N58工作坑与注双液浆阻水施工.docx

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N58工作坑与注双液浆阻水施工

北京市定福庄污水处理厂配套污水管道工程通惠河北岸污水管（平方西路—八里桥段）

N58工作坑与注双液浆阻水

施工方案

编制人：

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审核人：

日期：

项目总工：

日期：

北京市市政四建设工程有限责任公司第六项目经理部

2010年7月11日

一、工程概况3

二、N58竖井变更方案错误！

未定义书签。

三、地质水纹情况4

四、N2、N3、N4、N5竖井施工5

1、竖井结构错误！

未定义书签。

2、竖井结构调整错误！

未定义书签。

3、竖井钢支撑加固错误！

未定义书签。

4、竖井开挖错误！

未定义书签。

五、无收缩双液浆阻水方案6

1、浆液的特点7

2、施工技术措施7

①基坑封层7

②封浆孔布置7

③注浆范围8

④浆量的计算原则10

⑤注浆压力的选定10

⑥注浆工艺与要求12

⑦注入材料特性12

六、安全防护措施15

N58工作坑与注双液浆阻水

施工方案

一、工程概况

定福庄污水处理厂通惠河北岸污水管道工程。

N1（旧）~N7（改）段为设计变更段，该段为管线上游段，长度为327米。

原设计管线为D1400大企口管，采用人工顶管施工。

由于拆迁工作多年未能落实，工程一直搁置。

2011年经甲方及朝阳水务局拆迁办和施工单位进行调研，由于N1（旧）井为京通路北侧地区唯一的横向穿越京通主路的端头井，与N1~N6段连通也是唯一途径。

因此无法取消，经甲方、设计及施工单位多次踏勘、调研，制定出新的N1~N6段变更方案，将原N1~N6段从新进行设计。

原设计管线由N1（旧）井向南69米，折向东沿爱义行南侧通惠河北岸巡河路走向，变更为有N1（旧）井向东，沿爱义行及波士达4S店北侧京通辅路南侧，向东334米再折向南与已施管道N6~N7D1400进行连接，完成上游管线与污水干线连通。

该变更后为N1（旧）~N7（改）段（具体详见设计变更图）。

变更后N1（旧）~N7（改）段全段长414.7米，全线均采用1.6＊1.6暗挖方沟施工工艺。

全段设N2改、N3改、N4改、N5改、N7改，共计五座检查井。

N1（旧）＃为改造井，暗挖方沟由检查井基坑内进行，基坑开挖均全部采用竖井锚喷施工工艺（具体做法见设计图）。

变更后基坑设置均在京通辅路绿地上，竖井挖深为9~11米，根据该地区地勘报告地下水位7米见水，由于管线南侧位于4S店商户门前，北侧为京通辅路。

管线中心地段四处与城铁通道出口相撞，故暗挖方沟均采用S弯形绕开通道出口，因此采用深井降水无法实施，故施工方案中，竖井及暗挖降水施工考虑采用无收缩双桨液阻水施工工艺，目前方案正准备上平台进行专家认证。

由于甲方要求施工工期紧，该段已开始N2、N3、N4、N5、四座竖井开挖施工。

二、地质水纹情况

1地质

由于设计路由变更，原地勘报告无法确定该地区地质水文现况，所以对变更后施工地段于2012年9月15日从新进行勘探。

由于该地区地上地下情况复杂，全线共打探孔5个，根据地勘资料显示，该段土质分布不均。

10-3米为杂填土，以房渣土为主含砖瓦、砼块、灰渣及植物根。

23-8米为粉细砂层，其中N2（改）~N4（改）段4-6米出现粉土填土层，其中N1（旧）~N4（改）段3.9~6.2米出现一层有机质土层。

39-12米以下为粘质粘土，粉土层，其中N1（旧）~N3（改）段6-9米出现粉细砂层

根据地勘分析：

（1）、N1（旧）~N2（改）段设计管道位于粉细砂层内

（2）、N2（改）~N5（改）段设计管道位于粉质粘土层和粉土层内

2水文

本次勘探测出地下水位22.91~23.57位置

设计管道埋深N1（旧）~N2（改）段，方沟流水面高程为23.57

N2（改）~N7（改）段，方沟流水面高程为21.47~21.26

根据水文情况分析N1（旧）~N2（改）段，方沟流水面以下500mm位于地下水之下。

N2（改）~N7（改）段，基本全部位于地下水之下。

目前N2（改）、N3（改）竖井均在施工，由地面下返3.3~3.6米位置均见地下水，根据地勘专业人员现场勘察，该水为上层滞水，水量也比较丰富，出现流沙现象，根据现场情况不进行降水或阻水，基坑无法继续下挖。

现特向甲方监理提出基坑施工采用双液浆施工工艺，保证竖井施工安全。

具体方案如下

三、竖井结构

竖井结构由设计院进行设计，根据检查井井型，竖井平面尺寸分别设置N2（改）、N3（改）、N4（改）、N7（改）为5x6，N4（改）为5x5。

竖井均采用锚喷施工工艺，竖井锁口圈梁为600x1000，砼标号为C25，采用主筋8根Ф22,4根Ф18，箍筋为Ф400@200mm。

竖井井壁厚为300mm，砼标号为C20锚喷砼，竖井水平格栅3米以上@为600,3米以下@为500mm。

竖向连接筋为双层错开，采用Ф22@500mm，挂双层Ф6钢筋网片，网片孔距为100x100mm。

竖井内设钢角撑，锁口梁下每隔一榀水平格栅设一道，采用25#以上工字钢与格栅主筋焊接连成一体。

根据现况地质水文资料，建议竖井内架设二道钢环撑，钢环撑位置设置为：

第一道位于地面下返4米位置，该位置位于上层滞水层上部，环撑起到加固作用（上层滞水层0-3.5米位置）;第二道位于地面下返8米位置，该位置为地下水位上部，同时也是竖井开挖马头门上部1米范围内，对竖井安全起到至关重要的作用。

钢环撑采用大于25#工字钢，焊接连成整体。

五、无收缩双液浆阻水方案

N58竖井降水施工拟采用反循环降水，由于上层杂填土土质中有大块状砖石砼，无法成孔，采用乌卡斯（磕头机），振动较大环境受限，引起民扰，故无法采用。

根据上述地质水纹资料分析以及暗挖施工中掌握的情况分析，竖井挖至6.5米见地下水，7.0米位置出现流沙层。

由于竖井底位于河水平面下，河底渗漏形成压差，基坑地下水压力过大，大于周边土质侵水密度，基坑开挖随着地下水一起流入基坑形成了流砂现象，基坑出现流砂现象将影响基坑的槽体稳定，为了防止流砂现象的产生，最主要的途径就是减少和平衡动力水压或改变基坑周边土体密度，阻止流砂产生，以此保证基坑整体稳定，采用无收缩双液浆压起到对基坑底部及周边土体加固作用。

以解决N58竖井施工无法降水的问题。

1、浆液的特点

双液浆具有改变原土体和物理性质，增加土体的密度，提高其抗压强度，达到土体的止水效果，能够一次性完成一个注浆区域的土体加固施工，而且注浆材料属于环保型，对河流及地下水无任何污染。

注浆时在不改变地层组成的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。

其注浆特性是使该土层粘结力（c）、内磨擦角（）值增大，从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，而形成相对隔水层。

对于此工程是最有效的施工方法。

2、施工技术措施

1基坑封层

在基坑挖至地下水层以上500mm位置，竖井内做临时封底，封底采用C25喷射砼，钢筋采用Φ12@150，Φ6@150×150的单层网片，混凝土厚度为200mm，由于含地下水层较深，则分二层或三层进行施作，基底永久封底，见机顶竖井方案。

2封浆孔布置

竖井内临时封底完成后，在竖井内佈设注浆孔，注浆孔的佈设沿，竖井墙四周距井壁0.3～0.5m，进行打孔注入双液浆，间距为1.0～1.25m。

竖井中心采用梅花形状佈置，同时注入双液浆，固化竖井四周及底下土层，再进行开挖。

随着挖随着进行锚喷，直至竖井基坑底。

3注浆范围

竖井开挖平面尺寸为5×3.2（净空），注浆后阻水影响范围为9×7.2，深度以地下水以上0.5m至竖井底部2.0米位置，深度为5.7米，分层进行注双液浆。

竖井平面注浆孔布置

4浆量的计算原则

由于浆液的扩散半径与砂层孔隙很难精密确定，为准备注浆材料，本计算原则参考注浆设计根据有关隧道工程地质、水文条件和所选择的注浆材料，进行注浆量的估算。

注浆量的估算公式按下式进行：

Q=Anα（1+β）

式中：

Q----总注浆量，m3；

A----注浆范围体积，m3；

n----孔隙率，%；

α----浆液填充系数（0.7-0.9）

β----注浆材料损耗系数

设计中，nα（1+β）统称为填充率，填充率按下表选用

填充率选用表

序号

地质条件

填充率%

1

杂填土

30-35

2

粉质粘土、砂土

20-25

3

粉细砂、砂层

40-45

4

中砂、中粗砂

50-60

5注浆压力的选定

注浆压力是注浆施工中的重要参数，它关系到注浆施工的质量以及是否经济。

因此，正确确定注浆压力和合理运用注浆压力有着重要的意义。

注浆压力与砂层孔隙发育程度、涌水压力、浆液材料的黏度和凝胶时间长短等有关，目前均按经验确定。

通常情况下按如下经验式计算：

（1）按已知的地下水静水压力计算，设计的注浆压力（终压值）为静水压力的2-3倍，最大可达到3-5倍，即

P’＜P＜（3-5）P’

式中：

P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

P’——注浆处静水压力（Mpa）

（2）根据注浆处地层深度计算

P=KH

式中：

P——设计注浆压力（终压值）（Mpa）

H——注浆处深度（m）

K——由注浆深度确定的压力系数

注浆深度（m）

＜8

10-12

12-16

16-20

＞20

K

0.023-0.021

0.021-0.020

0.020-0.018

0.018-0.016

0.016

注浆压力设定在0.6Mpa~0.8Mpa

6注浆工艺与要求

（1）、工艺要求

定孔位：

根据设计要求，对准孔位，垂直钻进,要求孔位偏差为±3cm。

钻机就位：

钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。

对准孔位后，钻机不得移位，也不得随意起降。

钻进成孔：

第一个孔施工时，要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。

回抽钻杆：

严格控制提升幅度，每步不大于15-20cm，匀速回抽，注意注浆参数变化。

浆液配比：

采用经计量准确的计量工具，按照设计配方配料。

注浆：

注浆孔开孔直径不小于45mm，严格控制注浆压力，同时密切关注注浆量，当压力突然上升，应立即停止注浆，查明原因后采取调整注浆参数或移位等措施重新注浆。

土、砂层容易造成坍孔时，采用前进式注浆，否则采用后退式注浆；

7注入材料特性

无收缩注浆液属于安全性、高渗透性的注浆材料，固结硬化时间可根据实际工程需要进行调整。

无收缩注浆液分为超高强度型CW-3A、高强度型CW-313、普通型CW-3C三种类型。

（1）无收缩注浆液特点：

1）、固结硬化时间容易调整，设计硬化时间长的注浆液也具有很高强度。

2）、渗透性良好，特别是对微细砂层的渗透性优易。

3）、地层中有流动水的情况下也具有很强的固结性能。

4）、浆液强度、硬化时间、渗透性能可根据现场实际需要任意调整。

5）、浆液不流失、固结后不收缩，硬化剂无毒，对地下水不会造成污染。

标准浆液的性质：

比重（20℃）

粘度（cps/20℃）

PH值

A液

B液

A+B液

A液

B液

A+B液

A液

B液

A+B液

CW-3A

1.30

1.05

1.18

18.1

1.8

4.2

1.3

11.5

7.5

CW-3B

1.26

1.04

1.15

12.0

1.4

4.2

1.5

11.2

7.2

CW-3C

1.20

1.03

1.12

4.1

1.4

2.4

11.5

1.4

7.2

（3）CW-3A、CW-3B、CW-3C的硬化时间及固结砂强度对比（见图）。

（4）CW-固结体的透水系数：

CW-3A

CW-3B

CW-3C

透水系数k（cm/s）

110

110

110

间隙比0.65

（5）无收缩注浆液标准配比如下表所示

1m3A、C液浆液中材料含量:

名称

内容

密度

容积（L）

质量（kg）

备注

A液

硅酸钠

ρ=1.37

220

301.4

溶液

稀释剂

ρ=1

280

280

C液

水泥

200kg—220kg

按施工时的气温调整水泥掺量

H剂

250

均为混合剂

C剂

200

XPM

50

用量为水泥掺量的8%—10%

1m3A、B液浆液中材料含量:

名称

内容

密度

容积（L）

质量（kg）

备注

A液

硅酸钠

ρ-=1.37

250

342．5

溶液

稀释剂

ρ=1

250

250

B液

Gs剂

为多种化学物质的混合剂（500L）

AB、AC液每m3含量如下

AB含量

AC液含量

硅酸钠

342.5kg

硅酸钠

301.4kg

XPM外加剂

15kg

H剂（VEA-KH膨胀剂）

10kg

VEA-KH膨胀剂

10kg

C剂（KH-VI早强剂）

10kg

硫酸

70kg

XPM剂（砼外加剂）

15kg

磷酸氢二钠

20kg

水

0.385t

六、安全防护措施

1、机械使用：

非机手严禁操作掘进机，各种机械设备由专人负责操作。

2、用电：

现场施工临时用电要严格执行有关规定，不得影响施工和存在隐患。

用电线路必须采用三相五线制，逐级漏电保护，电器机械设备设专职人员负责。

施工中做到一机一闸，电气闸箱有防雨措施。

高压电线不得与压浆管挂在管道内同一侧。

掘进机及管道内照明采用行灯变压器，将电压降至安全电压（24V）方可使用。

3、基坑设围挡，上、下使用坚固爬梯，夜间设标志灯，操作人员必须戴安全帽，管内照明必须用24V以下低压照明。

4、提升设备作业时严禁坑下站人。

5、建立健全规章制度和交接班制度，每班均应填写记录，交接的同时要检查机械、吊具、电气设备等是否运转正常，符合安全规定。