北京地铁6号线地铁车站盾构端头井土体加固施工方案.docx

目 录1编制依据12编制范围及原则12.1.编制范围12.2.编制原则13. 工程概况及主要工程数量13.1.工程概况13.2.地质概况及地下水情况23.2.1地质概况23.2.2地下水情况33.3.主要工程数量34. 盾构端头井土体加固设计44.1土体加固主要技术标准44.2土体加固及注浆孔位布置示意图45. 盾构端头井土体加固施工方案方法55.1.土体加固方案及工艺流程55.2.土体加固袖阀管注浆施工方法65.3.土体加固强度与稳定性验算75.4.土体加固效果的检测106. 盾构端头井土体加固施工组织106.1.组织机构106.2.劳动组织116.3.工期要求及设备机具配置117、质量、安全、环境保护措施127.1质量保证措施127.2安全保证措施127.2.1施工现场安全要点137.2.2机械操作安全技术要点137.2.3施工用电安全保证技术要点137.3环境保证措施14盾构端头井土体加固施工方案1编制依据1.1北京地铁6号线二期工程施工招标文件、施工图纸；1.2北京地铁6号线二期工程岩土工程勘察报告；1.3建筑基坑支护技术规范(JGJ120-99)；1.4建筑地基基础工程施工质量验收规范()；1.5.()；1.6国家有关方针政策，以及国家和地方的相关法律法规。2编制范围及原则编制范围北京地铁6号线二期工程郝家府站东端头；郝家府站东部新城站区间右线盾构吊出井东、西端头；东部新城站西端头的加固工程。编制原则 确保施工方案针对性强、操作性强；施工方案经济、合理。坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性与实事求是相结合。根据工程地质、水文地质、周边环境及工期要求等条件选择最具实用性的施工方案和机具设备。 技术可靠性原则根据本标段工程特点，依据北京市及其周边地区类似工程施工经验，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工。 环保原则施工前充分调查了解工程周边环境情况，紧密结合环境保护进行施工。施工中认真作好文明施工，减少空气、噪音污染，施工污水、废浆经沉淀并取得相关部门的批准后方可排放。施工过程实施ISO14000标准，进行环境管理。建设“绿色工地”，实施“环保施工”。3. 工程概况及主要工程数量工程概况郝家府站东部新城站区间为东西走向，线路出郝家府站后沿运河东大街向东敷设，到达宋郎路与运河东大街交叉口处的东部新城站。设计里程范围：K40+506.672右K41+570.650，左、右线隧道长度均为1063.978m。郝家府站盾构接收井区间段采用盾构法施工，盾构接收井东部新城站区间段采用敞开式盾构法施工。区间于右K40+611.015处设置1号联络通道，采用矿山法施工。区间于右K41+174.456处设置盾构接收井，采用明挖法施工，2号联络通道为矿山法施工。联络通道与盾构井正上方均无现况管线，邻近有在建D500污水(平面投影净距0.4m)、D1400雨水(平面投影净距4.4m)。3.2.1地质概况盾构井的开挖范围包含联络通道的上覆土层，包括粉土填土层、杂填土1层、粉土层、粉质粘土1层、粉细砂3层、粉细砂3层、粉质粘土层、中粗砂4层。盾构井底以下为中粗砂1层，与联络通道相同。盾构区间依据岩土工程详勘报告，按成因年代分为人工堆积层、第四纪新近沉积层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层等四大层，按地层岩性进一步分为8个小层。各岩土层详述如下：人工堆积层：依据岩上土工程详勘报告，按成因年代分为人工堆积层、第四纪新近沉积层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层等四大层，按地层岩性进一步分为8个小层。各岩土层详述如下：人工堆积层：房渣土层：杂色，松散稍密，稍湿，含白灰、草根、砖渣；杂填土1层：杂色，松散稍密，稍湿，含沥青、砖渣、灰渣、砾石。第四纪新近沉积层: 粉土层：黄褐色灰色，中密密室，湿高中高压缩性，含云母，氧化铁、有机质，局部夹粉砂、粉质粘土薄层、连续分布。粉质粘土1层：黄褐色灰色，软塑硬塑高中高压缩性，含云母、氧化铁、有机质，局部夹粉土薄层、连续分布。第四纪全新世冲洪积层：粉细砂，黄褐色灰色，中密密室，饱和，低压缩性，含云母、氧化铁、个别砾石，局部夹粉土、粉质粘土薄层、连续分布。粉质粘土层：粉质粘土、灰色、硬塑，中高中压缩性。含云母、氧化铁、有机质，局部夹粉土薄层、连续分布。中粗砂4层：灰色、密实、饱和，低压缩性，含云母、氧化铁、个别砾石，局部夹粉土、粉质粘土薄层。第四纪晚更新世冲洪积层：中粗砂1层：灰色、密实、饱和，低压缩性，含云母、氧化铁、少量砾石，局部夹粉土、粉质粘土薄层、连续分布。粉土3层：灰色、密实、饱和，低压缩性，含云母、氧化铁、有机质，透镜体分布。粉质粘土层：粉质粘土、灰色、硬塑、中中低压缩性，含云母、氧化铁、有机质，局部夹粉土薄层、连续分布。1粘土层：灰色、硬塑、局部软塑、中中低压缩性，含云母、氧化铁、有机质，透镜体分布。2粉土层：灰色、密实、湿，中低低压缩性，含云母，透镜体分布。3细中砂：灰色、密实、饱和，低压缩性，含云母，局部夹粉土薄层、连续分布。1中粗层：灰色、密实、饱和，低压缩性，含云母、有机质、个别砾石，局部夹粉土薄层、连续分布。2粉土层：灰色、密实、饱和，中低压缩性，含云母，有机质，连续分布。3.2.2地下水情况本线路赋存两层地下水，地下水类型分别为潜水(二)、承压水(三)。由于隔水层粉质粘土层缺失形成天窗，导致沿线潜水(二)与承压水(三)联通。本次勘查未见上层滞水，但由于大气降水、管道渗漏等原因，沿线不排除局部存在上层滞水的可能性。地下水详细情况见下表所示。地下水性质水位/水头埋深(m)水位/水头标高(m)观测时间含水层及其特征含水层潜水(二)4.508.0012.4713.572011.4粉细砂3层、粉细砂3层，中粗砂4层6.0214.512010.4承压水(三)10.0410.452011.4中粗砂1层上层滞水(一)：主要接受大气降水、河水、管道渗漏及侧向径流补给，以蒸发、侧向径流、向下越流补给的方式排泄。本次勘查未测到上层滞水(一)，但由于大气降水、管道渗漏等原因，沿线不排除局部存在上层滞水的可能性。潜水(二)：主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流方式排泄。承压水(三)：主要接受侧向径流及越流补给，以侧向径流和人工开采方式排泄。盾构端头井土体加固施工主要工程量详见表3.1：表3.1 盾构端头井土体加固施工主要工程数量表工程部位加固范围加固深度备注郝家府站东端12m6m隧道左右上下两侧各3m郝东区间右线盾构调出井西端12m8m郝东区间右线盾构调出井东端12m12m东部新城站西端头12m8m4. 盾构端头井土体加固设计4.1土体加固主要技术标准(1) 加固后的土体具有良好的均匀性和自立稳定性；(2) 加固土体无侧限抗压强度达为0.50.8Mpa以上；(3) 抗渗要求渗透系数1.010-7cm/s。4.2土体加固及注浆孔位布置示意图5. 盾构端头井土体加固施工方案方法5.1.土体加固方案及工艺流程根据场地水文地质条件、设计院提出的参数要求，经过设计计算、各种施工方法优缺点的比较，决定采用袖阀管注浆加固盾构始发、接收端头，袖阀管注浆可以起到止水、加固双重效果，并且可以实现分段、分层、多次压浆，该施工方案安全可靠、经济合理。袖阀管注浆是将袖阀式注浆管通过钻孔插入地层，采用分段注浆工艺，使浆液在压力条件下，较均匀地进入地层，以达到浆液在地层中分段可控、均匀扩散的目的。袖阀管注浆法工作原理 图5.1施工工艺流程见“袖阀管注浆加固施工工艺流程图5.2”。测量定位钻机定位钻孔下套壳料安设袖阀管注浆作业配置浆液满足要求NO钻孔YES袖阀管注浆加固施工工艺流程 图5.25.2.土体加固袖阀管注浆施工方法(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) 孔位放样施工前用全站仪测定施工的注浆孔位，用钢筋等作出明显标记，保证桩孔中心移位偏差小于5cm。(3) 成孔采用钻机钻进成孔，钻孔孔径150mm，钻进深度应达到注浆加固段高度(隧道上、下、左、右各3m)。在加固范围周边孔位间距600mm布置两排，中心区域间距8001000mm布置。(4) 配备及灌入封壳料在钻孔的同时配备封壳料，封壳料采用低强度水泥粘土浆。为使套壳料厚度均匀，应使袖阀管位于钻孔中心。钻孔深度达到设计要求后，从钻机的钻杆内灌入封壳料，注满后拔出钻杆，拔出后及时补浆。(5) 制作及插入袖阀管根据注浆要求，在注浆部位安放“B型”注浆管，非注浆部位安放“A型”注浆管。袖阀管管外径46mm，能够承受的最大压力大于3.0MPa。袖筏管每节隔800mm开设6个溢浆孔，溢浆孔直径为810mm。开孔处管外紧箍橡胶套，覆盖注浆孔。袖阀管的底端头用土工布等物包紧扎死，防止封壳料进入袖阀管。拔出套管后插入袖阀管至设计深度。(6) 下注浆芯管注浆芯管采用25mm焊接钢管加工，一般长为0.50.6m。芯管两端各加34个止浆橡胶皮碗，以形成阻浆塞，起到止浆作用。先检查注浆头的状况，如单向阀的状态是否良好；检查管路不能有堵塞现象，并保证各节管路的连接质量；如果袖阀管出现堵塞，应先进行洗管，尽量使芯管下放至孔底。(7) 配备注浆液注浆液采用纯水泥浆，浆液水灰比：水 ：水泥=0.6：10.7：1,注浆所用水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥。搅拌机采用叶式机械搅拌机，应能保证浆液能连续均匀搅拌，才能过滤。浆液须在搅拌均匀过筛后，再泵送压注，在注浆过程中，浆液应连续搅拌，搅拌时间应大于3min。为了增加可灌性，在浆液中可加入水泥用量0.3%0.5%的复合型减水早强剂。(8) 注浆采取分段式注浆，每一段注浆长度为注浆步距，芯管长度为注浆步距长度。下袖筏管灌注套壳料后养护23天后开始注浆，注浆压力控制在1.01.5Mpa。(9) 芯管上提注浆过程中，每段注浆步距完成后向上移动一个步距的芯管长度。宜采用提升设备移动或人工采用管钳对称夹住芯管，两侧同时均匀用力将芯管上提，每完成34m注浆后，要拆掉一节注浆芯管。(10) 单孔完成每次注浆完毕后进行换孔移位，此时要及时清洗注浆机、搅拌机和各种管路，保证后续注浆正常进行。5.3.土体加固强度与稳定性验算为保证开挖面的稳定，加固体的强度需达到如下标准：无侧限抗压强度不小于0.50.8MPa，渗透系数1.010-7cm/s。(1) 强度验算土体加固模式 图5.3采用如上加固模式进行(见上图)：将加固土体视为厚度为t的周边自由支撑的弹性圆板，在外侧水土压力作用下板中心处的最大弯曲应力、支座处的最大剪力，可按照弹性力学原理求得2，强度验算公式为： 式中：r为工作井端墙开洞的半径，r=D/2；t为加固土体的计算厚度，一般为加固体厚度的1/2；t为加固土体的极限抗拉强度，一般可取其极限抗压强度的10%，即t=qu/10；K0为土体稳定系数，一般取0.48；K1为安全系数，一般取K1=1.5；W为作用于洞门中心处的侧向水土压力； 为土体重度，经查表这里粉细砂有效重度取19.9KN/m3；h为地面到土压力等效作用点的距离，一般取地面到加固土体底端距离的一半，这里取10m；为加固后土体的泊松比，一般取0.2；c为加固后土体的极限抗剪强度，取c=qu/6；K2为抗剪安全系数，一般取K2=1.5。加固后土体强度为0.50.8MPa，即必须大于800KPa； 加固土体强度满足要求。(2) 整体稳定性验算整体稳定性验算 图5.4采取下列模式进行：加固土体在地面荷载P和上部土体作用下可能沿某滑动面向洞内整体滑动，假定滑动面是以D为半径的圆弧面，引起的下滑力矩为：M = M1+M2+M3 (2)式中：M1为地面荷载P引起的下滑力矩，M1=PD2/2；M2为上覆土体自重引起的下滑力矩，M2=HD/2；M3为滑移圆弧线内土体的下滑力矩，M3=tD3/3，t为加固后土体的重度。H的长度和D的长度和为基坑深度，根据经验，一般H：D=3：2；基坑深度取18m，因此H取10.8m，D取7.2m；地面施工荷载取2Kpa，加固前土体重度为19.9 KN/m3，加固后土体重度为21 KN/m3； 抵抗下滑力矩为:M= M1+M2(3)式中：M1为滑移圆弧线AB段(未加固区)的抗滑力矩，M1=CuHD；M2为滑移圆弧线BC段(加固区)的抗滑力矩，M2=CutD2(/2)；Cu为加固前土体的粘结力，查得粉细砂的粘结力为37.6，Cut为加固后土体的粘结力，其值为60.8；D为上覆土体的高度；H为圆弧面半径；抗滑移安全系数 1.3则认为土体是稳定的。 由以上计算结果得出K3=2.461.3，土体稳定性满足要求。5.4.土体加固效果的检测(1) 加固施工完成后，应在注浆结束后28d，达到设计强度后按规范要求进行钻芯取样，以验证土体加固效果是否达到设计强度要求。(2) 在已施工好的固体中钻取岩芯，并将其做成标准试件进行室内物理力学性能试验，检查内部桩体的均匀程度，及其抗渗能力。(3) 检验点的数量为施工注浆总桩数的1%，且不少于5处；取芯部位在洞门内，如下“加固检测孔布置图”。检验点应布置在下列部位：荷载较大的部位、洞门中心线上、施工中出现异常情况的部位。加固检测孔布置图 图5.5 (4) 如果端头加固效果差、有较大水流严重影响盾构始发时，需采取措施对洞门进行重新加固，并增加端头区域降水井。6. 盾构端头井土体加固施工组织6.1.组织机构为了保证土体加固工程的工期，质量、环保、安全、服务承诺的目标，保证施工过程中的组织协调，我公司将选调组织管理能力强、技术业务精、敬业心责任感强的人员组成项目经理部，拟派具有一级资质的项目经理到本工程，负责项目组织、机械配备、人力资源、材料资金、技术保障的总体协调。全面负责工程项目的工期、质量、安全、环保和服务。本项目组织结构如下图：项目经理： 技术负责人： 专项副经理： 生产副经理： 安全副经理： 盾构副经理： 工程管理部安质环保部机电设备部物资部计划合同部财务部综合管理部施工管理部劳资管理部试验室土体加固施工班组组织结构图6.16.2.劳动组织劳动力具体分工如表6.1所示。表中为每班组人员配置，在施工中应各司其职，认真负责，相互协作，互相监督。钻孔人员必须作好现场钻探施工描述记录，取得第一手地质资料。表6.2 劳动力组织表序号工种数量职责备注1管理人员4生产、技术、质量、安全2测量1定位测量3钻机工16-20袖阀管成孔4注浆工12-15注浆5杂工3勤杂6.3.工期要求及设备机具配置为满足整体工期的要求，郝家府站东端头施工须在2013年07月23日开工，2013年08月10日完工;东部新城站西端头施工须在2013年7月25日开工，2013年08月15日完工，郝-东区间根据盾构推进情况及吊出井结构完成情况待定。加固施工机械设备如表6.2所示，根据施工进度及现场实际情况，可及时调整设备。表6.3 主要机械设备使用计划表序号施工设备参 数规格数量备注1地质钻机XY-1503台2旋喷机XL-501台只做引孔3注浆泵BW-2504台4搅拌机4个5水泵8个7、质量、安全、环境保护措施7.1质量保证措施为保证土体加固的施工质量，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：(1) 施工中严格按照施工组织设计及国家有关规范进行施工；(2) 采用的水泥作加固材料，每批水泥进场必须出示合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定，水泥进场后，应垫高水泥，覆防雨彩条布，防止水泥受潮结块；(3) 浆液水灰比、浆液比重等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。运灰小车及搅拌桶均做明显标记，以确保浆液配比的正确性，灰浆搅拌应均匀，并进行过滤；(4) 施工中遇到地下管线等障碍物时，必须及时向工地工程师报告，未经许可，施工人员不得擅自处理；(5) 实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。当实际孔位孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。(6) 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。(7) 配备一台备用发电机组。注浆作业应连续施工。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。(8) 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。7.2安全保证措施根据注浆作业的施工特点，按照国家劳动保护法发放相应的劳保用品：如安全帽、工作服、防护眼镜、橡胶手套、防尘口罩等。在岗前对员工进行安全知识教育培训，并持证上岗。7.2.1施工现场安全要点(1) 加强对安全生产的管理，对职工进行安全生产教育，工地设置专职安全检查员，及时发现、处理安全隐患。(2) 制定各工种安全生产规章制度，严格施工程序，加强对桩机操作员的管理，施工机械由专人持证上岗，严禁串岗作业。(3) 严禁违规操作，不得违章指挥。(4) 定期或不定期组织安全大检查，及时发现、整改安全隐患，对违章作业人员进行一定的处罚。(5) 施工材料堆放有序，不侵入运输通道施工界限。(6) 施工机械的转动部分有安全罩。(7) 所有吊装装置必须有安全检验证书，并定期维修管理。(8) 机械定期维修，确保作业安全。(9) 调制水泥浆时，应戴好防尘口罩。(10) 做好管线的调查保护工作，联系相关部门，做好应急准备。7.2.2机械操作安全技术要点(1) 钻机 司钻人员应具有熟练的操作技能并了解注浆的全过程。 钻孔的位置需经现场技术负责人确认，确认无误后方可开钻。(2) 管路 高压胶管：在使用时不得超过容许压力范围。 胶管：弯曲使用时不应小于规定的最小弯曲半径。7.2.3施工用电安全保证技术要点(1) 严格执行施工现场安全生产保证体系、施工现场临时用电安全技术规程相关规定。(2) 电缆接头不许埋设和架空，必须接入线盒，并固定在开关箱上，接线盒内应能防水、防尘、放机械损伤，并远离易燃、易爆、易腐蚀场所。(3) 所使用的配电箱必须符合JGJ46-88规范要求的电箱，配电箱电气装置必须做到一机一闸一漏电保护。(4) 开关箱的电源线长度不得大于30m，并与其控制固定式用电设备的水平距离不超过3m。(5) 所有的配电箱、开关箱必须编号，箱内电气完好匹配。(6) 所有电机、电器、照明器具，手持电动工具的电源线应装置二级漏电保护器。(7) 施工现场的电器设备设施必须有有效的安全管理制度，现场电线电气设备设施必须有专业电工经常检查整理，发现问题及时解决。7.3环境保证措施(1) 水泥和其他易飞扬的细颗粒散体材料，应安排在库内存放或严密遮盖。(2) 运输易飞扬的细颗粒散体材料或渣土时，必须封闭、包扎、覆盖，不得沿途泄漏、遗洒，卸运时应采取有效措施，以防扬尘。(3) 施工现场制定洒水降尘措施，配备洒水器具，指定专人负责现场洒水降尘和及时清理浮土。(4) 施工中的废浆的处理必须在开工前做好规划，废浆短时可排入事先挖好的沉淀池做土方运出或及时将废浆运出现场，不得随意排放，保持现场文明和环境保护。(5) 施工现场应遵守GB1252390建筑施工场界噪声限值规定的降噪限值，设专人定期测定噪音值，发现超标及时采取降噪措施。施工机具尽量采用低噪音系列产品，最大限度地避免对周围环境造成破坏。