盾构井加固施工方案

目录

1．编制依据及原则 (1)

1.1 编制依据 (1)

1.2编制原则 (1)

3.气候状况 (2)

4 .工程地质及水文地质 (2)

4.1工程地质 (2)

4.2．水文地质 (3)

4.2.1 上层滞水 (3)

4.2.2 潜水 (3)

4.2.3 微承压水 (3)

4.2.4 承压水 (3)

5 施工部署 (3)

5.1 施工组织安排 (3)

5.2 资源配臵 (4)

5.2.1人员配臵 (4)

5.3.2 主要进场设备 (4)

5.3.3 工程所用主要材料 (5)

6盾构井加固施工工艺及质量保证措施 (5)

6.1施工说明 (5)

6.2施工工艺 (6)

6.3工艺保证措施 (9)

7.质量检验 (10)

8.施工应急措施 (11)

9.文明施工要求 (11)

10．现场安全保证措施 (12)

10.1安全制度及安全检查 (12)

10.2现场临时用电（焊接）安全措施 (13)

10.3消防安全 (13)

1．编制依据及原则

1.1 编制依据

（1）哈尔滨地铁一号线一期工程9 标相关设计图纸。

（2）哈尔滨地铁一号线一期工程沿线建、构筑物调查报告以及现场调查所采集的建筑物、管线资料。

（3）《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299—1999）,《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)。

（4）《建筑地基基础工程质量验收规范》（GB50202—2002）。

（5）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）。

（6）哈尔滨地铁一号线一期工程南直路站岩土工程详细勘察报告中的工程地质，水文地质资料。

1.2编制原则

（1）以成熟的施工技术及先进的设备和施工工艺，确保施工安全和工程质量，按期为后续工程提供一个优良基础平台。

（2）以成熟可靠的技术措施和先进设备，切实有效地防止坍孔，控制地面沉陷，确保建（构）筑物及地下管线等不受损坏。

（3）施工方案严格执行国家及哈尔滨市下发制订的法律、法规和各项管理条例，并做到规范、守法、文明施工。

（4）针对城市中心区施工的特点，科学安排、合理组织、严格管理、精心施工，以减少对周围环境及居民正常生活、城市交通、城市卫生、城市环境的影响。2．工程概况

哈尔滨地铁一号线9标包含两站（南直路站、哈尔滨东站站），两区间（哈尔滨东站站～南直路站区间、南直路站～交通学院站区间）。

本标段由一台盾构机先后施工两个区间：交通学院站至南直路站区间设计里程SK15+746.436～SK16+438.485，区间总长692.049m；南直路站至哈尔滨东站站区间设计里程SK16+618.485～SK17+133.428，区间总长514.943m；隧道覆土厚度最小约9m，最大14.1m；平面最小曲线半径为350m，最大坡度为25‰；

车站端头井围护结构采用钻孔灌注桩+旋喷桩止水帷幕+钢管内支撑方案，车站基坑长28.6m，宽16m，开挖深度约17m。围护桩为φ800@1000旋挖钻孔桩，其中6型桩设计桩长24.48m， 7型桩9根，设计桩长26.23m，桩间采用Ф1000mm

旋喷桩止水帷幕止水，桩顶上设臵冠梁，冠梁截面尺寸0.8×0.8m。

3.气候状况

哈尔滨地处松花江中游，属中温带大陆季风气候，冬季漫长寒冷干燥，多西北风，夏季短暂温热多雨，春季多风，秋季凉爽。全年平均气温3.5℃，一月最冷，七、八月最热，历史最高气温41℃，最低气温-41.4℃，全年无霜期150天左右，结冰期190天左右。年平均降雨量530mm，多集中在七、八两个月。多年平均蒸发量1501.4mm，季节性冻土发育，每年十月末开始结冻，至翌年三月中旬开始融化，六月初化透，最大冻结深度2.0m。

4 .工程地质及水文地质

4.1工程地质

根据地质勘察报告，本场地地层主要由人工杂填土层、全新统低漫滩冲积成因土层、下更新统东深井组冰水堆积层、下更新统猞猁组冰水堆积层构成。土层特性详见下表：

表 4-1 土层特性表

4.2．水文地质

根据勘察结果显示，场区内地下水主要由上层滞水、潜水、微承压水-承压水构成。

4.2.1 上层滞水

土层主要由杂填土层构成，主要由给排水管线渗漏形成，分布范围较大，但水量不大。

4.2.2 潜水

含水层主要由1层杂填土、A1层粉质粘土、A1T2淤泥质粉质粘土构成。其稳定水位埋深较浅，在自然地面下2.8～3.5m，主要受地下管线渗漏、大气降水补给，水位随季节变化，年变化幅度在1.0～2.0 m左右。

4.2.3 微承压水

含水层主要由A3层中砂、A3T2粉砂构成，水头埋深在地面下4.2～4.4m，水头高度5.3～5.6m，主要补给来源为松花江、马家沟河水的地下径流补给及上层孔隙潜水的越流补给，水位年变化幅度较小。

4.2.4 承压水

含水层主要由⑩1层中砂、⑩2粉质粘土、⑩3中砂构成，水头埋深在地面下5.07m，水头高度17.53m。主要补给来源为地下径流及上层微承压水的越流补给，地下水位基本不随季节变化。

5 施工部署

5.1 施工组织安排

南直路站端头井加固计划工期为30天，根据图纸要求及以往施工经验，盾构井加固采用二重管高压旋喷桩加固。综合考虑车站站位以及施工进度的要求，施工流程及施工组织安排如下：

（1）接入施工用水、用电，及作业面平整，做好施工前的准备工作。

（2）组织设备，材料进场，进行旋喷桩施工，旋喷桩分东、西两区域进行施工。东、西两个端头井同时施工。

5.2 资源配臵

5.2.1人员配臵

本工程计划进场的主要管理及专业技术人员有：现场施工负责1人，安全管理1人，质检技术人员3人，施工测量3人，专业操作人员12，力工20人。

图5-1 旋喷桩地基加固施工管理组织机构

表5—1劳动力配臵表

表5—2要机械设备配臵表

6盾构井加固施工工艺及质量保证措施

6.1施工说明

按二重管高压旋喷桩在本地层的试桩情况得出的有效桩径为850mm，根据设计图纸给出的地基加固强度指标：无侧限抗压强度Qu≥0.8MPa,渗透系数≤1

×10-7cm/s的要求，根据以往的施工经验，旋喷桩采用1000mm桩径，间距700mm，

多排咬合。旋喷桩施工采用多排咬Array合，由外向内逐排施工，并且保证相

邻桩孔旋喷注浆间隔不得超过72小

时。根据设计要求，地基加固范围在

隧道以下3m，因此旋喷加固深度定为

18米。按照设计要求，旋喷注浆加固

范围横向为盾构掘进隧道外边线以

外3米，纵向为车站围护结构外边线

6米范围，如下图所示，加固区与车

站围护结构之间留出一排桩距空档，

空档区需在车站主体结构完成后再

进行喷射注浆加固，喷射注浆参数不

变。图5—2 旋喷桩施工图

旋喷桩采用XY-300地质钻机施钻引孔。再用GS500-4高台喷车进行旋转喷浆。

旋喷桩是采用高压射

水切削土体，同时高压注入设计浆液对土体进行加固的一项技术。旋喷桩施

工过程中一般先用钻机引孔，用高压泵(注浆压力为35MPa)将水泥浆浆液通过特殊注浆管端头的喷嘴，

以高速喷入土层，喷嘴在喷浆液时，一面缓慢旋转(20rpm)、一面徐徐提升(8～10cm/min)，高压喷出的浆液不断切削土层，并使强制切削下来的土体与浆液充分混合，最后在喷射力的有效射程范围内形成一个混合物圆形凝柱体。旋喷桩采用普通硅酸盐水泥，适当掺加水玻璃等外加剂。

表6-1高压旋喷桩施工技术参数见表

6.2施工工艺

施工时首先用钻机引孔，再用旋喷机喷射，即先把浆液管下到预定加固范围最深点，然后自下而上进行高压喷射注浆切割土体，将开孔和灌注桩体同时进行，一次成桩，其工作步骤为：

① 测量定位

先采用液压锤破除路面砼，再依据控制桩和设计图，准确放出旋喷桩孔位。

线路中心线

线路中心线

区间隧道

区间隧道

南直路站盾构井加固图

注：阴影范围为加固范围，加固区与车站围护结构之间空

挡在车站主体结构完成后进行加固。

② 钻机就位，钻孔

根据现场放线移动钻机，使钻杆头对准孔位中心。同时为保证钻机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臵，保证钻孔的垂直度不超过1.5％。在校直纠偏检查中，利用垂球（高度不得低于2米）从垂直两个方向进行检查，若发现偏斜，则在机座下加垫薄木块进行调整。钻进成孔，孔径为φ125mm ，严格按已定桩位进行成孔，平面位臵偏差不得大于50mm ，采用原土造浆护壁。

③ 插管，试喷

引孔钻好后，插入旋喷管，进行试喷，确定施工技术参数。注浆材料：普硅32.5R 水泥，水

泥浆（单液）水灰比：0.8～1.0，参考参数见高压旋喷桩施工技术参数表所示。

④ 高压旋喷注浆

A 、施工前预先准备排浆沟及泥浆池，施工工程中应将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后集中运至场外存放或弃臵；

B 、旋喷前检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。

C 、做好每个孔位的记录，记录实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、注浆量等资料；

D 、当注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可按确定的施工参数喷射注浆。喷射时应先达到预定的喷射压力，量正常后再逐渐提升注浆管，由下而上旋喷注浆。

E 、每次旋喷时，均应先喷浆后旋转和提升，以防止浆管扭断。

F 、配制水泥浆时，水灰比要求按设计规定，不得随意更改，在喷浆过程中应防止水泥浆沉淀，使浓度降低。每次投料后拌合时间不得少于3min ，待压浆前将浆液倒入集料斗中。水泥浆应随拌随用。

(c)旋喷开始(b)钻孔至设计高程(e)旋喷结束成桩

(c)

(d)

(e)

(d)边旋喷边提升(a)钻机就位钻孔(b)

G、高压喷射注浆过程中出现骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。

H、一旦出现中断供浆、供气，立即将喷管下沉至停供点以下0.3m,待复供后再行提升。

I、当提升至设计桩顶下1.0m深度时,放慢提升速度至设计高程。

J、喷射作业结束后，用冒出浆液回灌到孔内，直至不下沉为止。

⑤废弃浆液处理

为确保场地整洁和顺利施工，在施工前拟在场地内设臵泥浆池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后再外运处理。

⑥冲洗机具

⑦移动旋喷机具至下一孔位。

图6-2 旋喷桩施工工艺流程

6.3工艺保证措施

(1) 保证项目

旋喷桩使用的水泥品种、标号、水泥浆的水灰比和外加剂的品种、掺量必须符合设计要求。

(2)基本项目

旋喷桩深度、直径、整体性、桩体强度等及其物理力学性能必须符合设计要求。

检验方法：

冒浆体试块试验，取施工过程中冒浆体试验其物理性能，满足其水灰比需要，并作为判断强度参数，所取冒浆体应选取喷射后期的即水泥与土混合状态较接近地下实际混合状态的冒浆体。检查桩体均匀性，可采取钻孔取芯的方法，该方法也可用来检验桩体的抗压强度满足无侧限抗压强度qu≥0.8Mpa。

(3)允许偏差

旋喷桩的允许偏差和检验方法应符合下列的规定。

检查数量：按桩数抽5%。

项目允许偏差检验方法：

桩位偏差＜50mm，拉线及尺量检查。

钻孔垂直度不超过1.5%，吊线和尺量检查。

(4)注意事项

A、钻机就位后进行水平、垂直校正，钻杆应与桩位吻合，偏差控制在10mm 内。

B、旋喷桩管达到预定深度后，应进行高压射水试验，合格后方可喷射浆液，待达到预定压力排量后，再逐渐提升旋喷管，深层旋喷时应先喷浆后旋喷和提升，防止注浆管扭断。

C、旋喷冒浆处理

冒浆：旋喷时高压喷射流在地基中切削土体，其加固范围就是喷射距离加上渗透部分长度为半径的圆柱体。一部分细小的土粒被喷射浆液所臵换，随着液流被带到地面上(俗称冒浆)，其余与浆液搅拌混合。

D、在旋喷过程中往往有一定数量土粒随着一部分浆液沿着注浆管冒出地面，通过对冒浆观察，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆者，应查明原因，采取相应的措施。

E、地层中有较大的空隙而引起不冒浆，则可在浆液中掺加适量的速凝剂，使浆液在一定范围内凝固。另外，还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙，再继续正常旋喷。冒浆量过大是有效喷射范围与注浆量不适应所致，可采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴直径、加快提升和旋喷速度等措施，减小冒浆量。

F、在插管旋喷过程中，要注意防止喷嘴被堵，压力和流量必须符合设计值，否则要拔管清洗，再重新进行插管和旋喷。

G、选用水泥应经试验及过筛，其细度应在标准筛(孔径0.08mm)的筛余量不大于15%，浆液搅拌后不得超过4小时，当超过时应经专门试验，证明其性能符合要求方可使用。

H、钻杆的旋转和提升必须连续不中断，拆卸钻杆要保持钻杆有0.1m以上搭接长度，以免旋喷固结体脱节。中途机械发生故障时，应停止提升和旋喷，以防断桩。并应立即检查，排除故障。为提高旋喷桩承载能力，在桩底部1m范围内应采取较长持续时间的措施。

I、当采用水泥浆进行旋喷时，在浆液与土搅拌混合的凝固过程中，由于浆液析水作用，一般均有不同程度收缩，造成固结时出现凹陷(凹陷通常在桩顶0.3～1m之间)，深度随土质、浆液析出、固体直径等因素而异，当桩头凹陷量大对土加固及防渗影响大，应采取静压注浆补强。

J、旋喷桩施工完成后，不能随意堆放重物，防止旋喷桩变形。

K、高压喷射注浆的施工参数应根据地质条件，通过现场试验和施工经验确定，并在施工中严格加以控制。

L、施工时应保证钻孔的垂直偏差不应超过1%，桩位偏差不应大于50mm。

M、喷射压力，提升速度对成桩直径有较大影响，根据深度及土质条件进行调整。

7.质量检验

（1）高压喷射注浆根据工程要求采用取芯（常规取芯或软取芯）试验方法进行检验，并结合工程测试、观测资料及实际效果综合评价加固效果。

（2）检验点应布在下列部位：

A、有代表性的桩位；

B、施工中出现异常情况的部位；

C、地基情况复杂，可能对高压旋喷射注浆质量产生影响的部位。

根据本工程实际情况，可在加固区随机抽取桩位进行取芯。

（3）检验点的数量为孔数的1%，并不应少于3点。

（4）质量检验宜在高压喷射注浆结束28天后进行。

（5）荷载试验必须在桩身强度满足试验条件时，并宜在成桩28天后进行。检查数量为桩总数的1%,且每项单体工程不应少于3点。

8.施工应急措施

根据经验：孔口冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应措施。

若因地层中有较大空隙引起的不冒浆，则可在浆液中掺加适量的速凝剂，缩短时间，使浆液在一定土层范围内凝固。另外还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再后继续正常旋喷。

冒浆过大的主要原因一般是：有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致，减少冒浆的措施有三种：①提高旋喷压力。②适当缩小喷嘴孔径。③加快提升旋喷速度。

旋喷时，要做好压力，流量和冒浆量的量测工作，钻杆的旋喷和提升必须连续不断。当拆卸钻杆继续旋喷时，要注意保持钻杆有0.5m的搭接长度，不得使喷射固结体脱节。

9.文明施工要求

①根据工程情况，制定切实可行的、具体的文明施工措施并严格执行，维护我局的荣誉。

②施工场地内的临时设施布臵，要做到合理、实用和美观大方；材料设备存放整齐、合理；碴土严格按指定地点进行堆放，不得影响市容及场观；

③对进出的车辆进行检查、冲洗，确认不会对城市道路造成污染后，方可让车辆驶出场地。

④场地内设一个沉淀池，泥浆和废水要经过沉淀过滤处理后才能排放，以

防污染及堵塞下水道。若因施工不慎造成下水道堵塞的，应立即自行疏通。场地内不能有积水，排水沟必须保证畅通；

⑤场内临时道路及有关场地已全部硬化，需经常保持路面平整、清洁、畅通；

⑥施工中开挖出来的任何管线，要及时报告有关部门，以便制定措施。若在施工中发现有文物，要采取有效封闭保护措施，及时报告有部门处理；

⑦搞好与周围单位、居民之间的关系，搞好生活区、施工场地的环境卫生；

⑧积极听取市容城管大队的意见，搞好文明施工及环境保护，为施工生产创造一个良好的外部环境。

10．现场安全保证措施

10.1安全制度及安全检查

（1）贯彻“安全第一，预防为主”方针，管生产必须管安全，做到安全工作与生产任务同时计划、同时布臵、同时检查、同时总结、同时评比，安全防护措施提前施工，经验收合格后交付使用。

（2）加强安全生产的宣传教育，工人报到后，按在册人数三级教育，由安全长与每个人签定《安全生产合同书》，未经教育培训和签定合同书的人员不准上岗作业。

（3）每个分部分项工程，按工种由施工员或安全员，向班组做安全交底，交底要求具体、明确，要有正式的书面记录和签字。特殊工种，如塔机工、电工等分别按安全技术标准规程做专项技术交底，形成书面文字，签字后交付作业。

（4）每月安全领导小组作一次工地的安全检查，平时，针对存在的问题，及时分片或分组开会教育，令其整改。

（5）旋喷施工的动力泵采用高压喷射为主的手段，安全措施尤为重要。

①．高压泥浆泵应全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在，各密封圈完整无泄漏，安全阀中的安全销要进行试压检验，确保能在额定最高压力时断销卸压，压力表应定期检查，保证正常使用，一旦发生故障，要停泵停机排除故障。

②．人员需熟练操作技能，了解注浆全过程及钻机旋喷注浆作用。

③．浆液材料不要受潮或变质。不能使用受潮、结块或过期水泥；对外加剂要分别存放。浆液材料及外加剂均应采用无毒材料。高压胶管不能超过压力范围

使用，屈弯使用时不能出现打折，防止高压胶管破裂，延长使用时间。

④如果高压旋喷机出现故障，需高空作业的，必须佩戴安全带等防护措施。

⑤高压旋喷后台的水泥工须佩戴口罩，风镜等防护措施。

10.2现场临时用电（焊接）安全措施

（1）编制临时用电施工组织设计和制定安全用电技术措施及电气防火措施。

（2）外电线路的安全距离，必须符合JGJ46—99《施工现场临时用电安全技术规范》的具体规定。

（3）接地与接零保护系统采用TN－S系统。保护零线与工作零线不能混接。

（4）配电箱开前箱符合“三级配电两极保护”的要求，做到“一机、一闸、一漏、一箱”的要求，电箱要有门、有锁、有防雨措施。

（5）照明专用电路要有漏电保护，室内线路及灯具安装高度不得低于2.4m，潮湿作业作用36V以下安全电压。

（6）配电线路的电线不得老化、破皮。使用五芯线或电缆。

（7）不能用其它金属丝代替熔丝。

（8）用电档案内容齐全由专人管理，电工巡视维修记录填写真实。

（9）电焊机外壳必须接地良好，其电源的装卸由电工进行。

（10）电焊机要设单独的开关，开关应放在防雨的箱内，拉合时戴手套侧向操作。

（11）焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固，更换焊条应戴手套，在潮湿地点工作时，站在绝缘胶板上。

（12）严禁在带压力的容器或管道上施焊，焊接带电的设备必须先切断电源。

（13）焊接预热构件时，有石棉布或挡板等隔热措施。

（14）更换场地移动把线时，切断电源，并不得手持把线爬高。

（15）多台电焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接地，并设臵隔光板。

（16）把线、地线禁止与钢丝绳接触，不得用钢丝绳或机电设备代替零线。

10.3消防安全

（1）工地应保持场容场貌整洁卫生，弃渣弃物应集中倾倒入垃圾桶和垃圾坑内。

（2）施工污水必须两次澄清（1～1.5m3沉沙井两个）后排入沟内。

（3）出场运渣车辆必须冲洗后上公路，不准带泥行驶。

（4）库房及民工住房、厨房应有防火宣传标语，应设臵防火灭火和其他消防装臵。

（5）易燃易爆品应有专人管理，有符合规范要求的库房设施。

（6）施工用电和照明用电要符合规定要求，严禁乱拉乱接和使用电炉等器具，施工用电必须三相五线制，配电箱内应设触电保护装臵，配电箱加锁。