-2=0.33MPa-1，中等压缩性，局部分布；
粉土②3层：
褐黄色，含铁锰氧化物和云母片，无摇振反应，可见小孔，孔隙比e=0.587，为密实状态，含水量w=17.7%，稍湿，Es1-2=10.6MPa，α1-2=0.15MPa-1，中等压缩性，局部分布；
粉砂②4层：
褐黄色，含云母，颗粒均匀，级配一般，中密，稍湿，中等压缩性，透镜体分布；
细砂②5层：
褐黄色，含云母，颗粒均匀，级配一般，中密，稍湿，中等压缩性，透镜体分布；
中砂②6层：
褐黄色，主要成分为石英、长石、云母，颗粒不均，级配一般，局部夹粉土薄层，N=16，中密，湿，中压缩性，局部分布。
圆砾②9层：
杂色，中密～密实，湿，一般粒径2～25mm，最大粒径不小于130mm，粒径大于2mm的颗粒占总质量的55%，中砂、粗砂及黏性土充填，连续分布；
该大层厚度为6.2~10.2m，层底标高为1034.22~1040.34m。
第四系上更新统～全新统冲洪积层（Q3-4al+pl）：
粉质黏土
2层：
黄褐色，可塑，含铁、锰氧化物，局部夹粉土薄层，可见小孔隙，断面粗糙，Es1-2=6.4MPa，α1-2=0.29MPa-1，中等压缩性，连续分布；
粉土
3层：
褐黄色，含铁锰氧化物和云母片，无摇振反应，可见小孔，孔隙比e=0.570，为密实状态，很湿，Es1-2=15.7MPa，α1-2=0.20MPa-1，中等压缩性，透镜体分布；
细砂
5层：
黄褐色，以长石、石英为主，颗粒均匀，级配一般，N=33，密实，饱和，中等压缩性，连续分布；
中砂
6层：
褐黄色，主要成分为石英、长石、云母颗粒不均，级配一般，N=33，密实，饱和，低压缩性，透镜体分布。
粗砂
7层：
褐黄色，主要成分为石英、长石、云母颗粒不均，级配一般，N=35，密实，饱和，低压缩性，局部分布。
圆砾
9层：
杂色，密实，饱和，一般粒径2～30mm，最大粒径不小于140mm，粒径大于2mm的颗粒占总质量的55%，中砂、粗砂及黏性土充填，局部分布；
该大层厚度为2.8~10.4m，层底标高为1029.68~1033.62m。
第四系更新统冲湖积层（Q2al+l）：
粉质黏土
2层：
灰色～灰黑色，可塑，含铁、锰氧化物和少量姜石，含有机质，有机质含量约7.7%，局部夹粉土薄层，可见小孔隙，断面粗糙，Es1-2=5.9MPa，α1-2=0.35MPa-1，中等压缩性，连续分布；
粉土
3层：
灰色～灰黑色，含铁锰氧化物和云母片，少量姜石，无摇振反应，可见小孔，含有机质，有机质含量约6.9%，孔隙比e=0.618，为中密状态，很湿，Es1-2=8.1MPa，α1-2=0.22MPa-1，中等压缩性，局部分布；
细砂
5层：
灰色，以长石、石英为主，颗粒均匀，级配一般，N=41，密实，饱和，中等压缩性，局部分布；
中砂
6层：
灰色，主要成分为石英、长石、云母颗粒不均，级配一般，N=49，密实，饱和，低压缩性，局部分布。
粗砂
7层：
灰色，主要成分为石英、长石、云母颗粒不均，级配一般，N=43，密实，饱和，低压缩性，局部分布。
圆砾
9层：
杂色，密实，饱和，一般粒径2～30mm，最大粒径不小于150mm，粒径大于2mm的颗粒占总质量的55%，细中砂充填，透镜体分布；
3.2地下水情况
呼和浩特市城区地下水含水层为大青山山前冲洪积扇群组成的单一潜水含水层，北部大青山山前含水层岩性以上更新统及全新统砂砾石、粗砾砂层为主，主要为④层粗砾砂、⑥层砾砂及其粉细砂、中砂亚层，⑦层粉质黏土层构成上覆含水层的相对隔水底板，构成统一的潜水含水体。
含水层颗粒由扇群顶部向扇前缘由粗变细。
在洪积扇的顶部，含水层多由卵砂、砾石组成，地下水位埋深较深，白塔一带地下水埋深大于22m，洪积扇由东北向西南水位逐渐变浅，含水层厚度增加，至洪积扇前缘，由东向西地下水位由22m递减到3～10m左右，含水层岩性颗粒逐渐变细，以砂砾石为主，间加中粗砂层，水量中等，单位涌水量100～500m3/d.m。
地下水类型属潜水，场地潜水补给主要靠北部山前侧向径流补给及大气降水入渗补给。
地层剖面图
四、主要考虑因素及应对措施
4.1成孔垂直精度高
因素：
根据工艺要求，本工程大直径旋喷桩要求成孔垂直精度不大于1/200，超过常规标准1/100，成孔难度非常大。
应对措施：
引孔前确保钻机停置平稳水平，钻孔前复测钻杆垂直度，钻进过程中确保垂直处于垂直状态，随时检测钻杆垂直度，当出现微小偏差时及时纠偏，确保成孔垂直度小于1/200。
4.2旋喷桩直径大
因素：
根据本工程设计图纸，旋喷桩直径2000mm深度约26m，考虑大直径旋喷桩施工在不同地层直径有折减，需充分考虑各地层及深度的喷射技术参数，以确保成桩直径。
应对措施：
考虑旋喷桩在不同地层及勘探不确定等因素造成桩径的折减，施工时采用高于理论计算一级（直径2400mm）的技术参数施工，在国内不同地质已施工的1.8m、2.0、2.2m及2.4mMJS大直径旋喷桩施工经验，能更好地掌握2.0m直径的技术参数。
4.3旋喷桩需连续施工
因素：
因考虑旋喷施工必须连续施工不得间断，开工前需办好夜间施工手续，确保大直径旋喷桩一次成型。
应对措施：
本工程单桩施工时间较长，为保证连续作业，开工前需办理好夜间施工手续，确保成桩的连续性。
五、设备选型
MJS工法桩采用1台MJS主机施工，配备各1台SG-150注浆泵及SG-100注水泵，同时需1台0.7~1.05Mpa的1-2Nm3的空压机及1台自动搅浆系统；根据MJS施工工艺的要求，需进行先导引孔，引孔设备宜采用垂直度较好的GYQ-300等系列钻机。
5.1MJS旋喷桩机特点
①可实现垂直、倾斜、水平及水下施工
②可实现大深度地基的改良，理论最大深度达60m,桩径大、质量好。
③可随时改变旋喷参数来控制固结体的大小，大大提高工程质量。
④通过集中排泥与控制地内压力，保证水泥浆在加固范围内扩散，避免对地下水与土体的污染。
⑤加固直径可以自由选择，加固直径可在1.5~3.2m自由选择。
MJS大直径超高压旋喷机
MJS设备性能参数表
设备名称
SI-50S-220
动力头
驱动系统
液压马达驱动（2级变速）
备注
主轴孔径（mm）
225
主轴转速（min-1）
低速
0-20
高速
0-40
主轴扭矩（KN.m）
低速
11.76
高速
5.88
钻杆夹持系统
液压夹头
主轴旋转计数器
数字显示
步进系统
驱动系统
液压系统
进给行程
1000m
进给速度（m/min）
上升
0~3.0
步距25/50mm
下降
0~4.3
最大给进力（KN）
上升
100
下降
70
步进提升装置
电子自动控制系统
步进间隔
可任意设置
尺寸重量
机器尺寸（mm）
2700*1848*2500
主机重量（kg）
4800
高压注浆泵
搅浆系统
5.2MJS全方位超高压旋喷桩施工原理及工艺流程
MJS全方位超高压旋喷从综合角度出发，将硬化材料泥浆的配料直至加压输送、喷射、地层切削、混合、强制排泥、集中泥浆这一系列工序作为监控对象。
是一种能进行水平地基加固和垂直360°全方位地基加固的施工工法，对于周边环境及地基扰动影响微小；能实施大深度地基加固及水面下的施工，并且可以选择排泥场所，通过集中排泥与控制地内压力，保证水泥浆在加固范围内扩散，避免对地下水与土体的污染及对周边建筑物的影响。
采用MJS全方位超高压旋喷，应先送高压浆，打开喷浆口后、再送压缩空气；喷射时先应达到预定的喷射压力、喷浆量原位旋转1min后，再逐渐步距提升注浆管，注浆管单节长度1.5m，本工程施工时2节钻杆拆卸1次，注浆管分段提升的搭接长度不得小于50mm；当达到地内压力达到设计要求时，应立即开启倒吸空气及倒吸水，可促进孔内置换土体的排出，减小对周边环境的影响。
六、施工平面布置及施工部署
6.1平面布置图要求
施工平面布置需考虑2个50m3的泥浆池，一个100m3的集土坑，设备布置方面需一个3m×11.5m的搅浆后台，还需一块6.2×8m的场地摆放高压注浆泵，具体根据施工现场情况布置，以满足MJS旋喷桩施工要求。
图6.1一台MJS前台配置及MJS施工的后台需占用的场地
图6.2一台主机及一台引孔钻机占用场地
除上述机械设备配置所需的施工场地外，每个施工区域还需一台汽车吊及挖机所需的作业空间；
6.2施工进度计划
本工程MJS施工设备组装调试5天，共13根，安排1台设备按设备就位1小时，下钻2小时，喷浆6小时，拆杆2小时计算，单根桩施工时间11小时，不可预计因数1小时，每天能完成1.7根桩，13根需工期8天；MJS施工合计需总工期13天。
6.3资源配置
6.3.1劳动力安排计划表
劳动力安排计划表表6.3.1-1
类别
人数
负责内容
管理
2
现场管理
电工班
1
电器设备维修
MJS旋喷喷浆班
10
喷浆
引孔班
3
引孔及埋设套管
机械维修班
1
机械设备维修
吊车司机
2
吊装作业
挖机司机
1
土方外运
文明施工
2
场地清理
合计：
22人
6.3.2设备配置计划
设备配置计划表6.3.2-1
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
额定功率KW
生产能力
备注
1
MJS旋喷机
SI-220S-220
1台
38
最大深度60m
最大直径Φ3.8m
旋喷桩施工
2
超高压注浆泵
150L/min
1台
132
50Mpa
3
超高压水泵
100L/min
1台
75
40Mma
4
空压机
P200WCU
1台
45
5～11m3/min
5
搅浆后台
自制
1台
80
15m3/H
6
水泥罐
70吨
1个
7
泥浆泵
7.5
2台
7.5
8
汽车吊
20吨
1台
9
引孔钻机
GYQ-200
1台
33.5
10
高风压空压机
1台
柴油动力
20m3
11
挖机
1台
0.8m3
6.3.3用电、用水计划（见施工用电、用水计划表）
6.3.3.1用电计划
施工现场提供一级配电电源电源，电缆从一级电源箱变引出，沿工地围档架空敷设，形成临时用电配电网，为施工提供电力。
1、用电布置原则
整个施工现场供电系统采用TN-S接零保护系统，供电线路一律采用TN-S（三相五线制）方式，并在电箱旁重复接地。
灯架的防雷接地均按JGJ46-2005规范执行。
（1）线路敷设
本工程施工现场配电主干线电缆均沿围墙悬挂敷设，采用电缆支架及瓷瓶固定。
（2）施工现场主干线下每一回路设置总配电箱及分级配电箱，控制本回路的机械设备，各回路的设备另设配电箱控制本设备。
（3）施工现场采用草坪灯，危险场所采用安全电压。
导线截面选择，要通过负荷计算选择，不能随意选择，以免发生火灾。
电缆过路穿管敷设避免车辆碾压。
见下表：
主要机械用电量表6.3.3-1；
表6.3.3-1主要机械用电量表
机械名称
用电量kW
机械名称
用电量kW
MJS主机
38KW
灰浆泵
7.5KW
搅浆后台
80KW
搅浆筒
7.5KW
高压注浆泵
132KW
引孔钻机
33.5KW
高压注水泵
75KW
空压机
45KW
合计
0.9*418.5KW=377kw
根据上述计算，MJS时用电量仅需380KW。
6.3.3.2用水计划
从水源处接一根DN50施工用水接驳管，供水系统采用城市水压压力，配水管网布置的原则是在保证不间断供水。
正式施工前应作好供水的调试保温工作，为正式施工作创造条件。
七、施工工艺流程及施工方法
7.1MJS旋喷桩施工工艺流程见图
旋喷桩施工工艺流程见图
引孔下放喷浆管设定喷浆范围喷浆形成桩体完成清洗
图7.2.1-1MJS施工流程图
7.2MJS旋喷桩施工方法
7.2.1施工准备
1）桩位放样
施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点，埋设标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用打设木桩做好控制点，保证桩孔中心移位偏差小于50mm，根据要求，MJS桩径2000mm半圆180摆喷，中心离开地墙500mm。
2）探挖沟槽
正式进场施工前，先在旋喷桩中心向两侧各500mm左右探挖沟槽，沟槽开挖深度1m，如地面有管线的，深度需挖至管线以下，根据桩位中心将直径250mm的钢管管埋入至管线底面以下500mm，对钢管管四周回填密实至地面以下1m。
3）修建排污和灰浆拌制系统
旋喷桩施工过程中将会产生100～130%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。
沉淀的泥土挖出堆放在集土坑集中外运。
沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统，对于无场地建立沉淀池的，可采用泥水处理装置，将泥水分离后土方外运及废水直接排放。
灰浆拌制系统主要设置在水泥仓附近，便于作业，主要由灰浆拌制设备、灰浆储存设备、灰浆输送泵设备组成。
7.2.2引孔钻机就位
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0.5%；钻孔前应调试泥浆泵，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，确保孔底标高满足设计深度，引孔深度略比设计深度深100cm以上，即设计喷浆深度26m，引孔深度大于27m，设计喷浆深度18m。
7.2.3引孔钻进
（1）引孔：
针对3-9-1层圆砾（Q3-4al+pl）：
与砾砂互层，呈层状分布。
黄褐色，主要成分以砂岩、花岗岩组成，磨圆度一般。
粒径大于20mm约占25～10%，2～20mm约占50～55%，最大粒径约80mm，地层成孔难、易塌孔、钻进速度慢等技术难题，采取了大扭矩液压工程钻机跟管钻进。
一是采用风动液压钻机配偏心式冲击器冲击跟管钻进；二是采用履带式多功能岩土钻机跟管钻进。
钻孔直径均为φ200mm以上。
钻机就位后，用水平尺校正机身，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，孔位偏差不大于20mm。
钻孔达到设计深度后，将钻杆提出，向套管内灌入膨润土泥浆，再用液压拔管器分节拔出钢质护壁跟管。
确保孔底标高满足设计深度，引孔深度略比设计深度深1m。
7.2.4引孔垂直度的控制
引孔垂直度是控制旋喷桩偏差的关键，引孔必须满足1/200要求，在引孔过程中需确保钻机水平状态及钢套管的垂直度，跟管引孔过程中经常检查钢套管垂直度，当钻杆偏差过大上提钻杆带动钢套管至垂直度较好部位开始扫孔，无法扫孔时需回填后重新引孔。
7.2.5MJS喷射钻机就位下放钻杆
引孔至大于设计深度1m以上后并拔除钢套管后，移除引孔钻机，将MJS全方位超高压旋喷钻机就位对中并调整水平度，逐节下放钻杆至设计标高，下放每节钻杆需检查钻杆的密封件是否完好，对密封件有磨损的及时更换。
7.2.6MJS喷射
钻杆下至设计标高后（喷嘴部位），开始喷浆，喷浆时采用高压泵及高压空气喷射，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60秒钟以上，待地内压力达到设计值后开始旋喷步距提升。
施工现场
MJS喷射效果
7.2.7MJS旋喷提升
开启高压喷射泵及高压空气后，由下向上旋喷，同时将泥浆倒吸或气升排出。
喷射时，先应达到预定的喷射压力后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管，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。
根据MJS协会资料标准在喷射压力40Mpa下有效直径见下表：
土质
砂质土
粘性土
N＜15
15≤N＜30
30≤N＜50
50≤N＜70
N≥70
C＜10
10≤C＜30
30≤C＜50
50≤C
标准
直径
2800
2600
2400
2200
需试验
2600
2400
2200
需试验
提升
速度
30分/m
30分/m
在深度超过30m时有效直径减少300mm；
根据上述要求，本工程实际地质情况的N值在30～50之间，有效桩径在2400mm以上，本工程有效直径需2000mm，因此对喷浆的参数作如下调整；
技术指标要求如下：
1）有效桩径
MJS成桩有效直径是根据土层地质情况以及施工条件所决定的，根据地质物理特性参数确定喷射时间及压力，本工法设计单桩有效直径为2000mm。
2）提升速度：
考虑在圆砾层成桩，在标准规定的30min/m（全圆）基础上增加喷浆时间，增加至40min/m，即半圆的拔起速度20min/m。
3）配合比
表5.6-2水泥配合比
材料名称
水
水泥
重量比
1
1
4．注浆压力：
40Mpa（±2）
5．主空气压力：
0.7～1.2MPa
6．主空气流：
2-3m
/min
7．提升步距：
半圆:
30s/25mm；
8.旋转速度：
4转/min
9．成桩垂直度误差：
≤1/200
10．水泥掺入量：
不少于40%。
11．浆液流量：
86L/min
12.地内压力控制：
小于1.2Mpa
7.2.8钻机移位
为确保桩顶标高及质量，浆液喷嘴提升到设计桩顶标高以上100mm时停止旋喷，提升钻杆逐节拆除出孔口，清洗钻杆、注浆泵及输送管道，然后将钻机移位至下一孔。
7.3废浆处理
由于MJS工法出泥量较多，需挖设专用泥浆储存池，待隔天固结后挖机挖出池内固结水泥土晾干，运输到指定的弃土点处理；泥浆池采用土方围堰的方式，泥浆池分两仓，每仓容积为日完成工程量的1.3倍，还需一个容积为日完成量大小1.5倍的临时堆土场，本工程日完成量约50m3，因此需设置2个50m3泥浆池及一个100m3堆土坑才能满足本工程1台MJS施工的进度要求。
废浆处理
7.4施工质量控制措施
由于MJS工法桩施工难度大,在施工过程中技术人员及作业人员应严格遵守操作规程,以确保施工质量。
钻机就位与设计位置偏差小于50mm,垂直偏差度小于1/200。
施工过程采用集中管理控制台对各种施工参数进行自动控制,包括：
高压水、高压注浆泵及空压机的压力、流量，以及喷射过程注浆管的提升速度。
做好现场施工的记录工作，对钻孔倾斜、钻孔深度、钻孔遇障碍物情况、钻孔坍孔、浆液喷射过程中的参数状况、返浆情况等都要做详细记录。
同时对施工记录及时整理,发现问题及时汇报处理。
为保证在拆卸钻杆或因故中断时间较长，而不出现断桩现象，重新正常喷射时上下两段桩的搭接长度不小于100mm。
采用自动拌浆系统，对浆液配比严格控制，减少操作失误。
严格控制施工使用水泥的质量，严禁使用粉煤灰硅酸盐水泥等复合水泥。
复核施工水泥用量，保证施工过程中的水泥掺量达到设计的相应要求。
施工前对施工机械进行维护保养，尽量减少施工过程中由于设备故障而造成的质量问题。
对机械操作人员进行施工前培训，组织其熟悉设备性能、操作要点，施工中设备由专人负责操作。
7.5MJS施工安全措施
注意安全用电，由于MJS施工中涉及的电器设备较多，施工现场应配置标准电箱，电动机和控制箱应有良好的接地装置。
施工人员应持证上岗，防止触电事故的发生。
严格按照安全操作规程进行作业，正确操作使用机械设备。
施工中随时调整钻机垂直度，施工中设备发生故障需要高空作业维修时，应配戴安全带作业。
下钻时，应先将钻杆缓慢放下，使钻头
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