中间风井始发井端头加固施工方案6.15(同名416).doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流中间风井始发井端头加固施工方案6.15(同名416).精品文档.南京地铁十号线土建工程D10-TA03标盾构始发端头地基加固方案编制: 审核: 审批: 中铁十四局集团有限公司二一一年四月十五日目 录1、工程概况11.1、水文、地质情况11.1.1 东端盾构始发井水文情况11.1.2 东端盾构始发井地质情况21.2、周边环境和地下障碍物情况32、盾构始发存在的风险点分析及应对措施32.1 盾构始发流程32.2盾构始发风险点分析42.3风险点应对措施43、端头加固范围和形式54、洞门土体加固施工方案64.1端头加固前的施工准备64.2 施工总体方
2、案84.2.1三轴搅拌桩施工84.2.2 冻结施工134.2.3 高压旋喷桩施工155、质量保证措施185.1 三轴搅拌桩质量保证措施185.2 冻结施工质量保证措施195.3 高压旋喷质量保证措施206、安全、文明施工保证措施216.1施工现场216.2机械操作安全技术要点226.3供电及照明安全措施231、工程概况中间风井设计起迄里程:左线起点里程为DK14+850.039,左线终点里程为DK14+970.539,盾构机主机长14.5m,中间风井为地下三层构筑物,明挖法施工,区间采用盾构施工,盾构机开挖直径11.64m,盾尾采用4道盾尾刷+1道钢板束。中间风井平面及横断面图结构布置如图1-
3、1所示。区间大盾构从风井小里程端始发(以下均称为东端盾构始发井)。图1-1 中间风井结构平面布置图东端盾构始发井长21m,宽19.35m,围护结构采用地下连续墙形式。始发井底板埋深约30.5m。东端盾构始发井平面、剖面如图1-2、1-3所示。 图1-2 东端盾构始发井平面图 图1-3 东端盾构始发井剖面图1.1、水文、地质情况1.1.1 东端盾构始发井水文情况施工场区范围内地下水主要为潜水和承压水。潜水层地质为粉质黏土、淤泥质粉质黏土夹粉砂薄层;承压水层地质为粉细砂、中细砂、含砾中粗砂、卵砾石层。孔隙潜水主要补给来源为大气降水、地表水渗入、灌溉水回渗;微承压水主要补给来源为上部孔隙潜水下渗和长
4、江水的侧向渗流,排泄方式以径流及向长江水体侧向渗流为主。中间风井施工场地标高6.8m,地下潜水位埋深约1.4m,标高为5.40m;微承压水水位埋深2.04.0m,标高约为4.5m。1.1.2 东端盾构始发井地质情况根据盾构区间隧道地质勘察资料,区间隧道洞口土体加固地层呈二元结构,隧道拱顶及洞身主要以淤泥质粉质粘土(-2b4、-1a2-3)为主,仰拱底以粉砂(-4dl-2)为主,如下图1-4所示。(各种地质分布及物理性质详见表1-1,1-2)。图1-4东端盾构始发井地层分布图表1-1洞口土体加固范围地质土层特征表层号层底标高(m)层底深度(m)分层厚度(m)岩性描述-25.111.051.05素
5、填土:青灰色-黄褐色,稍湿,松散,主要成分为粉砂,表层含少量根茎。-1a2-30.265.94.85粉质粘土:褐黄色,软塑-可塑,韧性及干强度中等,切面稍光滑,含少量铁锰浸染。-1c2-3-1.647.81.9粉土:青灰色,很湿,稍密,切面粗糙,无光泽,韧性及干强度低,摇振反映迅速。-2b-4-17.6423.816淤泥质粉质粘土夹粉砂:青灰色,软塑-流塑,土质不均,具水平层理,夹粉砂、粘土层,含云母碎屑。-4dl-2-35.0441.217.4粉砂:青灰色,饱和,中密,含云母碎屑,级配差,局部夹少量细沙,主要矿物质成分以石英、长石为主,26.3-26.5m为粉质粘土夹层。表1-2 中间风井土
6、的物理性质指标(平均值)层号名称含水率重度孔隙比标贯粘聚力内摩擦角静止侧压力系数-1a2-3粘土35.218.51.1264.0267.9-2b-4淤泥质粉质粘土37.416.71.1253.8135.00.47-3d3-4粉砂、细砂23.319.50.81210.0831.50.401.2、周边环境和地下障碍物情况东端盾构始发井位于长江北岸,纬七路公路过江隧道南侧,浦口制水厂西侧。风井所在位置为绿地、林地,基坑边距离东侧浦口制水厂围墙约14.6m。中间风井开挖范围内无重要管线。具体位置关系如图1-5所示(填充部分为侵入浦口水厂面积约46)。图 1-5盾构始发井与水厂位置关系平面图2、盾构始发
7、存在的风险点分析及应对措施2.1 盾构始发流程盾构始发是盾构施工的关键环节,其主要内容包括:端头地层加固安装盾构机始发基座盾构机组装和调试安装洞门密封圈安装反力架安装洞门密封帘布橡胶板拼装负环管片拆除洞门围护结构盾构机贯入作业面加压和掘进等,其中盾构机建立泥水压力平衡后加压掘进是始发的控制要点,如下图所示。图2-1盾构机始发步序之建立泥水平衡加压掘进2.2盾构始发风险点分析根据表1-1,1-2中反映出来的地层分布情况及各地层的物理性质可以看出,东端盾构始发井处的地层具有如下特点,地层渗透系数大,地下水压力高,地层承载能力差。由于始发井临近的南京长江隧道和浦口制水厂对沉降控制要求较高,盾构始发时
8、不进行常规的基坑外降水,仅考虑将其作为应急措施。由于始发埋深较大,地下水位高,盾构始发时,基坑内外水头差大,在不良地质和高水差的不利因素影响下,盾构机始发作业易发生如下风险:盾构直径大,洞圈 直径达12.03m,洞门破除后洞圈掌子面失稳;始发初期在钢板密封前盾构机泥水仓与地下水连通,密封装置承压大,密封效果不良,无法建仓;盾构井始发端头地层过度沉降、坍塌;盾构机主机自重大,始发姿态不易控制,产生始发磕头现象;盾构洞门圈突水、涌砂。2.3风险点应对措施针对上述盾构始发的各项风险点,通过选择合理的加固范围及加固方式,达到以下目的:始发段处加固一定长度的地层,增加承载力,防止始发磕头,减小始发端头沉
9、降,保护周边环境;洞圈掌子面土体加固,增强其抗渗和自稳性能,保证洞门破除掌子面的稳定性;改良端头地层,使端头地层具有一定的止水性,减小高水头压力的影响,保证泥水建仓安全顺利;3、端头加固范围和形式鉴于本工程实际工况,始发端头拟加固范围为盾构隧道两侧5m,从地面标高加固至拱底6m,沿盾构掘进方向纵向加固17m。始发端头拟采用1000750的三轴搅拌桩作为盾构井端头主要加固方式。为提高搅拌桩加固土体与中间风井围护结构的胶结强度,拟在东端盾构井围护结构外侧沿掘进方向,布置两排垂直冻结管(排距800mm,间距800mm),距离端头井外侧地连墙300mm布置一排800600高压旋喷桩施工对加固体与围护结
10、构接缝处及洞门前方土体进行补强。同时,受施工场区条件所限,端头加固深层搅拌桩需分两期进行施工,施工中不可避免的出现无法咬合的施工缝,两段搅拌桩施工的缝隙也布置一排800600的高压旋喷桩施工进行填充、止水。高压旋喷桩每延米水泥用量270kg。加固范围如下图3-1、图3-2所示。图3-1 端头加固区域平面图图3-2 端头加固区域横断面图4、洞门土体加固施工方案4.1端头加固前的施工准备(1)施工用地协调从图1-5中可以看出,在始发端加固区域侵入浦口水厂部分约(46),在进行端头加固前,应与水厂协调用地问题,主要包括占地面积的确认、水厂围墙的拆除、水厂临近设施的保护及施工完毕后的占地恢复。图4-1
11、 水厂围墙内结构图 图4-2 水厂与东端盾构井位置关系图(2)加固区域场地平整,测量放线加固区域总面积约360.4,包括前期地连墙施工的渣土堆放场地,在加固施工前应进行场地平整,场地平整后,测量班对加固区域的边界进行定位,放出控制点。(3)施工用电、用水接入端头加固施工用电由总配电箱引出一个二级配电箱,用水可以通过预埋在东端便道中的管道接入。(4)施工前的机械准备三轴搅拌桩施工主要设备表4-1 三轴搅拌桩施工设备配置表序号设备名称规格型号数量功率1中空三轴搅拌钻机1000 动力头1225kw2履带式桩架LTZJ-42.5 重型桩机13全自动拌浆注浆系统175KW4挖掘机0.7M3 R20015
12、空压机9M31其它设备1吊车25T12排污车8t10t3冷冻固结施工主要设备表4-2 冷冻法施工设备配置表编 号项 目单位数量备 注1冷冻机W-YSLGF300型台3备用一台2IS150-125-315水泵台23IS125-100-215C水泵台34真空泵(或抽氟机)台15经纬仪台16测温仪台17NBL-50冷却塔台48XY-2钻机台29电焊机台210汽车吊台125T旋喷桩施工主要设备表4-3 旋喷桩施工设备配置表序号设备名称规格型号单位数量1旋喷机械SJ-G100台12高压水泵3D2台23高压浆泵XP-90ED台24空压机健豹台25搅浆机械JBJ-3000台16抽浆设备高杆泵台27螺旋水泥输
13、送机FS-250台2(5)主要工程量表4-4端头加固区域预计工程量表名称单位数量备注三轴搅拌桩(实桩)m11275.43335组冷冻固结钻孔m1775.66457孔三重管高压旋喷桩(实桩)m2453.24874根(6)材料用量计划表4-5端头加固区域材料预计用量表名称单位名称数量备注水泥吨三轴搅拌桩7361.61强加固区20%弱加固区10%吨三重管高压旋喷桩662.38270kg/m4.2 施工总体方案在上述施工准备完毕后,2011年5月14日首先进行三轴搅拌桩的试桩施工,确定了各项施工参数,三轴搅拌桩正式施工计划从2011年5月中旬开始,计划结束日期为2011年7月底;待场地条件允许后,首先
14、进行三重管高压旋喷桩的试桩施工,待各项施工参数确定后,计划自2011年7月下旬开始进行三重管高压旋喷桩施工,计划结束日期为2011年8月初。冷冻加固冻结管施工拟自2011年9月初开始施工,计划施工期30天;积极冻结施工工期计划30天;考虑积极冻结完成后需进行破洞门、拔管、盾构始发掘进和洞门封堵等施工,维护冻结施工工期计划45天。4.2.1三轴搅拌桩施工采用1000750三轴搅拌桩作为盾构井端头加固方式,搅拌桩垂直度要求控制在1/200之内,按照最不利情况(即相邻两根搅拌桩向相反方向倾斜)考虑,其在底部形成的偏移量为:成桩深度垂直度2=33.6581/2002=0.34m。为保证盾构始发加固区的
15、加固效果,搅拌桩施工组间的搭接长度定为500mm,排间距定为500mm。根据2011年4月8日南京地铁三号/十号线过江隧道盾构始发端头地基加固方案专家会讨论意见及上海隧道工程轨道交通设计院的初步设计图,加固范围定为横向盾构隧道两侧5m,深度方向地面至盾构底部以下6m。从地面标高加固至拱顶6m为弱加固区;从拱顶6m至拱底6m为强加固区。加固区尺寸沿盾构掘进方向纵向加固长度为17m,垂直于盾构掘进方向宽度为21.2m,三轴搅拌桩成桩深度33.658m。三轴搅拌桩加固断面尺寸及孔位布置如下图所示:(详细尺寸见附图)图4-4搅拌桩加固平面图 图4-5搅拌桩加固剖面图4.2.1.1三轴搅拌桩施工参数(1
16、)三轴搅拌桩浆液配合比根据设计要求,弱加固区洞口土体加固范围内土体强度不低于原状土,强加固区土体加固范围内的强度不得低于1.0Mpa,水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。成桩28天后,在洞门加固区域任意位置钻两个孔对桩基进行钻心取样,每个孔按上、中、下三个部位取三组试样送检。通过室内水泥土配合比试验选定最佳配比,5月14日进行现场成桩工艺试验,并确定了单桩施工的最终浆液配合比、水泥掺量等施工技术参数。试桩方案及试桩总结附后。弱加固区单桩水泥掺入量为土体重量的10,强加固区单桩水泥掺入量为土体重量的20,采用水泥浆液配比为:水 : 水泥 =1.5:1(2)三轴搅拌桩施工技术参数表4-6 三轴搅拌桩施
17、工参数表项 目实桩段技术参数空桩段技术参数下沉速度(m/min)0.30.40.50.8提升速度(m/min)0.30.40.50.8注浆压力 (Mpa)12124.2.1.2三轴搅拌桩施工流程三轴深层搅拌的加固机理是采用三轴搅拌机向设计深度进行旋转掘进,同时在灰浆系统及高压风系统作用下,在钻头喷射出水泥浆液,钻头及螺旋钻杆将水泥浆与原位土体反复搅拌,在各桩之间采取咬合方式施工,提高土体的强度。该施工方法的主要施工步骤如下:1)施工准备工作桩位放样根据测量点准确放好桩位,并复检,做好桩位定点标记。试桩施工搅拌桩机共试桩3组,主要确定了钻进速度、地层变换电流变化值、喷浆量大小、桩的深度、成桩时间
18、、搅拌次数,为正式施工提供较准确的参数。2) 施工步骤清除障碍:清除施工范围内的场地及地下障碍物。平整场地:先将施工场地加以平整,确保桩机正常行走,工作面宽度必须保证桩机正常施工,再按设计图纸准确测放桩位轴线后,桩机方可进入施工现场,施工要求水源充足,通电正常,合理布置施工现场。桩机就位:按照测放的桩位,将桩机移至桩位上,桩尖对准桩位,桩位偏差不大于5cm,调平机台,以线垂调整机身垂直度,垂直误差小于0.5%。配制水泥浆:接照设计要求的掺入比、桩长,将规定的P.O42.5普通硅酸盐水泥用量放入搅拌池中,加规定的水进行搅拌配制浆液,浆液的搅拌时间大于3分钟,不长于2小时,采用两次搅拌法。搅拌成桩
19、:将桩机钻头尖部对准桩位下钻,一边打开送浆泵送浆至钻头出浆口,成桩过程需均匀喷浆,自拱底向下6米加固区为两喷四搅,其余加固范围为两喷两搅(具体如图4-6所示)。图4-6 三轴搅拌桩施工流程图成桩过程中根据已知的钻杆长度控制机头提升下沉速度,桩顶标高及桩长,复搅时间及深度。根据压力计及水泥流量计控制喷浆压力和喷浆量。施工时为避免堵管需带浆下钻,钻头下沉的喷浆量应小于总量的1/2,严禁带水下钻。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端;随后以匀速提升,提升过程中只搅拌不喷浆;钻头提升至复搅区顶端后,开始下沉进行复搅,复搅时边下沉边喷浆;再次下沉至桩底后
20、开始提升,提升时在复搅区内只搅拌不喷浆;提升至复搅区顶端后开始喷浆搅拌,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒。每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆量应不小于一根桩的设计用量。如遇停电、机械故障原因,喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm,超过12小时应采取补桩措施。成桩后,关闭送浆泵,移机至下一桩位进行施工。3)搅拌桩工艺流程图施工下一根桩拆除路基、场地平整、测量放桩位及复核桩机就位喷浆搅拌下沉复搅区二次喷浆搅拌重复喷浆搅拌提升提
21、升至设计桩顶标高清 除 障 碍双向垂直度控制制备水泥浆、送浆图4-7三轴搅拌桩施工流程图4.2.1.3搅拌桩施工控制要点1)搅拌桩施工控制根据设计工作量并结合施工场区等素因,使用1台搅拌桩机施工。指派管理人员负责文明安全施工,编制好机台编号、水灰比、桩长等制成标牌统一悬持于桩机明显指定位置。开钻前,应用水清洗送浆管道,检查有无堵堵塞现象,检查机具各部件是否完好,确保正常施工。为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求,桩机应平稳平正,利用桩机内水平、垂直仪表校核桩机的垂直度,定期用经纬仪校正桩机的垂直度。为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均应配备深度仪和比重计,以备监理工程
22、师和项目经理部质检人员随时抽查检验孔深与水泥浆水灰比是否满足设计要求。水泥搅拌配合比为水:水泥=1.5:1。水泥浆严格按照设计的配合比配制,水泥中不得有结块或杂物。为防止水泥离析,搅拌机应不断搅动。水泥搅拌桩实桩区施工采用两喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管需带浆下钻,喷浆量应小于总量的1/2,严禁带水下钻。每一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个档位,喷浆压力12Mpa。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒。施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续
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