侯家塘站南门口站区间端头加固施工方案.docx

1、侯家塘站南门口站区间端头加固施工方案长沙市轨道交通1号线一期工程5标侯家塘站南门口站区间端头加固专项施工方案编制：审核：审批：中铁十六局集团有限公司 长沙市轨道交通1号线一期工程5标项目经理部二一二年三月一、编制说明1.1编制依据(1) 本工程施工的设计图纸和设计技术要求；(2)长沙市轨道交通1号线一期工程初步设计专家组评审意见（2010年7月）；(3)长沙市轨道交通1号线一期工程KC-2标段南门口站至侯家塘站区间详细勘察阶段沿途工程勘察中国有色金属工业长沙勘察设计研究院；(4)建筑地基处理技术规范 JGJ79-2002；(5)建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）；(6

2、) 业主提供的设计基础资料（包括地形、管线、地质及物探报告等）；(7) 业主、总体和政府部门提供的各种技术联系单和会议纪要等基础资料；(8) 国家、行业、长沙市以及现行工程建设领域的规范、规程、标准等。1.2编制目的侯家塘站车站东西段均为盾构始发井，本区间盾构从侯家塘站车站西端头始发进洞，沿着劳动路自西掘进，在劳动广场右转进入黄兴路，从中铁十二局施工的南门口站南端头出洞，为保证盾构机进出洞安全，隧道进出洞端头土体必须有良好的稳定性和防水性，加固区间两端的车站端头土体，使盾构机进出洞时端头土体不坍塌不渗漏。1.3编制原则确保技术方案针对性强、操作性强；施工方案经济、合理。坚持技术先进性、科学合理

3、性、经济适用性与实事求是相结合。根据工程地质、水文地质、周边环境及工期要求等条件选择最具实用性的施工方案和机具设备。技术可靠性原则根据本工程特点，依据本地及其周边地区类似工程施工经验，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工。经济合理性原则针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案，施工过程实施动态管理，从而使旋喷桩和袖阀管加固施工达到既经济又优质的目的。环保原则施工前充分调查了解工程周边环境情况，紧密结合环境保护进行施工。施工中认真作好文明施工，减少空气、噪音污染，施工污水、废浆经沉淀并取得相关部门的批准后方可排放。施工过程实施ISO14000标准，进行环境管理。建设“

4、绿色工地”，实施“环保施工”。二、工程地质及水文2.1工程地质图2-1 侯家塘站西端头左线地质剖面图图2-2侯家塘站西端头右线地质剖面图图2-3南门口站南端头左线地质剖面图图2-4南门口站南端头右线地质剖面图根据地质资料，车站端头自上而下地质情况描述如下：杂填土：主要由粘性土、砂土混碎石、砼块等建构筑物垃圾等，杂色，硬质物含量介于3050%，地表表部多分布有0.200.80m厚的砼，全线均有分布，其分布厚度与地貌特征、沿线建筑物分布有关，层厚0.4011.5m，平均3.76m。粉质粘土：褐红、褐黄色夹灰白色，硬塑状态，局部呈可塑状态，底部含约15%砂或卵石，切面稍有光滑，具网纹状结构，摇震无反

5、应，具中等干强度及中等韧性。该层在场地内均有分布，一般位于隧道结构顶板之上，层厚0.555.80m，平均2.62m，顶面埋藏深度0.4011.50m，相当于标高31.8254.22m。圆砾：褐黄色，浅灰色、灰白色，饱和，呈中密状态，局部呈稍密或密实状态，石英质，亚圆形，混1030%粘性土及1020%的中粗砂，分选性较差，级配良好。局部夹透镜体状粉质粘土。该层局部分布，主要位于隧道结构顶板之上，层厚0.606.10m，平均2.72m，顶面埋藏深度2.3013.10m，相当于标高26.8252.50m。卵石：灰白色，褐黄色，饱和，呈中密状态，局部呈密实状态，石英质、砂岩质，亚圆形，不均匀含砂、砾石

6、及粘性土约30%，分选性较差，级配良好，卵石粒径为25cm，最大径大于15cm。该层沿线普遍分布，位于隧道结构顶板之上，层厚0.305.10m，平均1.89m，顶面埋藏深度2.2015.10m，相当于标高24.8252.89m。粉质粘土：紫红、褐红色，系泥质粉砂岩或粉砂质泥岩风化残积而成，呈硬塑、局部坚硬状态，遇水易软化。摇震无反应，光泽反应稍有光滑，干强度及韧性中等。该层在沿线均有分布，层厚0.406.30m，平均1.46m，顶面埋藏深度4.2016.90m，相当于标高23.0250.00m。泥质粉砂岩（Ks）：褐红色，岩性主要为泥质粉砂岩，泥质胶结，已风化成土状，岩石组织结构已基本破坏，但

7、尚可辨认，岩芯呈坚硬土状，遇水易软化崩解。层厚0.908.90m，平均2.99 m，顶面埋藏深度5.3011.86m，相当于标高33.7249.00m。 泥质粉砂岩（Ks）：紫红色，泥质胶结，成岩矿物显著风化，岩石组织结构已大部分破坏，但原岩结构清晰，岩石风化节理裂隙很发育，岩芯多呈土夹碎块状，遇水易软化。岩体破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为类。层厚0.5513.7m，平均3.60m，顶面埋藏深度5.6016.40m，相当于标高27.6748.40m。泥质粉砂岩（Ks）：紫红色，局部为灰绿色粉砂岩，粉砂状砂状结构，中厚层状构造，泥质胶结，岩屑成分主要为粉细砂，岩石组织结构部分破坏，少部分矿物

8、风化变质，节理裂隙发育且密闭，多为钙质或泥质物充填，裂隙面见褐色铁锰质浸染，岩芯上见溶蚀小孔，岩芯较完整，多呈柱状，偶呈块状，场地内均有分布，揭露厚度8.0027.86m，顶面埋藏深度15.8026.80m，相当于标高9.4327.94m。 砾岩（Ks）：紫红、灰绿色，砾状、角砾状结构，块状、土块状构造，泥质、钙质胶结，岩屑成分主要为砂质、硅质或灰质，砾石呈棱角状，粒径2.0cm4.0cm，岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变化，节理裂隙发育，多泥质物充填，裂隙面较光滑，岩芯较完整，多呈柱状，偶呈块状，属软岩，岩体基本质量等级为类，遇水易软化、崩解。顶面埋藏深度8.4037.40，相当于标高

9、6.9741.07m。2.2水文地质(1)地表水区间线路位于城市中心地段，地貌单元属湘江级阶地，距湘江最近约0.44km，地表水对隧道施工较小。(2)地下水区间地下水类型主要为第四系孔隙潜水及基岩。第四系孔隙潜水含水层顶面埋深介于地表下10.2014.50米，黄兴南路段主要为湘江冲积阶地的第四系中更新统冲洪积圆砾层，上部多为网纹红白土相隔，故地下水具弱承压性，水量较丰富，常年水位变化幅度812米，为地下水径流区，主要接受大气降水及地表水补给，流向近西，向湘江排泄，根据现场抽水试验结果，砂卵层的抽水试验渗透系数7.4719.46m/d，属中等强透水性地层。黄兴南路段南门口车站南端头加固范围隧道地

10、段穿越圆砾层层且上覆地层为多为土层，地下水丰富，施工中可能会发生涌水、涌砂、甚至造成局部坍塌等工程危害。表2-1 侯家塘站南门口站区间端头地质及水文情况分析表端头位置地质情况埋深（m）地表状况稳定性评价及对策五一广场站南端头右线拱顶为3-1粉质粘土，3-4细砂；洞身为3-8圆砾，5-1粉质粘土；洞底为7-2-2泥质粉砂岩；以下为 强风化泥质粉砂岩： 中风化泥质粉砂岩。10.75黄兴路步行街左右线的隧道洞身及拱顶土层强度低，自稳性差，隧道大部分地段穿越圆砾层且上覆地层为多为土层，圆砾层渗透系数大，地下水丰富，需全面加固。左线黄兴广场站北端头右线拱顶为3-1粉质粘土，3-4细砂；洞身为3-9卵石，

11、5-1粉质粘土；洞底为7-2-2泥质粉砂岩；以下为 强风化泥质粉砂岩： 中风化泥质粉砂岩。6.91黄兴路步行街左右线的隧道洞身及拱顶土层强度低，自稳性差，隧道大部分地段穿越卵石层且上覆地层为多为土层，卵石层渗透系数大，地下水丰富，需全面加固。左线三、端头加固方案五一广场站车站南端头采用袖阀管（约405根）注浆加固结合地面旋喷桩（约172根）注浆方式加固地层及止水。加固范围为线路纵向15.0m（在五一广场站南端头，由于五一广场站1号线为侧式站台，车站端头线间距为8.5m，因左、右线距离较小，为保证盾构施工的安全并结合盾构端头加固综合考虑，端头加固纵向长度按15m）施工加固。横向隧道外轮廓以外3.

12、0m，竖向拱顶以上3m、拱底以下3m，外侧采用两排800600三重管旋喷桩进行地层加固，内侧采用袖伐管注浆，袖阀管中心距0.8m，梅花形布置。旋喷桩采用强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥。水泥浆液水灰比为1.01.5，控制三重旋喷桩的压力，尽量减少旋喷桩对土层的干扰。图3-1 五一广场站南端头加固平面示意图图3-2 五一广场站南端头加固断面图黄兴广场站车站北端头采用袖阀管（约272根）注浆加固结合地面旋喷桩（约144根）注浆方式加固地层及止水。加固范围为线路纵向10.0m，横向隧道外轮廓以外3m，竖向拱顶以上4m、拱底以下深入中风化层1m，端头外侧采用两排三重管旋喷桩800600加固，内侧采用

13、袖伐管注浆，袖阀管中心距0.8m，梅花形布置。旋喷桩采用强度等级为42.5级普通硅酸盐水泥。水泥浆液水灰比为1.01.5，控制三重旋喷桩的压力，减少旋喷桩对土层的干扰。图3-3 黄兴广场站北端头加固平面示意图图3-4 黄兴广场站北端头加固断面图图3-5 旋喷桩平面布置示意图图3-6 袖阀管注浆孔平面布置方式及扩散半径示意图四、施工总体部署4.1临时供水及时供电4.1.1临时供电五一广场站端头加固范围在中铁十二局施工的2号线五一广场站围挡内部，现场施工用电与中铁十二局洽商接入中铁十二局施工场地内施工用电，目前中铁十二局场地内部有两个1000kw箱变，用电存在富余，本次端头加固需要施工用电约300

14、kw，施工用电满足施工要求。黄兴广场站车站北端头加固也在中铁十二局施工的黄兴广场车站施工围挡内部，临时使用十二局施工用电可以满足施工要求。均用五芯电缆沿围档内侧铺设供电线路，并设置二级配电箱，供电电缆场内部分采用套钢管埋地铺设进行保护。4.1.2临时供水施工用水同上接中铁十二局施工用水，用50钢管接至端头加固施工现场。4.2设备配置计划端头加固的主要工程量五一广场车站南端头旋喷桩172根，袖阀管404根，黄兴广场站车站北端头旋喷桩约144根，袖阀管约272根。根据工期计划要求及场地实际情况，其主要设备投入见表4-1：表4-1 拟投入的主要设备设备名称型号功率数量单位旋喷钻机XY-20型30KW

15、2台地质钻机XY-100型25KW3台高压柱塞泵GPB三桩塞高压旋喷桩泵90KW2台空气压缩机0.5MPa，1.0m3/min37KW2台浆液搅拌机立式，100L/min4KW2台泥浆泵BW-150型7.5KW3台注浆泵BW-1507.5KW3台4.3劳动力计划劳动力具体分工如表4-2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，钻孔人员作好现场钻孔记录，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4-2 施工人

16、员计划表序号工 种人数责 任1生产副经理1工程全面负责2安全副经理1主抓现场安全施工3技术负责人1工程技术指导、交底、负责4质量负责人1施工质量检验、监督、负责5技术员1生产技术、资料管理、实施监督6质检员1质量检查、监督、验收7施工队长2负责组织施工、现场管理、监督8安全员2安全检查、监督、执行9材料员1采购材料、保管10高压注浆施工人员16制浆及注浆作业11钻机手4操作钻机12电工1现场生产、施工用电，照明等13机修工2现场设备检修及维护14测量工2测量放线、定桩位、标高15杂工6现场文明施工合计424.4施工进度计划端头加固的施工计划，按照盾构掘进施工的基本要求，满足车站从五一广场站南端

17、头出洞要求，以实现总工期为目标。计划2012年5月1日前完成前期准备工作，先施工五一广场站南端头加固区，主要工程量为旋喷桩约172根，袖阀管约404根。配置2台三重管高压旋喷桩机施工，计划每天完成6根旋喷桩，29天可以完成旋喷桩作业。配置3台地质钻机和3台高压注浆泵进行袖阀管施工，每天完成9根袖阀管注浆，45天可以完成袖阀管施工。本端头加固总计需要约45天时间，预计2012年6约14日完成。为保证端头加固效果，黄兴广场站车站北端头加固待黄兴广场站北端头处围护结构地下连续墙施工完成后进行端头加固，预计6月20日可以开始加固施工。本端头加固旋喷桩约144根，袖阀管约272根。配置2台三重管高压旋喷

18、桩机施工，计划每天完成6根旋喷桩，24天可以完成旋喷桩作业。配置3台地质钻机和3台高压注浆泵进行袖阀管施工，每天完成9根袖阀管注浆，31天可以完成袖阀管施工。本端头加固总计需要约31天时间，预计2012年7月20日完成。两个端头加固区旋喷桩施工和袖阀管施工均同时开始施工，结合现场实际情况，合理安排施工顺序。具体工期计划见表4-3。表4-3 施工进度计划表工作内容工期（d）开始时间结束时间4月5月6月7月施工准备162012年4月152012年4月30五一广场站南端头旋喷桩施工292012年5月012012年5月29五一广场站南端头袖阀管施工452012年5月012012年6月14黄兴广场站车站

19、北端头旋喷桩施工242012年6月202012年7月14黄兴广场站车站北端头袖阀管施工312012年6月202012年7月214.5施工对策1、根据场地移交的情况，合理安排施工投入，保证端头加固施工服从盾构施工的场地要求。2、精心组织、科学管理、以公司整体的技术优势、以ISO9001质量管理体系、确保按期、保质、保量完成本工程。3、密切配合业主和监理，做好各方面工作，按国家验收标准对各工序进行验收。五、端头加固施工方法5.1高压喷桩施工5.1.1三重管高压旋喷施工原理三重管法高压旋喷是是一种浆液、水、气喷射法，使用分别输送水、气、浆液三种介质的三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生高压水流的

20、周围环绕一股圆筒状气流，进行高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切割、破碎的地基中，喷嘴作旋转和提升运动，使水泥浆与土混合，在土中凝固，形成较大的固结体，其加固体直径可达0.8m2m。采用三重管法高压旋喷，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不小于100mm；当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时，立即停止当前桩的高压旋喷工作，并将高压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，也可促进废土排除，减轻加固体单位体

21、积的重量。5.1.2工艺流程 图5-2 高压旋喷桩施工工艺流程图5.1.3高压旋喷桩施工方法1、施工准备（1）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2m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”。（2）桩位放样用全站仪测定高压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，并用直径5mm水泥钢钉钉紧，一桩一钉，保证桩孔中心移位偏差小于20mm。（3）修建排污和灰浆拌制系统高压旋喷桩施工过程中将会产生1020%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

22、件可进行无公害排放。灰浆拌制系统主要设置在水泥库附近，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。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20mm以内，钻孔垂直度误差小于1.5%；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。旋喷桩采用跳孔施工方法施工。图5-3 旋喷桩跳孔施工示意图3、引孔钻进钻机施工前，首先在地面进行试钻，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、拔出岩芯管、插入注浆管引孔至设计深度后

23、，拔出岩芯管，并换上喷射注浆管插入预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，边射水边插管，水压不得超过1Mpa，以免压力过高，将孔壁射穿，高压水喷嘴用塑料布包裹，以防泥土进入管内。5、高压旋喷提升当喷射注浆管插入设计深度后，接通泥浆泵，然后由下向上高压旋喷，同时将泥浆清理排出。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆后再逐渐提升高压旋喷管，以防扭断高压旋喷管。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高压旋喷提升。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

24、围内应适当增加钻杆喷浆高压旋喷时间。在高压旋喷提升过程中，根据不同的土层，调整高压旋喷参数。6、钻机移位高压旋喷提升到设计桩顶标高时停止高压旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。5.1.4技术参数及注浆量选择1、技术参数选择高压水：压力P=2025Mpa，水量Q=6070L/min。压缩空气：压力P=0.50.7Mpa，风量Q=0.81.0m3/min。浆液：压力P=0.31.0Mpa，浆量Q=7080L/min，水灰比1.11.5，提升速度：1020cm/min。旋转速度：1020rpm。开工前，首先试桩，按桩距600mm定出2个桩位，然后钻机钻孔，高喷设备就位以上述参

25、数进行试喷实验，依据现场试喷开挖后搭接情况，确定适当的施工参数。2、浆液注入量以单根旋喷桩为例，采用喷量法进行计算。式中 Q 需要的喷浆量（m3）； 提升速度（m/min）；H喷射长度（m）；损失系数，0.10.2；q单位喷浆量（m3/m）。根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比，即可确定水泥的使用数量。5.1.5施工技术要求1、测放桩位：按图纸要求进行，在确定桩位时，力求准确，并进行复核，桩位打入直径5mm水泥钢钉作标记。2、钻机安装：钻机安装后必须稳固周正，安置在标定的桩位上，使钻头中心对准桩中心，桩位偏差不超过20mm，用水平尺调整钻机水平及钻杆垂直，确保孔斜率不大于1.5%。在钻进过程中，

26、经检查发现孔斜过大，及时调整桩机水平度及钻杆垂直度，终孔后校量钻具，孔深精度控制在20cm以内。3、钻孔：钻孔直径110130mm，钻进至设计深度要求。旋喷桩采用跳孔施工。4、桩机就位：成孔完成后将钻机移走，换用旋喷桩机。安置桩机在已成孔桩位上，使钻头中心对准孔位中心，对位偏差不超过20mm，确保最终桩位偏差不大于20mm，用水平尺调整桩机水平及注浆管垂直度，确保成桩重直度不大于1.5%。 5、地面试喷：下喷射管前，在地面进行试喷，检查技术参数是否达到设计要求。6、浆液配制：拟用1.01.5的水灰比用灰浆搅拌机拌制水泥浆液。7、旋喷注浆：将注浆管下置至设计深度后，启动高压水射流泵、注浆泵和空压

27、机进行旋喷作业，在桩底停浆约半分钟后按60150mm/min的速度徐徐提升钻杆，借喷射旋转提升的协调作用，将水泥浆和原土中的粗颗粒及新的冲切体旋转成一体，固化后成桩。在注浆过程中，施工人员检查水泥浆的水灰比和流量、高压泵压力和钻杆的提升速度及回转速度等施工参数，并及时作好现场施工记录。8、回填灌浆：喷射结束后，水泥浆不断析水固结，浆面随之下降，及时向孔内补充水泥浆液直至液面不再下降为止，本工程采用自流回灌。9、喷射施工完毕后，将注浆管等机具设备用清水冲洗干净，管内不得残存水泥浆。现问题应及时补救，直至满足设计要求。5.2袖阀管施工5.2.1袖阀管工艺原理袖阀管注浆法是通过较大的压力将浆液注（压

28、）入岩土层中，注浆芯管上下的阻塞器可实现分段分层注浆，可由施工需要选择联系或跳段注浆。此工法在需要全程注浆的施工中，通过分段注浆，使得松散的地层和较密实的地层均得到很好的注浆加固效果，避免了以往的注浆工艺在松散地层和较密实地层同时存在时，松散地层注浆量大、较密实地层注不进浆的现象的发生。5.2.2工艺流程图5-3 袖阀管工艺流程图（1）测量放样：根据已布设好的控制点坐标，计算引孔的坐标位置，使用全站仪放出孔位，用水准仪测量地面高程，确定引孔深度。（2）钻孔：采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻进深度应达到注浆固结段。钻进过程中要做好记录，为注浆作业提供参考数据。（3）下管：首先根据引孔深度连接袖阀管

29、，袖阀管上口露出地面20cm，将连接好的袖阀管下口用尖底封好；然后，将袖阀管下入孔中，要确保袖阀管下到孔底。（4）洗孔：用高压水对孔内进行清洗，减少孔内沉渣和泥浆比重；（5）封口：在孔口周围的地面到地面一下1m的距离范围内采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。（6）注浆：采取分段式注浆，每段注浆长度成为注浆步距。开口钢管长度为注浆步距长度，注浆步距一般选取0.8m，梅花形布置。采用袖阀管分段后退式注浆工艺，注浆过程中，每段注浆完成后，向上或向下移动一个步距的芯管长度。宜采用提升设备移动，或人工采用2个管钳对称夹住芯管，两侧同时均匀用力，将芯管移动。每完成34m注浆长度，要拆掉一

30、节注浆芯管。注浆结束后，在注浆管上口盖上闷盖，以便于复注施工。5.2.3袖阀管施工方法（1）测量放样：根据已布设好的控制点坐标，计算引孔的坐标位置，使用全站仪放出孔位，孔位中心距0.8m，梅花形布置。用水准仪测量地面高程，确定引孔深度。（2）钻孔：采用套管护壁水冲法钻进成孔，钻进深度应达到注浆固结段。钻进过程中做好记录，为注浆作业提供参考数据。（3）下管：首先根据引孔深度连接袖阀管，袖阀管上口露出地面20cm，将连接好的袖阀管下口用尖底封好；然后，将袖阀管下入孔中，要确保袖阀管下到孔底。（4）洗孔：用高压水对孔内进行清洗，减少孔内沉渣和泥浆比重；（5）封口：在孔口周围的地面到地面一下1m的距离范围内采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。