隧道盾构端头加固方案.docx

1、隧道盾构端头加固方案端头加固方案、编制依据1.1、编制依据 11.2、加固原则和要求 1、工程概况 12.1、工程设计概况 12.2、工程地质概况 22.3、水文地质概况 2、.八 - 、 、 J ? , _、施工方案 2四、施工工艺4.1、端头素地连墙施工 64.2、高压旋喷施工 144.3、洞门水平注浆 164.4、降水井施工工艺 17五、施工质量保证措施 20端头加固方案一、编制依据1.1、编制依据1、区间平、纵断面图；2、盾构吊出井结构施工指导图；3、区间岩土工程勘察报告；4、行业标准建筑与市政降水工程技术规范( JGJ/T111-98)；5、建筑工程施工质量验收规范( GB50300

2、-2001)；6、近似地层端头加固施工经验。1.2、加固原则和要求1.2.1、到达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的地质水文情况，确定加固方法和范围。2、充分考虑洞门破除的时间和方法，选择合适的加固方式、方法和范围，确保盾构 机到达端的安全和洞门破除的安全。3、施工方案应在不影响工程质量的条件下具备优化能力。4、施工方案及措施必须满足城市环保及节能要求。1.2.2、加固要求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到 1.2Mpa 以上。3、渗透系数W10 X0-8cm/sce,能够阻止地下承压水进入开挖面。二、工程概况2.1、工程设计概况区

3、间线路左线长为1195.408m,右线长为1188.321m,总长度为2383.729m。设一个联 络通道，与泵房合建，里程；设有三个曲线，曲线半径分别为 700m、500m、700m,线间 距13m，线路最大纵坡坡度17.89%。，最小坡度2%。，最大埋深15.94m,最小埋深9.1m。区间隧道为外径6m,内径5.4m，管片拼装衬砌的单洞圆形隧道，管片环宽 1.5m, 管片砼 C50， S12。端头加固方案2.2、工程地质概况该端头隧道断面内地层情况从上到下依次为：(3-4)粉质粘土夹粉土、粉砂：褐灰深灰色，软流塑，高压缩性，夹少许有机 质土；垂直渗透系数1.2 10-5,水平渗透系数2.5

4、 X03，层厚3.0m；( 3-5)粉质粘土、粉土、粉砂夹层：褐灰色，中压缩性，以粉质粘土、粉土为主，粉质粘土呈软塑状态，粉砂呈松散状态，垂直渗透系数 1X105,水平渗透系数5X103，层厚 2.4；(4-1)粉细沙层：灰色，稍中密，中压缩性，层中多夹粉土、粉质粘土薄层，含 长石、石英、云母等，层厚 0.6；隧道上部覆土情况为：( 1-1)杂填土：松散，由粘性土、砂土与砖块、碎石、块石、片石、炉渣等建筑及 生活垃圾混成，层厚 1.1m；( 1-2)素填土：松散，以粘性土及砂土为主组成， 混少量碎石、 砖瓦片等，层厚 3.9m；(3-1a)粘土：褐黄色，软可塑，中偏高压缩性，含铁锰氧化物，层厚

5、 1.3m；( 3-3)淤泥质粉质粘土：褐灰深灰色粉土层，软流塑，高压缩性，夹少许有机 质土，厚 2.9m；(3-4)粉质粘土夹粉土、粉砂：褐灰深灰色，软流塑，高压缩性，夹少许有机 质土； 垂直渗透系数 1.2X10-5, 水平渗透系数 2.5 X10-3 ，厚 0.4m；端头土层分布情况2.3、水文地质概况此区间的地下水有上层滞水、孔隙承压水两种类型： 上层滞水主要附存于人工填土层，无统一自由水面，大气降水、地表水和生产、生活 用水渗入是其主要的补给来源。地下水位埋深在 0.8m4.5m 之间。地下承压水头在地下 3.05m4.65m 之间。1 、端头素混凝土地下连续墙素地下连续墙采用C10

6、混凝土，位于端头处，与车站地连墙紧贴，厚度为800mm，深端头加固方案入隧道以下3m,宽度为隧道左右各2米。具体见附图2、高压旋喷桩高压旋喷加固范围为：盾构推进方向 9m，隧道边界上下3m、左右2m；桩径800mm， 咬合宽度300mm。高压旋喷桩的施工参数见下表，高压旋喷桩的桩位平面布臵见附图、断 面图见下图。高压旋喷桩施工参数表项目单位参数备注浆 液材料及配方以PO42.5硅酸盐水泥为主，水灰比为1:1压力Mpa28 30浆量L/min60 70 灰浆比重Kg/L1.51喷嘴直径mm1.8每米水泥量Kg/m640提升速度cm/min10旋转速度rpm10 20气压Mpa0.6 0.8旋喷加

7、固区断面图3、降水井500mm，降水井（孔）深根据我项目端头降水井施工经验，我们认为降水井深度不易过大，若井管穿透 （4-2）强透水层则会导致抽水量极大但降水效果不明显。钻探孔径为端头加固方案35.0m。泵深27m,抽水量不低于每小时80吨较为合理，同时应将滤料回填至地面以下11m, 抽取(3-4), (3-5)中的弱承压水，防止该层地下水对盾构接收造成不良影响。降水井井管全 部采用钢质焊管，管径250mm,壁厚3mm上部井管管顶高出地面0.3m。降水井平面布 臵图、结构图见下图。Q3Q11降水井平面布臵示意图i_.A i降水井结构图4、洞门水平注浆洞门水平注浆共布25个孔钻孔布臵见图。925

8、#孔为斜孔，斜角是与洞门轴线交45向周边放射外扩，其他为水平孔注浆布孔图四、施工工艺因端头已硬化，我部施工前需要先对其进行混凝土破除。端头高压旋喷加固为两处长9.0m宽10m的区域，混凝土厚度为200mm；端头素地连墙为两处长10m宽800mm的区 域，且要对原车站地下连续墙的导墙进行破除，导墙深 2.0m、厚200mm。另外端头处有 一直径1000mm埋深1.5m的污水管，所以端头挖深至少 2.0m，才能施工。4.1、端头素地连墙施工 4.1.1、地下连续墙施工工艺流程地下连续墙施工工艺流程如图所示:地下连续墙施工工艺流程4.1.2、 测量放线根据业主提供的基点、导线点及水准点，在施工场地内

9、布设施工测量控制点和水准点， 经监理单位验收无误后，对地下连续墙中心线进行定位放样。施工过程中经常对基点桩位 进行复测。4.1.3、 导墙制作1导墙结构在地下连续墙成槽前，应砌筑导墙。导墙制作做到精心施工，导墙质量的好坏直接影 响地下连续墙的边线和标高，是成槽设备进行导向，是存储泥浆稳定液位，围护上部土体 稳定，防止土体坍落的重要措施。根据现场实际情况及考虑排水，以使导墙能和已经硬化 的场地取齐，并保证钢筋搭接以形成一个整体，以增强导墙的整体性。现有地面处的导墙采用“厂”型整体式钢筋混凝土结构，净宽比连续墙厚大5cm即导墙 间净空宽度为850mm,导墙顶口与地面平，肋厚下口 200mm、上口

10、250mm,翼面长度为 1.5m，深度为1.5m，开挖面两侧用灰土回填，导墙混凝土强度为 C20,不得漏浆。导墙在 施工期间，应能承受施工载荷。导墙结构示意图如图：、小6200b “b JL电1-1导墙结构示意图2、 导墙施工工艺测量放样f开挖导墙土体f底模安装定位f绑扎钢筋f立侧墙钢模f加固钢模f混 凝土浇筑f拆模及加撑f施工缝凿毛，增加钢筋插筋 f导墙养护f导墙分幅3、 导墙施工具体步骤测量放样：根据地下连续墙轴线定出导墙挖土位臵。挖土：测量放样后，采用机械挖土和人工修整相结合的方法开挖导墙，挖土标高由人 工修整控制。底模安放定位：挖土休整结束后，将木制底模框架放臵到开挖面，将导墙中线引入

11、导 墙沟槽内，将底模的中心与导墙中心重和，固定到底模。底模座在老土上，下部不需要做 素混凝土垫层。钢筋绑扎：在固定好的木制底模上按要求绑扎钢筋。立模：钢筋绑扎结束后，在钢筋内侧立钢模，导墙外侧以土代模。导墙施工现场条件 均为粘土，只需做单面模板。若开挖过程中，出现局部塌孔，可用土袋人工回填。加固：钢模架设结束后，用钢管进行加固，使钢模的中心与导墙设计中心在一条线上。 为防止混凝土浇注时模板移位，对钢模须加设钢管支撑。混凝土浇注：待上述工作结束后，报技术负责人及监理验收合格后开始浇筑混凝土， 混凝土浇筑时确保两边均匀浇筑，使模板受力均匀，防止浇筑时模板移位。端头加固方案拆模及加撑：混凝土达到一定

12、强度后可以拆模， 同时在内墙上面分层支撑1OOX1OOmm 方木，防止导墙向内挤压，方木水平间距 1.0m,上下间距为0.8m。施工缝：导墙施工缝处应凿毛，增加钢筋插筋，使导墙成为整体，达到不渗水的目的， 施工缝应与地下连续墙接头错开。导墙养护：导墙制作好后自然养护到 70%设计强度以上时，方可进行成槽作业，在此 之前禁止车辆和起重机等重型机械靠近导墙。4、导墙施工允许偏差导墙施工允许偏差表序号项目单位允许偏差1内墙面与连续墙的纵轴线平行度mm02内外导墙间距mm03导墙内墙面垂直度5%o4导墙内墙面平整度mm35导墙顶面平整度mm54.1.4、泥浆工艺1、泥浆系统施工工艺流程图泥浆系统工艺流

13、程图2、泥浆性能根据本工程的地质情况，拟采用钠基膨润土、纯碱、高浓度 CMC和自来水为原材料搅拌而成。在拌制泥浆前，钠基膨润土需先发泡 24小时，泥浆性能指标要求详见下表。成槽护壁泥浆性能指标要求泥浆性能新配臵泥浆循环泥浆废弃泥浆检测方法粘性土砂性十粘性土砂性十粘性土砂性十比重（g/cm3）1.04 1.06 V 1.1V 1.15 1.25 1.35比重计1.051.08粘度(S)20 2425 30V 25V 35 50 60漏斗计含砂率(%)V 3V 4V 4V 7 8 11洗砂瓶PH值8989 8 8 14 14PH试纸护壁泥浆在使用前，应进行室内性能试验，施工过程中根据监控数据及时调

14、整泥浆指标。如果不能满足槽壁土体稳定，须对泥浆指标进行调整。3、泥浆配制泥浆配合比、施工过程中泥浆控制指标见下表：泥浆材料配比情况地墙施工泥浆配比和控制指标泥浆材料膨润土纯碱CMC自来水每m3含量80KG4KG0.8KG1000KG施工过程中泥浆控制指标项目指标粘度(s)比 重(g/cm3)PH值失水量(cc)含砂量(%)虑皮厚(mm)新鲜泥浆18 221.02 1.05791011.5再生泥浆20 251.08 1.25791542挖槽时泥浆20 281.10 1.2871120可以不测可以不测清孔后泥浆22 301.08 1.25711204601.3014301034、泥浆储存泥浆储存采

15、用泥浆池作为泥浆储存系统。盛装泥浆的泥浆池的容量应能满足成槽施工时的泥浆用量。泥浆池的容积计算:Qmax= n A/XKQmax :泥浆池最大容量n：同时成槽的单元槽段，数量为1.0;V:单元槽段的最大挖土量，最大按 V = 116m3 (24.26m深地下连续墙)；K :泥浆富余系数，本工程取 K = 1.2;端头加固方案故成槽一幅所需泥浆为140m3,同时考虑循环泥浆的存贮和废浆存放及达到每天两幅的施工进度要求，因此本工程地下连续墙施工期间，泥浆池的容量设计为 300m3,其中包 括分别设在两端的一个容积为30m3的拌制新泥浆的拌浆池和一个容积为 30m3的废浆池。5、 泥浆循环泥浆循环采

16、用7.5KW型泥浆泵输送，15Kw泥浆泵回收，由泥浆泵和软管组成泥浆循 环管路。6、 泥浆的分离净化、调配泥浆使用一个循环之后，利用泥浆净化装臵对泥浆进行分离净化并补充新制泥浆，以 提高泥浆的重复使用率。对回收泥浆进行测试后，如泥浆性能达不到要求的，可通过补充 膨润土、纯碱、增粘剂或 CMC等成分，使净化泥浆基本上恢复原有的护壁性能。具体流 程见泥浆配制流程图。原料试验称量投料混合搅拌3分钟 + 一泥浆性能指标测定溶胀24小时后备用 泥浆配制流程7、劣化泥浆处理采用封闭的泥浆车外运到指定的场所。8泥浆施工管理成槽作业过程中，槽内泥浆液面应保持在不致泥浆外溢的最高液位，并且必须高出地 下水位1.

17、0m以上，且泥浆面不应低于导墙顶面 50cm。4.1.5、成槽施工1、槽段放样根据设计图纸和建设单位提供的控制点及水准点及施工总部署，在导墙上精确定位出端头加固方案 地下连续墙标记。成槽开挖宽度：单元槽段成槽前，对于首开幅先根据本幅槽段的分幅宽度 b,加上接 头箱的宽度h，考虑成槽时左右垂直度的偏差外放施工间隙 100 mm,则每单元槽段每一端 头的开挖外放宽度为h+100mm,首开幅开挖宽度b+2h+200mm (具体见刚性接头示意图) 这样以保证成槽结束后接头箱和钢筋笼能顺利下放到位。2、槽段开挖开挖槽段采用的成槽机均配有垂度显示仪表和自动纠正偏差装臵。( 1 )成槽机垂直度控制 成槽前,

18、利用车载水平仪调整成槽机的平整度。成槽过程中,利用成槽机上的垂直度 仪表及自动纠偏装臵来保证成槽垂直度,成槽垂直精度不得低于设计要求,接头处相临两 槽段的中心线任一深度的偏差均不得大于 30mm。( 2)成槽挖槽过程中, 抓斗入槽、出槽应慢速、 稳当,根据成槽机仪表显示的垂直度及时纠偏。 挖槽时,应防止由于次序不当造成槽段失稳或局部坍落, 在泥浆可能漏失的土层中成槽时, 应有堵漏措施,储备足够的泥浆。( 3)槽段土方外运由于场地狭小,渣土必须及时外运,与出土方协调,使其满足施工要求。( 4)槽深测量及控制 槽深采用标定好的测绳测量,每幅根据其宽度测三点,同时根据导墙标高控制挖槽的 深度,以保证

19、设计深度。( 5)槽段检验1 )槽段检验的内容 槽段的平面位臵；槽段的深度；槽段的壁面垂直度；槽段的端面垂直度。2)槽段检验的工具及方法1槽段平面位臵偏差检测： 用测锤实测槽段两端的位臵,两端实测位臵线与该槽段分幅线之间的偏差即为槽段平面位臵偏差。2槽段深度检测： 用测锤实测槽段左中右三个位臵的槽底深度,根据这三个位臵所测的不同数据来检测槽底的不平整度, 如所测三组数据相差太大, 则用成槽机对其进行调整, 以保证施工质量。端头加固方案 槽段深度取三个位臵的平均深度。3、清底具体施工方法要点如下：（ 1）成槽时每一抓挖至设计标高以上 50cm 后停止挖土，进行第二抓挖土施工，直至 全槽达到比设计

20、标高高 50cm 的位臵后进行刷壁。（2）清底在刷壁完成后进行，采用成槽机抓斗由一端向另一端细抓，每一斗进尺控 制在15cm，这样抓斗下部由土体封闭，上部可以存装沉渣，将槽底沉渣和淤泥清除。（3） 清底至每一斗土体提出槽壁后无沉渣和淤泥、槽底标高达到设计标高为止，清 底结束后测量槽深和沉渣厚度。（4） 清底结束后达到如下要求：1 ）槽深：不小于设计深度2） 沉渣厚度：不大于 100mm3） 孔底泥浆比重：不大于 1.15Kg/cm34.1.6、混凝土灌注1 、槽段混凝土浇筑时采用 C10 掺外加剂的防水混凝土。2、 混凝土灌注采用导管法施工，导管选用 D=250 的圆形螺旋快速接头类型。管节的

21、 连接应严密、牢固，施工前试拼并进行隔水栓通过试验。用混凝土浇筑架将导管吊入槽段规定位臵，导管顶部安装方形漏斗。每幅设臵两个导管，导管下端距槽底为 300500mm, 导管长度需根据槽段的深度的具体配制，灌注混凝土前应在导管内临近泥浆面位臵吊挂隔 水栓。3、 为保证混凝土浇筑过程中的质量，第一次混凝土灌注方量应满足一定的条件，即 混凝土面需漫过导管的橡胶球，避免沉渣杂质混进混凝土中。4、 在混凝土浇筑前要测试坍落度，控制在 200吃0m m。混凝土灌注应符合下列规定：（1） 钢筋笼沉放就位后应及时灌注混凝土，充分考虑运距和送混凝土车对浇筑成槽 的影响，浇筑时间不超过 4h；（2） 各导管储料斗

22、内混凝土储量应保证开始灌注混凝土时埋管深度不小于 500mm；（3） 各导管剪断隔水栓吊挂线后应同时均匀连续灌注混凝土，因故中断灌注时间不 得超过 30min；（4）导管随混凝土灌注应逐步提升，其埋入混凝土深度应为 1.53.0m，相邻两导管 内混凝土高差不应大于 0.5m；端头加固方案(5)混凝土不得溢出导管落入槽内；(6)混凝土灌注速度不应低于2m/h ；(7)臵换出的泥浆应及时处理，不得溢出地面；(8)混凝土灌注需高出设计高程 300500mm。混凝土灌注时，需上报监理，对混凝土质量进行检测，每一单元槽段混凝土应制作抗 压强度试件一组，每5个槽段制作抗渗压力试件一组，并按附录表做好记录。

23、4.1.7、地下连续墙各部位允许偏差地下连续墙各部位允许偏差一览表允许偏差项目临时支护墙体单一或复合结构墙体平面位臵50mm+300mm平整度50mm30mm垂直度5%o3%4.2、高压旋喷施工421、施工工艺流程测 钻 机 钻旋 喷 k旋 喷 w冲7T*移 至量机位下就就提一疋位孔位升洗桩施工流程图422、施工方法1定位放线按设计要求放线定孔位，误差不大于 5cm，并准确测量孔口地面高程。2、 钻孔采用XP-30型钻机钻进，钻进过程中，须随时注意观察钻机的工作情况，钻孔垂直度 偏差控制在0.5%范围内。3、 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。为防止气嘴堵塞，下管前可用

24、胶布包扎。下喷射管至设计喷射深度。端头加固方案4、制浆按设计要求制备浆液，并准确测量浆液比重。高喷灌浆采用 PO42.5 普通硅酸盐水泥根据地层条件，可以利用回浆与水泥料混合拌制水泥浆液，根据灰浆浆液比重适当调整水 泥加入量。5、喷射提升 喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的水、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。6、回灌 喷射灌浆结束后，应利用水泥浆进行回灌，直到孔内浆液面不下沉为止。7、冲洗 喷射结束后，应及时将管道冲洗干净，以防堵塞。4.2.3、旋喷桩施工技术要点1、设备安装平稳对正，开孔前须严格检查

25、桩位和开孔角度。2、确保引孔深度达到设计要求。3、保持引孔泥浆性能，孔壁完整，不坍孔，确保高喷管顺利下至孔底。4、高喷管下井前需在井口试验检查，防止喷嘴堵塞。5、高喷管下至距孔底 0.5m 时，应先启支浆泵送浆，同时旋转下放，下到孔底（开喷 深度）后，再启动高压泵和空压机，各项参数正常后方可提升。6、浆液配制必须严格按照配比均匀上料，经常检查测定浆液比重，并做好记录。7、高喷作业中，必须注意观察气、浆压力和流量达到设计要求，发现异常，要立即 停止提升，查明原因，及时处理。8、分节拆卸高喷管时，动作要快，尽量缩短停机时间。因故停机（卸管或处理故障） 时，需将近高喷管下放至超过原高喷深度 0.5-

26、0.7m 处，重新开机作业，以避免固结体出现 新层。9、采用两序施工（间隔一个）防止串孔。10、及时回灌，保持孔内浆满。连续施工时可采用冒浆回灌。11、为确保固结体强度，冒浆不得回收和利用。12、遇漏浆孔段，应停止提升，继续注浆，待冒浆正常后再提升；漏失严重时应采取堵漏措施，并做好记录端头加固方案13、施工中必须严格控制提升速度，保证浆液注入量及桩体直径达到设计要求424、主要质量控制标准高压旋喷施工主要质量控制标准见下表：喷射注浆质量控制标准项目标准（或控制值）钻杆垂直度偏差 50连续钻孔喷射切割搭接不宜小于150强度及抗渗性达到设计要求注浆管分段提升时注浆搭接长度 100冒浆量10% 20

27、%浆液搅拌时间 30mi n4.3、水平洞门 注浆4.3.1、钻孔布臵注浆共布25个孔。钻孔布臵见图。925#孔为斜孔，斜角是与洞门轴线交 45向周边 放射外扩，其他为水平孔。注浆布孔图4.3.2、孔口埋管及钻孔施工压浆孔钻孔前，先在孔口位臵预埋止水装臵管，孔口埋管质量的好坏和钻孔的施工质量，对注浆能否成功起着关键的作用。注浆管采用 3PPR管，水平孔孔深2m，斜孔孔深为2.83m，钻孔机械采用气动空心钻端头加固方案压浆钻孔孔径为42mm,钻孔时严格控制钻孔位臵和角度达到设计要求。 钻孔注浆施工顺序为：1 2 3 8 7 64 51011 91817161213141519 20 25 242

28、1 2223。4.3.3、注浆参数选择1、 选择双液注浆,水泥浆浓度：水灰比 1 ：1 ,即 15 袋水泥搅拌成 1m3 浆液,用水 750升；水玻璃浆浓度： 30350BeC：S = 1：（0.51）实际注浆过程中根据进浆量变化及压力的变化可适当调浓或调稀一级,以确保施工质 量,施工过程中做好施工记录。2、 注浆压力：注浆终压设计值取 0.30.5MPa,注浆时要格控制注浆压力，根据现场 实际情况,可适当调整注浆压力。3、 浆液扩散半径： R=2 3m。4、 注浆结束标准：按设计达到注浆压力,在注浆设计终压下,持续 30分钟,并且进 浆量明显减少。 18#孔达到终压设计值即可； 925#孔达到终压设计值且多孔检查均不 出水即可。5、 封闭死角注浆：在检查探孔不出水后,在洞门底部紧贴地连墙按 45方向进行死角 探水封闭注浆。4.4、降水井施工工艺4.4.1、施工工艺流程1 、降水井施工工艺流程：端头加固方案2、降水施工匚艺流程:4.4.2、施工准备端头加固方案1、技术准备（1）进场前进行三级技术交底，即技术员负