1、端头加固施工方案成都地铁十号线一期工程土建四标华金区间风井-金花站盾构区间端头加固施工方案编制 审核 审批 中铁二十局集团有限公司成都地铁十号线工程土建四标项目经理部二一五年六月三十日第1章 编制说明编制依据和编制范围1）成都地铁10号线工程初步设计及修订初步设计图纸2）成都地铁10号线工程岩土初勘报告3）成都地铁10号线工程沿线建构筑物及管线调查报告 4）地下铁道工程施工及验收规范（2003版）（GB50299-1999）5）地下铁道、轻轨交通工程测量规范（GB50308-2008）6）建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2001）7）盾构法隧道施工与验收规范（GB 50446-2
2、008）8）盾构隧道工程施工质量验收标准（QGD-008-2005）9）根据我单位现有施工水平、技术、设备、施工经验、科技进步、施工能力和资源配置等施工要素。本方案编制范围为成都地铁10号线土建工程4标段盾构区间端头加固施工。编制原则1、严格执行施工过程中涉及的相关标准、规范和规程，遵循建筑施工工艺及其技术规程、坚持合理的施工程序和规定。2、遵守、执行合同文件各条款的具体要求，确保实现安全、工期、质量、造价、环境保护、文明施工和职工健康等各方面的工程目标。3、在认真、全面理解设计文件的基础上，结合工程情况，采用可靠、经济合理的方案进行施工。4、充分研究现场施工环境，妥善处理施工组织与周边接口问
3、题，周密安排交通疏解和管线保护，使施工对周边环境的影响最小。5、加强施工管理，确保施工质量，保证现场施工安全、文明施工，保护环境，保证职工身体健康。6、充分保证盾构始发、到达安全顺利施工。第2章 工程概况工程简介成都地铁10号线工程土建4标华金中间风井至金花站盾构区间，左线起止点里程ZDK5+ZDK7+，区间全线;右线起止里程YDK5+YDK7+，区间全长。施工设计盾构从中间风井始发，向大里程方向行进，在金花站吊出。正线穿越厂房、新苗村住宅区等建筑物群，平行绕城高速方向向西北方向，在YDK7+013YDK7+100处斜穿绕城高速（K48+317）到达金花站。共投入两台盾构机分别为中铁装备66#
4、、137#。区间共设置两处联络通道，分别在YDK6+和YDK6+,其中YDK6+处为联络通道兼废水泵房。正线线路右线共设曲线2处，最大曲线半径为650m，最小曲线半径为650m；左线共设曲线2处，最大曲线半径为690m，最小曲线半径为650m。线间距，结构最小覆土埋深9m，最大覆土埋深13m, 线路纵断面最大坡度5，最小坡度。盾构隧道主要位于密实砂卵石层。区间工程范围示意图如图2-1所示。绕城高速图2-1 区间工程范围示意图工程地质、水文地质地层岩性成都地铁10号线工程区间位于川西平原岷江水系级阶地，为侵蚀堆积地貌，地形开阔、平坦，地面高程约。随着城市的发展，地表大多已被人工改造，沿线道路宽敞
5、，交通繁忙，道路两侧楼房众多，主要为住宅小区、商务办公等多层建筑。根据钻探揭示，本区间隧道地层按岩土层层序，从上至下分述如下：第四系全新统第四系全新统杂填土（Q4ml）：浅灰、灰褐等杂色，结构较松散，以卵石土、粘性土为主，含有大量砖瓦块、生活垃圾、砼块和卵石，在沿线地表分布，层厚3m，个别区域达6m。层底标高，该层土均匀性差，多为欠压密土，结构疏松，多具强度较低、压缩性高、受压易变形的特点。第四系全新统素填土（Q4ml）：浅灰、灰褐等杂色，结构较松散，以卵石土、粘性土为主，层厚3m。层底标高，该层土均匀性差，多为欠压密土，结构疏松，多具强度较低、压缩性高、受压易变形的特点。第四系全新统冲积层（
6、Q4al）黏土：黄褐色、褐灰色，硬塑，含少量粉粒及卵砾石。仅在M10Z3-SJ-78、15分部，层厚，层顶标高约。粉质黏土：黄褐色、褐灰色，可塑硬塑，含氧化物，含少量粉粒及卵砾石，手搓捻略有砂感。局部地段分布，层厚，层顶标高约。黏质粉土：褐黄、灰黄色，中密，稍湿，含氧化物，局部含少量卵石，该层分布于卵石土层上部，层厚。层顶标高。砂质粉土：灰黄色，中密，稍湿，含氧化物，个别孔揭露，层厚。层顶标高。粉砂：褐黄色，稍密，潮湿，颗粒成分以石英、长石为主，颗粒均匀，该层呈透镜体状或薄层状分布于卵石土层间或顶部，层厚，层顶标高约。细砂：褐黄色，松散稍密，潮湿饱和，颗粒成分以石英、长石为主，该层呈透镜体状或
7、薄层状分布于卵石土层间或顶部，层厚。层顶标高约。中砂：褐黄色，稍密，饱和，颗粒成分以石英、长石为主，该层仅在M10Z2-SJ-15出露，层厚。层顶标高。卵石土：杂色，中密，潮湿饱和，卵石含量约占60%，粒径25cm，个别大于40cm，原岩以花岗岩、灰岩为主，磨圆度较好，多呈亚圆形，部分圆形，分选性差。充填物以褐黄色或青灰色细砂为主。层厚110m。层顶标高约 m m。 卵石土：杂色，密实，饱和，卵石含量约占60-70%，粒径25cm，最大粒径达45cm，原岩以花岗岩、灰岩为主，磨圆度较好，呈亚圆形，部分圆形，分选性差。充填物以褐黄色细砂为主。场地内均有分布，层厚11m。层顶标高约 m。 第四系上
8、更新统冰水沉积、冲积层（Q3fgl+al）细砂：青灰色，中密密实，饱和，颗粒成分以石英、长石为主，该层呈薄层状分布于卵石土层间，部分地段分布，层厚，层顶标高 m。 卵石土：杂色，密实，饱和，卵石含量60%80%，粒径一般25cm，局部夹少量漂石，最大粒径达25cm，原岩以花岗岩、灰岩为主，磨圆度较好，多呈亚圆形，部分圆形，分选性差。充填物以青灰色细砂为主。层厚，层顶标高约。 第四系中更新统冰水沉积、冲积层（Q2fgl+al）粉质黏土：灰褐色，可塑状，含有机质，局部含少量铁锰质氧化物，层厚一般。层顶标高约，仅个别孔揭露。根据室内试验，含水率w=%，标准值为%，质量密度p=cm3，标准值为 g/c
9、m3；天然单轴抗压强度=，标准值为；饱和单轴抗压强度=，标准值为，属于软岩，软化系数n=,标准值为，属于易软化岩。水文地质地表水、地下水的赋存及类型根据成都区域水文地质资料及地下水的赋存条件，本区间地下水主要有两种类型：一是赋存于黏性土、粉土层之上填土层的上层滞水，二是第四系黏性土，粉土、砂土、卵石土层的孔隙潜水。1）上层滞水上层滞水呈透镜体状分布于地表，赋存于地表填土层，大气降水和附近居民的生活用水为其主要补给源。水量、水位变化大，且不稳定。由于其水量相对小，对地下工程基本无影响。2）第四系孔隙水该层地下水主要分布于级阶地地区，主要赋存于第四系全新统和上更新统、中更新统卵石土中，水量较丰富，
10、为孔隙潜水，部分地段由于地形和上覆粘性土层控制，具微承压性，本区间勘测期间地下水位埋深约26m（高程），含水层有效厚度约为25m。根据成都地区水文地质资料，该层砂、卵石土综合含水层渗透系数K约为1530m/d，为强透水层。靠大气降水和上游地下水补给。本区间隧道主体结构以及区间风井均穿越该层地下水，受其影响大。 地下水的补给、径流、排泄、动态及化学特征（1）地下水的补给、径流、排泄本段沿线地下水的补给源主要为大气降水及河流补给。成都属中亚热带季风气候区，终年气候温湿，四季分明，多年平均降雨量638744 mm。区内全年降雨日140天以上。根据资料表明，形成地下水补给的有效降雨量为1050mm，当
11、降雨量在80毫米以上时，多形成地表径流，不利于渗入地下。测区内地下水受地形、水系等因素的控制，径流总体方向为西北至东南。成都市大量开采地下水和人工降水已经成为该地区地下水主要的排泄方式之一，另外，大气蒸发也为重要的排泄方式。根据区域水文地质资料，区内地下水季节性变化明显，水位总体呈西北高东南低，沿河一带高，河间阶地中部低的特点。（2）地下水的动态场地内地下水具有埋藏深，季节性变化明显，受降水影响大，水位西北高东南低。根据区域水文地质资料，成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最浅，其余月份为平水期。根据收集到的地下水位动态长期观测资料，在天然状态下
12、，水位年变化幅度一般在13m之间。（3）地下水化学特征本次勘察在本区间共取地下水2组（钻孔M10Z2-SJ-05附近井水、钻孔M10Z2-SJ-16中钻孔井水），经化验分析（详见附表2），水质类型主要为HCO3-SO42-Na+. Ca2+型和HCO3-Ca2+型水。依据岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009版），场地内水的腐蚀性评价宜按类环境考虑，经判定对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性，本标段工程水文地质评价成都地铁10号线4标中间风井至金花站工程地质、水文根据区域地质资料判断如下：（1）本工程场地范围内无断裂通过，未见有直接危害的不良地质作用，本工程场地稳定
13、，适宜建筑。（2）区间隧道所处环境类别不属于化学侵蚀环境和氯盐环境，不考虑化学侵蚀环境和氯盐环境对混凝土结构的影响。（3）场地范围内覆土表层为人工填土，主要为杂填土；其余为全新统黏性土卵石土层；冰水沉积，冲击成因的卵石土、中砂、下伏基岩为泥岩。特殊岩土主要为人工填土、膨胀土、膨胀岩、风化岩、洞身围岩主要为中密、密实卵石土、偶夹中砂透镜体，局部为强风化泥岩，隧道底板主要为密实卵石土。本区间隧道工程地质条件一般。端头位置地质情况中间风井西端头隧道埋深拱顶依次为1-1杂填土（厚）、2-6-3中密卵石土（厚），洞身为2-6-4密实卵石土。（1）中间风井西端头地质情况如下图。图 中间风井西端头地质纵断面
14、图（2）金花站东端头地质情况如下图。金花站东端头地质情况隧道埋深拱顶依次为1-1杂填土（厚）、1-2素填土(厚2-2粉质粘土（厚）3-1黏质粉土（厚）2-6-3中密卵石土（厚），洞身为2-6-4密实卵石土。图 中间风井西端头地质纵断面图地下管线情况（1）中间风井西端头在业主提供的管线资料和施工队伍自己调查的管线情况基础上，判定中间风井西端头不存在受影响的管线。（2）金花站东端头在业主提供的管线资料和施工队伍自己调查的管线情况基础上，判定中间风井西端头不存在受影响的管线。第3章 施工方案及施工部署施工方案选择根据设计图纸，地铁10号线所有盾构工作井端头围护桩均采用可被切割的玻璃纤维筋，盾构机进、
15、出洞前进行井点降水，并且采用打设大管棚方式加固，特殊地层辅以地面袖阀管加固的措施。 为保证盾构机顺利进出洞，由于本标段中间风井始发端头基本上都处于砂卵石层中，地下水位较高且端头井施工场地狭小，降低施工风险，确保施工安全，在施作本标段端头加固时中间风井西端头采用大管棚加固，地面辅以袖阀管注浆加固同时辅助以地面井点降水措施，金花站接收端头采用大管棚+地面井点降水方式进行加固。 具体采取的端头加固方案如下：序号端头井位置隧道埋深地下水位地层地质拟采取的加固方案备注1中间风井西端头8m拱顶依次为杂填土、中密卵石土、密实卵石土大管棚+地面袖阀管注浆+地面井点降水始发端头2金花站东端头m拱顶依次为杂填土、
16、素填土、粉质粘土、黏质粉土、中密卵石土、密实卵石土。大管棚+地面井点降水接收端头施工准备1)技术准备施工前对现场作业人员进行技术交底、管线交底和安全交底，确保顺利施工。2)机械准备因本标段端头加固施工采用两种施工方案，应根据施工需求做好施工机械准备。3)人员准备项目部制定专人负责端头加固施工，并配备专门的技术和安全负责人员。施工操作人员根据工程需要提前准备。4)场地准备在进入现场施工前，先与车站施工单位积极协调，处理好各方的关系，合理安排进场时间，尽量避开施工过程中与相关单位的交叉作业，排除各种施工干扰，使施工顺利进行。现场所需要的水电等临时设施。 施工平面布置因本标段端头加固大管棚均采在中间
17、风井内进行，地面辅以袖阀管注浆加固需要场地少，除加固范围外仅需少量材料堆放场地，施工过程中根据现场实际进行布置。工期计划大管棚施工计划盾构端头加固根据中间风井及金花站施工进度的需要，拟分阶段进行。中间风井西端头在盾构始发前完成，施工顺序方面先进行左线施工，拟投入1台全液压锚杆钻机，按照每台机组24小时施工,每天每台钻机施工4根管棚，然后进入到右线施工，考虑到施工的前期准备、设备进场、设备退场及施工工序的影响，中间风井西端头加固拟定工期为2015年8月10日2015年9月10日，共计30天。金花站东端头加固在盾构通过金花站之前完成。端头加固时间根据掘进期间总体施工安排，确保不停机和现场具备加固条
18、件的情况下，选择适当的时间进行施工。 地面袖阀管施工计划考虑到相邻标段盾构始发掘进出渣对我部的影响，按照始发端头加固先进行袖阀管后进行大管棚施工的原则，并充分考虑地层加固的时效性和后期端头地面需要占用吊装场地的需要，拟投入2台钻机进行24小时地面袖阀管施工，按照每天每台机器9个孔的要求，小计322个孔需要进行18天，并综合考虑前期准备、设备进场及施工工序的影响，拟定于2015年7月15日2015年8月3日,小计18天。主要利用相邻标段进行拆除负环期间进行施工。在施工过程中，根据现场实际情况要求，我部将对设备和人力资源进行调整，以最大限度地满足工期要求，减少交叉施工。施工人员配置 施工人员配置见
19、表。表施工人员配备表序号管理人员测量工班长钻机（锚杆）操作手注浆泵操作手电工普通工人备注133244210袖阀管24424428大管棚机械设备配置施工机械设备详见表。表 施工机械设备配备表序号机械设备名称型号数量备注1钻机XY-1003地面钻孔（1台备用）2全液压锚杆钻机FDP15B1台管棚3高速拌浆机300L2台袖阀管和大管棚拌浆设备4注浆泵ZTGZ-120/150型2台袖阀管和大管棚注浆设备第4章 施工工艺及技术要求大管棚加固施工大管棚加固施工设计要求（1）管棚布置如图所示范围。管棚孔口位置沿隧道拱部开挖轮廓线外200mm布置，钢管环向中心间距400mm，外插角约1-2。设计要求需要进行1
20、9根大管棚钻孔、注浆施工，钻机平台位置可根据机具及工艺情况确定。 图 管棚打设布置图（2）钢管采用108mm，壁厚6mm的无缝钢管，单个管棚长为15m，分节按照，管棚分节为：35=15m。两节之间用丝扣连接，丝扣螺纹段长度大于150mm，相邻两根钢花管的接头要错开不小于的距离。注浆钢管上钻注浆孔，孔径10mm，孔间距200mm，呈梅花型布置。钢管尾部（孔口段）不钻孔，作为止浆段。连接套钢管直径121mm，壁厚6mm，长。图 钢管构造图（3）管棚注浆采用水泥浆，注浆压力拟采用，施工中应根据实际地质情况，并通过试验再作调整。（4）管棚导向管采用133mm，壁厚4mm，长钢管。管棚导向管应严格定位，
21、管棚钻进过程中应采用水平测斜仪经常量测管棚的偏斜度，发现偏斜出设计要求时，应及时纠偏。图 管棚导向管图（5）钻孔水平偏距沿相邻钢管方向小于100mm，垂直偏距沿隧道内侧方向小于200mm。大管棚施工方法根据工程设计，结合施工场区地面条件、工程地质与水文地质条件，选用“有线仪器定向，一次性跟管钻进工法”，即成孔和埋设棚管一次完成，在完成跟管钻孔深度后，撤出内部导向钻具，然后封闭管口向内部泵入水泥砂浆，直到管外返出水泥浆为止。（1）管棚工作平台：中间风井、金花站车站端头井，能够满足施工要求。 （2）钻进成孔：采用FDP15B型全液压钻机，按水平方向钻进成孔。（3）钢管加工及安装：108钢管加工成2
22、m和1m两种，两端加工成1085mm梯形丝扣连接。沿管壁钻孔，孔径10mm，孔间距200mm，梅花型布置。钢管前导端加工成尖形，以利于入孔；后部固定端2m范围不钻注浆眼，以利于封闭孔口进行压浆。（4）注浆工艺：采用42注浆管下入至108钢管底部，先注入清水清除孔内残留岩屑和泥浆，然后封堵孔口进行压浆。注浆压力为。 施工工艺施工工艺流程见下图。图 管棚施工工艺流程图（1）安装导向管：导向管在施作车站主体结构时埋设，导向管与主体结构主筋焊为整体，注意焊接前检查和校正角度，围护结构段采用钻机钻孔，其后钢管沿隧道周边以1外插角直接打入围岩。管棚导向管应严格定位，管棚钻进过程中应采用水平测斜仪经常量测管
23、棚的偏斜度，发现偏斜出设计要求时，应及时纠偏。（2）搭设可调整高度的作业平台管棚沿拱顶呈弧形布置，因此要搭设可调整高度的作业平台以满足钻机就位的需要。图 管棚施工平台示意图作业平台具体施工要求如下：A、作业平台采用48钢管搭设，并用管构件连接紧固。上下设可调整高度的调节螺栓支撑，采用150150木枋10001000布置。B、平台上面铺设厚胶合板，以利于工作人员行走；机械底座垫2030cm枕木，以利于棚架的均衡受力，并可利用枕木高速机台高度。C、间距布置，斜拉和斜撑2m布置。D、平台面钢管加密至50cm布置，以满足铺设胶合板的需要。E、立柱必须支撑在砼表面或方木上。（3）钻机安装就位和对中洞口管
24、棚施工时利用吊车把机械设备垂直吊放至施工平台。钻机安装前，先行测量布置管棚各个方向的后视点，可在后方的明挖支撑上作标记。钻机安装底座水平，机身稳固可靠。调整钻机高度，立轴对正孔位，将钻具放入孔口管内，使孔口管、立轴和钻杆在一条直线上，用罗盘、水平尺和辅助线检测方向和外插角。（4）成孔作业成孔设备：采用FDP15B型全液压钻机，该钻机具有分体结构重量轻、钻进效率高、成孔质量好等特点。采用121mm，长度150mm的钢管做钻头。全站仪量测，并在钻杆方向和角度满足设计要求后方可开钻。钻孔开始时选用低档，待钻到一定深度后，退出、接钻杆，继续钻进。钻孔过程中要始终注意钻杆角度的变化，并保证钻机不移位。因
25、为管棚长度不长，钻进3m时用仪器复核钻孔的角度是否正确，以确保钻孔方向。（5）钢管制作及安装入孔内管棚采用外径1085mm的垫轧无缝钢管，108钢管加工成短节，两端车1085mm梯形丝扣连接。沿管壁钻两排20压浆孔500梅花型布置。钢管前导端加工成尖形，以利于入孔。钢管在地面加工场加工成型后，按设计对每个钻孔的钢管进行配管和编号，保证相邻钢管的搭接错开。（6）安装注浆管及清孔注浆管采用42mm镀锌管，加工成每节，采用丝扣连接，由钢管内安放至底端。注浆前先注入清水进行洗孔，将孔内浓泥浆置换。清孔时间不得超过15min，清孔后立即进行注浆。（7）管棚充填注浆管棚施工完成一根，注浆一根，其目的是充填
26、管棚，增加管棚的刚度。注浆时钢管尾部设止浆塞，并在止浆塞上设注浆孔和排气孔，当排气孔出浆后，应立即停止注浆。水泥浆水灰比为:11:1。注浆前应预先做好配合比试验。采用高速拌浆机拌浆，并注意控制原材料用量及水灰比，使浆液既满足强度要求又有良好的泵送性能，注浆泵采用注浆泵KUBJ型或UB-3型注浆泵。注浆施工流程如下：浆液搅拌 储浆池 注浆泵 注浆管 注浆接头 棚管 钻头出水口 管外环状间隙 回水阀门出浆 关闭回水阀门 增压 保压 注浆终止。 施工质量保证措施（1）安装孔口管：必须测量准确及安装稳固，保证孔口管的方向、角度符合设计要求。因为孔口管具有开孔阶段的导向作用，所以孔口管安装的好坏，对成孔
27、质量有直接的影响。孔口管安装位置偏差不大于1cm，方向偏差1%。（2）成孔防偏措施：1）钻机安装要牢固、平稳；精确测量，准确对中，瞄准方向；2）测量方向后视点，在钻进过程中多次复核方向和角度；3）采用小压力慢转速钻进参数，控制进尺速度；（3）成孔深度：钻孔深度应较管长或设计孔深多。（4）管棚安装：钢管按编号依次安装入孔，丝扣联接应拧紧。（5）材料质检：工程所用主要材料如水泥、钢材、砂等须抽样送检，检测合格后才能使用。（6）钢管与管箍丝扣必须上满，使各管节连成一体，受力后保证不脱开。（7）管棚钢管安装后进行注浆，并稳定15min，若注浆量超限，未达规定压力，仍需继续注浆，并调整浆液，直至符合注浆
28、质量标准，方可终止注浆，确保管棚与围岩固结紧密，增强其整体性。施工安全保证措施（1）锚杆机由专业机长操作，严格按国家有关机械作业规程操作，并使用熟练工人操作。（2）作业平台上应注意防滑、防掉，作业平台外侧应设围栏和警示标记。（3）吊装钻机时应特别注意人员、机械安全，必须用可靠的钢丝绳绑扎牢固，吊装时慢提轻放，起吊物下方及起吊物前进方向上严禁站人。（4）注浆泵设专门场地摆设，搅拌机的皮带轮应有护罩，储油罐应设有隔离和消防措施。（5）注浆管路采用符合规定的多层橡胶钢丝管，防止突然爆裂发生。（6）钢管加工在地面加工场内完成，所用氧割、电焊等须作动火隔离和消防措施。地面袖阀管注浆施工地面袖阀管注浆施工
29、设计要求按照设计要求，在中间风井始发端头补充进行地面加固，加固方式为地面袖阀管加固，加固范围为盾构轮廓线外3m，深度范围为进入隧道底板下3m，注浆扩散半径为。加固平面范围如下图，加固深度范围见始发井地层加固纵剖面图。图 加固平面范围示意图图 始发井地层端头加固纵剖面 地面袖阀管注浆施工方法1、袖阀管施工袖阀管注浆技术是通过垂直钻孔，埋设注浆管路，采用循环注浆方式通过注浆泵将水泥浆液通过注浆管路均匀地注入土体中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走砂层和粘土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，通过水泥中所含矿物与土体中的水土分别发生水解、水化反应以及团粒作用等，形成悬浮胶体和团粒，硬化后形成强度大、压缩
30、性小和抗渗性高、稳定性良好的水泥土。水泥土结硬后，土体的孔隙率和含水率降低，密度加大，同时由于水泥土挤压土体，使土体变形能力增加，提高了变形模量，从而防止或减少洞门端头土体坍塌。土体孔隙率降低后还提高了土体的抗渗能力，减少地下水和周围水系对端头土体的水波动压力影响。所以根据设计要求采用水泥浆压密注浆的施工方法来解决卵石地层加固止水的难题。注浆可以改善土体，快速形成止水帷幕，使其遏制土体运动；注浆还可以形成强度较高的水泥土，提高端头土体的变形能力，从而达到加固止水目的。施工工艺流程及操作要点1、地面袖阀管施工工艺流程如下图。图 袖阀管注浆施工工艺流程图2、施工操作要点（1）钻孔成孔设备和钻进方法的选择：地面注浆选用XY-100型钻机，针对较软土层采用合金钻具回转钻进方法成孔，该钻机重量
