地铁车站端头加固方案文档格式.docx
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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。
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。
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)
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。
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。
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。
CL-Na·
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
搅拌桩施工
8
两组四班
3
旋喷桩施工
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
设备名称
单位
数量
用电量(KW)
三轴搅拌桩机
台
90×
散装水泥自动拌浆系统
套
45×
压浆泵
15×
空压机
37
5
储浆桶
个
6
挖掘机
7
70T水泥罐
表3-3高压旋喷桩主要施工机械配备表
旋喷桩机
15
高压清水泵
55
三柱塞泥浆泵
排污泵
7.5
泥浆搅拌泵
4.5
拌浆机
9
50T水泥罐
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
1~2
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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