盾构始发及接收井端头地层加固施工方案
工程概况
唐山市曹妃甸工业区1号路综合管廊工程采用2根DN5500的盾构管道，建设2条廊道，长1046.422m。本工程中纳入综合管廊的管线包括：8回10KV电力电缆、2×DN1200热力管、DN600再生水管、DN500给水管、DN800油田废水管、4×DN1200原水管（其中2根原水管作为远期预留）。
管廊概述：管廊采用盾构法施工，由两条平行的DN5500的单圆隧道构成。隧道平面为直线，V形纵坡，最大坡度为4.5%，施工最大覆土厚度为28.2米，单线长为1046.422米。
工作井概述：工作井下部采用沉井施工。南岸工作井长31.8米，宽24.6米，深14.13米，为盾构提供始发场地；北岸工作井长14.2米，宽25米，深20米，为盾构接收井。
工程简介
综合管廊工程盾构隧道南岸始发端头东、西线洞口及盾构接收井进洞端头东、西位于软弱地层，需要进行端头地层加固处理。
为满足管廊盾构法施工，需分别对南、北岸盾构井端头加固区进行土层加固处理。采用三轴搅拌桩（套打），桩体搭接长度大于250mm、旋喷桩进行土层强加固及弱加固。
工程地质及水文地质情况
工程地质
（1）南岸盾构始发工作井
层号 地层名称 颜色 特征描述 水文情况 厚度（m） 2 冲填土 灰色 地下稳定水位m 5.78 ②5 粉质粘土 褐灰 软塑，土质均匀，切面光滑，具黏性。 1.2 ②2 粉砂 灰色 松散—密实，稍湿，以石英长石为主，含粘性土，砂质不纯，含贝壳碎片。 2.6 ②7 软粉土 灰色 湿，稍密，土质均匀，含少量贝壳，振摇反应中等，干强度和韧性低。 渗透为 ②10 淤泥质粉质粘土 深灰色 流塑，土质均匀，切面光滑，干强度和韧性中等 渗透为 5.3 （2）北岸盾构接收工作井
层号 地层名称 颜色 特征描述 水文情况 厚度（m） 2 冲填土 灰色 地下稳定水位m 5.5 ②2 粉砂 灰色 松散—密实，稍湿，以石英长石为主，含粘性土，砂质不纯，含贝壳碎片。 2.3 ②1 粉土 灰色 密实，很湿，土质不均，与粉质粘土互层，含贝壳碎片 渗透为 9.5 ②10 淤泥质粉质粘土 深灰色 流塑，土质均匀，切面光滑，干强度和韧性中等 渗透为 2.2 ②1 粉土 灰色 密实，很湿，土质不均，与粉质粘土互层，含贝壳碎片 渗透为 3.3 ③1 粉质粘土 灰黑 软塑，土质均匀，切面光滑，夹杂粉土团块，干强度和韧性中等 渗透为 2.7 水文地质
地表水为海水，水深2～3m。本工程设计低水位0.3m，百年一遇高潮位4.47m，最高通航水位3.05m，最高防潮水位7.7m。地下水属孔隙潜水，含水层主要为粉细砂层。补给来源主要由大气降水、海水渗透补给,途经短，水量丰富，排泄以蒸发为主，深度70m以内基本是粘性土，水量较少。地下水位埋深在2.2～3.5m之间，地下水位标高为-0.4～1.05m之间。
施工准备
1、现场准备：
搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍包括大块石、树根和生活垃圾等，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土，查清地下管线的位置及确定架空电线的位置高度，做好临时截、排水设施，作好施工准备，以及供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道等。；
2、测量准备：
放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，并报监理复核。根据需要改动原设计位置的，需取得设计、监理等的同意后，方可执行；
3实验准备：
水泥搅拌桩应采用合格的32.5号普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。水灰比一般为0.45～0.55，水泥掺灰量拟为15﹪（水泥重量为被加固土体重量的15﹪）使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。所需材料应提前进场，水泥及外加剂必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。
4试桩：
试桩目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验应取地基原状土作室内配比实验和现场工艺性成桩实验，要求三轴搅拌桩的28d抗压设计强度大于0.8MPa。
盾构端头井加固
加固原因
盾构机在进出洞时，工作面将处于开放状态，这种开放状态将持续较长时间。如果处理不当，地下水、流砂、涌泥等就会进入工作井，严重情况下会引起洞门塌方。因此端头加固工作在盾构施工中显得极为重要。本标共有2个端头井4个洞门需要加固，分别为在此一并说明。
加固的原则和要求
盾构进出洞端头土体加固的原则：
(1)根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。
(2)在充分考虑洞门破除时间和方法，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。
加固要求
(1)加固土体无侧限28d抗压强度≥0.8Mpa。
(2)渗透系数≤1.0×10-8cm/sec。
(3)采用三轴搅拌桩加固（套打），桩体搭接长度大于250mm，桩体垂直度允许偏差为1/220。
(4)加固效果检测时，取样孔应到达加固区底部，检测完毕后，取样孔应进行注浆密实。
施工所用测量仪器、仪表 50米 把 1 2 经纬仪 J2-2 台 1 3 水准仪 DSZ3 台 1 4 线锤 3米 只 2 注：对以上各计量器具在使用前都经过专业检测单位检验，确保计量器具的使用有效性合乎标准要求。 BW250/50 台 2 250L/min 10 高压泵 3W-TB4高压柱塞泵，带压力流量计 台 1 11 空压机 12m3 台 1 45×1
人员配备
序号 岗位名称 人数 岗位职责 一 三轴搅拌桩施工 1 前台指挥员 2名 向桩机驾驶员发出完成桩机移位、钻机定位、钻机下沉及提升、停止等一系列指令 2 杂工 4名 负责及时将搅拌桩沟槽内翻出的置换泥浆挖至沟槽边缘等 3 钻机司机 4名 根据前台指挥员指令进行桩机移位、钻机定位、钻机下沉及提升、停止等 4 后台指挥员 2名 向拌浆、供浆人员发出开始拌浆、供浆及停止等一系列指令。 5 挖机驾驶员 2名 负责开挖水泥土搅拌桩施工沟槽、清除沟槽内障碍物。 6 拌浆员 4名 负责按设计要求配比拌浆、供浆。 7 机修工 1名 负责设备运行前的检修、保养及运行过程中故障的及时排除。 8 电工 2名 负责用电设备运行前检修、保养、接线、运行过程中故障排除及安全用电监督。 二 高压旋喷桩施工 9 前台指挥员 1名 向桩机驾驶员发出完成桩机移位、钻机定位、钻机下沉及提升、停止等一系列指令 10 钻机司机 4名 根据前台指挥员指令进行桩机移位、钻机定位、钻机下沉及提升、停止等 11 拌浆员 4名 负责按设计要求配比拌浆、供浆。 12 杂工 4名 负责场地清理、配合钻机司机作业等其他工种 13 后台指挥员 2名 向拌浆、供浆人员发出开始拌浆、供浆及停止等一系列指令。 14 机修工 1名 负责设备运行前的检修、保养及运行过程中故障的及时排除。 15 电工 2名 负责用电设备运行前检修、保养、接线、运行过程中故障排除及安全用电监督。 材料计划
主要材料计划表
名称 单位 数量 备注 PO32.5水泥 T 1280 普通硅酸盐水泥
施工进度计划
（1）南岸盾构始发工作井端头加固包括266幅三轴搅拌桩桩，桩径850mm，咬合250mm，桩长18.83m。搅拌桩计划用1台钻机施工，每天成桩10幅，搅拌桩桩计划施工27天；72根旋喷桩，桩径600mm，咬合150mm，桩长19.33m。旋喷桩计划用2台钻机施工，每天成桩8根，旋喷桩桩计划施工16天。
南岸始发井端头加固计划于2010年6月1日~2010年6月28日进行。
（2）北岸盾构接收工作井端头包括266幅三轴搅拌桩桩，桩径850mm，咬合250mm，桩长24.7m。搅拌桩计划用1台钻机施工，每天成桩8根，搅拌桩桩计划施工34天。59根旋喷桩，桩径600mm，咬合150mm，桩长24.7m。旋喷桩计划用2台钻机施工，每天成桩8根，旋喷桩桩计划施工8天。
北岸接收井端头加固计划于2010年10月2日~2010年11月5日进行。
加固施工方案
采用三轴搅拌桩与高压旋喷桩结合的加固方式,即在沉井下沉后地基基本稳定后对靠近洞门0.6m以外向北11.4m、隧道顶部以上3.0m、沉井刃脚底面以下1.0m范围土层采用采用φ850mm密排咬合250mm三轴搅拌桩进行水泥掺量18%的强加固施工,加固范围至地表范围内被扰动土体采用三轴搅拌桩进行水泥掺量为12%的弱加固施工，靠近洞门前方0.6m段采用φ600mm密排咬合150mm高压旋喷桩加固，以保证加固段与洞门地连墙密贴,确保盾构机安全始发与到达。待内衬施工完毕后,旋喷桩同加固结构间隙用单排旋喷桩加固。
始发端头地基加固见图图5-1始发端头地基加固剖面图、图5-2始发端头地基加固平面布置图；接收端头地基加固见图5-3接收端头地基加固剖面图、图5-4始发端头地基加固平面布置图。
图5-1始发端头地基加固剖面图
图5-2始发端头地基加固平面布置图
图5-3接收端头地基加固剖面图
图5-4始发端头地基加固平面布置图
加固施工方法清除地表障碍物→开挖沟槽→布置拆接钻杆平台→桩机就位→拌制水泥浆→喷浆、喷气下沉搅拌喷浆→(不喷气)提升搅拌→搅拌结束,移至下一桩位施工。
施工时成桩的顺序见。图中阴影部分为重复套钻，以保证墙体的连续性和接头的施工质量。http://bbs.job2299.com/
钻进的施工步骤如工程监理测量复核单，提请甲方验收。
(3)开沟槽
在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。
根据放样出的水泥土搅拌桩加固中心线，用1.0m3小挖掘机沿加固中心线平行方向开掘工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，取槽宽约1.0m，深度约0.6～1.0m。
场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽。
开挖沟槽余土应及时处理，以保证工法正常施工，并达到文明施工工地要求。
(4)设置导架与孔位放样
在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长度2.5m，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格为300×300，长约8～12m，转角处H型钢采取与加固结构中心线成45°插入，H型钢定位采用H型钢定位卡。
由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm。本工程使用的三轴搅拌机桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩搭接250mm。三轴搅拌桩采用套打工艺，因此桩心距为1800mm。在沟槽两侧定位型钢以1800mm为间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。
(5)桩机就位与垂直度校正
用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到0.5%以上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在1/220内。
桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要作到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，偏差不得大于20mm。
为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。
(6)水泥浆液拌制
施工前应搭建好拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，对全体工人做好详细的施工技术交底工作，水泥采用P032.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的灰水比重严格控制在1.5～1.7，具体根据可现场实际情况调整，水泥总体掺量为15%（重量）。
(7)喷浆、搅拌成桩
启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆60％，提升时喷浆40％。钻机钻进和提升速度宜控制在0.6～1m/min，按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。
(8)施工记录
施工过程中，由工长负责填写施工记录，施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、断面面积、下沉（提升）搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比。施工过程中质检员、技术负责人、监理工程师监督施工，施工记录报项目监理审批。
质量检验
（1）施工前应检查水泥的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度。水泥必须具有供应商提供的出厂合格证和质保书，并按批次取样送检测中心试验合格后方能使用。
（2）施工中质量检验包括机械性能、材料质量、掺合比试验等资料的验证，以及逐量桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、桩身水泥掺量、喷浆速度、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆量的均匀度、搭接桩施工间歇时间等。
（3）施工结束后，应检查桩体强度、桩体直径、防渗效果及地基承载力。
（4）水泥土搅拌桩桩身强度应符合设计要求
水泥土搅拌桩的桩身强度应采用试块试验确定，试块制作好后进行编号、记录、养护。试验数量方法：每天作一组试块规格7.07×7.07×7.07cm，水泥土试块采用自然养护测定28天后无侧限抗压强度。测得的28天无侧限抗压强度应不小于1.0MPa。
检验批抽检计划
三轴水泥土搅拌桩的成桩验收按100米施工段划分若干检验批，除桩体强度检验项目外，每一检验批至少抽查桩数的20%。检验批的质量验收程序和组织应符合《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)的有关规定。三轴水泥土搅拌桩的检验批合格判定应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)的有关规定。三轴水泥土搅拌桩检验批质量验收计划如下：
主控项目
（1）浆液拌制选用的水泥等原材料的技术指标和检验项目应符合设计要求和国家现行标准的规定。检验方法：查产品合格证及28天复试报告。
（2）浆液水灰比、水泥掺量应符合设计和施工工艺要求，浆液不得离析。检验方法：浆液水灰比用比重计抽查，水泥掺量查施工记录，每台班不少于3次。
（3）三轴水泥土搅拌桩桩身强度应符合设计要求。搅拌桩的桩身强度应采用试块试验确定。试验数量及方法：每天制作水泥土试块一组，取样点应取沿桩长不同深度处的三点，最上点应低于有效桩顶下3m，采用自然养护测定28d无侧限抗压强度不小于0.8MPa。
一般项目
三轴水泥土搅拌桩成桩允许偏差应符合下表7-1的规定。
序号 检查项目 允许偏差 检查频率 检查方法 1 桩底标高(mm) +100m，-50mm 每根 测钻杆长度 2 桩位偏差(mm) 50mm 每根 用钢尺量 3 桩径(mm) ±10 每根 用钢尺量 4 桩体垂直度 ≤0.5% 每根 经纬仪测量 特殊情况处理措施
（1）有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。
（2）在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与设计单位、业主、监理共同协商，确定解决办法。
（3）施工过程中，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，以防止出现不连续墙体；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。
（4）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。
（5）施工冷缝处理施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处加固桩外侧补搅素桩方案，在加固桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与加固桩搭接厚度约10cm。端头加固效果的检测
检查内容加固体强度。
加固体整体性、均匀性。
加固体中地下水含量情况。
检查方法
强度检查
在每个端头进行不少于两个点的钻芯取样，点位主要选在搅拌桩的咬合部位进行钻芯，测定其强度，芯样的采集率应大于90％无侧限抗压强度达到0.8Mpa以上地下含水量检查
在洞门范围内钻9个水平孔孔径8cm，钻深为m。根据9个孔的出水量判别，如果出水量超过限值，就要重新进行加固。检查孔平面布置如图。“JGJ-4688”施工现场临时用电安全技术规范。
⑽检查、维修配设施时，必须将其前一级相应的电源开关闸断电，并悬挂“有人工作、禁止合闸”等标志牌。
⑾特殊工种要持证上岗，严禁窜岗作业和其它违章作业行为。
⑿进工地工作人员必须戴安全帽、穿好工作服、戴好防尘口罩。上班不准穿拖鞋，严禁洒后上班。
⒀工地用电设立三级漏电保护。破皮和有接头的电缆应包好架空。过路电缆应挖沟套管深埋，生产和生活用电严禁乱拉乱接。
⒁上塔必须系好安全带。工地夜间施工要有足够的照明，严禁明火照明、取暖。
8
生产必须安全,安全为了生产
安全目标：杜绝发生因公死亡事故、重大治安事故、重大机械事故、重大交通事故及重大火灾水灾事故；重伤率控制在0.5‰以下；轻伤事故频率5‰以下。
事事讲安全
处处有保障
经济兑现
奖罚分明
平整施工场地
测量定位
桩机就位
贯入注浆管
旋喷注浆
拔管
冲洗
移位
制备固化剂浆液
监督检查
包保责任制
经济保证
安全总结评比制度
月季年安全检查制度
各工种安全生产制度
通畅灵敏的通信措施
完善的劳动保护措施
可靠的医疗保健措施
各项安全生产制度
制度保证
安全生产、事事相关、人人有责
有力的后勤保障措施
建立劳动保护防疫机构
建立三级医疗保健机构
建立三级安全组织机构
措施保证
组织保证
强有力的组织、措施保证
安全第一预防为主
施工技术安全
规则教育
提高全员意识
思想保证
安全保证体系
洞门检查孔平面布置图
图6-2三轴钻进施工步骤
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