隧道盾构端头加固方案.docx

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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1

1.2、加固原则和要求1

、工程概况1

2.1、工程设计概况1

2.2、工程地质概况2

2.3、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6

4.2、高压旋喷施工14

4.3、洞门水平注浆16

4.4、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》（GB50300-2001）；

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W10X0-8cm/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2.5X0"3，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1X10"5,水平渗透系数5X10"3，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2.5X10-3，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0.8m〜4.5m之间。

地下承压水头在地下3.05m〜4.65m之间。

1、端头素混凝土地下连续墙

素地下连续墙采用C10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:

压力

Mpa

28〜30

浆量

L/min

60〜70

「灰浆比重

Kg/L

1.51

喷嘴直径

1.8

每米水泥量

Kg/m

640

提升速度

cm/min

旋转速度

rpm

10〜20

气压

Mpa

0.6〜0.8

旋喷加固区断面图

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。

Q11

降水井平面布臵示意图

i_.Ai

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。

9~25#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6@200

b“

L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

内墙面与连续墙的纵轴线平行度

±0

内外导墙间距

±0

导墙内墙面垂直度

5%o

导墙内墙面平整度

导墙顶面平整度

4.1.4、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〜

V1.1

V1.15

>1.25

>1.35

比重计

1.05

1.08

粘度（S）

20〜24

25〜30

V25

V35

>50

>60

漏斗计

含砂率（%）

>11

洗砂瓶

PH值

8〜9

>14

PH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

80KG

4KG

0.8KG

1000KG

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

18〜22

1.02〜1.05

7〜9

<10

<1.5

再生泥浆

20〜25

1.08〜1.25

7〜9

<15

挖槽时泥浆

20〜28

1.10〜1.28

7〜11

<20

可以不测

可以不

测

清孔后泥浆

22〜30

1.08〜1.25

7〜11

<20

废弃泥浆

>1.30

>14

>30

>10

4、泥浆储存

泥浆储存采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/XK

Qmax:

泥浆池最大容量

n：

同时成槽的单元槽段，数量为1.0;

单元槽段的最大挖土量，最大按V=116m3（24.26m深地下连续墙）；

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1.0m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100mm,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,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100mm

3）孔底泥浆比重：

不大于1.15Kg/cm3

4.1.6、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300〜500mm,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0mm。

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1.5〜3.0m，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300〜500mm。

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。

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

+30

0mm

平整度

50mm

30mm

垂直度

5%o

4.2、高压旋喷施工

421、施工工艺流程

测

►

钻机

►

钻

旋喷

►

旋喷

冲

——7T*

移至

量

机

位

下

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0.5-0.7m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

<1%

钻孔孔径偏差

>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%

浆液搅拌时间

<5min

浆液待喷时间

>30min

4.3、

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。

9~25#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。

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—6—4—5—10—11—9—18—17—16—12—13—14—15—19—20—25—24—21—22—23。

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：

30—350Be

C：

S=1：

（0.5~1）

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0.3〜0.5MPa,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。

1〜8#孔达到终压设计值即可；9〜25#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

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