珠江新城站南端地层加固方案.docx
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珠江新城站南端地层加固方案
珠江新城站南端地层加固施工方案
一、工程概况
广州市轨道交通三号线工程珠江新城站~赤岗塔区间隧道采用盾构法,现对珠江新城站南端地层进行加固。
分二块进行,范围为隧道左线和右线线路中心线两侧各6m,总计加固区长度24m,宽度3.3m,面积79.2㎡,按设计图纸需布置注浆孔约220条。
注浆层位为深度7m以下含有粉砂的粉质粘土,注浆孔孔深以进入强风化泥质粉砂岩1~2m。
二、设计要求及施工参数
1.注浆孔孔径:
Φ89㎜;
2.注浆孔间距:
@600×300;
3.注浆孔设置:
呈梅花形布置;
4.注浆孔孔深:
以入强风化泥质粉砂岩1~2m为准;
5.注浆孔注浆段:
7m以下至孔底;
6.注浆压力:
0.7~1.2MPa;
7.注浆浆液:
水泥、水玻璃双液浆,水泥选用32.5R,水玻璃选用ºBe/=40,水
泥浆水灰比0.75~0.5;水玻璃与水泥浆比例0.3~0.55(体积比);
8.加固体强度:
>1.0~1.2MPa;
9.加固体渗透系数:
<1.0×10-5㎝/s。
注浆压力、浆液配比、进浆速度、持续时间等参数根据现场试验确定。
三、施工工艺及流程
劈裂注浆加固施工严格按照《广州地区建筑基坑支护技术规定》(GJB-98)进行,施工工艺流程如下图。
(一)施工工艺及流程要求
连续三次冒浆或三次满足②
劈裂注浆流程图
1)钻孔工艺:
采取回转钻进和锤击成孔相结合的方法。
2)注浆工艺:
可采取上行式或下行式注浆工艺,为提高注浆效果,最好采取止浆袋或下花管注浆法,并对井口浆面下降较大的及时补浆。
3)施工顺序:
采取跳格分序分层施工法。
(二)成孔
1)钻机就位:
施工前先用测尺按图纸放出每个注浆孔的孔位,用红铅油做好标记。
钻孔通常选用XY-100型油压回转钻机,将钻机移到孔位处,调节钻机立轴,使之与水平面呈90°角对准孔位,钻机安装时应牢固地固定在基台木上,呈水平状态,塔架天车垂直提升线和主轴中心应在同一垂线上。
2)成孔:
开孔前先做好循环水沟,接好直径为Φ89的钻具,启动钻机,采用清水正循环的方法进行钻进至设计孔深,然后继续钻进约0.5米,方可终孔,以利于清孔时沉渣沉入孔底。
如土层较松散,孔口处加设一段1.5m的套管,必要时再加长,以利于孔口频繁的上、下钻作业,钻孔时要认真做好施工班报表。
3)钻孔质量控制:
首先是要严格按设计要求布线放点定孔位,控制各孔深度达到设计深度(或地层位置中),保证钻孔垂直度为90±1°,钻孔孔径不少于φ89,同时通过钻孔取芯确定地层界面,以确定好主要注浆部位,指导注浆施工。
(三)洗孔
注浆孔钻进工作完成后,要立即进行冲孔,可利用孔内钻杆进行该项工作,如果被加固土层较松散或容易垮孔,则不能利用钻杆,需提出钻杆改用1吋无缝钢管,连接接头后开大泵量进行冲孔,直至孔口返出清水为止。
该项工作可避免钻孔过程中产生的泥浆被后续压浆工作充填至加固体裂缝、孔隙中,从而让注浆浆液有效与被加固土层接触,且最大限度地充填。
(四)注浆
1)劈裂注浆特点:
由于采用了较大的注浆压力,可沿钻孔布置轴线(或平行于小主应力面)发生劈裂或细微孔隙裂隙张开,有助于提高地层可灌性。
不仅使浆液可挤压、充填胶结岩土层中的孔隙(或裂隙),而且可使颗粒性浆材低压无法注入的孔隙裂隙(或地层)因劈裂作用而成为可能。
通过较好的控制浆液压力(依计算和试验确定的压力值指标)也完全可以做到的地层内劈外不劈,以避免地面开裂和上抬现象,采用该法特别是对砂砾层上下界面粘土质地层和砂砾内含的粘性层可做到有效注浆形成防渗加固帷幕,可避免渗透注浆对上述部位因注浆压力不充分而可能存在的漏水薄弱层的形成。
2)注浆压力:
注浆压力是重要的注浆参数之一,综合考虑注浆深度h、受注点上部土层容重r、浆液沿土层裂隙及孔隙流动的阻力系数m等因素,初步取值0.7~1.2MPa,具体实行应按现场试验确定。
3)注浆浆液选用:
采用水泥、水玻璃双液浆,水泥选用32.5R,水玻璃选用ºBe/=40,水泥浆水灰比00.75~0.5;水玻璃与水泥浆比例0.3~0.55(体积比),具体配比可由现场试验确定。
该种浆液可控性好,凝胶时间可准确控制在几秒至几十分钟的范围内;浆液结石率高、结石体强度大、渗透系数小,适宜地层广,材料来源丰富,浆液对地下水和环境无污染。
4)搅拌浆液:
开始清孔时,可以搅拌浆液,按确定的水灰比配制水泥浆,水泥浆要搅拌均匀,随搅随用,搅拌用水不能使用污水,严防杂物混入浆液内。
浆液拌制应根据注浆孔的需要量进行,不能浪费也不能少于设计注浆量。
同时应注意注浆浆液进行的稀、浓顺序,绝对不能颠倒。
5)设置止浆塞:
止浆塞采用市场上有售的止浆袋,简便实用。
将1吋无缝钢管或钻杆穿过止浆袋,并将止浆袋两端与注浆钢管绑扎牢固,注浆钢管与止浆袋接触处开一Ф10㎜孔或另设一注浆管与止浆袋相连,注浆时浆液进入止浆袋,随着注浆量和压力的增大,止浆袋膨胀紧紧挤压在孔壁上,从而实现分段注浆及达到注浆压力和注浆量。
6)水泥浆与水玻璃混合:
在注浆钢管孔口处设置三通接头,水泥浆与水玻璃通过三通接头混合在一起注入孔内,水泥浆的灌注通常选用BW-150泥浆泵,该泵注浆压力>2.5MPa,满足使用要求。
水玻璃的注入可选用手压注浆泵或普通小排量注浆泵,注浆前对注浆泵的使用实际排量进行测定,以便确定水玻璃的稀释度和掺入量。
7)注浆:
洗孔完毕,止浆塞设置、浆液搅拌好后可进行注浆,从注浆孔底部开始注浆,采取由孔底到孔口的方式进行,通过止浆袋实现分段注浆,注浆时要求先稀后浓,即灌浆开始用稀浆,待被加固土体劈裂后用浓浆(劈裂的标志是注浆压力由上升到突然下降,甚至产生负压、输浆胶管吸扁),双液浆密度约在1.2~1.6g/cm3之间。
注浆速度和注浆压力通过现场试验进一步确定,应控制好,保证注浆饱满、充填密实。
8)一次注浆量及注浆次数:
每次注浆量和注浆次数应根据吃浆量的大小确定,吃浆量的大小与浆液扩散半径R、注浆段高H1、岩层裂隙率η、浆液在裂隙内的有效充填系数β、浆液损失系数λ等因素相关。
一般地,单孔吃浆量早期施工的孔较大,后施工的孔较小;初灌时较大,复灌时较小,总量控制约1~3m3,注浆次数3~5次,时间间隔3~5h。
(五)质量控制
1)钻孔质量控制:
注浆孔的垂直度不大于1%,采用钻孔测斜仪测定,同时保证钻孔设备基座的水平,采用地质罗盘测定。
钻进过程中密切注意土层分布、松硬、孔内初见水位等情况及土体内裂缝、孔洞、夹石等位置,在施工过程中随着施工面的进展及时绘出成果草图,以便与原勘察报告对比,有不同之处及时反馈该信息,以便及时改进设计要求及施工参数。
2)浆液制备质量控制:
按设计的桨液类型(水泥浆液或CS浆)和配比进行浆液(水泥浆液或CS浆)制作,做到制浆量先多后少,搅拌均匀,减少待灌时间和浆液损失。
同时应注意注浆浆液进行的稀、浓顺序,绝对不能颠倒,设置注浆值班员及注浆技术员各一名
3)灌注质量控制:
依设计或试验确定的单孔注浆量q,总浆量Q,注浆压力P,制浆扩散半径r,胶凝时间t进行综合控制。
施工中特别要结合分析各工序钻孔注浆参数的变化特点和征兆,采取适宜措施针对性处理各种问题,防止注浆不充分(漏注和各孔注浆胶结体连接不好),控制好浆液的扩散范围,防止跑、冒浆和浆液流失发生(通过加入适量的促凝、缓凝剂调节浆液的初凝时间等控制)。
根据该类型注浆实际施工经验,施工过程中,先序孔注浆量较大,压力较小,后序孔注浆量较小且注浆压力较大,从而亦可采取后序钻孔检测先序钻孔注浆效果。
(六)效果检查
为检验注浆后地基土的物理力学性质提高的程度,应对加固体进行注浆效果检查。
该加固项目检查标准:
加固体无侧限抗压强度应大于1.0~1.2MPa,渗透系数应小于1.0×10-5㎝/s。
加固体强度检查通常选用下面几种方法:
1)统计计算注浆量,可利用注浆过程中的流量和压力自动曲线进行分析,从而判断注浆效果。
2)利用静力触探测试加固前后土体力学指标的变化,用以了解加固效果。
3)采用现场静载荷试验,测定加固土体的承载力和变形模量。
4)采用标准贯入试验或轻便触探等动力触探方法测定加固土体的力学性能,此
法可直接得到注浆前后原位上的强度,进行对比。
5)采用取芯鉴定,检查孔选择在两个注浆孔中间,检查孔的深度应与注浆分段
长度相同,通过岩芯鉴定裂隙充塞情况及检验其强度。
在以上强度检查方法中,动力触探试验和静力触探试验最为简便实用。
加固体渗透系数检查可在现场进行抽水试验。
注浆效果检验点一般为注浆孔数的2%~5%,如检验点的不合格率小于20%且检验点的平均值大于设计要求,注浆效果可视为满足要求。
四、施工记录与整理
注浆资料的记录与整理,是注浆施工的重要组成部分。
因为加固注浆是一种特殊的隐蔽性工程,施工时将大量的水泥浆注到土体中去,其水泥浆对加固体的劈裂挤压、裂缝充填、泥浆固结度等情况,均无法直接观察。
因此注浆施工人员是否依据规定的技术要求及施工工艺进行操作,质量如何,注浆过程中出现了什么问题,如何处理等均需详细记录。
注浆结束后的检查验收和效果评价等,均需通过注浆记录资料整理和分析后才能论证。
同时,通过记录资料的整理分析,可以随时发现注浆施工中出现的问题,便于及时纠正或采取补救措施,若发现注浆设计中有不妥或不符合实际情况之处,可及时修定、补充,所以在施工中的各种原始记录与技术资料的整理是十分重要的工作。
注浆加固的基本资料是钻孔与注浆原始记录。
为保证原始资料的可靠性,必须做到资料填记准确、详细,否则资料就失去了真实意义,注浆效果的评价与质量鉴定也将受到影响。
为了对资料进行分析,应根据资料进行汇总、整理,并绘出分析表。
(一)钻孔记录与整理
钻孔注浆施工的第一道工序,通过钻孔可以了解被加固体的土层名称、分层深
度及厚度、颜色、松硬程度、湿度等基本情况,对孔内出现裂缝、孔洞、夹石、土质松散等情况应在备注栏中加以说明,在钻孔过程中应测定孔内初见及注浆前水位。
如果钻孔时不取土,上述一些项目内容测不出,则只记录能测得的项目,每个钻孔不同深度的进尺速度、有无卡钻及处理也须记录。
根据钻孔记录资料中的土质分层情况,可绘制土体土质纵剖面图。
该图应能表明土层分布、松硬情况,土体内裂缝、孔洞、夹石等位置,孔内初见水位。
绘制该图时最好在施工过程中随着施工面的进展及时绘出,以便与原勘察报告对比,有不同之处及时反馈该信息,以便及时改进设计要求及施工参数。
(二)浆的记录与整理
注浆期的记录与整理,是为注浆工程最后检查验收提供依据的,所以必须做好,否则管理单位是不接受的。
注浆工程是否达到设计要求和预期目标,只有以资料数据为准则。
注浆资料主要内容包括:
注前复测孔深、开始及终止注浆时间、复注次数、泥浆密度、水玻璃掺量、泥浆粘度、孔口压力及单位时间注浆量等。
当每孔注完后(包括复注)应纳入到注浆汇总表中,汇总内容包括孔深、孔口压力、泥浆密度(加权平均)、泥浆注入量、单位时间吸浆量等。
五、主要设备配置计划
本项目劈裂注浆主要设备有钻孔设备、注浆设备、止浆设施,具体规格数量如下表:
主要设备及材料配置计划一览表
序号
设备名称
规格
单位
数量
一
钻孔设备
1
钻机
XY--100
台
3
2
钻杆
Φ42mm
m
90
3
钻杆接头
Φ42mm(与钻杆配套)
个
45
4
岩芯管
Φ89mm,1.5m/节
根
9
5
钻头
合金、三翼
个
各25
6
套管
Φ110mm
m
90
7
套管接头
与Φ110mm套管配套
个
45
8
公锥
Φ42mm钻杆用
个
2
9
母锥
Φ42mm钻杆用
个
2
10
垫圈
配Φ42mm钻杆接头
个
90
续前表
二
注浆设备
1
注浆泵
BW150
台
2
2
泥浆泵
BU3
台
3
3
搅拌机
有效容积1m3
套
2
4
高压胶管
Φ25mm,耐压2.5MPa
m
150
5
无缝钢管
1吋
m
150
三
止浆设备
1
止浆塞
膨胀式
个
300
六、劳动力设置计划
为保证本工程施工质量、工期进度要求,所有管理人员要求业务技术素质高,工作责任心强,具有多年施工经验。
对作业层要求技术熟练,并要服从统一管理,对特殊工作人员进行培训工作,必须持证上岗。
对施工人员进行必要的技术、安全、思想和法制教育,树立“质量第一、安全第一”的正确思想,遵守有关施工及安全的技术规范,遵守地方治安法规。
施工人员进场后,应做好后勤工作的安排,使生活条件得到保障。
序号
工种
人数
1
运灰工
6
2
搅拌工
6
3
记录员
3
4
注浆值班员
2
5
配浆工
2
6
注浆技术员
2
7
钻工
9
8
机电人员
1
9
维修保养
1
10
材料员
1
总计
33
根据工作量和施工进度计划的要求,制定劳动力需用量计划如下表:
七、质量保证措施
(一)总则
1)做好施工组织设计和施工方案的优化工作,按施工组织设计做好前的各项准备工作。
2)做好图纸会审和设计交底工作,让所有施工人员都领会设计意图和质量技术要求。
3)严格按事先确定的合理施工工序进行操作施工,发现问题及时上报,并会同有关人员研究处理。
4)认真处理好各施工队之间的关系,密切配合。
5)各工序施工质量检查坚持执行“三检”制度,逐级检查,层层把关,并严格执行质量等级评定。
6)合理安排工序穿插施工,加强成品的保护。
7)所有隐蔽工程必须经建设单位、监理单位及有关单位验收、签字盖章,并如实做好隐蔽记录后,方可组织下道工序的施工。
8)将工程项目划分成分项、分步、单元工程,按相应的质量评定标准和办法进行分级检查、验收。
9)建立项目质量管理体系,由项目总工任组长,质安组组长任副组长,由各专业队质量员参加组成的质量管理小组。
(二)注浆材料
1)水泥必须的质量证明书,并应对其品种、标号、包装、出厂日期等进行检
查。
对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月(普通硅酸盐水泥为一个月)时,应做复查试验。
2)注浆拌制用水宜用饮用水,并防止油污及杂物进入。
3)浆液应有符合要求的配合比,由试验室先进行试配,经试验合格后方能正
式使用,并严格按配合比进行计量上料,认真检查浆液组成材料的质量、用量及搅拌时间,按要求做好试件。
4)水玻璃的掺入量及与水泥的体积比由现场确定,并送试验室验证。
5)原材料按重量计的允许偏差不得超过以下规定:
水泥、外掺混合材料<2%。
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