[【隧道方案】盾構(gòu)進(jìn)出洞土體旋噴加固方案]

1、 【隧道方案】盾構(gòu)進(jìn)出洞土體旋噴加固方案 XX 機(jī)場(chǎng) 線盾構(gòu) 進(jìn)出洞 端頭土體 旋噴 加固處理施工方案審批: 審核: 編制:XX 建筑工程有限公司 二 OXX 年 XX 月 第一章 編制依據(jù)及編制原則 1.1 編制依據(jù) 1.1.1 根據(jù)甲方提供資料及盾構(gòu)隧道施工組織設(shè)計(jì)。1.1.2 我單位設(shè)備物資資源,經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力及類似工程施工經(jīng)驗(yàn)。1.1.3 國(guó)家、北京市和建設(shè)部等相關(guān)行業(yè)頒發(fā)的施工規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。1.1.4 依據(jù)實(shí)地調(diào)查情況和相關(guān)部門提供的信息、資料等。1.2 編制原則 1.2.1 在充分理解招標(biāo)文件的基礎(chǔ)上，細(xì)致學(xué)習(xí)圖紙，在充分進(jìn)行實(shí)地考察和交通調(diào)查的基礎(chǔ)上，合理的編制施工方案，使其科

2、學(xué)適用且著重考慮施工的經(jīng)濟(jì)性等因素,其方案做到科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全。1.2.2 施工總體部署合理，施工計(jì)劃可行、高效，確?？傮w工期要求。1.2.3 采用先進(jìn)的設(shè)備和科學(xué)的管理方式確保工程質(zhì)量及施工安全。響應(yīng)業(yè)主的要求，發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，爭(zhēng)創(chuàng)精品工程。1.2.4 在施工全過程中采用周密的環(huán)境保護(hù)措施及文明施工措施。1.3 國(guó)家、北京市現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn) 1、建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 （JGJ79-2002）2、地基與基礎(chǔ)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50202-2002）3、施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)程（JGJ46-88）4、建筑機(jī)械使用安全技術(shù)規(guī)程（JGJ33-86）5、北京市建筑施工現(xiàn)場(chǎng)管理基本標(biāo)

3、準(zhǔn)（91）京建施字第124 號(hào) 第二章 工程概況 2.1 工程及設(shè)計(jì)概況 由長(zhǎng)城B+B公司承建的北京市軌道交通首都機(jī)場(chǎng)線10標(biāo)段區(qū)間右線隧道，采用盾構(gòu)法施工，擬建隧道結(jié)構(gòu)斷面為圓形，凈空斷面尺寸為Φ5.7m。依據(jù)盾構(gòu)施工要求，接收和始發(fā)前需要進(jìn)行盾構(gòu)接受和始發(fā)洞口范圍結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鑿除，為盾構(gòu)進(jìn)、出洞掘進(jìn)提供條件。在盾構(gòu)機(jī)刀盤密貼開挖面之前，為確保開挖面的穩(wěn)定，防止開挖面失穩(wěn)造成水土坍塌涌入基坑，有效控制盾構(gòu)初始掘進(jìn)階段的地表沉降，需對(duì)盾構(gòu)井的端頭土體進(jìn)行加固。本標(biāo)段工程右線隧道共有8 次盾構(gòu)進(jìn)出洞。其中盾構(gòu)始發(fā)井進(jìn)洞1 次，1#風(fēng)井風(fēng)道進(jìn)出洞各1 次，中間檢修井進(jìn)出洞

4、各1 次，2#風(fēng)井風(fēng)道進(jìn)出洞各1 次，盾構(gòu)到達(dá)井出洞1 次，累計(jì)進(jìn)洞4 次，出洞4 次。2.2 工程地質(zhì)條件 2.2.1 地質(zhì)條件 根據(jù)北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司提供的巖土工程初步勘察報(bào)告本區(qū)段從自然地面下 40m 深度范圍內(nèi)的地層分布及巖性特征自上而下概述如下：成因 類別 地層 序號(hào) 巖 性 土 質(zhì) 大 層 層 底標(biāo)高（m）大層 厚度（m）濕 度 人工堆積層 層粉土填土30.2631.39 0.51.7 濕 1 層雜填土濕 第 四 紀(jì) 全 新 世 沖 洪 積 層層粉土25.2527.73 2.95.3 濕很濕 1 層粉質(zhì)粘土 2 層粘土層粉質(zhì)粘土10.1018.05 7.216.8

5、1 層粘土 2 層粉土很濕 晚更新 2 層粉細(xì)砂4.6010.25 1.010.4 飽和 層粉質(zhì)粘土2.468.63 0.6 3.7世 沖 洪 積 層 1 層粘土 2 層粉土很濕 2 層粉細(xì)砂0.965.10 0.9 6.4 飽和 層 粉質(zhì)粘土-2.77-0.74 2.77.7 1 層粘土 2 層 粉土很濕 1 層中粗砂-9.72-6.44 4.77.8 飽和 2 層粉細(xì)砂飽和 層粉質(zhì)粘土-17.75-12.54 4.110.4 2 層粉土很濕 2.2.2 擬建結(jié)構(gòu)與地下土層的關(guān)系 本工程涉及盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞的結(jié)構(gòu)有盾構(gòu)始發(fā)井、1#風(fēng)井風(fēng)道、中間檢修井、2#風(fēng)井風(fēng)道和盾構(gòu)到達(dá)井，共5 處結(jié)構(gòu)。其結(jié)

6、構(gòu)穿越地層基底板埋深見下表。結(jié)構(gòu)名稱 底板高程（m）底板埋深（m）穿越地層 盾構(gòu)始發(fā)井 17.445 12.72 結(jié)構(gòu)底板位于粉質(zhì)粘土和粉細(xì)砂層上，結(jié)構(gòu)自上而下穿越的土層有粉土填土、雜填土、粉土、粘土和粉質(zhì)粘土和粉細(xì)砂層。1#風(fēng)井風(fēng)道 11.88 19.77 中間檢修井 14.39 17.80 2#風(fēng)井風(fēng)道 12.116 20.56 盾構(gòu)到達(dá)井 18.281 15.68 第三章 施工方案設(shè)計(jì) 3.1 方案選擇 本工程涉及盾構(gòu)進(jìn)出洞的結(jié)構(gòu)底板位于粉質(zhì)粘土及粉細(xì)砂層,穿越的土層自上而下分別為:粉土填土、雜填土、粉土、粘土和粉質(zhì)粘土和粉細(xì)砂層。自穩(wěn)性差，開挖極易形成流砂，造成坍塌，危及上部管線及地表

7、建筑物和構(gòu)筑物的安全。故需對(duì)該地層進(jìn)行地質(zhì)改良，使松散土體得到充分填充及密實(shí)，形成具有一定支撐保護(hù)能力的復(fù)合地基，達(dá)到加固之目的，確保盾構(gòu)機(jī)穿越時(shí)上部管線及建筑物的安全，從而保證隧道施工順利進(jìn)行。一般隧道土體加固的方法有注漿工法和高壓噴射攪拌工法。本工程擬選用二重管高壓旋噴樁進(jìn)行端頭土體加固。理由如下：1)注漿工法是靠注入的漿液在砂層（或土層）中滲透擴(kuò)散而與砂（土）結(jié)成整體，或靠注入壓力排除土中水分，以一定的渠道形成脈枝狀或板狀骨架的漿液的固結(jié)體。這種工法基本不破壞土體結(jié)構(gòu)，因而這種滲透固結(jié)體或脈狀固結(jié)體的固結(jié)形狀、位置是無規(guī)則的、隨機(jī)的，可靠性而言相對(duì)較差，有時(shí)不能滿足工程的設(shè)計(jì)要求。2)同

8、時(shí)考慮到本工程的工期較緊，有可能沒有充足的時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)的端頭土體進(jìn)行先期加固。而當(dāng)端頭土體加固和結(jié)構(gòu)同時(shí)施工時(shí)，注漿工法有可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)的初襯發(fā)生碎裂。3)高壓噴射攪拌工法有如下優(yōu)點(diǎn)：高壓噴射的漿液局限在土體破壞的范圍內(nèi)，即漿液的注入部位和范圍是可以控制。注入?yún)?shù)(切削土體的壓力、固化材的注入速度、注入量等)可以調(diào)節(jié)，以獲得符合設(shè)計(jì)需求(強(qiáng)度和抗?jié)B性)的固結(jié)體。設(shè)備輕便、施工方法簡(jiǎn)單、操作容易、占地面積小。漿液多采用水泥和水玻璃漿液，成本低，不污染環(huán)境?？稍诘孛孢M(jìn)行垂直噴射注漿，在地鐵、隧道施工中，也可進(jìn)行傾斜和水平噴射注漿。3.2 施工方法 根據(jù)本工程土體加固范圍及地下管線、地面施工條件等因素

9、，擬采用的二重管高壓旋噴樁進(jìn)行端頭土體的加固。旋噴樁直徑Φ600，間距450。二重管法高壓旋噴施工是選用雙通道的二重注漿管。注漿管鉆進(jìn)到預(yù)定的鉆機(jī)固結(jié)體噴頭高壓膠管氣量計(jì)空壓機(jī)高壓泥漿泵漿桶水泥倉(cāng)攪拌機(jī)水箱土層深度后，通過在管底部側(cè)面的一個(gè)同軸雙重噴嘴，同時(shí)噴射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì)的噴射流沖擊破壞土體。即以高壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置噴射出20MPa 左右壓力的漿液，從內(nèi)嘴中高速噴出，并用 0.7MPa 左右壓力把壓縮空氣從外嘴中噴出，在高壓漿液和其外圈環(huán)繞氣流的作用下，沖切破壞土體，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)和提升，最后在土中形成圓柱狀固結(jié)體。見下面示意圖。二重管旋噴注漿示意圖 3

10、.2.1 工藝流程3.2.2 施工順序及分步質(zhì)量控制 1)平整施工場(chǎng)地 對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的建筑垃圾等必須進(jìn)行清理，之后對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行平整壓實(shí)，并把水電引至現(xiàn)場(chǎng)。2)測(cè)量定位 平整施工場(chǎng)地 測(cè)量定位 樁機(jī)就位 貫入注漿管 旋噴注漿 拔管 沖洗 移位 制備固化劑漿液 施工場(chǎng)地的基準(zhǔn)點(diǎn)、基軸線及水準(zhǔn)點(diǎn)均須會(huì)同監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位共同引進(jìn)，經(jīng)復(fù)核及各方簽證后方可使用。對(duì)于標(biāo)定的基準(zhǔn)點(diǎn)要做好明顯的標(biāo)志和編號(hào)，并做好保護(hù)工作。使用經(jīng)緯儀和鋼卷尺等，采用坐標(biāo)法進(jìn)行樁位區(qū)域邊線的測(cè)定。對(duì)施工區(qū)域內(nèi)的所有樁進(jìn)行測(cè)量定位，并做好明顯、牢靠的樁位標(biāo)志。此外，還要做好測(cè)量記錄，以便復(fù)核。3)鉆機(jī)就位 鉆機(jī)安放應(yīng)保持水平；鉆桿保持

11、垂直，其傾斜度不得大于1.5%。鉆孔的位置與設(shè)計(jì)樁位偏差不得大于50mm。鉆機(jī)與高壓注漿泵的距離不宜過遠(yuǎn)。鉆機(jī)鉆桿必須采用鉆桿導(dǎo)向架進(jìn)行定位。4)貫入注漿管 鉆孔; 鉆孔的目的是為了將噴射注漿管插入預(yù)定的地層中。成孔的方法視地質(zhì)情況而定，具體可采用水射成孔法、旋轉(zhuǎn)振動(dòng)鉆機(jī)成孔法、地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔法等。各種成孔方法均應(yīng)遵循相應(yīng)的施工操作規(guī)范，在此不再贅述。鉆孔的位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于 50mm。成孔過程中應(yīng)作好詳細(xì)的鉆進(jìn)記錄。插管;插管是將噴射注漿管插入預(yù)定的深度。在插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，應(yīng)邊射水、邊插管，水壓力一般不宜超過1Mpa。5)制備固化劑漿液 在旋噴樁貫入注漿管的同時(shí)，后臺(tái)

12、拌制固化劑漿液 (水泥漿等)，待壓漿前將漿液倒入集料斗中。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求配制漿液。6)旋噴注漿 當(dāng)噴射注漿管插入預(yù)定深度后，由下而上進(jìn)行噴射注漿。施工參數(shù)見下表。高壓噴射注漿參數(shù)表 二重管法 空氣 壓力(MPa) 0.7 流量(m 3 /min) 1-2 噴嘴間隙(mm)及個(gè)數(shù) 1-2(一個(gè)或二個(gè)) 漿液 壓力(MPa) 20 流量(L/min) 80-120 噴嘴孔徑(mm)及個(gè)數(shù) Φ2-Φ3(一個(gè)或二個(gè)) 注漿管外徑(mm) Φ75 提升速度(cm/min) 約10 旋轉(zhuǎn)速度(r/min) 約10旋噴過程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)與試樁參數(shù)進(jìn)行施工。注

13、漿管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100mm。對(duì)需要擴(kuò)大加固范圍或提高強(qiáng)度的部分應(yīng)采取復(fù)噴的措施，并使實(shí)際樁頂標(biāo)高高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.30.5M。在旋噴樁施工的結(jié)合部位及樁身咬合比較薄弱的環(huán)節(jié), 可視需要,在原樁位的周圍進(jìn)行補(bǔ)樁，以保證咬合度。在高壓噴射注漿過程中出現(xiàn)壓力驟減、加大或冒漿異常（冒漿量大于注漿量20%或不冒漿）等異常情況時(shí)，應(yīng)查明產(chǎn)生的原因并及時(shí)采取措施。漿液攪拌后不得超過4h；當(dāng)超過時(shí)，應(yīng)經(jīng)專門試驗(yàn)證明其性能符合要求后方可使用。對(duì)冒出地面的漿液，應(yīng)經(jīng)過濾、沉淀，除去雜質(zhì)和調(diào)整濃度后，方可回收使用。旋噴施工中應(yīng)作好施工記錄，記錄應(yīng)詳細(xì)準(zhǔn)確。7)拔管與沖洗 旋噴施工完畢，應(yīng)迅速拔出注漿管，

14、并用清水沖洗管路。8)樁機(jī)移位 待旋噴樁機(jī)注漿管全部提出地面后，應(yīng)先關(guān)閉電機(jī)，然后將樁機(jī)移至新的樁位。9)旋噴樁抽驗(yàn) 旋噴樁完工后必須對(duì)樁身進(jìn)行抽檢，可采取開挖檢查、鉆孔取芯、載荷標(biāo)準(zhǔn)貫入等方法。檢驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)量為施工注漿孔數(shù)的 2%5%。不合格者應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)噴。3.3 注漿材料 3.3.1 注漿材料應(yīng)具有以下性能：1)有良好的可噴性； 2)有足夠的穩(wěn)定性； 3)氣泡少； 4)調(diào)劑漿液的膠凝時(shí)間； 5)有良好的力學(xué)性能； 6)無毒無臭； 7)結(jié)石率高； 3.3.2 注漿材料配比 盾構(gòu)進(jìn)出洞端頭土體加固后，要求具有一定的抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性能。初步考慮采用425 號(hào)硅酸鹽水泥漿，水灰比為1:1-1:1.5，

15、加2%的水玻璃。要求水玻璃模數(shù)在2.4-3.4 之間，濃度要求30-45 波美度為宜。該漿液初凝快，抗?jié)B性能有明顯的提高。施工時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行試噴，以獲得相應(yīng)的噴射參數(shù)和合理的漿液配比。3.4 加固范圍 根據(jù)北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司提供該地段地質(zhì)情況,參考有關(guān)工程參數(shù)，并經(jīng)分析和驗(yàn)算，本工程盾構(gòu)始發(fā)端頭土體注漿加固范圍初定為: 隧道軸線方向（縱向）進(jìn)洞長(zhǎng) 5m，出洞長(zhǎng) 8m，寬為左右線中線各出 5m，厚度11m。即隧道外皮左右各出2m，上下各出2.5m。見下面示意圖。（實(shí)際加固范圍可根據(jù)甲方特殊要求執(zhí)行） 旋噴加固土方量為：22*11*8*4+22*11*5*4=12584m 3 。3.

16、5 漿量計(jì)算 以1#風(fēng)井風(fēng)道、單根旋噴樁為例，以體積法進(jìn)行計(jì)算。Q=π*D e 2 * K 1 *h 1 *(1+β)/4+π*D 0 2 * K 2 * h 2 /4 Q;需用的漿量(m3)； D e ;旋噴體直徑(m)； K 1 ;填充率(0.75-0.9)； h 1 ;旋噴長(zhǎng)度(m)； β孫氏系數(shù)(0.1-0.2)； D 0 ;注漿管直徑(m)；K 2 ;未旋噴范圍土的填充率(0.5-0.75)； h 2 ;未旋噴長(zhǎng)度(m)。Q=3.14*0.6 2 *0.85*11*(1+0.2)/4+3.14*0.075 2 *0.7*

17、11.5/4=3.21m 3 3.6 主要施工設(shè)備配置序號(hào) 機(jī)器設(shè)備名稱 型號(hào) 規(guī)格 1 高壓泥漿泵 SNS-H300 水流Y-2 型液壓泵 300kg/cm 2200kg/cm 22 鉆機(jī) 工程地質(zhì)鉆機(jī)3 空壓機(jī)8kg/m 23m 3 /min 4 泥漿攪拌機(jī) 5 二重管 6 高壓膠管Φ19mm-Φ22mm第四章施工部署 4.1 施工總體目標(biāo) 4.1.1 工程質(zhì)量目標(biāo)：優(yōu)良。4.1.2 工程進(jìn)度目標(biāo) ：滿足盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞的時(shí)間要求，不影響盾構(gòu)掘進(jìn)。4.1.3 安全生產(chǎn)目標(biāo) 嚴(yán)格按照國(guó)家安全制度和規(guī)定，達(dá)到五無、一杜絕及一創(chuàng)建的目標(biāo)。4.1.4 文明施工目標(biāo) 以北

18、京市建設(shè)工程現(xiàn)場(chǎng)文明施工管理辦法及公司有關(guān)安全文明要求為標(biāo)準(zhǔn)，確保達(dá)標(biāo)工地，為公司贏得聲譽(yù)，為業(yè)主增光添彩，為環(huán)保工作做出貢獻(xiàn)。4.1.5 協(xié)調(diào)目標(biāo) 做好內(nèi)外關(guān)系協(xié)調(diào)，結(jié)合工程情況充分發(fā)揮項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)，主動(dòng)爭(zhēng)取各方的支持與配合，做到施工一項(xiàng)工程，交一方朋友。4.1.6 內(nèi)業(yè)管理目標(biāo) 技術(shù)管理責(zé)任明確，技術(shù)檔案管理微機(jī)化，確保內(nèi)業(yè)資料完備、及時(shí)、美觀、先進(jìn)和符合各方要求，并做到工程竣工時(shí)竣工資料即交驗(yàn)完。4.2 組織機(jī)構(gòu)如圖4-1 所示 圖4-1項(xiàng)目經(jīng)理部組織機(jī)構(gòu)圖項(xiàng)目經(jīng)理 項(xiàng)目副經(jīng)理 技術(shù)負(fù)責(zé)人 生產(chǎn) 安全 經(jīng)營(yíng) 水電 測(cè)量 質(zhì)量 計(jì)量 試驗(yàn) 項(xiàng)目經(jīng)理 項(xiàng)目副經(jīng)理 技術(shù)負(fù)責(zé)人 第五章工程質(zhì)量保證體系在本工程注漿施工中，應(yīng)以嚴(yán)格組織管