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:
日期:
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。
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