彭家桥站到八一广场站到达达及始发端土体加固方案终稿Word格式文档下载.docx
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3.丁公路北站~八一广场站区间
本区间从丁公路北站沿着北京西路西进,到达八一广场站。
区间总长878.096米,区间对两边建筑物影响较小,有影响的建筑物是位于广场北路和北京西路交汇处的监察厅、教育中心办公楼。
区间覆土为10.94m~18m。
五、工程地质条件
本工程地质上属于赣江冲击平原Ⅱ级阶地,沿线穿越地层上部为第四系上更新统冲击层,主要为粉质土、细砂、中砂、粗砂、圆砾,具有“多元结构”;
下伏基岩为一套河湖相紫红色碎屑岩或一套陆相红色碎屑岩。
工程区地基土在勘探深度范围内可以大致分为填土、粘性土、砂土、碎石土、基岩等五类。
北京东路站地层分布自上而下详细描述为:
①杂填土、③1粉质粘土、③2细砂、③3中砂、③4粗砂、③5砂砾、③6圆砾、⑤3-1强风化粉砂质泥岩、⑤3-2中风化粉质泥砂岩、⑤3-3微风化粉质泥砂岩
盾构主要穿越地层为③5砂砾。
师大南路站地层分布自上而下详细描述为:
①1人工填土层、③1粉质粘土、③2细砂、③2-j粉质粘土、③3中砂、③4粗砂、③5砂砾、⑤3-1强风化粉砂质泥岩、⑤3-2中风化粉质泥砂岩、⑤3-3微风化粉质泥砂岩。
丁公路北站地层分布自上而下详细描述为:
①1杂填土:
灰褐、褐黄色,稍湿,表层多为30-50cm厚混凝土路面,其下主要由粘土、碎石和中细砂组成,未经碾压处理。
③1粉质粘土:
褐黄色,硬塑状,成分以粉粘粒为主,含少量铁锰质结核,粘结性较好,韧性中等,干强度中等,中等压缩性。
③2细砂:
灰白、灰黄色,湿~饱和,成分以石英、长石等为主。
③3中砂:
③5砂砾:
灰白、灰黄色,湿~饱和,成分以石英、长石及硅质岩为主,含少许卵石,磨圆度较好,呈圆状为主。
③6圆砾:
浅黄色、褐黄色,饱和,成分以石英、云母、长石及硅质岩为主,磨圆度较好。
③6-j:
砾砂:
灰白色,湿~饱和,成分以石英、云母、长石及硅质岩为主,含少许卵石。
卵石:
黄色、褐黄色,饱和,密实,成分以石英、云母、长石为主,粒径一般为2-5cm,磨圆度较好。
⑤3-1强风化粉砂质泥岩:
紫红色,泥质结构,岩石风化强烈,节理裂隙较发育,岩芯较破碎,呈碎块状及短柱状,碎块用手可掰断。
⑤3-2中风化粉质泥砂岩:
紫红色,泥质结构,岩石风化中等,节理裂隙较发育,见少许垂直裂隙,少数铁锰质渲染。
锤击声哑、无回避、有凹痕、易击碎、岩芯较完整,多呈柱状或短柱状,局部地段岩芯较破碎,岩芯呈碎块状。
盾构主要穿越地层为③6圆砾,⑤3-1强风化粉砂质泥岩。
六、水文地质条件
根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件,拟建工程沿线按地下水类型可分为上层滞水、松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙溶隙水三种类型。
上层滞水主要赋存于浅部填土层之中,无上覆隔水层,下部粉质粘土层为隔水底板,水位及富水性随气候变化大,无连续的水位面。
第四系含水层由上更统新(Q4)、全统新(Q3)冲积砂砾卵石构成,其中以上更统新分布最广。
碎屑岩类裂隙溶隙水主要赋存于第三系新余群含钙粉砂岩与钙质泥岩层段,厚度20-50米左右,该含水层富水性不均一,影响因素主要有风化网状裂隙与构造节理控制的发育程度、岩性差异(主要是钙质含量的变化),裂隙(节理)多呈闭合状,一般富水性极差,一般具有统一的水位面,且多具承压性。
场地地下水对混凝土结构具微~弱腐蚀性,对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。
七、端头井加固
1.加固原因
盾构机在进出洞时,工作面将处于开放状态,这种开放状态将持续较长时间。
如果处理不当,地下水、流砂、涌泥等就会进入工作井,严重情况下会引起洞门塌方。
为了在拆除洞门内维护结构桩时保持底层的稳定和防止地下水流入,防止在盾构机完全进入地层之前其周围流入地下水和泥砂,导致洞周大面积地表下沉,危及地下管线和附近建筑物,因此,必须考虑地层条件、隧道埋深及周边环境等因素对端头进行相应处理。
端头加固的一般原则是:
满足拆除洞门内维护结构桩能保证地层稳定、防止地下水流入以及作业面压力不足所引起的掌子面坍塌。
2.加固的原则和要求
⑴、盾构机进出洞端头土体加固原则:
①根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况,确定加固方法和范围。
②在充分考虑洞门破除时间和方法,选择合适的加固方法和范围,确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。
⑵、加固要求
①加固土体无侧限抗压强度0.8~1.0Mpa。
②渗透系数≤1.0×
10-8cm/s。
3.加固方法与范围
本标段盾构区间施工始发和到达各4次,端头井加固区域共计6个。
为了确保盾构始发、到达和过站时施工安全,确保地层稳定,以防地层发生坍塌或涌漏水等意外情况,根据各始发、到达和过站端头处工程地质、水纹地质、地面建筑物及管线状况和端头结构等综合分析与评价,决定洞门端头处地层制定加固方案进行加固处理,加固措施采用水泥土搅拌桩结合三管旋喷桩进行加固方案。
⑴、加固范围为长度方向9000(100000)mm,盾构隧道开挖轮廓线外3000mm内的地层,以截断③6圆砾承压水层的水流途径。
⑵、搅拌桩采用三轴Φ650水泥土搅拌桩,中间桩间距450×
225深层水泥搅拌桩,搅拌桩距车站端头围护结构留出450mm距离用于旋喷桩封堵,搅拌桩套孔施工,梅花形布置;
搅拌桩实桩水泥掺量初步确定为15%,空桩水泥掺量初步定为8%。
采用强度等级42.5级以上的普通硅酸盐水泥,水灰比初步定为1:
0.45,采用2喷4搅工艺,加固体上部高于隧道结构顶部3m以上,底部应到隧道结构底板以下3m。
⑶、旋喷桩采用单排Φ600@450mm三重管旋喷;
高压水射流的压力宜在30MPa,注浆宜采用32.5级以上的普通硅酸盐水泥,水灰比初步定为1:
1。
⑷、施工时先做车站远端的搅拌桩,在施工近端旋喷止水帷幕,旋喷布置3排。
桩身垂直偏差不超过1%。
⑸、加固长度应包住盾构机,故始发端头纵向加固长度9m(接收10m),加固深度和宽度可根据每个区间进出洞处地质情况进行局部调整。
加固范围详见下图。
盾构进出洞加固平面图
盾构进出洞加固立面图
4、彭家桥站始发端头
根据彭家桥站始发端工程地质条件、水文地质条件和周边环境,为确保盾构始发安全,需对洞门土体进行加固处理,加固措施采用搅拌桩配合旋喷桩加固。
⑴、加固范围为长度方向9000mm,盾构隧道开挖轮廓线左、右、上外3000mm及隧道开挖轮廓线下3000mm内的地层。
⑷、降水井设置6口,滤管直径为300mm,降水深度为隧道底以下3m,管井深度为21m。
八、搅拌桩施工
施工前应平整场地,清除桩位处地上、地下一切障碍物(包括大块石、树根和生活垃圾等)。
场地低洼时应回填粘性土料,不得回填杂填土。
1.施工机具
三轴深层搅拌桩施工机具主要采用1台ZKD85-3三轴搅拌桩机、水泥浆拌合机、泥浆泵、水泥罐、挖掘机等。
2.施工工艺
三轴搅拌桩施工工艺流程见下图。
三轴深搅施工工艺流程图
3.施工准备
⑴、材料
①、深层搅拌法加固土体,宜选用强度等级为42.5普通硅酸盐水泥作为固化剂,水灰比初步确定为1:
0.45,实桩水泥掺量初步确定为15%,空桩水泥掺量初步定为8%。
②、改善水泥土性质和桩体强度,可选用木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等外加剂,还可掺入不同比例的粉煤灰。
⑵、作业条件
①、依据地质勘察资料进行试桩试验,结合设计要求,选择最佳水泥加固掺入比,最终确定适宜的搅拌参数。
②、依据设计图纸,编制施工方案,做好现场平面布置,安排施工进度,布置水泥浆制备的灰浆池,有条件时将水泥浆制备系统安装在流动挂车上,便于流动供应,采用泵送浇筑时,泵送距离小于50米为宜。
③、清理现场地下、地面及空中障碍物,以利施工安全。
④、测量放线,定出每一个桩位。
⑤、机械设备配置:
三轴深层搅拌机、起重机及导向、量测、固化剂制备等系统。
⑥、劳动组织:
每台深层搅拌机械组由12人组成。
⑦、如施工现场表土坚硬,需要注水搅拌时,现场四周设排水沟及集水井。
4.试桩
在搅拌桩施工前应进行试桩,试桩的目的是为了寻找到最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数,以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
试桩参数见下表
序号
项目
试桩参数
操作参数
备注
1
水灰比
1:
水:
水泥=1:
0.45
2
水泥掺量
15%
实桩
8%
空桩
3
流量
104L/min
4
下沉速度
0.7m/min
下沉喷浆
5
提升速度
0.42m/min
提升喷浆
6
泵浆压力
0.3~0.8MPa
7
水泥比重
15KN/m3
8
搅拌速度
25r/min
9
加固后无侧限抗压强度
不小于0.8MPa
5.操作工艺
⑴、利用水泥系作为固化剂通过特殊的深层搅拌机在地基深处就地将软黏土与水泥浆强制拌和后,首先发生水泥分解,水化反应生成水化物,然后水化物胶结与颗粒发生粒子交换,因粒化作用,以及硬凝反应,形成具有一定强度和稳定性水泥加固土,从而提高地基承载力及改变地基土物理力学性能,达到加固软土地基效果。
⑵、深层搅拌两台电动机分别通过减速器,搅拌轴使搅拌头切削软土,由两端搅拌轴经中心管向地基土中压入水泥浆,中间搅拌轴经中心管向地基土中压入高压风强制使水泥浆与原地基土充分拌合成水泥土。
⑶、采用套打两搅两喷工艺。
⑷、预搅下沉
启动注浆泵电动机,放松起重机或卷扬机钢丝绳,使搅拌桩机沿导向架自上而下喷浆切土下沉,开启灰浆泵喷浆,边喷浆边旋转,使水泥浆与原地基土充分拌合,直到下沉钻机到桩底标高,并原位喷浆30s以上。
⑸、提升喷浆搅拌
确认浆液已经到桩底时,以试验确定的速度提升搅拌钻头,边喷浆边旋转,提升至离地面50cm或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵,在原位转动喷浆30s,以保证桩头均匀密实。
6.搅拌桩施工注意事项
⑴、避免工程质量通病
①深层搅拌机应基本保持垂直,要注意平整度和导向架垂直度。
②深层搅拌叶下沉到一定深度后,即开始按设计配合比拌制水泥浆。
③水泥浆不能离析,水泥浆要严格按照设计的配合比配置,水泥要过筛,为防止水泥浆离析,可在灰浆机中不断搅动,待压浆前才将水泥浆倒入料斗中。
⑵、要根据加固强度和均匀性预搅,软土应完全预搅切碎,以利于水泥浆均匀搅拌:
a.压浆阶段不允许发生断浆现象,输浆管不能发生堵塞。
b.严格按设计确定数据,控制喷浆、搅拌和提升速度。
c.控制重复搅拌时的下沉和提升速度,速度控制在0.5m/min以内,以保证加固范围每一深度内,得到充分搅拌。
(3)、在成桩过程中,凡是由于电压过低或其它原因造成停机,使成桩工艺中断的,为防止断桩,在搅拌机重新启动后,将深层搅拌叶下沉半米后再继续成桩。
(4)、确保加固体的连续性,按设计要求桩体要搭接一定长度时,原则上每一施工段要连续施工,相邻桩体施工间隔时间不得超过24小时。
(5)、在搅拌桩施工中,根据摩擦型搅拌受力特点,可采用变掺量的施工工艺,即用不同的提升速度和注浆速度来满足水泥浆的掺入比要求。
在定量泵条件下,在软土中掺入不同水泥浆量,只有改变提升速度,通过提升速度检测仪检测。
(6)、搅拌体不均匀
①施工前对搅拌机械、注浆设备等进行检查维修,使之处于正常状态。
②灰浆拌合机搅拌时间一般不少于2分钟,增加拌和次数,保证拌和均匀,不使浆液沉淀。
③提高搅拌转速,降低钻进速度,边搅拌边提升,提高拌和均匀性。
④注浆设备要完好,单位时间内注浆量要相等,不能忽多忽少,更不得中断。
⑤如搅拌不均匀,可重复搅拌下沉及提升各一次。
⑥拌制固化剂时不得任意加水,以防改变水灰比(水泥浆),降低拌合强度。
(7)、喷浆不正常
①注浆泵、搅拌机等施工前应试运转,保证完好。
喷浆口采用止逆阀,不得倒灌混土。
②注浆连续进行,不能中断。
高压胶管搅拌机输浆管与灰浆泵应连接可靠。
③泵与输浆管路用完后要清洗干净,并在集浆池上部设细筛过滤,防止杂物及硬块进入各种管路,造成堵塞。
④选用合适的水灰比。
在钻头喷浆口上方设置越浆板,解决喷浆孔堵塞问题,使喷浆正常。
(8)、抱钻、冒浆
①选择适合不同土层的不同工艺,如遇较硬土层及较密实的亚粘土,可采用输稀水泥浆搅动→输浆拌合→搅拌的拌合方法。
②搅拌机沉入前,桩位处要注稀水泥浆,使搅拌头表面湿润。
在搅拌、输浆、拌合过程中,要随时记录孔口所出现的各种现象。
7、主要安全技术措施。
(1)深层搅拌机冷却循环水在整个施工过程中不能中断,应经常检查进水和回水温度,回水温度不应过高。
(2)深层搅拌机的入土切削和提升搅拌,负载太大及电机工作电流超过额定值时,应减慢提升速度或补给清水,一旦发生卡钻或停钻现象,应切断电源,将搅拌机强制提起之后,才能重启动电机。
(3)深层搅拌机电网电压低于380V应暂停施工,以保护电机。
(4)灰浆泵及输浆管路
①泵送水泥浆前管路应保持湿润,以利输浆。
②水泥浆内不得有硬结块,以免吸入泵内损坏缸体,每日完工后,需彻底清洗一次,喷浆搅拌施工过程中,如果发生故障停机超过半小时宜及时拆卸管路,排除灰浆,妥为清洗。
③灰浆泵应定期拆开清洗,注意保持齿轮减速器内润滑油清洁。
④深层搅拌机械及起重设备,在地面土质松软环境下施工时,场地要铺填石块、碎石,平整压实,根据土层情况,铺垫枕木、钢板或特制路轨箱。
8、产品保护
深层搅拌桩施工完成后,不允许在其附近随意堆放重物,防止桩体变形。
9、旋喷桩施工
对于端头旋喷桩加固,初步拟定旋喷参数见下表:
旋喷桩技术参数表
浆
喷浆压力
3~5MPa
喷浆量
60~75L/min
喷嘴直径
2mm
喷嘴个数
气
气压力
0.7MPa
水
水压力
30MPa
10cm/min
旋转速度
12~15r/min
362Kg/m
根据试桩结果再对旋喷桩技术参数进行调整。
⑴施工机械
旋喷桩施工机械主要采用一台XP-30旋喷机及相应的配套设备。
⑵施工流程
旋喷桩施工流程见下图。
合格
不合格
孔位对中调整垂直度
检查泵压、气压、管路喷嘴及水灰配合比
清洗器具
钻钻机就位
钻
孔
插
管
喷浆作业
拔
移
机
回填注浆
终
检查孔深
孔口是否返浆
检查注浆效果
旋喷桩施工工艺流程图
10、三重管旋喷桩施工方法
⑴、钻机就位
将使用的钻机安置在设计的孔位上,使钻杆头对准孔位中心。
同时为保证钻孔达到设计要求的垂直度,钻机就位后,必须作水平校正,使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
喷射注浆管的允许倾斜度不得大于5‰。
⑵、钻孔
采用工程地质钻机钻孔。
钻孔位置与设计位置的偏差不得大于是50mm。
成孔时保持成孔的垂直度,不大于5‰;
成孔深度必须满足设计要求。
⑶、插管
使用地质钻机钻孔完毕,拔出芯管,并将单管喷射注浆管插入预定深度。
在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,可边射水边插管,水压力一般不超过1Mpa,如压力过高,易将孔壁射塌。
⑷、喷射注浆
当喷射注浆管插入预定深度后,由下至上进行喷射注浆。
在桩底部边旋转边喷射1min后,再进行边旋转、边提升、边喷射。
喷射时应先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。
中间发生故障时应停止提升和旋转,以防桩体中断。
同时立即进行检查排除故障;
如发现浆液喷射不足影响桩体直径时,应进行复喷。
喷射时,值班技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求,并且随时做好记录,绘制作业过程曲线。
⑸、注浆管提升
深层喷射先喷浆后旋转和提升,以防注浆管扭断;
钻杆的旋转和提升必须连续不中断,注浆管分段提升的搭接长度不小于100mm。
旋喷过程中,冒浆量控制在10~20%之间。
对需要扩大加固范围或提高强度的,采取复喷措施,即先喷一遍清水,再喷一遍或两遍水泥浆。
⑹、冲洗
喷到桩高后,迅速拔出注浆管,把注浆管等机具设备冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆。
通常把浆液换成水,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
⑺、移动机具
把钻机等机具设备移到新孔位上,进行下一根桩的施工。
11、旋喷桩施工常见问题及对策
施工常见问题及处理对策
常见问题
产生原因
预防措施及处理方法
固结体强度不匀、缩颈
1.喷射方法与机具没有根据地质条件进行选择;
2.喷射设备出现故障(管路堵塞、串、漏、卡钻)中断施工;
3.拔管速度、旋转速度及注浆量不配合,造成桩身直径大小不匀,浆液有多有少;
4.穿过较硬的粘性土,产生缩颈;
5.喷射的浆液与切削的土粒强制拌和不充分、不均匀,直接影响加固效果。
1.根据设计要求和地质条件,选用不同的喷浆方法和机具;
2.喷浆前,先进行压浆压气试验,一切正常后方可配浆准备喷射,保证连续进行。
配浆时必须用筛过滤;
3.根据固结体的形状及桩身匀质性,调整喷嘴的旋转速度、提升速度、喷射压力和喷浆量;
4.对易出现缩颈部位及底部不易检查处进行定位旋转喷射(不提升)或复喷的扩大桩径办法;
5.控制浆液的水灰比及稠度;
严格要求喷嘴的加工精度、位置、形状、直径等,保证喷浆效果。
钻孔沉管困难,偏斜,冒浆
1.遇有地下埋设物,地面不平不实,钻杆倾斜度超过1.5%;
2.注浆量与实际需要量相差较多;
1.放桩位点时应钎探,遇有地下埋设物应清除或移桩位点;
喷射注浆前应先平整场地,钻杆应垂直,倾斜度控制在5‰以内;
2.利用侧口式喷头,减小出浆口孔径并提高喷射能力,使浆液量与实际需要量相当,减少冒浆;
控制水泥浆液配合比。
九、质量保证措施
1、施工前先进行场地平整,挖好排浆沟,并应根据现场和地下埋设物的位置等情况,复核高压喷射注浆的设计孔位。
2、水泥采用强度等级为32.5的水泥,经检验合格后方可使用。
搅拌水泥浆所用的水,应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-89的规定。
3、做好钻机定位,钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。
要求钻机安放保持水平,钻杆保持垂直,其倾斜度不得大于5‰。
4、当注浆管贯入土中,喷嘴达到设计标高时,即可喷射注浆。
在喷射注浆参数达到规定值后,随即分别按旋喷的工艺要求,提升注浆管,由下而上喷射注浆。
注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
5、在高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时,应停止提升和喷射注浆以防桩体中断,同时立即查明产生的原因并及时采取措施排除故障。
如发现有浆液喷射不足,影响桩体的设计直径时,应进行复喷。
6、高压喷射过程中,当冒浆量小于注浆量的20%时为正常现象,如果发现超过20%或完全不冒浆时,应采取以下措施:
①地层中空隙大而引起不冒浆时,应加大注浆量,待填满空隙后继续喷浆提升;
②冒浆量过大时,可提高注浆压力或加快提速,以减少冒浆量。
7、高压喷射注浆施工必须跳打,跳打程序为隔孔跳打,以防邻桩串浆而影响成桩质量。
十、土体加固质量检测
洞门土体加固完成28天后对加固土体进行取样检测土体的强度和抗渗性,取样方式为钻芯取样,取芯后用素混凝土填满。
根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》,对水泥土搅拌桩复合地基及高压旋喷桩复合地基,检验数量为总桩数的0.5%~1%,但不应少于3处。
彭家桥站到达端及始发端均取孔3个。
十一、工期、质量保证措施
1、首先积极与彭家桥站有关方面加强沟通协调,根据新彭家桥站的总体工期计划,规划好彭家桥站始发土体加固的场地及土体加固的时间,确保土体加固按计划实施,确保盾构机从彭家桥站始发之前土体已经完成。
2、根据工期安排
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