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中铁隧道集团三处有限公司
吴家窑站~昆明路站
端头加固专项施工方案
工程名称:
天津地铁三号线第七合同段(区间右线)
编制单位:
中铁隧道集团天津地铁三号线第七合同段
项目经理部
编制人:
贺勇
技术负责:
王海
报送日期:
2009年11月15日
一、编制目的
1、保证盾构机始发及到达掘进施工安全及防水要求。
2、防止盾构始发、到达段地表变化超限,造成地表管线和建筑物变形、开裂。
二、编制依据
1、《吴家窑站~昆明路站区间岩土工程详细勘察报告》;
2、《盾构端头加固设计图》;
3、国家、天津市现行规范和有关标准;
4、现有的技术水平、管理水平和机械设备装备能力及施工经验。
三、工程概况及工程地质概况
1、工程概况
吴家窑站车站主体结构已于2009年11月中旬施工完毕,根据业主总体工期要求及我项目部施工进度计划,计划于2009年11月20日进场进行端头加固作业,端头地基纵向加固长度为11.08m。
到达井计划于2010年展开施工。
在施工过程中要加强质量控制,确保加固土体强度和抗渗透性能满足要求。
根据对现场地面及洞门钢圈进行复测,该加固区地面实测标高为3m,隧道中心线实测标高为-10.66米。
具体情况如下图所示:
2、工程地质概况
始发地质情况剖面图
到达地质情况剖面图
地质情况如图所示,根据现场调查,地质情况描述如下:
从上至下依次为:
1)①-1、①-2为杂填土及素填土,埋深为0~-2.3米。
2)⑧-1粉质粘土,地基承载力为160KPa。
3)④-1粉质粘土、④-2粉土、④-4粉砂、④-9粉土、④-8粉质粘土,埋深为-4~-10米,为上部加固区主要穿越地层。
地基承载力为110-130KPa,其中④-4粉砂层渗透性为中透水,渗透系数达1m/d,且处于盾构掘进区域,掘进时易从盾构机与周围围岩的间隙处产生喷涌。
对加固要求较高。
4)⑤-1粉质粘土埋深为-10~-11.5米。
地基承载力为130KPa;透水性为弱透水,渗透系数0.01m/d。
5)⑥-1粉质粘土埋深为-11.5~-14米。
地基承载力为150KPa;透水性为微透水,渗透系数0.01m/d。
6)⑥-2粉土、⑥-4粉砂,埋深为-14~-18米。
地基承载力为110-130KPa,透水性为弱透水及中透水,渗透系数0.5-1m/d。
始发井地层分析:
④-4、⑥-2、⑥-4粉土粉砂层透水性较强,且土体具有遇水失稳的特性,同时该地层处于盾构机与周围土体交界处,掘进时极易造成涌水、涌砂,对加固要求较高。
加固要求满足条件渗透系数≤1×10-8cm/s。
(1m/d=1.2×10-3cm/s)
⑥-2、⑥-4粉土、粉砂层处于盾构掘进下部土体,一旦失稳易造成盾构机下沉,在始发时应引起足够重视。
3、水文条件
本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水。
赋存于第Ⅱ陆相层以下粉砂和粉土中的地下水具有微承压性,为微承压水。
潜水层存在于人工填土层①、第Ⅰ陆相层③层及第Ⅰ海相层④层中。
该层水以第Ⅱ陆相层⑤-1粉质粘土、⑥-1粉质粘土为相对隔水底板;始发加固区域+3~-10米左右为潜水层。
④-1粉质粘土、④-2粉土、④-4粉砂、④-9粉土、④-8粉质粘土层垂直、水平方向渗透系数差异较大。
微承压水以第Ⅱ陆相层⑤-1粉质粘土、⑥-1粉质粘土为相对隔水底板;始发加固区域-14~-18为微承压水层,为非典型承压水,该层水上升很快,一般在30分钟之内即完成全部上升高度80%左右。
地下水位较高,在水压力作用下易产生涌水、涌砂。
经分层取水样化验,第Ⅱ陆相层湖沼相沉积层之上的地下水对混凝土结构不具腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀,对钢结构具中等腐蚀。
第Ⅱ陆相层湖沼相沉积层之下的地下水对混凝土结构具硫酸盐弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀,
四、施工方案
根据地质情况分析及以往施工经验,拟采用双重管高压旋喷桩施工工艺。
1.1.主要参数设定如下:
1)钻孔深度:
20米(隧道底部以下3.4米)
2)旋喷范围(隧道轮廓线上下左右各3米):
竖直方向-4~-17米。
+3~-4米为空钻,实际旋喷高度为13米;水平方向隧道中心线两侧各6.2米;纵向加固区长度11米。
3)1-16排桩旋喷桩桩径为800mm,排距为600mm,行距为600mm,咬合为200mm,旋喷速度12~15cm/min;17-19排旋喷桩桩径为800mm,排距为400mm,行距为400mm,咬合为400mm,旋喷速度控制在10cm/min以内。
(具体见旋喷桩加固布孔图),采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥。
1.2管线调查及保护
进场加固前对现场管线情况进行详细调查,避免在破除路面及旋喷过程中对管线造成破坏。
根据调查显示,始发井端头距离洞门约6-7米处有一根自来水管,水管埋深距离地面1.5米左右,相对位置在冠梁以上。
在路面破除过程中做好探孔,避免对水管造成破坏。
破除过后水管外露,加固顶面基本与冠梁齐平,虽加固注浆对水管不造成影响,但在施工前仍需对水管进行悬吊保护。
2.施工工艺
(1)定位放线
施工前用全站仪标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。
(2)修建排污系统
旋喷桩施工过程中将会产生20~30%的冒浆量,为此需要修建排污系统,将废浆液引入专设的沉淀池中,本工程在加固区上方用挖机开挖1.5米深沉浆池,并定期进行清理。
(3)钻孔
钻机就位后,对钻机进行调平、对中,调整钻机的垂直度,保证钻孔垂直度误差小于1.0%;钻孔前应调试水泵、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,保证桩体顶底标高满足设计深度。
桩机就位调平、对中
清水泵
试运转
高压清水泵
钻孔
灰浆搅拌、过滤
空压机
钻进下沉至
设计深度
清水泵
试喷
泥浆清理排出
旋喷提升
至设计桩顶标高停喷
清洗注浆泵
提钻头出孔口
回灌浆液
钻机移位
工艺流程图
在钻孔机械试运转正常后,接通高压清水泵和空压机,使高压水压力达到30~33Mpa,流量60~80L/min,压缩空气压力达到0.6~0.8Mpa,在高压水和压缩空气的冲击力作用下,钻机旋转钻进。
(4)下喷射管
将高喷台车移至孔口,先进行地面试喷以调整喷射压力。
为防止水嘴和气嘴堵塞,下管前可用胶布包扎。
下喷射管至设计喷射深度。
(5)制浆
选用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比1:
1~0.65:
1,根据每根桩的灰浆用量制作并充分搅拌,搅拌时间少于3分钟的不得使用,超过初凝时间的浆液也不得使用;灰浆经过两道过滤网的过滤,以防喷嘴发生堵塞;抽入储浆桶内的灰浆要不停地搅拌。
(6)喷射提升
在钻机钻到设计深度后,插入旋喷管,接通泥浆泵,然后由下向上旋喷,同时将泥浆清理排出。
喷射时,先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升旋喷管,以防扭断旋喷管。
为保证桩底端的质量,喷嘴下沉到设计深度时,应在原地旋转10秒钟左右,待孔口冒浆正常后再旋钻提升。
旋喷时的技术参数为:
水泥浆:
压力25~30Mpa,流量90L/min,水灰比1:
1~0.65:
1;旋喷管提升速度:
8~15cm/min。
旋转速度8~12r/min;喷嘴夹角180°在旋喷提升过程中,可根据不同的土层,及时调整旋喷参数。
(7)回灌:
喷射灌浆结束后,利用水泥浆进行回灌,直到孔内浆液面不下沉为止。
(8)冲洗:
喷射结束后,应及时将管道冲洗干净,以防堵塞。
3、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.O.42.5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,开孔直径略大于钻杆直径,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,高压注浆管压力表水电及其其他机械零件。
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再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,应对泵体输浆管中进行清洗后方可继续施工。
(7)施工参数详见下表:
序号
项目
参数
1
旋喷种类
二重管旋喷
2
浆压
25~30Mpa
3
气压
0.6~0.8Mpa
4
转速
12转/min
5
水泥浆流量
≥90L/min
6
气流量
60~80m3/h
7
提升速度
80-150mm/min
8
浆液材料及配比
42.5普硅水泥,水灰比1:
1~0.65:
1,
水泥浆比重1.50g/cm3
4、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。
旋喷桩的施工技术要求如下表:
序号
项目名称
技术标准
检查方法
1
钻孔垂直度允许偏差
≯1.0%
实测或全站仪测钻杆
2
钻孔位置允许偏差
50mm
尺量
3
钻孔深度允许偏差
±200mm
尺量
4
注浆压力
按设定参数指标
查看压力表
5
桩体搭接
>200mm
尺量
6
桩体直径允许偏差
≤50mm
开挖后尺量
7
桩身中心允许偏差
≤0.2D
开挖桩顶下500mm处用尺量,D为设计桩径
8
水泥浆液初凝时间
不超过20小时
9
水泥土强度
qu(28)≥1.2MPa。
试验检验
10
水灰比
0.7~1.0
试验检验
5、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42.5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。
五、资源配备
1、人力资源配备
人员
人数
工作内容
备注
项目行政管理
2
对本分项工程的施工质量、安全、进度、文明施工、材料设备供应等全面管理
包括生产经理
施工队长
技术人员
2
施工测量、技术交底、质量、安全检查、整理资料等技术管理工作
工程部技术人员
造孔施工班
6
旋喷桩引孔施工
两个班同时施工
旋喷施工班
5
旋喷桩喷浆成桩
两个班同时施工
材料设备组
3
材料组织、设备维修
后勤服务组
2
生活服务
施工人员总计:
20人
2、机械资源配备
本工程施工中所需的各主要施工机械、机具见下表。
设备名称
型号
功率(KW)
数量
外型尺寸(m)
(宽×长×高)
备注
钻机
XPZ-50
22
1
/
/
搅拌机
WJG-80
15
2
2×2.5×1.5
高喷台车
CYP
20
1
4×6.5×16
发电机
220
1
空压机
YV6/8
37
3
1.8×3.5×1.8
引孔机
100A
1
灌浆泵
HB80/10
4
2
0.5×0.8×0.6
高压清水泵
TG75-3
75
2
1.0×3.0×0.9
七、工期计划
一台引孔机一昼夜可引孔200m左右,喷射能完成120m左右,旋喷5382m,按工期45天计算,考虑到冬季施工困难,始发井端头加固计划于2009年12月10日开始,2010年1月30完成加固。
到达井加固计划于2010年4月开始进行,5月底结束。
八、质量保证措施
1、质量组织保证措施
(1)健全质量保证体系,严格按照质量体系文件进行质量管理,做到从资源投入和过程控制上保证工程质量。
质量保证体系见图2《质量保证体系框图》。
(2)成立以项目经理为首的质量管理组织机构,严格在质量保证体系下进行管理,作业队以上单位成立全面质量管理小组,对主要工序的施工质量进行有组织的控制。
配备专职的质检工程师和质检员,推行全面质量管理和目标责任管理,从组织措施上保证工程质量真正落到实处。
(3)调集具有丰富施工经验和管理、技术过硬的队伍,选派优秀的技术管理人员和施工管理人员,配置一名业务水平较高、责任心较强的专职质量检验工程师负责端头加固施工。
图2质量保证体系框图
2、质量技术保证措施
为保证旋喷桩的施工质量,根据施工条件、设计要求和相关行业规范,拟采取如下质量保证措施达到施工质量目标。
2.1引孔钻孔施工时应及时调整桩机水平,防止因机械振动或地面湿陷造成钻孔垂直度偏差过大。
岩芯管长不小于2.0米。
穿过砂层时,采用浓泥浆护壁成孔,必要时可下套管护壁,以防垮孔。
2.2安放注浆管前,先在地表进行射水实验,待高压水、气、浆压正常后,才能下注浆管施工。
2.3高喷施工分II序隔孔隔排施工,防止相邻高喷孔施工时串浆。
相邻的高喷桩施工时间间隔不少于48小时。
2.4采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥作加固材料,每批水泥进场必须出具合格证明,并按每批次现场抽样外检,合格后才能投入使用。
水泥进场后,应垫高水泥台,覆防雨彩布,防止水泥受潮结块。
2.5浆液水灰比采用1:
1~0.7:
1,浆液比重1.50~1.65kg/L,每米桩体掺入水泥250kg左右。
施工现场配备比重计,每天量测浆液比重,实行定量加灰制,严格控制水泥用量。
灰浆搅拌应均匀,并进行过滤。
喷浆过程中浆液应连续搅动,防止水泥沉淀。
2.6施工前进行成桩试验,在设计规定的范围内调整施工参数,保证成桩直径。
2.7严格控制喷浆提升速度,其提升速度应小于0.15m/min。
喷浆过程应连续均匀,若喷浆过程中出压力骤然上升或下降,大量冒浆、串浆等异常情况时,应及时提钻出地表排除故障后,复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩,防止出现断桩。
2.8高喷孔喷射成桩结束后,应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌,防止因浆液凝固后体积收缩,桩顶面下降,以保证桩顶标高满足设计要求。
2.9因地下孔隙等原因造成返浆不正常,漏浆时,应停止提升,用水泥浆灌注,直至返浆正常后才能提升。
2.10实行技术人员随班作业制,及时发现和处理施工中的质量隐患。
认真如实填写施工报表,客观反映施工实际情况。
2.11根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数,以确保桩的施工质量。
调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告,经同意后调整。
2.12配备一台备用发电机组。
旋喷桩施工,进入旋喷作业则应连续施工。
若施工过程中停电时间过长,则启用备用发电机,保证施工正常进行。
2.13施工现场配备常用机械设备配件,保证机械设备发生故障时,能够及时抢修。
2.14落实三级质量保证,工班自检合格后报项目部质检工程师进行检查,检查合格后由质检工程师向监理报检进行检查,检查不合格不能进入下道工序。
2.15开工前进行详细的技术交底及安全技术交底,明确质量达标标准。
2.16对现场特种作业人员和机械设备均进行备案,设备及人员变更必须进行报审,通过后才可进行施工。
九、安全保证措施
1、编制详细的安全操作规程、细则、制度及切实可行的安全技术措施,满足天津市安全生产要求。
2、每一工序开始前,做出详细的施工方案和实施措施,报经监理工程师审批后,及时做好施工技术及安全技术交底,并在施工过程中督促检查,严格坚持特殊工种持证上岗。
3、根据施工作业种类和特点,按照国家《劳动保护法》要求发放劳动保护用品。
正确使用劳动保护用品。
4、进行定期和不定期的安全检查,及时发现和解决不安全的事故隐患,杜绝违章作业和违章指挥现象,同时加大安全教育及宣传力度,对重点作业场所、危险区、主要地段设安全及警示标志。
5、坚持每周安全日的安全学习制度。
严格执行交接班制度,坚持工前讲安全、工中检查安全、工后评比安全的“三工制”活动。
6、施工用电做到一机、一闸、一漏保。
安全用电符合施工现场用电JGJ-46-2009规范要求。
所有用电设备均应满足天津市及业主监理要求。
7、高压容器要经过鉴定后方可使用。
8、经常检查高压浆管,发现破损及时更换。
十、文明施工保证措施
1、在施工队伍进场前,对职工进行宣传、教育。
在施工过程中协调好与当地居民、当地政府的关系,共建文明窗口。
2、加强对施工人员的文明施工宣传,加强教育,统一思想,使广大干部职工认识到文明施工是企业形象、队伍素质的反映,是安全生产的保证。
增强现场管理和全体员工文明施工的自觉性。
3、健全各项文明施工的管理制度,如岗位责任制、经济责任制、奖罚制度、会议制度、专业管理制度、检查制度、资料管理制度等。
4、明确各级领导及有关职能部门和个人的文明施工的责任和义务,从思想上、行动上、管理上、计划上和技术上重视起来,切实提高现场文明施工的质量和水平。
5、在现场施工过程中,施工人员的生产管理符合施工技术规范和施工程序要求,不违章指挥,不蛮干。
对不服从统一指挥和管理的行为,按处罚条例严格执行。
6、合理布置场地,各项临时设施必须符合标准要求,做到场地整洁、道路平顺、排水畅通、标志醒目、生产环境达到标准作业要求。
7、及时调整设备、机具和材料的位置,保证摆放整齐,保持工作面宽敞,提供良好的工作环境。
施工现场坚持工完料清,垃圾杂物集中堆放,及时处理。
施工废水严禁乱排,必须严格按照环保规定和招标、设计文件要求经处理达标后排放。
十一、冬季施工措施
1、对外露施工用水水管进行保温处理,使用保温泡沫进行包裹,确保工程连续性,避免因施工原因造成桩体咬合不到位。
2、在加固范围内使用钢管及帆布搭建保温棚,保证雨雪天气能正常施工。
加强对机械设备维护保养,备足关键配件,确保不长时间停止施工。
3、材料储备场地做好保温措施,确保材料在施工前后满足要求。
十二、应急预案措施
突发事件根据事件的对象、性质、损失程度、可预见和可控程度进行等级划分,对各类事件主要从管理和组织上采取对策,制定预防措施和预备方案十分必要。
根据本工程施工现场周围的环境情况,对可能出现的险情进行识别,并采取相应对策:
1.在路面破除及施工过程中对沿线管线造成破坏。
(1)、进场前进行详细调查,避免因盲目施工带来安全隐患。
(2)、严格按照审批的施工方案指导施工。
(3)、发生险情立即与相关单位联系,协调解决,避免因隐瞒实情造成更大的风险。
2.在旋喷施工过程中由于施工参数控制不严,导致对连续墙造成破坏
(!
)、严格控制各项施工参数,确保工程质量。
(2)、做好应急物资储备,发生险情第一时间处理,避免险情进一步扩大。
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