盾构始发及接收端头地层加固施工方案.docx

1、盾构始发及接收端头地层加固施工方案盾构始发及接收井端头地层加固施工方案1. 工程概况唐山市曹妃甸工业区1号路综合管廊工程采用2根DN5500的盾构管道，建设2条廊道，长1046.422m。本工程中纳入综合管廊的管线包括：8回10KV电力电缆、2DN1200热力管、DN600再生水管、DN500给水管、DN800油田废水管、4DN1200原水管（其中2根原水管作为远期预留）。管廊概述：管廊采用盾构法施工，由两条平行的DN5500的单圆隧道构成。隧道平面为直线，V形纵坡，最大坡度为4.5%，施工最大覆土厚度为28.2米，单线长为1046.422米。工作井概述：工作井下部采用沉井施工。南岸工作井长3

2、1.8米，宽24.6米，深14.13米，为盾构提供始发场地；北岸工作井长14.2米，宽25 米，深20米，为盾构接收井。1.1. 工程简介综合管廊工程盾构隧道南岸始发端头东、西线洞口及盾构接收井进洞端头东、西位于软弱地层，需要进行端头地层加固处理。为满足管廊盾构法施工，需分别对南、北岸盾构井端头加固区进行土层加固处理。采用三轴搅拌桩（套打），桩体搭接长度大于250mm、旋喷桩进行土层强加固及弱加固。1.2. 工程地质及水文地质情况1.2.1. 工程地质（1）南岸盾构始发工作井层号地层名称颜色特征描述水文情况厚度（m）2冲填土灰色密实，松散，稍湿，粉砂为主，含贝壳类碎片，夹粉质粘土，含根性植物。

3、地下稳定水位1.453.92m5.785粉质粘土褐灰软塑，土质均匀，切面光滑，具黏性。1.22粉砂灰色松散密实，稍湿，以石英长石为主，含粘性土，砂质不纯，含贝壳碎片。2.67软粉土灰色湿，稍密，土质均匀，含少量贝壳，振摇反应中等，干强度和韧性低。渗透系数为14.022*10-6cm/s8.710淤泥质粉质粘土深灰色流塑，土质均匀，切面光滑，干强度和韧性中等渗透系数为9.064*10-6cm/s5.3（2）北岸盾构接收工作井层号地层名称颜色特征描述水文情况厚度（m）2冲填土灰色密实，松散，稍湿，粉砂为主，含贝壳类碎片，夹粉质粘土，含根性植物。地下稳定水位1.453.92m5.52粉砂灰色松散密实

4、，稍湿，以石英长石为主，含粘性土，砂质不纯，含贝壳碎片。2.31粉土灰色密实，很湿，土质不均，与粉质粘土互层，含贝壳碎片渗透系数为23.55*10-6cm/s9.510淤泥质粉质粘土深灰色流塑，土质均匀，切面光滑，干强度和韧性中等渗透系数为9.064*10-6cm/s2.21粉土灰色密实，很湿，土质不均，与粉质粘土互层，含贝壳碎片渗透系数为23.55*10-6cm/s3.31粉质粘土灰黑软塑，土质均匀，切面光滑，夹杂粉土团块，干强度和韧性中等渗透系数为0.9*10-6cm/s2.71.2.2. 水文地质地表水为海水，水深23m。本工程设计低水位0.3m，百年一遇高潮位4.47m，最高通航水位3

5、.05m，最高防潮水位7.7m。地下水属孔隙潜水，含水层主要为粉细砂层。补给来源主要由大气降水、海水渗透补给,途经短，水量丰富，排泄以蒸发为主， 深度 70m以内基本是粘性土，水量较少。地下水位埋深在2.23.5m之间，地下水位标高为-0.41.05m之间。2. 施工准备1、现场准备：搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍包括大块石、树根和生活垃圾等，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土，查清地下管线的位置及确定架空电线的位置高度，做好临时截、排水设施，作好施工准备，以及供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道等。；2、测量准备：放线前对各控制点进行复核后，按设

6、计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，并报监理复核。根据需要改动原设计位置的，需取得设计、监理等的同意后，方可执行；3实验准备：水泥搅拌桩应采用合格的32.5号普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。水灰比一般为0.450.55，水泥掺灰量拟为15（水泥重量为被加固土体重量的15）使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。所需材料应提前进场，水泥及外加剂必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。4试桩：试桩目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送

7、压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验应取地基原状土作室内配比实验和现场工艺性成桩实验，要求三轴搅 拌桩的28d抗压设计强度大于0.8MPa。3. 盾构端头井加固3.1. 加固原因盾构机在进出洞时，工作面将处于开放状态，这种开放状态将持续较长时间。如果处理不当，地下水、流砂、涌泥等就会进入工作井，严重情况下会引起洞门塌方。因此端头加固工作在盾构施工中显得极为重要。本标共有2个端头井4个洞门需要加固，分别为在此一并说明。3.2. 加固的原则和要求3.2.1. 盾构进出洞端头土体加固的原则： (1

8、)根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。(2)在充分考虑洞门破除时间和方法，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。3.2.2. 加固要求(1)加固土体无侧限28d抗压强度0.8Mpa。(2)渗透系数1.010-8cm/sec。(3)采用三轴搅拌桩加固（套打），桩体搭接长度大于250mm，桩体垂直度允许偏差为1/220。(4)加固效果检测时，取样孔应到达加固区底部，检测完毕后，取样孔应进行注浆密实。3.2.3. 施工所用测量仪器、仪表序号设备名称规格型号单位数量1钢卷尺50米把12经纬仪J2-2台13水准仪DSZ3台14线锤3米只2注：对以上各计量器

9、具在使用前都经过专业检测单位检验，确保计量器具的使用有效性合乎标准要求。3.3. 机械与人员配备3.3.1. 要机械设备序号设备名称规格型号单位数量功率合计（KW）一三轴搅拌桩施工1三轴搅拌钻机JB-160台116012挖掘机1方台3柴油发动机3压浆泵BW-200台21524散装水泥自动拌浆系统套14515备用压浆泵BW-200台21526电焊机BZ-500型台12017空压机12m3台1451二高压旋喷桩施工8旋喷钻机MG-50台19泥浆泵BW250/50台2250L/min10高压泵3W-TB4高压柱塞泵，带压力流量计台111空压机12m3台14513.3.2. 人员配备序号岗位名称人数岗

10、位职责一三轴搅拌桩施工1前台指挥员2名向桩机驾驶员发出完成桩机移位、钻机 定位、钻机下沉及提升、停止等一系列指令2杂工4名负责及时将搅拌桩沟槽内翻出的置换泥浆挖至沟槽边缘等3钻机司机4名根据前台指挥员指令进行桩机移位、钻机定位、钻机下沉及提升、停止等4后台指挥员2名向拌浆、供浆人员发出开始拌浆、供浆及停止等一系列指令。5挖机驾驶员2名负责开挖水泥 土搅拌桩施工沟槽、清除沟槽内障碍物。6拌浆员4名负责按设计要求配比拌浆、供浆。7机修工1名负责设备运行前的检修、保养及运行过程中故障的及时排除。8电工2名负责用电设备运行前检修、保养、接线、运行过程中故障排除及安全用电监督。二高压旋喷桩施工9前台指挥

11、员1名向桩机驾驶员发出完成桩机移位、钻机 定位、钻机下沉及提升、停止等一系列指令10钻机司机4名根据前台指挥员指令进行桩机移位、钻机定位、钻机下沉及提升、停止等11拌浆员4名负责按设计要求配比拌浆、供浆。12杂工4名负责场地清理、配合钻机司机作业等其他工种13后台指挥员2名向拌浆、供浆人员发出开始拌浆、供浆及停止等一系列指令。14机修工1名负责设备运行前的检修、保养及运行过程中故障的及时排除。15电工2名负责用电设备运行前检修、保养、接线、运行过程中故障排除及安全用电监督。4. 材料计划主要材料计划表名称单位数量备注PO32.5水泥T1280普通硅酸盐水泥5. 施工进度计划（1）南岸盾构始发工

12、作井端头加固包括266幅三轴搅拌桩桩，桩径850mm，咬合250mm，桩长18.83m。搅拌桩计划用1台钻机施工，每天成桩 10幅，搅拌桩桩计划施工27天；72根旋喷桩，桩径600mm，咬合150mm，桩长19.33m。旋喷桩计划用2台钻机施工，每天成桩8根，旋喷桩桩计划施工16天。南岸始发井端头加固计划于2010年6月1日2010年6月28日进行。（2）北岸盾构接收工作井端头包括266幅三轴搅拌桩桩，桩径850mm，咬合250mm，桩长24.7m。搅拌桩计划用1台钻机施工，每天成桩8根，搅拌桩桩计划施工34天。59根旋喷桩，桩径600mm，咬合150mm，桩长24.7m。旋喷桩计划用2台钻机

13、施工，每天成桩8根，旋喷桩桩计划施工8天。北岸接收井端头加固计划于2010年10月2日2010年11月5日进行。6. 加固施工方案采用三轴搅拌桩与高压旋喷桩结合的加固方式,即在沉井下沉后地基基本稳定后对靠近洞门0.6m以外向北11.4m、隧道顶部以上3.0m、沉井刃脚底面以下1.0m范围土层采用采用850mm密排咬合250mm三轴搅拌桩进行水泥掺量18%的强加固施工,加固范围至地表范围内被扰动土体采用三轴搅拌桩进行水泥掺量为12%的弱加固施工，靠近洞门前方0.6m段采用600mm密排咬合150mm高压旋喷桩加固，以保证加固段与洞门地连墙密贴,确保盾构机安全始发与到达。待内衬施工完毕后,旋喷桩同

14、加固结构间隙用单排旋喷桩加固。 始发端头地基加固见图图5-1 始发端头地基加固剖面图、图5-2 始发端头地基加固平面布置图；接收端头地基加固见图5-3 接收端头地基加固剖面图、图5-4 始发端头地基加固平面布置图。图5-1 始发端头地基加固剖面图图5-2 始发端头地基加固平面布置图图5-3 接收端头地基加固剖面图 图5-4 始发端头地基加固平面布置图7. 加固施工工艺及方法7.1. 三轴搅拌桩施工7.1.1. 三轴搅拌桩施工工艺流程清除地表障碍物开挖沟槽布置拆接钻杆平台桩机就位拌制水泥浆喷浆、喷气下沉搅拌喷浆(不喷气)提升搅拌搅拌结束,移至下一桩位施工见图6-1三轴搅拌桩施工工艺流程图。 图6

15、-1 三轴搅拌桩施工工艺流程图施工时成桩的顺序见三轴钻进施工步骤图6-2。图中阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量。 钻进的施工步骤如下：(1)障碍物清理因该工法要求连续施工，故在施工前应对加固施工区域地下障碍物及管线进行清理或移位，以保证施工顺 利进行。(2)测量放线施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，计算出加固中心线角点坐标（或转角点坐标），利用测量仪器精 确放样出加固中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩，做好工程测量复核单，提请甲方验收。(3)开沟槽在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上

16、预先开挖沟槽。根据放样出的水泥土搅拌桩加固中心线，用1.0m3小挖掘机沿加固中心线平行方向开掘工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，取槽宽约1.0m，深度约0.61.0m。场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽。开挖沟槽余土应及时处理，以保证工法正常施工，并达 到文明施工工地要求。 (4)设置导架与孔位放样在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200200，长度 2.5m，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格为300300，长约812m，转角处H型钢采取与加固结构中心线成45插入，H型钢定位采用H型 钢定位卡。由现场技术员根据设计图纸

17、和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm。本工程使用的三轴搅拌机桩径为850mm，轴心距为 600mm，搅拌桩搭接250mm。三轴搅拌桩采用套打工艺，因此桩心距为1800mm。在沟槽两侧定位型钢以1800mm为间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。(5)桩机就位与垂直度校正用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到0.5%以 上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤 位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在1/220内。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔

18、细观察现场情况，移位要作到平稳、安全。桩机定位 后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩 长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。(6)水泥浆液拌制施工前应搭建好拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，对全体工人做好详细 的施工技术交底工作，水泥采用P032.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的灰水比重严格控制在1.51.7，具体根据可现场实际情况调整，水泥总体掺量为 15%（重量）。(7)喷浆、搅拌成桩启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到 钻头下沉钻进至桩底标高。按

19、照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆60，提升时喷浆40。钻机钻进和提升速度宜 控制在0.61m/min，按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。(8)施工记录施工过程中，由工长负责填写施工记录，施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、断面面积、下沉（提升）搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比。施工过程中质检员、技术负责人、监理工程师监督施工，施工记录报项目监理审批。7.1.2. 质量检验（1）施工前应检查水泥的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度。水泥必须具有供应商提供的出厂合

20、格证和质保书，并按批次取样送检测中心试验合格后方能使用。（2） 施工中质量检验包括机械性能、材料质量、掺合比试验等资料的验证，以及逐量桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、桩身水泥掺量、喷浆速度、水灰比、搅拌和喷 浆起止时间、喷浆量的均匀度、搭接桩施工间歇时间等。（3）施工结束后，应检查桩体强度、桩体直径、防渗效果及地基承载力。（4） 水泥土搅拌桩桩身强度应符合设计要求水泥土搅拌桩的桩身强度应采用试块试验确定，试块制作好后进行编号、记录、养护。试验数量方法：每天作一组试 块规格7.077.077.07cm，水泥土试块采用自然养护测定28天后无侧限抗压强度。测得的28天无侧限抗压强度应不小于1.0M

21、Pa。7.1.3. 检验批抽检计划三轴水泥土搅拌桩的成桩验收按100米施工段划分若干检验批，除桩体强度检验项目外，每一检验批至少抽查桩数的20%。检验批的质量验 收程序和组织应符合建筑工程施工质量验收统一标准(GB50300-2001)的有关规定。三轴水泥土搅拌桩的检验批合格判定应符合建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)的有关规定。三轴水泥土搅拌桩检验批质量验收计划如下：主控项目（1）浆液拌制选用的水泥等原材料的技术指标和检验项目应符合设计要求和国家现行标准的规定。检验方法：查产品合格证及28天复试报告。（2）浆液水灰比、水泥掺量应符合设计和施工工艺要求，浆液不得离析。

22、检验方法：浆液水灰比用比重计抽查，水泥掺量查施工记录，每台班不少于3次。（3）三轴水泥土搅拌桩桩身强度应符合设计要求。搅拌桩的桩身强度应采用试块试验确定。试验数量及方法：每天制作水泥土试块一组，取样点应取沿桩长不同深度处的三点，最上点应低于有效桩顶下3m，采用自然养护测定28d无侧限抗压强度不小于0.8MPa。一般项目三轴水泥土搅拌桩成桩允许偏差应符合下表7-1的规定。序号检查项目允许偏差检查频率检查方法1桩底标高 (mm)+100m，-50mm每根测钻杆长度2桩位偏差(mm)50mm每根用钢尺量3桩径(mm)10每根用钢尺量4桩体垂直度0.5%每根经纬仪测量7.1.4. 特殊情况处理措施（1

23、）有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措 施。（2）在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与设计单位、业主、监理共同协商，确定解决办法。（3）施工过程中， 如遇到停电或特殊情况造成停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不连续墙体；如因故停机 时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。（4）发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉 1.0m后方能继续注浆，等1020秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。（5）施工冷缝处理施工过程中一旦出现冷缝

24、则采取在冷缝处加固桩外侧补搅素桩方案，在加固桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与加固桩搭接厚度约10cm。7.1.5. 三轴搅拌桩桩质量保证措施（一）施工技术关键及保证措施为达到设计图纸及施工验收规范规定的质量标准，除了在人、机、料、法、环各个影响质量的环节上进行全过程控制以外，具体还要注意以下几方面：施工现场应先进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍物，路基承载力应满足重型桩机平移、行走稳定的要求，确保搅拌桩垂直度达到设计要求。三轴搅拌桩应按设计要求进行试成桩，确定在本工程中实际采用的水泥浆液水灰比、成桩工艺和施工步骤，试桩定为23组。工程拟采用自动搅拌系统和散装

25、水泥罐，以确保浆液质量的稳定，因故搁置超过2小时以上拌制浆液，应作废浆处理，严禁再用。严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），搅拌提升时不应使孔内产生负压造成加固区地基沉降，在桩机筒身上做好明显标志，严格控制隔水搅拌桩顶和桩底标高。为提高加固区的隔水质量，本工程采用三轴搅拌桩全断面重复套打搭接工序。桩与桩搭接时间超过24小时，应作为冷缝记录在案，采取在搭接处补做搅拌桩等技术措施，确保搅拌桩的搭接质量。每台班（24小时）抽查1组三联标准模水泥土试块，取样应有代表性，自然养护测定28天后试块无侧限抗压强度，应达到设计要求。认真填写每班组水泥记录及相应报表备查。施工过程中随时检

26、查施工记录，并对照规定的施工工艺对每组桩和检验批进行质量评定，检查重点是：水泥用量、桩长、制桩过程中有否断桩现象、搅拌提升时间。水泥土搅拌桩成桩后可以进行必要的质量跟踪检验，了解搅拌均匀程度桩身强度，以及防渗止水效果，如出现个别不符合规定要求的桩身部位，应采取有效补救措施。（二）成桩施工期的质量控制认真做好各施工班组作业人员分层次技术交底，以及上岗前的培训工作，持证上岗，确保岗位工作质量。确保使用设计强度等级的水泥，进场水泥及时送检，合格后方可使用。严格控制水泥浆比重在（1.51.7）及掺入量，确定下沉速度为1m/min，提升速度为1m/min。为保证施工机械性良好，三轴搅拌机在进场前应检修，

27、施工时也应及时检查；压浆泵及时维修、保养，并准备应急备用压浆泵一套，从而确保喷浆的均匀性和连续性。施工前对桩机垂直度进行检查校正。加强上述施工质量点的全面管理，项目部实现24小时岗位值班制度，做好施工过程质量控制记录。施工过程中，由专人负责填写施工记录，施工记录表中详细记录桩位编号、桩长、断面面积、下沉（提升）的时间及深度、水泥用量、水泥掺入比、水灰比。（三）工程技术资料管理在施工过程中使用的资料应符合国家和地方的标准，对资料进行收集、整理、编目、汇总装订，提供原始记录供有关部门检查，核定。竣工后按规定归档。7.2. 高压旋喷桩施工7.2.1. 高压旋喷桩技术要求高压旋喷桩采用单管法施工；高压

28、旋喷桩桩径600咬合150， 28天无侧限抗压强度不小于0.81.0Mpa，渗透系数小于110-8/sec；旋喷注浆的材料采用强度等级为32.5级普通硅酸盐水泥，根据需要可加入适量的外加剂。水泥浆液的水灰比宜取1：11：1.5，水泥浆液的比重取1.41.5t/m3。水泥浆液量不得少于200L/m；高压旋喷桩的强度和直径，应通过现场试验确定，取得实验结果后，对设计进行调整；应根据本工程旋喷桩深度不等及土质条件的差异，可适当调整其工艺参数；旋喷桩成孔后立即将注浆管插入孔中，待喷嘴达到设计标高方可喷射注浆，当喷射注浆参数达到规定值后，即可随喷随转随提升，当注浆管分段提升时搭接长度不小于100。7.2

29、.2. 高压旋喷桩工艺流程主要工艺流程如图7-2所示。图7-2 高压旋喷桩施工工艺流程图7.2.3. 高压旋喷桩施工方法平整施工场地对施工区域内的建筑垃圾等必须进行清理，对场区内进行平整压实，并把水电引至现场。测量定位 施工场地的基准点、基轴线及水准点均须会同监理及设计单位共同引进，经复核及各方签证后方可使用。对于标定的基准点要做好明显的标志和编号，并做好保护工作。使用经纬仪和钢卷尺等，进行桩位区域边线的测定。对施工区域内的所有桩进行测量定位，并做好明显、牢靠的桩位标志。此外，还要做好测量记录，以便复核。桩机就位钻机安放要保持水平；钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于1.5%。钻孔的位置与设计桩位偏差不得大于50mm。钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻机钻杆必须采用钻杆导向架进行定位。贯入注浆管钻孔 钻孔的目的是为了将喷射注浆管插入预定的地层中。成孔的方法视地质情况而定，具体可采用水射成孔法、旋转振动钻机成孔法、地质钻机钻孔法等。各种成孔方法均应遵循相应的施工操作规范，在此不再赘述。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。成孔过程中应作好详细的钻进记录。插管插管是将喷射