1、武汉地铁二号线越江隧道工程始发井端头加固施工方案编 制： 复 核： 审 批： 一、编制目的1、保证盾构机进洞掘进施工安全及防水要求。2、防止盾构进入段地表变化超限，造成地表管线和建筑物变形、开裂。二、编制依据1、武昌风井螃蟹甲站区间岩土工程详细勘察报告；2、积玉桥站盾构端头加固设计图；3、国家、武汉市现行规范和有关标准；4、现有的技术水平、管理水平和机械设备装备能力及施工经验。三、工程概况及工程地质概况1、工程概况本工程盾构始发井端头采用900600三重管旋喷桩进行端头地层加固,旋喷桩按梅花形布置。端头地基纵向加固长度为9.0m，加固宽度为盾构隧道轮廓线左右各3.0m，竖向加固范围为盾构隧道结2、构轮廓线上下各3.0m，详见下图所示。2、工程地质概况场区地势较平坦，地面高程在23.7125.16m之间，原始地貌属为长江、汉江冲积第一阶地。工程范围地层自上而下依次为：第四系人工填土、第四系全新统冲积层、志留系岩层。岩性以粉质粘土、粉土、砾土、粉砂、泥岩、粉砂岩为主。本工程各岩层的工程地质特征及分布情况描述见表1。 表1 工程地质特征及分布情况描述表地层代号地层名称颜色状态特征描述层厚1-1杂填土建筑垃圾与生活垃圾、工业废料为主，分布于表层。0.54.8m1-2素填土粉质粘土、砂土为主，含少量建筑垃圾，零星分布。1.03.2m1-3淤泥灰黑、灰褐色碎砖块、瓦片，含有机质。3-1粘土灰黄、褐3、黄色第四系全新统冲积层中上部，为一级阶地上部的硬壳层3.39.8m3-1粉土黄色饱和,稍密临江-和平大道一级阶地表层填土层下。1.34.2m3-2a淤泥质土灰褐-灰-深灰色呈软塑-流塑状偶见水平状层理，含少量白色螺贝壳4.57.2m3-2粉质粘土灰褐-灰-深灰色呈软塑-流塑状偶见水平状层理，含少量白色螺贝壳2.512.7m3-5粉质粘土，粉土，粉砂互层灰-灰褐色粉质粘土呈可塑状，粉土，粉砂呈松散-稍密状粉质粘土，粘土与粉砂互层是上部粘性土层与下部砂土层之间的过渡层2.27.6m4-2粉细砂灰-青灰色饱和，中密，局部密实偶夹薄层或透镜状粉质粘土或含中粗砂7.016.7m4-3中粗砂灰黄色饱水，中4、密，硬塑状，局部可塑状第四系冲积层底部与基岩接触面附近，零星分布1.67.5m7-1粘土灰黄、褐色硬塑状，局部可塑状零星分布3.517.5m7-2粉质粘土灰黄色硬塑状局部呈透镜状分布3.04.0m7-3粉质粘土灰色可塑状,局部软塑状沿隧道轴线方向分布不连续3.613.2m9含砾土灰绿色可塑状砾径以05cm为主,砾含量3040%,分布于(7-1)层之下,沿隧道轴线方向分布不连续0.54.2m20泥岩灰-深灰,青灰,灰绿色层状,块状、短柱状泥质结构,层状构造,泥质胶结,浸水或干湿交替时很快软化或崩解20b粉砂岩灰色灰黄色层状，土状，碎块状粉砂质结构，泥质胶结，局部为砂岩、泥岩互层，具软硬不均特征35、水文条件地下水主要有上层滞水，第四系孔隙水和基岩裂隙水等类型。上层滞水一般赋存于人工填土中或表层粘性土中，无统一自由水面，受大气降水、地表水和生产、生活用水渗入补给，水量有限而且很不稳定，地下水位不连续，一般由高处向低处流动或排泄。第四系孔隙水分孔隙潜水和孔隙承压水。孔隙潜水岩组主要分布于两岸一级阶地上部和河床砂层中，赋存于阶地上部第四系全新统冲积、湖积的粉土、粘性土、淤泥质粉砂和河床部分的粉细砂、中粗砂、砾石层中，受大气降水和侧向地下水补给，除河床地段含水层厚度、富水性、水量变化较稳定外，其余在阶地不同部位其厚度、岩性、富水性有明显的差异，水量随季节变化也比较明显，一般单井出水量5.6216、3.71m3/d，渗透系数0.2625.0m/d，水位埋深一般为0.054.74m。四、施工准备1、施工用电用水（1）根据工程所需机械动力设备、电气工具及照明电的数量，考虑到施工高峰阶段的机械设备最高用电需求量，主要借用积玉桥车站项目600KVA箱变，必要时，采用发电机临时发电，可满足工程用电需要。（2）在施工场地从端头项目办公区接入规格为DN25的临时施工供水管一根，以满足现场实际施工需求。2、施工技术（1）组织有关人员熟悉图纸和分项工程施工工艺，了解施工现场地上和地下建筑物及管线现状，作好充分的技术准备工作。（2）根据施工进度编制材料进场计划，材料部门根据材料计划进场采购，技术部门作好材料7、的进场检验工作。（3）在施工实践中，施工员、施工班长应随着设计和施工条件等因素的变化调整和补充完善施工方案。（4）测量定位：测量人员根据连续墙接缝处的坐标并结合连续墙的实际施工情况进行定位。3、现场布置（1）根据工程现场情况，规划车辆、机械进出场道路，在现场设置活动板房作为临时办公地，住宿统一安排在武昌风井工区。（2）本着因地制宜、便于施工的原则，科学有效的安排施工阶段工种、工段平行流水作业，将工程材料、设施作合理的场地安置和转移。五、旋喷桩施工旋喷桩加固原理：利用钻机把带有喷嘴的注浆管，钻入土层的预定位置，然后将浆液以高压流的形式从喷嘴里射出，冲击破坏土体，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒分散，8、一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液搅拌混合，喷浆管不断以360回转提升，随着浆液的凝固，组成具有一定的强度和抗渗能力作用的加固体。根据工程情况,旋喷桩采用三重管旋喷钻机,桩径为900mm, 排距为600mm，行距为600mm， 采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥水泥,水泥掺量18%.具体施工参数根据实际调整。施工工艺见图1。1、施工方法（1）试桩为保证成桩的效果，在开工前应先进行工艺性试桩。试桩应根据设备等相关参数进行确定，采用不同的压力、提升速度、旋转速度、水泥掺量等参数，各试1根桩，桩长不小于1m，在成桩一周后检查成桩效果，检查内容包括：成桩直径，桩体的连续性和9、均匀性，桩身强度等参数。最后根据设计的标准确定最终选取的参数。（2）定位放线按设计要求放线定孔位，孔位偏差50mm，并准确测量孔口地面高程。（3） 钻孔采用旋转式钻机钻进，钻进过程中，须随时注意观察钻机的工作情况，并且必须保证钻孔的垂直度。（4） 下喷射管将高喷台车移至孔口，先进行地面试喷以调整喷射压力。为防止水嘴和气嘴堵塞，下管前可用胶布包扎。下喷射管至设计喷射深度。 （5） 制浆选用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1：1，根据每根桩的灰浆用量制作并充分搅拌，搅拌时间少于3分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用；灰浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的灰浆要不10、停地搅拌。（6） 喷射提升喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的浆液。待浆液冒出孔口后，即按要求的提升速度、旋转速度，自下而上开始喷射、旋转、提升，到设计的终喷高度停喷，并提出喷射管。 图1 旋喷桩工艺流程图（7） 回灌：喷射灌浆结束后，利用水泥浆进行回灌 ，直到孔内浆液面不下沉为止。（8） 冲洗：喷射结束后，应及时将管道冲洗干净，以防堵塞。2、施工顺序三重管高压旋喷施工时注入地层大量的水泥浆，对周围的土体和结构产生较大的压力。为保证车站围护结构的安全以及成桩质量，施工时采用间隔跳孔施工。由于浆液喷射压力较大，相邻孔不能连续施工，间隔距离不少于4根桩。总的施工顺序从盾构井端头向远端施工，然后左11、右线交替施工，相邻幅施工间隔时间不超过两天。即保证柱状体有良好的搭接又可以保证土体有充分的泄压时间。3、施工技术要点（1）旋喷桩施工钻孔采用旋转式钻机，注浆采用P.O.42.5的普通硅酸盐水泥，所用水泥各项测试技术指标须符合现行国家标准，水泥出厂期超过三个月，使用前应进行各项技术指标进行复查。（2）施工前先进行场地平整，挖好排浆沟池。钻机开钻前必须用水准尺校平，保持机身平稳，就位后，钻杆与钻孔保持垂直，开孔直径为110mm，钻孔偏斜控制在1，钻进时应保持中速，遇硬层应减速慢钻，以防卡钻。（3）注浆前应全面检查注浆设备与材料，包括注浆泵，拌浆储浆系统，高压注浆管压力表水电及其其他机械零件。在插管12、前先检查管路是否畅通，密封圈是否完好无损，丝口是否连接紧密，发现问题应立即修理或更换，以保证浆液体能按要求进入，插管到位后，先作高压试喷，调整参数达到要求方可进行喷浆作业。（4）拌浆人员应严格按配方配料，浆液应经过充分搅拌经筛网过滤后再不断的搅拌中予以注浆。喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的气、浆。待浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度、旋转速度，自下而上开始喷射、旋转、提升，到设计的终喷高度停喷，并提出喷射管。（5）正式注浆后切勿随意中断，力求连续作业，以保证成桩质量。并认真记录钻孔及注浆情况，做到全面、准确、及时、如实地反映情况。中间发生故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断，同时立即进行13、检查排除故障，如发生浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复喷。（6）因故停喷后重新恢复施工前，应将喷头下放30cm，采取重迭搭接喷射处理后，方可继续向上提升及喷射注浆，并应记录中断深度和时间。停机超过3h时，应对泵体输浆管中进行清洗后方可继续施工。（7）施工参数详见下表：项目三重管参数喷嘴直径（mm）2.0旋转速度（r/min）20提升速度（mm/min）110200浆液流量（L/min）60120水压（Mpa）38浆压（Mpa）0.31气压（Mpa）0.50.74、施工质量检查高喷体施工作业过程质量检验包括孔位、孔斜、注入的浆液性能检验，回浆的浆液性能检验，喷嘴下入孔底深度检验，喷浆作14、业过程的压力、转速提升速度检验等每孔施工作业全过程的检验。高喷固结体质量检验方法采用钻孔取芯检查，在固结28天后进行。检验点的布置: 在地质情况复杂，可能对旋喷注浆产生影响的部位。在桩与桩的搭接部位。检验工程数量:钻孔取芯的桩数为工程桩总数的25，分别采用水平、边界、斜向三种不同的取芯方式进行取芯，每次取芯孔数不少于2孔，当检验桩数的不合格率大于10时，应倍增抽检高喷桩孔的数量，直到不合格率小于10。对不合格者进行补喷成桩。所取芯样必须描述，其中50的孔需取上、中、下三个部位的样品进行物理力学性能指标室内测试。合格标准为：芯样连续完整，为水泥浆混凝土结石。取样室内试验成果满足固结体的力学强度和15、抗渗要求。5、旋喷桩加固注意事项(1)施工前应对照图纸核实加固范围有无妨碍施工和影响安全的障碍物、地下管线，若存在障碍物影响施工时，则应与相关单位协商清除或迁移障碍物、地下管线。(2)旋喷桩的施工参数根据现场土质条件及试验结果可现场调整，并在施工中严格控制。(3)旋喷桩采用强度等级为42.5级以上普通硅酸盐水泥，根据现场实验室试喷结果可加入适量外加剂和掺合料。(4)施工与车站相邻两排旋喷桩时，应对车站围护、主体结构加强监测，如果车站围护或主体结构变形过大，应立即暂停施工并向相关部门反应。(5)旋喷桩施工完成后应严格进行质量检查，对不合格部位进行补喷或采取有效补救措施。(6)施工过程中做好旋喷施16、工的各种记录，及时了解选喷压力和流量变化情况并进行综合分析，判断旋喷效果是否满足设计要求。(7)在旋喷桩施工过程中，要做好各种机械设备和电路的检查工作，消除各种不安全因素的存在。(8)在拆除管路操作时应戴防护眼镜，以免浆液溅入人眼，并做好劳动防护，作业人员必须佩带胶手套。六、 资源配备1、人力资源配备序号部门、工种职能人数1施工员现场协调12设物部施工机具、材料供应23工程部施工技术管理、测量、质检44施工班长指挥施工25机械操作工钻机操作66电工施工机械、电器维修17普工空压机、泥浆制备等施工辅助工作12总计28本工程主要施工人员配备见下表。2、机械资源配备本工程施工中所需的各主要施工机械、17、机具见下表。序号名称型号数量功率（kw）备注1旋喷钻机XY-222电动空压机VF-G/7-A2台373泥浆泵BW150-A2台2*304灰浆搅拌桶2台2*5.55灰粉输送泵LSY-2002台2*7.56高压泵3D2-SZ1台37电焊机1台4*308经纬仪1台9水准仪1台七、工期计划旋喷桩左右线总共630根，每根12.2米，共7686米，每天按260米计算，旋喷桩施工总工期为30天，从2008年11月13日开工至2009年12月13日完工。八、质量保证措施1、质量组织保证措施(1)健全质量保证体系，严格按照质量体系文件进行质量管理，做到从资源投入和过程控制上保证工程质量。质量保证体系见图2质量保18、证体系框图。(2)成立以项目经理为首的质量管理组织机构，严格在质量保证体系下进行管理，作业队以上单位成立全面质量管理小组，对主要工序的施工质量进行有组织的控制。配备专职的质检工程师和质检员，推行全面质量管理和目标责任管理，从组织措施上保证工程质量真正落到实处。(3)调集具有丰富施工经验和管理、技术过硬的队伍，选派优秀的技术管理人员和施工管理人员，配置一名业务水平较高、责任心较强的专职质量检验工程师负责端头加固施工。项目经理 李勇军项目总工 杨胜双项目副经理 段树涛质检员施工员技术员测量员试验员材料员机管员施工队图2 质量保证体系框图2、质量技术保证措施 (1)加强施工技术管理，严格执行以总工程19、师为首的技术责任制，施工管理标准化、规范化、程序化。认真校对图纸，严格按标准、规程组织施工。及时进行技术交底，发现问题及时解决。 (2)制定实施性施工组织设计，编制详细的质量保证措施，没有质量保证措施不许开工。质量保证体系和措施不完善或设有落实的，停工整顿，达到要求后再继续施工。 (3)施工所用的各种检验、测量、试验仪器设备定期进行校核和检定，确保仪器设备的精度和准确度。 (4)要把好各工序中间的质量检验关，对加工的成品、半成品和隐蔽工程按要求认真检查验收，并报驻地监理工程师检查签证。 (5)认真执行ISO9002标准，严格执行质量保证体系文件。工程施工中做到每个施工环节都处于受控状态，每个过20、程都有“质量记录”，施工全过程有可追溯性，定期召开质量专题会，发现问题及时纠正，以推进和完善质量管理工作，使质量管理走向标准化。九、安全保证措施1、编制详细的安全操作规程、细则、制度及切实可行的安全技术措施，满足武汉市安全生产要求。2、每一工序开始前，做出详细的施工方案和实施措施，报经监理工程师审批后，及时做好施工技术及安全技术交底，并在施工过程中督促检查，严格坚持特殊工种持证上岗。3、根据施工作业种类和特点，按照国家劳动保护法要求发放劳动保护用品。正确使用劳动保护用品。4、进行定期和不定期的安全检查，及时发现和解决不安全的事故隐患，杜绝违章作业和违章指挥现象，同时加大安全教育及宣传力度，对重21、点作业场所、危险区、主要地段设安全及警示标志。 5、坚持每周安全日的安全学习制度。严格执行交接班制度，坚持工前讲安全、工中检查安全、工后评比安全的“三工制”活动。6、施工用电做到一机、一闸、一漏保。7、高压容器要经过鉴定后方可使用。8、经常检查高压浆管，发现破损及时更换。十、文明施工保证措施1、在施工队伍进场前，对职工进行宣传、教育。在施工过程中协调好与当地居民、当地政府的关系，共建文明窗口。2、加强对施工人员的文明施工宣传，加强教育，统一思想，使广大干部职工认识到文明施工是企业形象、队伍素质的反映，是安全生产的保证。增强现场管理和全体员工文明施工的自觉性。3、健全各项文明施工的管理制度，如岗22、位责任制、经济责任制、奖罚制度、会议制度、专业管理制度、检查制度、资料管理制度等。4、明确各级领导及有关职能部门和个人的文明施工的责任和义务，从思想上、行动上、管理上、计划上和技术上重视起来，切实提高现场文明施工的质量和水平。5、在现场施工过程中，施工人员的生产管理符合施工技术规范和施工程序要求，不违章指挥，不蛮干。对不服从统一指挥和管理的行为，按处罚条例严格执行。6、合理布置场地,各项临时设施必须符合标准要求，做到场地整洁、道路平顺、排水畅通、标志醒目、生产环境达到标准作业要求。7、及时调整设备、机具和材料的位置，保证摆放整齐，保持工作面宽敞，提供良好的工作环境。施工现场坚持工完料清，垃圾杂23、物集中堆放，及时处理。施工废水严禁乱排，必须严格按照环保规定和招标、设计文件要求经处理达标后排放。8、按照业主及主管部门的指示要求，认真听取驻地监理工程师的意见，协调好各方关系，严格按规范施工，搞好安全生产和文明施工。十一、监控量测1、监测方法对地下土体加固时，地层中的应力扰动区延伸至地表，土体力学形态的变化在很大程度上反映于地表隆起，由于盾构端头加固段地质条件较复杂且周边建筑物较多，需加强此段监控测量。监测采用精密水准仪，铟钢尺，在盾构井端头加固段范围地表沿隧道中线每3m布设一组沉降测点。 地表量测测点埋设时应布设12个基准点，基准点应埋设在沉降影响范围外的稳定区域；具体基点埋设位置根据现场24、实际情况确定。地表沉降量测各测点与基准点之间的相对高程差，本次所测高差与上次所测高差相比较，差值即为本次沉降值，本次所测高差与初始高差相较，差值即为累计沉降值。2、监测项目根据设计要求、水文地质条件、周围环境和加固施工的特点，拟监测项目如表下所示。序号监测项目监测仪器监测目的1地表沉降NA2002全自动电子水准仪、铟钢尺掌握施工对周围土体、地下管线、地下水位和周边建筑物的影响程度及影响范围2地下管线NA2002全自动电子水准仪、铟钢尺3车站围护结构及主体结构NA2002全自动电子水准仪、铟钢尺4周边建筑物沉降及倾斜NA2002全自动电子水准仪、铟钢尺采用NA2002全自动电子水准仪和铟钢尺等高25、精度仪器进行地表和地下管线沉降监测。测试频率：每天2次。3、监测控制标准施工监测控制标准按下表执行。监测控制标准表序号监测项目控制标准（mm）标准来源1地表沉降10/30类似工程经验2地表建筑物沉降及倾斜Hg24m：0.004；24mHg60m：0.003；60mHg100m：0.0025；Hg100m：0.002；类似工程经验3地下管线安全监测根据地下管线权属部门的要求确定类似工程经验4、数据分析与处理根据量测数据绘制时间位移曲线散点或距离位移曲线散点图。并结合施工情况对所测数据进行分析。5、监控量测反馈程序监控量测资料均用计算机配专业技术软件进行自动化初步分析、处理。根据实测数据分析、绘制26、各种表格及曲线图，当曲线趋于平衡时推算出最终值，并提示结构物的安全性。监测人员及时反馈指导信息，调整施工参数，保证安全施工。监测信息反馈流程见图3。施工采取技术措施施工监测预测变形量反馈分析与基准值比较调整施工参数是否安全是否图3监测信息流程图 6、监控量测数据的分析与预测取得各种监测资料后，需及时进行处理，排除仪器、读数等操作过程中的失误，剔除和识别各种较大、偶然和系统误差，避免漏测和错测，保证监测数据的可靠性和完整性，采用计算机进行监控量测资料的整理和初步定性分析工作。预测结构物的安全性，并据此相应调整技术参数或技术措施等。十二、旋喷桩施工预案根据旋喷桩施工工艺特点及场区内工程地质情况，为27、保证旋喷桩施工质量，针对施工中可能出现的问题进行分析并提出预防措施及处理方法。 1、固结体强度不均匀、缩颈(1)产生原因a、喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择。b、喷浆设备出现故障中断施工。c、拔管速度、旋转速度及注浆量适配不当，造成桩身直径大小不均匀，浆液有多有少。d、喷射的浆液与切削的土粒强制搅拌不均匀，不充分。e、穿过较硬的粘性土，产生颈缩。(2)预防措施及处理方法a、喷浆前,先进行压浆压气试验,一切正常后方可配浆,准备喷射,保证连续进行.配浆时必须用筛过滤。b、根据固结体的形状及桩身匀质性,调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量。c、对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位28、旋转喷射（不提升）或复喷的扩大桩径办法。d、控制浆液的水灰比及稠度。e、严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等，保证喷浆效果。 2、压力上不去(1)产生原因a、安全阀和管路安接头处密封圈不严而有泄漏现象。b、泵阀损坏，油管破裂漏油。c、安全阀的安全压力过低，或吸浆管内留有空气或密封圈泄漏。d、栓塞油泵调压过低。(2)预防措施及处理方法应停机检查，经检查后压力自然上升，并以清水进行调压试验，以达到所要求的压力为止。3、压力骤然上升(1)产生原因a、喷嘴堵塞。b、高压管路清洗不净，浆液沉淀或其他杂物堵塞管路。d、泵体或出浆管路有堵塞。(2)预防措施及处理方法a、应停机检查，首先卸压，如喷嘴堵塞29、将钻杆提升，用钢针疏通。b、其他情况堵塞应松开接头进行疏动，待堵塞消失后再进行旋喷。4、钻孔沉管困难偏斜、冒浆（1）产生原因a、遇有地下埋设物，地面不平不实，钻杆倾斜度超标。b、注浆量与实际需要量相差较多。（2）预防措施及处理方法a、放桩位点时应钎探，遇有地下埋设物应清除或移桩位点。b、喷射注浆前应先平整场地，钻杆应垂直倾斜度探制在1.0%以内。c、利用侧口式喷头，减小出浆口孔径并提高喷射能力，使浆液量与实际需要量相当，减少冒浆。d、控制水泥浆液配合比。5、固结体顶部下凹（1）产生原因在水泥浆液与土搅拌混合后，由于浆液的析水特性，会产生一定的收缩作用，因而造成在固结体顶部出现凹穴。其深度随土质浆液的析水性、固结体的直径和长度等因素的不同而异。（2）预防措施及处理方法在旋喷注浆浆完成后，在固体的顶部0.51.0m范围内再钻进0.51.0m，在原位提杆再注浆复喷一次加强。