地铁车站端头加固方案.docx
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地铁车站端头加固方案
无锡地铁3号线工程土建施工10标（GD03TJSG-10）
端头加固施工方案
编制：
审核：
审批：
中铁一局集团有限公司
无锡地铁3号线工程土建施工10标项目经理部
二○一六年十一月
第一章编制依据
1、无锡地铁三号线工程土建施工10标段土建工程地质勘察报告；
2、无锡地铁三号线工程土建施工10标段盾构端头加固施工图纸及相关资料；
3、适用于本工程的标准、规范、规程；
4、《地铁设计规范》（GB50157-2013）；
5、《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版）；
6、《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）；
7、《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2011）；
8、《城市轨道交通工程监测技术规范》（GB50911-2013）；
9、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）；
10、《混凝土质量控制标准》（GB50164-2011）；
11、《软土地基深层搅拌加固法技术规程》（YBJ-225-91）；
12、我公司在华东地区杭州、无锡、上海等地区施工经验。
第二章工程概况
2.1工程简介
无锡地铁3号线一期工程土建工程施工10标，包括无锡新区站主体及附属工程、机场站主体及附属工程、无锡新区站～长江路站盾构区间及联络通道。
详见下图：
图2.1-1项目总体位置图
无锡新区站～长江路站盾构区间左线起点里程为ZDK37+750.520,终点里程为ZDK38+866.320，左线短链22.462m，长1093.338m；区间右线终点里程为YDK37+520,终点里程为YDK38+866.320，右线长1115.800m。
区间内包含盾构区间隧道主体部分、1座联络通道（兼做区间泵房与集水池）、车站端头井两端地基加固等工程。
新~长盾构区间隧道自无锡新区站南端头始发，沿珠江路下穿香泾浜河道，接着以450m半径拐入新梅路，最后直行到达长江路站北端头接受。
2.2端头加固区工程地质条件
2.2.1无锡新区站南端头（盾构始发端头）
加固区自上而下土层情况：
①1层杂填土：
在现状道路位置上部为厚约10～30cm的沥青路面，其下为路基垫层，以水稳、三合土、灰土为主，较密实，下部为素填土，以软塑黏性土为主；在道路两侧及空地内为杂填土，杂色，上部含较多碎石和碎砖，碎石粒径在1.0～6.0cm之间，土层结构松散，局部夹大块石。
该层土全场分布。
该层土层底标高-0.84～2.42m、平均1.18m；厚度1.70～5.10m、平均3.02m。
土质极不均匀，工程地质性能差。
③1-1层粉质黏土：
浅部为灰黄色，可塑，局部硬塑，含铁锰质结核及氧化物，夹蓝灰色黏土条纹，切面光滑，局部夹黏土薄层；下部为青灰色，可塑，含少量姜结石，夹黏质粉土薄层。
该层土全场分布。
该层土层顶埋深1.70～5.10m、平均3.02m；层底标高-2.91～-0.98m、平均-1.98m；厚度1.30～4.30m、平均3.16m。
土层具中压缩性、工程地质性能一般。
③2层粉质黏土夹黏质粉土：
黄灰色，软塑，含铁锰质氧化物和云母碎屑，夹黏质粉土团块及薄层，水平层理发育，下部以稍密的黏质粉土为主。
该层土全场分布。
该层土层顶埋深5.10～7.00m、平均6.18m；层底标高-4.88～-3.76m、平均-4.43m；厚度1.50～3.40m、平均2.45m。
土层具中压缩性、工程地质性能一般。
④1层黏质粉土：
灰色，中密，局部稍密，湿～很湿，含云母碎屑，局部夹粉质黏土和砂质粉土薄层。
该层土全场分布。
该层土层顶埋深8.00～9.50m、平均8.63m；层底标高-7.75～-6.16m、平均-6.73m；厚度1.50～3.30m、平均2.30m。
土层具中偏低压缩性、工程地质性能一般。
④2层粉砂夹砂质粉土：
灰色，饱和，中密～密实，主要矿物成分为石英和长石，夹砂质粉土薄层，局部夹黏质粉土薄层，含云母和贝壳碎屑，摇振反应迅速。
该层土全场分布、部分勘探点未揭穿。
该层土层顶埋深10.50～12.00m、平均10.93m；揭露厚度18.50～32.20m、平均23.84m。
土层具中偏低压缩性、工程地质性能一般。
本次重点加固地层为③2、④1、④2地层。
2.2.2长江路站北端头（盾构接收端头）
加固区自上而下土层情况：
①1层杂填土：
在现状道路位置上部为厚约10～30cm的沥青路面，其下为路基垫层，以水稳、三合土、灰土为主，较密实，下部为素填土，以软塑黏性土为主；在道路两侧及空地内为杂填土，杂色，上部含较多碎石和碎砖，碎石粒径在1.0～6.0cm之间，土层结构松散，局部夹大块石。
该层土全场分布。
该层土层底标高-0.84～2.42m、平均1.18m；厚度1.70～5.10m、平均3.02m。
土质极不均匀，工程地质性能差。
③1层黏土：
局部为粉质黏土，灰黄色～褐黄色，可塑～硬塑，含铁锰质结核及其氧化物，夹少量青灰色条纹。
在右线CK38+202～终点段分布。
该层土层顶埋深0.40～3.80m、平均1.90m；层底标高-2.46～-0.92m、平均-1.55m；厚度1.00～5.00m、平均3.22m。
土层具中压缩性、工程地质性能较好。
③2层粉质黏土夹黏质粉土：
黄灰色，软塑，含铁锰质氧化物和云母碎屑，夹黏质粉土团块及薄层，水平层理发育，下部以稍密的黏质粉土为主。
该层土全场分布。
该层土层顶埋深5.10～7.00m、平均6.18m；层底标高-4.88～-3.76m、平均-4.43m；厚度1.50～3.40m、平均2.45m。
土层具中压缩性、工程地质性能一般。
④1层黏质粉土：
灰色，中密，局部稍密，湿～很湿，含云母碎屑，局部夹粉质黏土和砂质粉土薄层。
该层土全场分布。
该层土层顶埋深8.00～9.50m、平均8.63m；层底标高-7.75～-6.16m、平均-6.73m；厚度1.50～3.30m、平均2.30m。
土层具中偏低压缩性、工程地质性能一般。
④2层粉砂夹砂质粉土：
灰色，饱和，中密～密实，主要矿物成分为石英和长石，夹砂质粉土薄层，局部夹黏质粉土薄层，含云母和贝壳碎屑，摇振反应迅速。
该层土全场分布、部分勘探点未揭穿。
该层土层顶埋深10.50～12.00m、平均10.93m；揭露厚度18.50～32.20m、平均23.84m。
土层具中偏低压缩性、工程地质性能一般。
⑤1层粉质黏土：
灰色，软塑～流塑，局部可塑，含贝壳碎片、腐植物和云母碎屑，夹黏质粉土薄层，层理发育。
分布较普遍，仅部分勘探孔未揭露。
该层土层顶埋深14.50～35.20m、平均20.15m；层底标高-32.04～-11.43m、平均-18.84m；厚度0.40～6.40m、平均2.36m。
土层具中偏高压缩性、工程地质性能较差。
⑥1-1层粉质黏土：
灰色～青灰色，可塑～硬塑，土质均匀，切面光滑、有光泽，局部以黏土为主。
在右CK38+060～终点段分布。
该层土层顶埋深15.00～20.00m、平均17.70m；层底标高-18.72～-14.90m、平均-16.73m；厚度1.50～3.90m、平均2.54m。
土层具中压缩性、工程地质性能一般。
本次重点加固地层为③2、④1、④2、⑤1、⑥1-1地层。
2.3端头加固区工程水文条件
根据地下水赋存条件，在勘察深度内本场地地下水类型主要为松散岩类孔隙水，具体包括：
全新统潜水层
（二）、全新统微承压水（三）1、上更新统承压水（三）2。
（1）全新统潜水含水层
（二）
潜水含水层
（二）主要由表土层（①1层杂填土）组成，全场分布，该层土厚度1.70～5.10m、平均3.02m。
由于结构较松散、固结时间短、存在孔隙，成为地下水的赋存空间，其透水性不均匀。
该层地下水埋深随地形及地貌等因素的控制具有一定的变化。
其补给来源主要为大气降水及周围湖（河）水体补给。
其排泄方式主要以地面蒸发、植物的蒸腾及向周围湖（河）水网的迳流为主。
局部（例如在较深的老河道处）与下部的微承压水（三）1具水力联系。
地下水类型为HCO3·SO42--Ca型水。
其下部为不透水层：
③1-1层粉质黏土。
实测该含水层初见水位：
埋深1.13～2.15m、平均1.77m；标高2.09～2.99m、平均2.46m。
稳定水位：
埋深1.54～2.48m、平均2.04m；标高1.94～2.58m、平均2.19m。
地下水位主要受地形地貌、短期气象条件等因素的控制，具有较大的变化，无锡地区降雨主要集中在6～9月份，在此期间，地下水位一般最高，旱季在12月份至翌年3月份，在此期间地下水位一般最低。
极端情况下地下水位最高可与地表一致，最低可能无地下水。
近三至五年的最高地下水位接近地表。
（2）全新统微承压含水层（三）1
该含水层由③2层粉质黏土夹黏质粉土、④1层黏质粉土和④2层粉砂夹砂质粉土组成，评述如下：
该含水层在本标段全线分布，富水性一般。
该层土层顶埋深5.10～7.00m；厚度23.50～37.00m。
其补给来源主要为上部潜水的垂直入渗及周围河（湖）水网的侧向补给、邻区的侧向补给。
其排泄方式主要以向周围河（湖）水网的侧向迳流或对深层地下水的越流为主。
地下水类型为CO3·SO42--Na·Ca型水。
地下水位受河水位及季节性降水控制，上、下普遍分布隔水层，分别为③1-1层黏土、⑥4层粉质黏土和⑧2-1层粉质黏土夹黏质粉土，因此具微承压性。
根据2013年初勘时的成果，该含水层的稳定水位标高为1.57m。
根据详勘试验资料，该含水层在勘察期间地下水稳定水位埋深2.30～2.90m、平均2.44m，水位标高1.53～1.79m、平均1.69m。
该地下水位与地形地貌、短期气象条件有一定的联系，具有一定的变化。
总体而言，地下水位随着梅雨期和台汛期的到来而升高，随着梅雨期和台汛期的离去而降低，稍有滞后。
该含水层水位标高一般在1.0～2.0m之间变化，年变幅1.0m左右。
由于本工点基底坐落在该含水层中，故该含水层对地铁工程具有重要影响。
（3）上更新统承压含水层（三）2
该含水层主要由⑧2-2层黏质粉土组成。
该层土层顶埋深45.00～46.90m、平均46.03m；层底标高-45.06～-42.81m、平均-44.04m；厚度1.50～3.90m、平均2.22m。
该含水层局部分布，水量一般。
其补给来源主要为侧向径流补给，其排泄方式主要为侧向径流及对深层地下水的越流补给为主。
地下水类型为HCO3·CL-Na·Ca型水。
该地下水位在天然条件下变化较小，受人工开采影响较大。
该含水层水位年变幅2.0m左右。
该含水层由于埋深较深，与上部含水层的水力联系不紧密，因此对本地铁工程基本无影响。
第三章总体施工方案
3.1施工方案安排
盾构始发、到达前应对工作井端头一定范围内土体进行加固。
车站盾构始发端头加固长度为9m，加固宽度为盾构隧道结构每侧3m，竖向加固范围为盾构隧道结构上下各3m；车站盾构到达端头加固长度为9m，加固宽度为盾构隧道结构每侧3m，竖向加固范围为盾构隧道结构上下各3m。
车站端头的土层为杂填土、粘土、粉质粘土、粉土、粉砂。
加固措施采用搅拌桩+旋喷桩，靠近车站端头采用2排Φ800@500三重管旋喷桩，其余加固区域采用Φ850@600三轴搅拌桩，旋喷桩与搅拌桩及车站围护结构各咬合≥300mm。
搅拌桩加固体沿隧道线路方向分A、B区，A区搅拌桩实桩水泥掺入量建议值取20%，B区搅拌桩水泥掺入量建议值取15%，空桩水泥掺入量建议值取7%，并在施工前根据地层类型进行掺入量的强度及其他参数的对比试验，以确定水泥具体掺入量。
旋喷桩建议参数为：
水灰比宜取0.9~1.1，水泥掺量宜取土的天然质量的30%。
施工前需进行试桩，以便根据加固效果，确定施工工艺及各项施工参数。
经加固的土体应有很好的均质性、自立性，其中A区及旋喷桩区域加固后土体无侧限抗压强度不小于1MPa，渗透系数小于10-8cm/s，B区加固后土体无侧限抗压强度不小于0.8MPa，渗透系数小于10-7cm/s。
无锡新区站端头及长江路站端头：
加固体外侧和中部共施做3个降水井备用，若漏水情况严重，可考虑增加降水井。
盾构始发接收端头加固的平面图与剖面图见图3.1-1、图3.1-2：
图3.1-1区间端头加固平面图
图3.1-2区间端头加固剖面图
3.2施工工期安排
无锡新区站南端头（盾构始发端头）：
2016年11月5日~2016年11月27日，共计23天；长江路站北端头（盾构接收端头）：
2017年3月30日~2017年4月28日，共计30天（考虑在其他单位作业，材料、机械调配方便时间占用较多）；
3.3劳动力配置
表3-1劳动力配置表
序号
职务、职责
人数（人）
备注
1
现场管理人员
2
2
搅拌桩施工
8
两组四班
3
旋喷桩施工
8
一组两班
4
共计
18
3.4机械配置
本工程施工中所需的主要施工机械、机具见下表。
表3-2三轴搅拌桩施工（单套）主要机械配备表
序号
设备名称
单位
数量
用电量（KW）
1
三轴搅拌桩机
台
1
90×2
2
散装水泥自动拌浆系统
套
1
45×1
3
压浆泵
台
3
15×2
4
空压机
台
1
37
5
储浆桶
个
2
6
挖掘机
台
1
7
70T水泥罐
个
1
表3-3高压旋喷桩主要施工机械配备表
序号
设备名称
单位
数量
用电量（KW）
1
旋喷桩机
台
1
15
2
高压清水泵
台
1
55
3
三柱塞泥浆泵
台
1
15
4
排污泵
台
2
7.5
5
泥浆搅拌泵
台
1
4.5
6
拌浆机
台
1
4.5
7
空压机
台
1
37
8
储浆桶
个
1
9
50T水泥罐
个
1
第四章主要施工方法及工艺要求
4.1高压旋喷桩
4.1.1施工工艺流程
图4-1三重管高压旋喷施工流程图
（1）为保证成桩的效果，在开工前应先进行工艺性试桩。
试桩应根据设备等相关参数进行确定，采用不同的压力、提升速度、旋转速度、水泥掺量等参数，各试1根桩，桩长不小于1m，在成桩一周后检查成桩效果，检查内容包括：
成桩直径，桩体的连续性和均匀性，桩身强度等参数。
最后根据设计的标准确定最终选取的参数。
（2）桩位测量定位：
现场技术人员按经审批后的桩位图、项目部提供的围护结构轴线及施工进度计划进行分段、分期放样，每根桩的中心敲上桩标，放样偏差小于1cm。
（3）桩机就位：
根据现场施工的桩位，将桩机移至施工桩位，要求将桩机立轴中心对准桩位中心，并同时将桩机调平，就位偏差小于50mm。
（4）钻进成孔：
喷射注浆前进行回转钻进成孔，钻头直径110mm，各桩成孔深度允许误差为±200mm。
成孔时将钻机机架调平，钻具垂直地面，成孔垂直偏差不大于1%。
（5）喷注作业：
旋喷桩分序跳桩成孔，例第一序列先喷1、5、9…等桩，再进行第二序列2、6、10…喷注作业，使相邻桩施工间隔时间大于48小时，以保护先喷桩桩体的终凝。
开钻前先检查喷嘴及喷浆口是否完好畅通，喷浆前再作喷气、喷浆试验，当浆压及气压符合设计要求时方可进行喷浆。
喷管下至较设计深度以下20cm，开始拌送水泥浆，然后开泥浆泵及空气压缩机，压力达到设计值并孔口冒浆正常后，开始回转、喷浆、提升当喷管插入预定深度后。
由下而上进行喷射作业，值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否满足设计要求，并随时做好记录。
（6）泥浆管理及外运：
旋喷桩施工过程中会产生较多的废浆，充分利用现场设置的泥浆池及排浆沟，可以用泥浆车外运出场，也可以根据旋喷产生的废浆凝固较快的特点，采用现场堆置，凝固后，以土方形式外运出场的办法。
4.1.2施工技术要点
（1）旋喷桩施工钻孔采用旋转式钻机，注浆采用P.O42.5的普通硅酸盐水泥，所用水泥各项测试技术指标须符合现行国家标准，水泥出厂期超过三个月，使用前应进行各项技术指标进行复查。
（2）钻机开钻前必须用水准尺校平，保持机身平稳，就位后，钻杆与钻孔保持垂直，开孔直径为110mm，钻孔偏斜控制在1％，钻进时应保持中速，遇硬层应减速慢钻，以防卡钻。
（3）注浆前应全面检查注浆设备与材料，包括注浆泵，拌浆储浆系统，高压注浆管压力表及其他机械零件。
在插管前先检查管路是否畅通，密封圈是否完好无损，丝口是否连接紧密，发现问题应立即修理或更换，以保证浆液体能按要求进入，插管到位后，先作高压试喷，调整参数达到要求方可进行喷浆作业。
（4）拌浆人员应严格按配方配料，浆液应经过充分搅拌经筛网过滤后，在不断的搅拌中予以注浆。
喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的气、浆。
待浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度、旋转速度，自下而上开始喷射、旋转、提升，到设计的终喷高度停喷，并提出喷射管。
（5）正式注浆后切勿随意中断，力求连续作业，以保证成桩质量。
并认真记录钻孔及注浆情况，做到全面、准确、及时、如实地反映情况。
（6）因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放30cm，采取重迭搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆，并应记录中断深度和时间。
停机超过3h时，应对泵体输浆管进行清洗后方可继续施工。
4.1.3施工质量检查
高喷体施工作业过程质量检验包括孔位、孔斜、注入的浆液性能检验，回浆的浆液性能检验，喷嘴下入孔底深度检验，喷浆作业过程的压力、转速提升速度检验等每孔施工作业全过程的检验。
高喷固结体质量检验方法采用钻孔取芯检查，在固结28天后进行。
检验点的布置:
在地质情况复杂，可能对旋喷注浆产生影响的部位。
在桩与桩的搭接部位。
检验工程数量:
钻孔取芯的桩数为工程桩总数的2～5％，分别采用水平、边界、斜向三种不同的取芯方式进行取芯，每次取芯孔数不少于2孔，当检验桩数的不合格率大于10％时，应倍增抽检高喷桩孔的数量，直到不合格率小于10％。
对不合格者进行补喷成桩。
所取芯样必须描述，其中50％的孔需取上、中、下三个部位的样品进行物理力学性能指标室内测试。
合格标准为：
芯样连续完整，为水泥浆混凝土结石。
取样室内试验成果满足固结体的力学强度和抗渗要求。
三重管旋喷桩施工主要技术参数表
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
压力（MPa）
1～2
流量（L/min）
100～150
水灰比
0.8～1.5
提升速度（cm/min）
7～14
旋转速度（r/min）
11～14
单桩每米水泥用量（土的密度按1800Kg/m3计）。
30%掺量：
271.3Kg/m。
4.1.4旋喷桩加固注意事项
（1）施工前应对照图纸核实加固范围有无妨碍施工和影响安全的障碍物、地下管线，若存在障碍物影响施工时，则应与相关单位协商清除或迁移障碍物、地下管线。
（2）旋喷桩的施工参数根据现场土质条件及试验结果可现场调整，并在施工中严格控制。
（3）旋喷桩采用强度等级为P.O42.5级以上普通硅酸盐水泥，根据现场实验室试喷结果可加入适量外加剂和掺合料。
（4）施工与车站相邻的两排旋喷桩时，应对车站围护、主体结构加强监测，如果车站围护或主体结构变形过大，应立即暂停施工并向相关部门反应。
（5）旋喷桩施工完成后应严格进行质量检查，对不合格部位进行补喷或采取有效补救措施。
（6）施工过程中做好旋喷施工的各种记录，及时了解选喷压力和流量变化情况并进行综合分析，判断旋喷效果是否满足设计要求。
（7）在旋喷桩施工过程中，要做好各种机械设备和电路的检查工作，消除各种不安全因素的存在。
（8）在拆除管路操作时应戴防护眼镜，以免浆液溅入人眼，并做好劳动防护，作业人员必须佩带胶手套。
4.2三轴搅拌桩
4.2.1三轴搅拌桩工艺流程
工艺流程见图4-2。
清除地下障碍物、平整场地
开挖泥浆沟
水泥浆配置
定位
压浆注入
三轴搅拌机就位
压缩空气压入注入
压浆钻进与搅拌
压浆提升与搅拌
施工结束移位至下一根桩重复操作
图4-2三轴搅拌桩施工流程图
（1）测量放样和场地清理
根据设计要求，先把场地进行清理整平，然后进行放样，该项工作的测量放样包括两个内容：
一是根据设计资料放出打设宽度；二是根据设计画出布桩平面图，标明排列编号，放出具体桩位，施工前必须经过监理复核。
（2）开挖沟槽
根据三轴搅拌桩桩位中心线用挖机开挖槽沟，沟槽尺寸为宽1.2m，深1～1.2m,并清除地下障碍物。
开挖导向沟槽,余土应及时处理，以保证桩机水平行走
（3）桩机就位
由现场施工员、桩机班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板及路基板，移动前看清前、后、左、右各位置的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况，及时纠正，桩位偏差不大于50mm。
桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测，确保钻机的垂直度，搅拌桩垂直度精度不低于1/200。
（4）制备水泥浆液及浆液注入
开钻前对拌浆工作人员做好交底工作，在施工现场配备电脑计量的自动搅拌系统和散装水泥罐，以确保浆液质量的稳定。
水泥浆液的水灰比为1.5～2.0，水泥浆的比重为1.37～1.44g/cm3。
水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，因故搁置超过2小时以上的拌制浆液，应作废浆处理，严禁再用。
搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时，若超过24h，则在第二根桩施工时增加20%注浆量，同时减慢提升速度。
（5）钻进搅拌
三轴搅拌桩桩身采用两喷两搅工艺，水泥和原状土须均匀搅拌，下沉和提升过程中均为注浆搅拌，同时严格控制下沉和提升速度：
下沉速度为≤0.75m／min；提升速度为≤0.5m／min；
①钻进喷浆
开动灰浆泵,浆液从喷嘴喷出并具有一定压力后,开始钻进搅拌,同时根据试桩结果调整灰浆泵档次,保证喷浆量满足要求。
在钻进过程中连续喷入水泥。
钻进至土岩分界面后，应原地喷浆搅拌30秒。
如局部位置存在喷浆不足的情况时（喷浆过程中可测得泥浆比重，在通过流量表数值掌握注浆量），应在反转提升的过程中进行补浆。
②提升喷浆
钻进至设计桩长或硬层后，开动灰浆泵，并根据试桩结果调整灰浆泵压力档次，保证喷浆量满足要求。
将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌，并连续喷入水泥浆液，直至导沟底标高。
为了减少各幅桩施工之间的相互影响，采用跳槽式连接，如图4-3所示。
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