某地铁站北端头井加固方案(三轴).doc

天津地铁2号线工程2合同施工段
延安西路站～芥园西道站区间

芥园西道站
北端头井加固方案

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中铁四局集团有限公司
天津地铁二号线工程第二合同项目经理部
2010年5月18日

目录
1、编制依据 3
2、工程概况 3
2.1、工程概述 3
2.2、工程地质、水文 3
2.3、管线情况 4
3、设计施工部署 4
3.1、设计施工图 4
3.2、设计加固技术参数 5
4、施工方案 7
4.1、施工准备 7
4.2、搅拌桩加固方案 7
4.3、旋喷桩加固方案 9
5、安全保证措施 10
6、质量保证措施 11
6.1、搅拌桩施工质量保证措施 11
6.2、旋喷桩施工质量保证措施 11
7、施工验收 12
8、文明施工保证措施 13
8.1、环保措施 13
8.2、施工现场的环境卫生 13
8.3、噪音控制措施 13
9、人员、设备、材料及工期安排 13
9.1、人员安排 13
9.2、设备 13
9.3、材料 14
9.4、工期安排 14

1、编制依据
⑴天津市地下铁道二期工程2号线施工图设计（延安西路站～芥园西道站区间）盾构隧道排版图及区间结构构造图；
⑵《延安西路站北端头井平、剖面图》；
⑶本工程地质勘察报告及地下管线分布图；
⑷现场实勘管线资料；
⑸津地铁纪[2009]28号会议纪要文件；
⑹施工规范、标准及其他参考文献：
①《地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
②《地基处理技术规范》DBJ08-40-94
③《软土地基深层搅拌加固法技术规范》YBJ225-91
④《地下防水工程质量验收规范》(GB50208－2002)
⑤中国建筑工业出版社出版的《岩土工程治理手册》
⑥《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）
⑺本行业工法及先进成熟的施工技术；
⑻公司在上海地铁、杭州地铁、深圳地铁、天津地铁的施工经验。
2、工程概况
2.1、工程概述
天津地铁2号线工程2合同施工段，延安西路站～芥园西道站区间设计为双线单圆隧道，区间左线长842.288m、右线长831.629m。施工时采用两台单圆盾构从延安西路站东端头井先后始发掘进右线和左线，最终在芥园西道站北端头井接收，完成此区间的掘进工作。
目前左线盾构已掘进至202环，右线盾构已掘进至369环，须进行芥园西道站北端头井的加固施工，以满足盾构接收需要。
2.2、工程地质、水文
根据本区间纵断面图，芥园西道站北端头井由上至下土层分别为：
①1杂填土层，埋深为0m～1.6m；
③1粉质粘土层，埋深为1.6m～5.2m;
③3粉土层，埋深为5.2m～7.6m;
④1粉质粘土层，埋深为7.6m～14.8m；
⑤1粉质粘土层，埋深为14.8m～16.2m；
⑤6淤泥质粉质粘土层，埋深为16.2m～17.2m;
⑤1粉质粘土层，埋深为17.2m～19.6m;
⑥1粉土层，埋深为19.6m～23.2m;
洞圈范围从上层④1层粉质粘土到⑤6淤泥质粉质粘土为止，三类土所占高度分别为：3.8m、1.4m、1.0m、各地层分布情况详见图2.2-1。

图2.2-1芥园西道站北端头井地质剖面图
2.3、管线情况
芥园西道站北端头井为已拆迁的农村，地下无管线。
3、施工总体部署
为保证盾构顺利接收，按照设计要求，须对洞圈周围的土体进行加固。结合津地铁纪[2009]28号会议纪要文件要求：左、右线加固长度都为11.455m（盾构机长度加2.4m），加固范围为洞圈上下左右各外扩3米（12.7m×12.7m）。本次端头井加固采用三轴深层搅拌加两排高压旋喷桩的工法进行加固施工。
3.1、设计施工图以及工程量清单
左右线加固区都采用20排搅拌桩进行加固，搅拌桩与连续墙之间使用双排旋喷桩加强封水效果；搅拌桩总桩数为280组，旋喷桩为126根。加固剖面图见3.1-1,桩位见图3.1-2。芥园西道站北端头井加固的工程量清单见表3.1-1。
表3.1-1芥园西道站北端头井加固工程量清单
序号
工程量名称
单位
数量
备注
1
搅拌桩空钻
m
6216
一组三根
2
搅拌桩实钻
m
10668
一组三根
3
旋喷桩空钻
m
932.4

4
旋喷桩实钻
m
1600.2

3.2、设计加固技术参数
⑴三轴搅拌桩技术参数：
桩长：20.1m，其中空钻7.4m，有效喷浆深度为12.7m。桩径：850mm，桩间距为600mm，搭接250mm；排间距为550mm，搭接300mm。单根水泥（矿渣325）掺量为空钻段5%，折合54kg/m；实喷段为20%，折合216kg/m；水灰比1.75，注浆压力≥0.8Mpa，下沉速度为0.7m/min，提升速度为1m/min；最终每根每米浆液流量：500L/m。
⑵高压旋喷桩技术参数如下：
双管法；桩长：20.1m，其中空钻7.4m，有效喷浆深度为12.7m。桩径：800mm，桩间距为450mm，搭接350mm。水泥（矿渣325）掺量为26.6%，折合254kg/m。水灰比0.8，浆液比重约为1.61t/m3。水泥浆液流压力大于30MPa，气压力不小于0.8MPa，提升时钻杆转速为20r/min，提升速度0.12m/min，喷浆量为158L/m。

图3.1-1加固区剖面图
图3.1-2加固区桩位平面图
4、施工方案
4.1、施工准备
⑴平整场地
将施工范围内路面，围墙及外导墙横墙破除，并将地面进行平整，清理表面覆土杂物，以保证搅拌桩与旋喷桩的施工质量。
⑵测量定位放线
①现场根据施工所需的基轴线放样后，进行复核，确认无误后，作好书面移交手续和相应的地面标志保护工作。
②根据基线和施工图纸，用经纬仪、钢尺施放相应的轴线网并在网络的交叉点处埋设牢固可靠的桩位标记，并进行系统编号。
③依据基线网络，用钢尺量距标定桩位，并作好放线记录以便复核。
④柱位定位偏差不得大于40mm。
⑤在钻杆上标记下钻深度标记，以便控制下钻深度及实喷长度。
⑷现场用电从车站处接入或使用200kW发电机供电，施工用水由芥园西道站主体施工用水接入。
⑸加固次序
加固作业时，先进行搅拌桩后进行旋喷桩，加固时先右线后左线。
4.2、搅拌桩加固方案
⑴工艺流程如下：

图4.2-1搅拌桩加固工序图
⑵平整场地
现场地面为平整压实地面符合施工要求。
⑶放线、设置导向定位点
桩位由现场技术人员按图纸进行仔细测量，导向定位点必须便于测量并易保护，不得由外人挪动标志。
⑷桩机就位（对中、调平）
由搅拌桩机班长统一指挥桩机的就位工作，移动桩机前应看清桩机上下、左右、前后各方有无障碍，发现有障碍物时应及时排除。移动结束后，应检查桩机的定位情况，并及时纠正。
桩机就位对中后应平稳，并且其动力头、搅拌头及桩位三者的中心应处于同一铅锤线上，发现桩机不水平时，应采用方木等材料将桩机垫至水平，搅拌桩的垂直度偏差不大于1%。
⑸制备固化剂浆液
在深层搅拌桩机预搅下沉的同时，后台拌制固化剂浆液——水泥浆，待压浆前将浆液倒入集料斗中。在制备灰浆前，应检查水泥是否受潮、结块、变质，严禁使用未经复试或复试不合格的水泥。严格按设计配合比制作灰浆，水灰比严格控制，灰浆搅拌时间不得小于3分钟，以便浆液充分拌合。搅拌好的水泥浆液应通过20号过滤网注入储浆筒，以防水泥块或杂质堵塞注浆管道。施工时严格控制单桩的水泥用量。
⑹搅拌
下钻前必须保证钻杆水平、垂直度，有水平尺与经纬仪测量校核，桩位必须对正，下沉搅拌喷浆速度为0.7m/min,提升速度为1m/min。搅拌过程中确保水泥用量，专人旁站。搅拌过程中，如遇到停电或特殊情况造成停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现加固体不连续；如因故停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。
⑺ 发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。
⑻桩机移位
待深层搅拌桩机提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。
4.3、旋喷桩加固方案
双管旋喷桩施工工艺流程见图4.3-1。

图4.3-1二重管旋喷桩施工工艺图
⑴桩机就位
钻机安放保持水平，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，钻机与高压注浆泵的距离不宜过远，钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。
⑵置入注浆管
将注浆管下至预定的深度，在此过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，边射稀浆、边插管，稀浆注入压力宜小于1MPa，以防塌孔。
⑶制备固化剂浆液
制备旋喷桩浆液时选用矿渣32.5水泥作为固化剂。水泥应现取样试验，以确保合格；水泥储存时间超过3个月应重新取样试验，使用前报监理工程师批准，浆液的制备应在注浆管下完之前完成。
⑷喷射注浆
水泥浆液应在喷注前1小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程，喷注开始时先送高压水清管，再送浆液和压缩空气。在底部旋喷1min，当达到喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升。为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断；当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于10cm。旋喷过程中，不得使用搅拌时间超过3小时的水泥浆液。
施工过程中控制冒浆量，超过20%或完全不冒浆时查明原因，采用相应措施。
对需要扩大加固范围或提高强度的部分采取复喷的措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.3～0.5m。
旋喷施工中作好施工记录，记录详细准确，并有监理的签认，作为今后计量的依据。
⑸拔管与冲洗
旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆；通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
⑹桩机移位
待旋喷桩机注浆管全部提出地面后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。
⑺靠近连续墙位置，可能存在导墙未破除，需要进行引孔，引孔完成后，方可继续施工。
5、安全保证措施
⑴凡进入施工现场的人员必须穿戴好安全帽，员工着装应符合施工规定，要求着统一的工作服；施工现场主要出口、危险处和警戒区等处挂醒目的安全、防火标志提示牌，提醒每个人时时刻刻注意安全。
⑵施工现场严禁嬉戏、打闹、酗酒、违禁药物、拥有火器，违者立即清除现场。
⑶机械附近工作人员严禁出现：流长发、松垮服装、重型饰物（手表、手链、佩章、戒指）。沾有易燃污渍的衣物不得继续使用。
⑷特殊工种人员（电工、焊工、机械操作等）持证上岗，严禁无证上岗操作，防止机电事故的发生和伤害他人事故的发生。水泥搅拌桩机等施工机械操作人员，上岗前须经过上岗培训并合格后再上岗操作机械；同时做到专机专人，每台机械配备机械负责人。
⑸对各种机具、控制箱、开关、阀门处设立“危险、勿动”字样挂牌，并采取专人挂牌制度。施工前对施工机械进行全面检查，保证机械在施工中安全运转，严禁机械带病或超负荷运转，以免发生安全事故。
⑹施工中严格按照国家有关规定做好安全用电的各项工作。电缆须埋置的要埋置，须吊起的要吊起，严禁电缆、电线在地面乱放。电焊机需有接地装置。同时每台机械配备专用电闸箱，并保证漏电保护装置正常工作。
⑺防自然灾害，施工时每天关注天气预报，大风，大雨期间注意提前防范，大风期间搅拌桩机架须做好缆风绳，大雨须停工。
⑻靠近井口作业，须做好临边防护措施，防止人员坠落。
6、质量保证措施
6.1、搅拌桩施工质量保证措施
⑴水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录；喷浆量及搅拌深度应经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录；现场技术人员必须对每一根桩位进行复核，严格控制桩位。
⑵合理安排各工序施工间的关系，避免制备好的浆液停置时间过长，超过2h的浆液按降低标号使用。
⑶机具下沉搅拌中遇有硬土层阻力大、下沉慢且搅拌钻进困难时，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压或边输送浆液边搅拌钻进成桩。不宜采用冲水下沉搅拌，若遇到硬土夹层下沉太慢时，方可适量冲水，凡以输浆管冲水下沉的桩，喷浆前应将输浆管内的水排尽。
⑷桩机操作者与拌浆施工人员保持密切联系，保证搅拌机喷浆时连续供浆，因故需停浆时，须立即通知桩机操作者，为防止断桩应将搅拌机下沉至停浆位置以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆施工。因故停机超过3h，拆卸输浆管彻底清洗管路。
⑸当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。
⑹设计要求搭接成壁状时，应连续施工相邻桩。施工间隔时间不能超过12h，为保持桩的整体性，相邻桩的搭接长度应大于100mm。如间隔时间太长，与邻桩无法搭接时，应采取局部补桩或注浆等补强措施。
⑺施工作业人员在施工作业过程中应做好施工记录，内容有每根下沉时间、提升时间、送浆时间、停浆时间等施工参数。
⑻重复提升搅拌喷浆时，喷浆量均匀。
6.2、旋喷桩施工质量保证措施
⑴施工前进行场地清理、平整，挖好排浆沟。要求钻机安放保持水平，钻杆倾斜度不得大于1%。
⑵喷射注浆前，检查高压设备和管路系统。设备的压力和排量必须满足设计要求，注意机械保养，以避免机械故障暂停的施工不连续现象。
⑶为预防风、浆喷嘴在插管时被泥沙堵塞，可在插管前用一层薄塑料膜包扎好。
⑷卸下的注浆管，立即用清水将各通道冲洗干净，并拧上堵头。注浆泵、送浆管路和浆液搅拌机等要用清水清洗干净。空气管路和高压泵管路也要分别送风、送水冲洗干净。
⑸开孔位置与设计位置偏差不得大于50mm、孔深偏差小于200mm、桩体直径偏差小于50mm。
⑹钻进时详细记录孔位、孔深、地层变化和漏浆、掉钻等特殊情况；施工中如实记录高喷注浆过程中的各项技术参数、浆液材料的用量、异常情况及处理情况等；钻进暂停或终孔待喷时，对裸孔加以保护。
⑺采用合格的水泥等浆材，施工过程应抽样检查，不得使用受潮结块的水泥。
⑻炎热季节施工应采取预热和防晒措施，浆液温度严格控制在40℃以下。
⑼喷射作业后，由于浆液析水作用，一般均有不同程度因收缩固结体顶部出现凹穴，故高喷灌浆结束后，利用回浆或调配水泥浆及时回灌，直至孔口浆面部下降为止。
⑽高喷施工过程中，采取有效措施保证孔内浆液上返畅通，避免造成加固区土体劈裂；喷射过程的返浆中水泥含量应控制在进浆量20%左右。
⑾在加固过程中，为使桩顶与原基础严密结合，可与旋喷作业结束后24h在旋喷桩中心钻一个小孔，再用小径（如Φ30mm）单层注浆管补喷一次。
7、施工验收
施工验收遵循表7-1与表7-2。
表6-2三轴搅拌桩质量验收标准表
项目
序号
检查项目
允许偏差及允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
水泥及外掺剂质量,水泥用量
设计要求
检查产品合格证、抽样送检，施工记录
2
桩体强度、抗渗性能
设计要求
抽样送检
一般项目
1
机头提升速度
m/min
≤0.7
量机头上升距离及时间
2
桩底标高
mm
±100
测机头下钻深度
3
桩顶标高
mm
＋100，－50
水准仪
4
桩位偏差
mm
＜50
用钢尺复核
5
桩体直径

＜0.04D
用钢尺量，D为桩径
6
钻孔垂直度

≤1.5%
经纬仪
7
桩体搭接
mm
＞150
用钢尺量

表7-2双管高压喷射注浆质量验收标准表
项目
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
水泥及外掺剂质量
符合出厂要求
查合格证书或抽样送检
2
水泥用量
设计要求
查看流量表及水泥浆水灰比
3
桩体强度或完整性检验
设计要求
按规定办法
一般项目
1
钻孔位置
mm
≤40
用钢尺量
2
钻头提升速度
cm/min
≤12
用钢尺、秒表记录
3
钻孔垂直度
%
≤1
经纬仪测钻杆或实测
4
孔深
mm
±200
用钢尺量
5
注浆压力/气压
MPa
30/0.8
观察压力表
6
桩体搭接
mm
＞200
用钢尺量
7
桩体直径
mm
≤50
开挖后用钢尺量
8
桩身中心允许偏差

≤0.2D
开挖后桩顶下500mm处用钢尺量，D为桩径
8、文明施工保证措施
8.1、环保措施
采取多种形式进行环保宣传教育活动，不断提高职工环保意识，经常组织学习，按照国家及天津市环保法规制定强制性措施，确实抓好环保工作；考核、检查各级领导环保工作业绩。对重视者表扬奖励，对不重视者批评教育，直至经济处罚。
8.2、施工现场的环境卫生
水泥搅拌桩施工时现场经常保持整洁卫生，合理设置排水沟，将废弃泥浆由排水沟排至指定位置，防止污染周边环境。
8.3、噪音控制措施
工程开工前到当地环境保护行政主管部门办理有关申报登记手续，并提出防治噪声污染的技术措施。对产生噪音的设备如发电机、吊车、钻机等，其噪声应符合国家规定的建筑施工场界内环境噪声限制标准。材料运输设法在夜间组织，减少城市交通运输的压力。
9、人员、设备、材料及工期安排
9.1、人员安排
⑴搅拌桩施工时人员安排：每班机长1名，副手1名，拌浆员2名，共4人，两班共8人。
⑵高压旋喷桩施工时人员安排：每班机长1名，副手1名，拌浆2名，注浆泵调节人员2名，共6人，两班共12人。
9.2、设备
本次加固所需机械设备见表9.2-1。
表9.2-1机械设备表
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
搅拌桩机
DJB-14D
台
1
搅拌桩施工
2
注浆泵
PJZ-2
台
1
搅拌桩施工
3
搅浆机
7.5kW
台
2
搅拌桩/旋喷桩施工
4
旋喷钻机
MGJ-50
台
1
旋喷桩施工
5
高压注浆泵
GZB-40
台
1
旋喷桩施工
6
泥浆泵
3PN
台
1
旋喷桩施工
7
发电机
200kW
台
1
搅拌桩/旋喷桩施工
9.3、材料
⑴搅拌桩所需水泥：共280组，水泥约需要2639吨。
⑵旋喷桩所需水泥：共126根，水泥约需要400吨。
⑶0.3m×0.3m×4m方木20根，模板30m2，彩料布两张，搭设水泥台防止水泥受潮。
⑷轻柴油:搅拌桩预计需要126桶，旋喷桩约需要柴油40桶，每桶200L。
9.4、工期安排
⑴搅拌桩预计一天能完成10组，考虑阴雨天气，预计30天完成左右线。
⑵旋喷桩预计一天能完成10根，16天完成左右线。

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