高压旋喷桩止水帷幕施工方案Word格式文档下载.docx
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2.2设计概况
本站为地面两层,一层为站厅层,层高5.8m;
二层为站台层,层高1.75m,站台上局部存在设备用房,层高3.7m。
车站局部设置两层地下室,地下一层是设备用房,层高5.4m;
地下二层是变电夹层,层高2.6m。
本站的结构高度8.35m。
本站结构型式为“桥-建”组合结构体系,车站总长108m,总宽度24.2m,轨道梁跨度为9m,车站线路设计平面局部曲线,设计坡度为平坡,设计轨面高程6.45m(45.6m)。
车站有效站台中心里程:
K17+735.403,车站起点里程:
K17+639.503,车站终点里程:
K17+802.303。
本站为一次实施车站,中间位置设后浇带,车站基础采用桩基础、承台及系梁形式,结构采用现浇混凝土施工工艺完成。
本车站相对标高±
0.000m相对于绝对标高:
39.15m。
本车站地下部分基坑开挖深度1~4轴(CD轴)为5.2m,1~6轴(AB轴)、5~6轴(CD轴)开挖深度为2.5m,7~13轴开挖深度为8.3m。
基坑开挖深度>5m部分采用灌注桩+锚索的围护形式,主体围护桩采用φ1.0m钻孔灌注桩。
冠梁截面尺寸1.0m×
1.0m。
局部边坡支护用10cm厚喷射混凝土并挂钢筋网片φ8mm@15×
15cm,桩外设φ80cm@60cm旋喷止水帷幕,插入岩层(强风化或中风化)0.5m。
坑内采用集水井降水。
2.3施工环境和条件
(1)地面周边建筑物
张村站位于松岭路、李宅路交叉口西北角,车站小里程侧为保张路,直线距离约64m,大里程侧为张村河及张村村路,直线距离约15m;
车站右侧为松岭路,直线距离约24m;
左侧为“马黛茶吧”及“佳利钢材”,房屋结构为轻型彩钢板房,直线距离约20m。
(2)地下管线分部情况
本车站施工范围内无地下管线,车站施工范围外右侧存在一电力管廊,距车站最近距离为4m(此处基坑开挖深度为1.4m);
距车站最远距离为18m(此处基坑开挖深度为7.7m)。
2.4工程地质及水文地质
2.4.1工程地质特征
本地段地表多为人工回填改造,场区第四系主要由第四系全新统人工填土、全新统洪冲积层组成。
基岩以燕山晚期花岗岩为主,其在浅层侵入的过程中形成面积较大的岩株,场区受劈石口断裂控制,煌斑岩及花岗斑岩岩脉发育较好,局部受动力变质作用形成有砂土状碎裂岩、块状碎裂岩等构造岩体,其风化程度及风化带特征有较大差异。
现按地址年代由新到老、标准地层层序自上而下分述如下:
(1)第四系全新统人工堆积层(Q4ml)
第1层:
素填土,黄褐色,稍湿,松散;
以回填砂土、黏性土为主,局部夹有碎砖等建筑垃圾。
SZS17号孔东部井边因挖井,回填超过10m,以回填1~2cm花岗岩碎石为主,井深约14m。
人工填土回填年限不足10年,无序堆填而成,且回填成分杂乱,厚度变化较大,密实程度不均匀,工程性状不稳定,开挖后自稳能力差。
(2)全新统洪冲积层(Q4al+pl)
第5层:
砾砂,褐黄色,湿~饱和,中密,矿物成分以石英、长石为主,分选差,磨圆差,局部含少量碎石。
第7层:
粉质黏土,褐色~黄褐色,可塑,具中等压缩性,见有铁猛氧化物条纹,韧性中等,结构性一般,含少量粗砂,有光泽反应,干强度中等。
第9层:
砾砂,黄河~褐黄色,饱和,中密~密实,矿物成分以石英、长石为主,磨圆,分选一般,含有较多花岗斑岩碎石块,直径约为2~6cm。
(3)粗粒花岗岩
第16下层:
粗粒花岗岩,强风化下亚带,肉红色~黄褐色,矿物蚀变较强烈,岩芯多为角砾~碎块状,手掰易碎,干钻进尺缓慢,该层进行标准贯入试验2次,50击时分别贯入5,15cm,岩芯采取率50~70%。
第17层:
粗粒花岗岩,中等风化带,肉红色,矿物蚀变中等,节理裂隙发育,节理面平直、光滑、闭合~微张,节理面铁猛质渲染明显,岩芯以3~8cm的块状和短柱状为主,岩芯表面粗糙,锤击声暗哑,岩芯采取率75~80%。
该带岩体属破碎~较破碎的较软岩,岩体基本质量等级Ⅳ级。
第18层:
粗粒花岗岩,微风化带,肉红色,矿物蚀变轻微,局部节理稍发育,节理面与轴向夹角0~30度,节理面平直、光滑、闭合,贯通性良好,岩芯较完整,坚硬,锤击声脆,岩样多呈短柱~柱状。
岩芯采取率75~85%。
该带岩体属较完整的较硬~坚硬岩,岩体基本质量等级Ⅲ~Ⅱ级。
(4)煌斑岩
第161层:
煌斑岩,强风化带,黄绿色,矿物蚀变强烈,岩芯手搓呈砂土状,该层进行标准贯入试验1次,50击时贯入20cm,岩芯采取率约65%。
揭露段岩体属极破碎的软岩,岩体基本质量等级Ⅴ级。
第171层:
煌斑岩,中等风化带,灰绿色,节理裂隙稍发育,取芯呈块状~柱状,锤击声脆,取芯率约75%,揭露段岩体属较破碎的较软岩,岩体基本质量等级Ⅳ级。
第181层:
煌斑岩,微风化带,灰绿色,矿物蚀变轻微,节理较发育,节理面见铁染,岩芯呈块状~柱状,岩芯采取率约80%,揭露段岩体属较完整的较硬~坚硬岩,岩体基本质量等级Ⅲ~Ⅱ级。
(5)花岗斑岩
第183层:
花岗斑岩,微风化带,肉红色,节理裂隙发育,沿节理面见铁染、绿泥石化斑点。
金刚石钻进采取的岩芯呈碎块状,岩块坚硬,锤击声脆,难碎,属节理发育带(JL)。
揭露段岩体属破碎的较硬~坚硬岩,岩体基本质量等级Ⅳ级。
(6)构造岩
第165层:
砂土状碎裂岩,灰白~肉红色,原岩为粗粒花岗岩,受构造作用影响,矿物蚀变强烈,长石多高岭土化,岩体结构破坏严重,岩芯多数呈块状~柱状,手搓易碎呈砂土状,该层进行标准贯入试验1次,50击时贯入20cm,,取芯率约60%。
。
揭露段岩体属较破碎的极软岩,岩体基本质量等级Ⅴ级。
第175层:
块状碎裂岩,灰白~肉红色,原岩为粗粒花岗岩,矿物蚀变中等,受构造挤压影响,岩体被切割成直径2~8cm块状,该层为碎裂块状岩体,但岩芯较坚硬,岩芯采取率在65%~75%。
揭露段岩体属破碎的软岩~坚硬岩,岩体基本质量等级Ⅳ~Ⅴ级。
2.4.2岩土设计参数建议值
(1)部分岩层饱和单轴抗压强度标准值
地层代号
岩土名称
饱和单轴抗压强度标准值(MPa)
17
中风化花岗岩
26.04
18
微风化花岗岩
73.89
17-1
中风化煌斑岩
19.41
18-1
微风化煌斑岩
53.29
17-5
块状碎裂岩
26.19
18-3
微风化花岗斑岩
69.22
(2)部分岩层桩的极限侧阻力标准值和极限端阻力标准值
桩的极限侧阻力标准值
钻孔桩qsik(KPa)
桩的极限端阻力标准值
钻孔桩qpk(kPa)
1
素填土
/
5
砾砂
75
7
粉质黏土
50
9
80
16下
强风化花岗岩下亚带
130
6500
161
强风化煌斑岩
100
165
砂土状碎裂岩
(3)岩土建议值
时代与成因
天然密度
天然含水量
孔隙比
粘聚力标准值
内摩擦角标准值
压缩系数
压缩模量
变形模量
地基基本承载力值
桩的极限摩阻力
地基系数的比例系数
ρ
w
e
Ck
φk
a1~2
ES1~2
EO
σO
qsik
fi
m和mo
g/cm3
%
kPa
°
MPa-1
MPa
kPa/m2
Q4ml
1.8
20*
20
Q4al+pl
2
26*
14
200
70
15000
1.96
23.8
0.7
28.1
12.7
0.3
5.27
180
45
8000
2.05
35*
330
25000
注:
φ内摩擦角,带*为等效内摩擦角,土层粘聚力、内摩擦角值为直接快剪试验所得。
2.4.3气象特征
(1)风
以团岛20年统计资料,青岛风向以SE、N、NNW向频率最高,分别占12%、11%和10%。
6级以上大风以N、NNW向最多,年平均风速5.5m/S,最大风速38m/s(ENE)。
强风向为WNW和NNW,风速为23m/s,多出现在3月及12月。
瞬时风速大于17m/s的天数为42.83天/年。
年平均受台风侵袭或受台风外围影响达7次。
(2)降雨
青岛累年平均降水量为714mm,年最大降水量为1225.2mm(1975年),最小降水量347.4mm。
由于受地形、地貌的影响,降水量地区分布很不均匀,累年平均降水量等值线走向呈SW~NE向,年最大降水量与最小降水量比值在3~5之间,73%的降水集中在6~9月。
按日降水量≥0.1mm/日计算,年平均降雨日为82天,最多116天,最少56天。
累年平均暴雨日,即日降水量≥50mm,为2.9天,最多为7天。
年最大降雪量270mm。
(3)气温
青岛年平均气温12.3℃。
累年各月平均气温:
8月最高,1月最低,分别为25℃和-0.4℃。
极端最高气温38.9℃(2002年7月15日)。
极端最低气温-20.5℃(1957年1月22日)。
青岛寒潮一般发生于11月~次年2月,平均每年发生4.9次,年均结冰日82天。
(4)雾
海雾频繁是青岛特点之一,夏季是海雾盛行季节。
以SE风产生雾最多,累年平均雾日,即能见度小于1000米时,雾出现日数为43.4天,多发生在4~7月,雾盛行季节,有时可持续近10天。
(5)相对湿度及蒸发量
青岛累年年平均相对湿度75%,累年7月最大,可达92%,11月最小为64%。
陆上水面蒸发量1398.90mm,陆面蒸发量521.70mm。
2.4.4水文特性
(1)地下水腐蚀性评价
根据《混凝土结构耐久性设计规范》(GBT50476-2008),本车站的氯化物环境的作用等级可不予考虑,化学腐蚀环境对桩基、承台的作用等级为V-C,对其他部位的作用等级可不予考虑。
根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB10005-2010),本车站碳化物环境对上部结构作用等级为T2,对桥墩、承台作用等级为T3级、对桩基为T1级;
冻融破坏环境对上部结构、桩基无作用等级,对桥墩、承台作用等级为D2;
化学侵蚀环境对桩基、承台的作用等级为H1,对其他部位的作用等级可不予考虑、盐类结晶破坏环境对承台的作用等级为Y1,对其他部位的作用等级可不予考虑;
氯盐环境、磨蚀环境在本车站的作用等级可不予考虑。
(2)水文地质条件
青岛地区河流属沿海近缘水系,注入胶州湾中。
所有河流流量明显受降水控制,季节性变化明显,设计范围主要河流有白沙河、张村河。
地表水:
本车站位于张村河南岸,张村河是青岛地区的一条主要河流。
地下水:
本车站地下水根据地貌单元分为主第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。
地下水动态特征:
青岛地区地下水位年内变幅一般年份1~2m,丰水年可达2m以上,多年呈现均衡状态,基本没有明显的升降趋势。
稳定地下水位高程:
根据地勘资料显示,张村站施工范围内稳定地下水位高程自1轴向13轴标高为31.5~32.4m之间。
3总体施工方案
3.1施工进度计划安排
本车站高压旋喷桩止水帷幕计划2016年10月10日开始施工,2016年10月31日施工结束。
3.2止水帷幕设置范围
高压旋喷桩止水帷幕设置于基坑围护桩外侧,与基坑围护桩中心间距为1.1m,在1~4轴(A轴)外侧由于存在地下电力管廊,此处高压旋喷桩止水帷幕于A轴与B轴之间穿过,本站共计旋喷桩486根,合计7533m。
高压旋喷桩职位帷幕具体布置位置见下图:
3.3止水帷幕设计参数
止水帷幕设计形式:
采用三管旋喷桩止水;
旋喷桩直径:
φ800mm;
旋喷桩间距:
φ600mm,相互咬合200mm;
旋喷桩深度:
至不透水层0.5m;
水泥标号:
P.O42.5普通硅酸盐水泥;
水灰比:
1:
1~1:
1.5,水泥掺量:
25%;
注浆压力:
不小于20MPa,但应保证有效桩径不小于750mm;
止水帷幕渗透系数:
≤10-6cm/s。
3.4施工顺序
根据总体施工部署及现场工作面开展情况,本车站高压旋喷桩止水帷幕计划优先施工1~6轴,自1轴A轴开始向1轴D轴方向施工,最后闭合形成整体。
4施工准备与资源配置计划
4.1技术准备
接到施工图纸后,及时组织技术人员熟悉图纸,并参照地质资料、技术标准等,及时组织技术交底,尤其施工关键点及工程的质量要求要详细文字交底,做到人人心中有数,严格按设计及规范要求施工。
4.2现场准备
(1)生活设施布置
施工现场布置本着对现场合理利用、布局紧凑,有利于工程施工、现场管理及文明施工的原则布置,根据工程现场的施工需要,结合施工现场的实际情况,本工程工人宿舍外租解决,工地不设工人宿舍。
(2)办公设施布置
利用总承包单位的现场临时办公室,作为本单位的管理人员办公场所。
(3)水泥浆液配置后台布置
后台布置在1轴小里程侧左侧车站施工范围外位置,用来存放散装水泥和水泥浆液配置,水泥浆液由注浆管连接至桩机,直至所有帷幕桩施工结束。
(4)施工道路布置
现场施工便道位于车站施工范围左侧,与主干道连接相通,在钻机各自区域内布置相应的临时支道,满足于止水帷幕桩施工需求,临时道路采用混凝土硬化,以满足设备及材料运输需要。
(5)施工现场排水
根据本工程现场条件,本工程现场排水以集水坑为主配合排水沟,在本工程便道一侧设置集水坑,施工区排水沟连通集水坑,雨天时,施工区积水被排放到集水坑,这样保证施工现场的干净清洁,有利施工。
积水坑中的集水要及时清除,坑周围设安全警示牌及警示灯,保证施工安全。
(6)施工现场管理
1、为了使施工现场按照施工进度计划的要求有条不紊的组织施工,施工现场总平面的使用必须严格执行统一管理的原则,由项目经理负责;
施工现场总平面的使用根据进度计划安排的施工内容实施动态管理。
2、现场重要入口悬挂出入制度、安全警示牌、场容管理条例、工程简介等,教育职工维持良好的工作秩序和纪律。
3、凡进入现场的设备、材料必须按平面布置的位置按要求堆放和布置。
4、周转材料及时清理并摆放整齐。
4.3劳动力配置
根据施工进度,安排施工人员的进出场计划,优化组合施工人员,避免施工现场出现人员闲置、窝工现象,使整个施工有序进行。
电焊机、电工、钻机、汽车、吊车等操作要持证上岗。
进场工人要经过安全教育、岗前培训,所有施工人员都要学会基本安全常识、安全劳保用品使用方法及施工控制要点。
施工过程分三个施工阶段:
施工准备阶段,止水帷幕施工阶段,竣工退场资料整理阶段。
劳动力配置计划见下表
序号
岗位
人数
备注
班组负责人
全面负责该施工任务管理、协调工作
技术员
质量管理
3
安全员
兼电工
4
设备主管
设备采购、维修、管理兼现场文明施工
打桩机驾驶员
负责操作JB160桩机
6
挖掘机驾驶员
指挥
操作MAC240-3B,指挥起重及桩机行走
8
辅助工
前台操作、保洁等
司泵
开泵、维修泵
10
拌浆
操作自动拌浆系统
4.4机械准备
进场前组织人员对设备进行检修和维护、保养,并进行试运行,对设备状态进行标识。
并购买一定数量的各种机械设备的易损件,以备施工中换用。
机械配置计划见下表:
设备名称
型号
数量
三轴搅拌机
MAC-240-3B
桩机
JB160
压浆泵
BW-200
320泵
挖掘机
EX-230
空气压缩机
10M3
自动拌浆系统
Z20
高喷机
三重管式
高压水泵
3XB75Kw
空压机
YV6/837Kw
泥浆泵
ILB80/10
11
工程钻机
XY—300型
12
搅拌机
4Kw
13
潜水泵
2.2Kw
4.5材料准备
考查原材料市场,水泥使用经过考察认可的大厂合格产品。
按计划组织施工材料进场。
进场时必须进行严格的进场检验,须全部达到质量要求,达不到要求的或质量证明资料不齐全的材料不得进场使用,材料进场后及时进行材料复试。
本工程试验的材料包括注浆水泥等材料,按批量进行见证取样并送检。
5施工方法
5.1原理及工艺流程
三管法旋喷是一种水、气喷射、浆液灌注搅拌混合喷射的方法。
即用三层喷射管使高压水和空气同时横向喷射,并切割地基土体,借空气的上升力把被破碎的土由地表排除;
于此同时,另一个喷嘴将水泥浆低压力喷射注入到被切割、搅拌的地基中,使水泥浆与土混合达到加固目的,其加固直径可达800~2000mm。
采用三管法旋喷,应先送高压水、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得小于100mm;
当达到设计桩顶高度或地面出现溢浆现象时,应立即停止当前桩的旋喷工作,并将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,也可促进废土的排除,减轻加固体单位体积的重量。
旋喷桩施工工艺流程见下图。
高压旋喷桩施工工艺流程图
5.2施工工艺参数
施工工艺参数下表:
旋喷桩施工主要技术参数参考表
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
水泥浆
1~2
100~150
水灰比
1~1.5:
提升速度(cm/min)
7~14
旋转速度(r/min)
11~14
旋喷桩施工前进行试桩,根据实际情况以确定预定的浆液配比、喷射压力、喷浆量等技术参数。
试桩数量不少于3根,具体位置根据现场实际情况与监理一同确定。
浆量计算:
以单位时间喷射的浆量及喷射持续时间,计算出浆量,计算公式为:
Q=(H/v)q(1+β)
式中Q—浆量(m3);
H—喷射长度(m);
q—单位时间喷浆量(m3/min);
β—损失系数,通常0.1~0.2;
v—提升速度(m/min)。
根据试桩参数计算所需的喷浆量,以确定水泥使用数量。
5.3旋喷桩施工方法
5.3.1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2米以内的障碍物,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
施工前用全站仪测定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,并用竹签钉紧,一桩一签,保证桩孔中心移位偏差小于50mm。
(3)修建排污和灰浆拌制系统
旋喷桩施工过程中将会产生10~20%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。
沉淀的泥土则在开挖基坑时一并运走。
沉淀和排污统一纳入全场污水处理系统。
灰浆拌制系统主要设置在水泥附近,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。
5.3.2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10mm以内,钻孔垂直度误差小于0.3%;
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。
5.3.3引孔钻进
钻机施工前,应首先在地面进行试喷,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。
5.3.4拔出岩芯管、插入注浆管
引孔至设计深度后,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,要边射水边插管,水压不得超过1Mpa,以免压力过高,将孔壁射穿,高压水喷嘴要用塑料布包裹,以防泥土进入管内。
5.3.5旋喷提升
当喷射注浆管插入设计深度后,接通泥浆泵,然
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