[【隧道方案】盾构进出洞土体旋喷加固方案]

1、 【隧道方案】盾构进出洞土体旋喷加固方案 XX 机场 线盾构 进出洞 端头土体 旋喷 加固处理施工方案审批: 审核: 编制:XX 建筑工程有限公司 二 OXX 年 XX 月 第一章 编制依据及编制原则 1.1 编制依据 1.1.1 根据甲方提供资料及盾构隧道施工组织设计。1.1.2 我单位设备物资资源,经济技术实力及类似工程施工经验。1.1.3 国家、北京市和建设部等相关行业颁发的施工规范、规程和标准。1.1.4 依据实地调查情况和相关部门提供的信息、资料等。1.2 编制原则 1.2.1 在充分理解招标文件的基础上，细致学习图纸，在充分进行实地考察和交通调查的基础上，合理的编制施工方案，使其科

2、学适用且着重考虑施工的经济性等因素,其方案做到科学、经济、实用、安全。1.2.2 施工总体部署合理，施工计划可行、高效，确保总体工期要求。1.2.3 采用先进的设备和科学的管理方式确保工程质量及施工安全。响应业主的要求，发挥自身优势，争创精品工程。1.2.4 在施工全过程中采用周密的环境保护措施及文明施工措施。1.3 国家、北京市现行有关规范、规程及标准 1、建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2002）2、地基与基础工程施工及验收规范（GB50202-2002）3、施工现场临时用电安全技术规程（JGJ46-88）4、建筑机械使用安全技术规程（JGJ33-86）5、北京市建筑施工现场管理基本标

3、准（91）京建施字第124 号 第二章 工程概况 2.1 工程及设计概况 由长城B+B公司承建的北京市轨道交通首都机场线10标段区间右线隧道，采用盾构法施工，拟建隧道结构断面为圆形，净空断面尺寸为Φ5.7m。依据盾构施工要求，接收和始发前需要进行盾构接受和始发洞口范围结构的钢筋混凝土结构的凿除，为盾构进、出洞掘进提供条件。在盾构机刀盘密贴开挖面之前，为确保开挖面的稳定，防止开挖面失稳造成水土坍塌涌入基坑，有效控制盾构初始掘进阶段的地表沉降，需对盾构井的端头土体进行加固。本标段工程右线隧道共有8 次盾构进出洞。其中盾构始发井进洞1 次，1#风井风道进出洞各1 次，中间检修井进出洞

4、各1 次，2#风井风道进出洞各1 次，盾构到达井出洞1 次，累计进洞4 次，出洞4 次。2.2 工程地质条件 2.2.1 地质条件 根据北京城建勘测设计研究院有限责任公司提供的岩土工程初步勘察报告本区段从自然地面下 40m 深度范围内的地层分布及岩性特征自上而下概述如下：成因 类别 地层 序号 岩 性 土 质 大 层 层 底标高（m）大层 厚度（m）湿 度 人工堆积层 层粉土填土30.2631.39 0.51.7 湿 1 层杂填土湿 第 四 纪 全 新 世 冲 洪 积 层层粉土25.2527.73 2.95.3 湿很湿 1 层粉质粘土 2 层粘土层粉质粘土10.1018.05 7.216.8

5、1 层粘土 2 层粉土很湿 晚更新 2 层粉细砂4.6010.25 1.010.4 饱和 层粉质粘土2.468.63 0.6 3.7世 冲 洪 积 层 1 层粘土 2 层粉土很湿 2 层粉细砂0.965.10 0.9 6.4 饱和 层 粉质粘土-2.77-0.74 2.77.7 1 层粘土 2 层 粉土很湿 1 层中粗砂-9.72-6.44 4.77.8 饱和 2 层粉细砂饱和 层粉质粘土-17.75-12.54 4.110.4 2 层粉土很湿 2.2.2 拟建结构与地下土层的关系 本工程涉及盾构机进出洞的结构有盾构始发井、1#风井风道、中间检修井、2#风井风道和盾构到达井，共5 处结构。其结

6、构穿越地层基底板埋深见下表。结构名称 底板高程（m）底板埋深（m）穿越地层 盾构始发井 17.445 12.72 结构底板位于粉质粘土和粉细砂层上，结构自上而下穿越的土层有粉土填土、杂填土、粉土、粘土和粉质粘土和粉细砂层。1#风井风道 11.88 19.77 中间检修井 14.39 17.80 2#风井风道 12.116 20.56 盾构到达井 18.281 15.68 第三章 施工方案设计 3.1 方案选择 本工程涉及盾构进出洞的结构底板位于粉质粘土及粉细砂层,穿越的土层自上而下分别为:粉土填土、杂填土、粉土、粘土和粉质粘土和粉细砂层。自稳性差，开挖极易形成流砂，造成坍塌，危及上部管线及地表

7、建筑物和构筑物的安全。故需对该地层进行地质改良，使松散土体得到充分填充及密实，形成具有一定支撑保护能力的复合地基，达到加固之目的，确保盾构机穿越时上部管线及建筑物的安全，从而保证隧道施工顺利进行。一般隧道土体加固的方法有注浆工法和高压喷射搅拌工法。本工程拟选用二重管高压旋喷桩进行端头土体加固。理由如下：1)注浆工法是靠注入的浆液在砂层（或土层）中渗透扩散而与砂（土）结成整体，或靠注入压力排除土中水分，以一定的渠道形成脉枝状或板状骨架的浆液的固结体。这种工法基本不破坏土体结构，因而这种渗透固结体或脉状固结体的固结形状、位置是无规则的、随机的，可靠性而言相对较差，有时不能满足工程的设计要求。2)同

8、时考虑到本工程的工期较紧，有可能没有充足的时间对结构的端头土体进行先期加固。而当端头土体加固和结构同时施工时，注浆工法有可能会造成结构的初衬发生碎裂。3)高压喷射搅拌工法有如下优点：高压喷射的浆液局限在土体破坏的范围内，即浆液的注入部位和范围是可以控制。注入参数(切削土体的压力、固化材的注入速度、注入量等)可以调节，以获得符合设计需求(强度和抗渗性)的固结体。设备轻便、施工方法简单、操作容易、占地面积小。浆液多采用水泥和水玻璃浆液，成本低，不污染环境。可在地面进行垂直喷射注浆，在地铁、隧道施工中，也可进行倾斜和水平喷射注浆。3.2 施工方法 根据本工程土体加固范围及地下管线、地面施工条件等因素

9、，拟采用的二重管高压旋喷桩进行端头土体的加固。旋喷桩直径Φ600，间距450。二重管法高压旋喷施工是选用双通道的二重注浆管。注浆管钻进到预定的钻机固结体喷头高压胶管气量计空压机高压泥浆泵浆桶水泥仓搅拌机水箱土层深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体。即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20MPa 左右压力的浆液，从内嘴中高速喷出，并用 0.7MPa 左右压力把压缩空气从外嘴中喷出，在高压浆液和其外圈环绕气流的作用下，冲切破坏土体，喷嘴一面喷射一面旋转和提升，最后在土中形成圆柱状固结体。见下面示意图。二重管旋喷注浆示意图 3

10、.2.1 工艺流程3.2.2 施工顺序及分步质量控制 1)平整施工场地 对施工区域内的建筑垃圾等必须进行清理，之后对场区内进行平整压实，并把水电引至现场。2)测量定位 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 施工场地的基准点、基轴线及水准点均须会同监理及设计单位共同引进，经复核及各方签证后方可使用。对于标定的基准点要做好明显的标志和编号，并做好保护工作。使用经纬仪和钢卷尺等，采用坐标法进行桩位区域边线的测定。对施工区域内的所有桩进行测量定位，并做好明显、牢靠的桩位标志。此外，还要做好测量记录，以便复核。3)钻机就位 钻机安放应保持水平；钻杆保持

11、垂直，其倾斜度不得大于1.5%。钻孔的位置与设计桩位偏差不得大于50mm。钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻机钻杆必须采用钻杆导向架进行定位。4)贯入注浆管 钻孔; 钻孔的目的是为了将喷射注浆管插入预定的地层中。成孔的方法视地质情况而定，具体可采用水射成孔法、旋转振动钻机成孔法、地质钻机钻孔法等。各种成孔方法均应遵循相应的施工操作规范，在此不再赘述。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于 50mm。成孔过程中应作好详细的钻进记录。插管;插管是将喷射注浆管插入预定的深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，应边射水、边插管，水压力一般不宜超过1Mpa。5)制备固化剂浆液 在旋喷桩贯入注浆管的同时，后台

12、拌制固化剂浆液 (水泥浆等)，待压浆前将浆液倒入集料斗中。严格按设计要求配制浆液。6)旋喷注浆 当喷射注浆管插入预定深度后，由下而上进行喷射注浆。施工参数见下表。高压喷射注浆参数表 二重管法 空气 压力(MPa) 0.7 流量(m 3 /min) 1-2 喷嘴间隙(mm)及个数 1-2(一个或二个) 浆液 压力(MPa) 20 流量(L/min) 80-120 喷嘴孔径(mm)及个数 Φ2-Φ3(一个或二个) 注浆管外径(mm) Φ75 提升速度(cm/min) 约10 旋转速度(r/min) 约10旋喷过程中应严格按照设计与试桩参数进行施工。注

13、浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。对需要扩大加固范围或提高强度的部分应采取复喷的措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.30.5M。在旋喷桩施工的结合部位及桩身咬合比较薄弱的环节, 可视需要,在原桩位的周围进行补桩，以保证咬合度。在高压喷射注浆过程中出现压力骤减、加大或冒浆异常（冒浆量大于注浆量20%或不冒浆）等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。浆液搅拌后不得超过4h；当超过时，应经专门试验证明其性能符合要求后方可使用。对冒出地面的浆液，应经过滤、沉淀，除去杂质和调整浓度后，方可回收使用。旋喷施工中应作好施工记录，记录应详细准确。7)拔管与冲洗 旋喷施工完毕，应迅速拔出注浆管，

14、并用清水冲洗管路。8)桩机移位 待旋喷桩机注浆管全部提出地面后，应先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。9)旋喷桩抽验 旋喷桩完工后必须对桩身进行抽检，可采取开挖检查、钻孔取芯、载荷标准贯入等方法。检验点的数量为施工注浆孔数的 2%5%。不合格者应进行补喷。3.3 注浆材料 3.3.1 注浆材料应具有以下性能：1)有良好的可喷性； 2)有足够的稳定性； 3)气泡少； 4)调剂浆液的胶凝时间； 5)有良好的力学性能； 6)无毒无臭； 7)结石率高； 3.3.2 注浆材料配比 盾构进出洞端头土体加固后，要求具有一定的抗压强度和抗渗性能。初步考虑采用425 号硅酸盐水泥浆，水灰比为1:1-1:1.5，

15、加2%的水玻璃。要求水玻璃模数在2.4-3.4 之间，浓度要求30-45 波美度为宜。该浆液初凝快，抗渗性能有明显的提高。施工时，应先进行试喷，以获得相应的喷射参数和合理的浆液配比。3.4 加固范围 根据北京城建勘测设计研究院有限责任公司提供该地段地质情况,参考有关工程参数，并经分析和验算，本工程盾构始发端头土体注浆加固范围初定为: 隧道轴线方向（纵向）进洞长 5m，出洞长 8m，宽为左右线中线各出 5m，厚度11m。即隧道外皮左右各出2m，上下各出2.5m。见下面示意图。（实际加固范围可根据甲方特殊要求执行） 旋喷加固土方量为：22*11*8*4+22*11*5*4=12584m 3 。3.

16、5 浆量计算 以1#风井风道、单根旋喷桩为例，以体积法进行计算。Q=π*D e 2 * K 1 *h 1 *(1+β)/4+π*D 0 2 * K 2 * h 2 /4 Q;需用的浆量(m3)； D e ;旋喷体直径(m)； K 1 ;填充率(0.75-0.9)； h 1 ;旋喷长度(m)； β孙氏系数(0.1-0.2)； D 0 ;注浆管直径(m)；K 2 ;未旋喷范围土的填充率(0.5-0.75)； h 2 ;未旋喷长度(m)。Q=3.14*0.6 2 *0.85*11*(1+0.2)/4+3.14*0.075 2 *0.7*

17、11.5/4=3.21m 3 3.6 主要施工设备配置序号 机器设备名称 型号 规格 1 高压泥浆泵 SNS-H300 水流Y-2 型液压泵 300kg/cm 2200kg/cm 22 钻机 工程地质钻机3 空压机8kg/m 23m 3 /min 4 泥浆搅拌机 5 二重管 6 高压胶管Φ19mm-Φ22mm第四章施工部署 4.1 施工总体目标 4.1.1 工程质量目标：优良。4.1.2 工程进度目标 ：满足盾构机进出洞的时间要求，不影响盾构掘进。4.1.3 安全生产目标 严格按照国家安全制度和规定，达到五无、一杜绝及一创建的目标。4.1.4 文明施工目标 以北

18、京市建设工程现场文明施工管理办法及公司有关安全文明要求为标准，确保达标工地，为公司赢得声誉，为业主增光添彩，为环保工作做出贡献。4.1.5 协调目标 做好内外关系协调，结合工程情况充分发挥项目优势，主动争取各方的支持与配合，做到施工一项工程，交一方朋友。4.1.6 内业管理目标 技术管理责任明确，技术档案管理微机化，确保内业资料完备、及时、美观、先进和符合各方要求，并做到工程竣工时竣工资料即交验完。4.2 组织机构如图4-1 所示 图4-1项目经理部组织机构图项目经理 项目副经理 技术负责人 生产 安全 经营 水电 测量 质量 计量 试验 项目经理 项目副经理 技术负责人 第五章工程质量保证体系在本工程注浆施工中，应以严格组织管