盾构端头加固方案(深圳地铁2号线工程土建2205标段区间工程 )

目录

第1章编制说明 ........................................................................................................... - 1 - 1.1 编制依据 ....................................................................................................................... - 1 - 1.2 编制原则 ....................................................................................................................... - 2 - 第2章工程概况 ........................................................................................................... - 3 - 2.1 工程简介 ....................................................................................................................... - 3 - 2.2 工程地质和水文地质 ................................................................................................... - 3 - 2.3 地下管线情况 ............................................................................................................... - 7 - 第3章施工部署 ......................................................................................................... - 10 - 3.1 施工准备 ..................................................................................................................... - 10 - 3.2 施工平面布置 ............................................................................................................. - 10 - 3.3 工期计划 ..................................................................................................................... - 11 - 3.4 施工人员配置 ............................................................................................................. - 12 - 3.5 机械设备配置 ............................................................................................................. - 12 - 第4章施工工艺与技术要求 ..................................................................................... - 13 - 4.1 高压旋喷桩施工原理 ................................................................................................. - 13 - 4.2 工艺流程 ..................................................................................................................... - 14 - 4.3 施工可能遇到的问题及处理 ..................................................................................... - 16 - 4.4 施工工艺参数 ............................................................................................................. - 17 - 4.5 遇地下管线处理措施 ................................................................................................. - 18 - 4.6 质量检测 ..................................................................................................................... - 18 - 4.7质量效果检验标准 ...................................................................................................... - 18 - 第5章施工管理措施 ................................................................................................. - 18 - 5.1 工程质量保证措施 ..................................................................................................... - 18 - 5.2 安全生产保证措施 ..................................................................................................... - 20 - 5.3 文明施工、环境保护保证措施 ................................................................................. - 24 - 5.4 应急救援预案 ............................................................................................................. - 24 -

第1章编制说明1.1编制依据

1.2编制原则

（1）严格执行国家和深圳市有关工程建设的各项方针、政策、规定和要求；

（2）遵守、执行合同各条款的具体要求，确保实现业主要求的工期、质量、安全、环境保护、文明施工和职业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，结合工程监理情况，应用新技术成果，使施工方案具有技术先进、方案可靠、经济合理的特点。

第2章工程概况

2.1工程简介

深圳地铁2号线2205标段盾构工程共有2个区间，分别是东角头站（原东港路站）～水湾站（原南水路站）区间和水湾站（原南水路站）～海上世界站区间。

2.1.1东角头站～水湾站区间

东角头站～水湾站区间土建工程范围包括区间隧道以及区间隧道范围的联络通道、泵房土建工程。区间起迄里程为DK4+204.85～DK5+262.2，其中左线长链4.368m，左线长1061.718m，右线长1057.35m，区间单线隧道总长2119.068m。在YDK4+710.8处设置区间联络通道及泵房一座。

2.1.2 水湾站～海上世界站区间

水湾站～海上世界站区间土建工程范围为区间隧道以及区间隧道范围的联络通道、泵房土建工程，区间起迄里程为YDK3+577.4～YDK4+036.15，其中左线长链13.988m，区间左线隧道长472.738m，区间右线隧道长458.75m，区间隧道总长931.488m。在YDK3+786.9处设置区间联络通道及泵房一座。

2.2 工程地质和水文地质

结合区间场地工程地质特征及工程性质，各岩土层分述如下：

（1）人工填土层（Q ml）

) ：褐黄、褐红、灰黑等色，主要由粘性土混少量砂砾组成，素填土(地层编号①

1

局部夹有碎块石，结构稍密。场地内广泛分布于地表，层厚1.0～6.0m。属Ⅱ级普通土。

)：灰白、褐灰等色，主要由微风化花岗岩块石组成，块石直径填石(地层编号①

2

20-50cm，个别大者达80cm，块径大小不一，分选性差，填筑无层序，含量为50～70%，其余为碎块石、角砾及粘性土充填，结构稍密。场地内广泛分布于地表，层厚1.0～4.5m。属Ⅳ级软石。监理工程师论坛https://www.360docs.net/doc/c29969714.html,/

)：褐灰色，主要由中砂组成，松散，层厚1.0～4.0m。属Ⅰ级松填砂(地层编号①

3

土。

上述人工填土层的密实度由各期填筑的处理工法决定，现状道路下稍密，松散～稍密。人工填土（石、砂）层总厚度1.2～6m，其底面最低标高为-1.93m。

al+pl）

（2）第四系全新统冲洪积层（Q

4

圆砾 (地层编号⑤

)：灰白色、浅黄等色，主要成分为石英质，混粘性土约10％，

2

底部含少量卵石，稍密～中密，级配良好，分选性差。场地内层状分布，层厚 1.2～6

米，属Ⅰ级松土。

al+pl）

（3）第四系上更新统冲洪积层（Q

3

)：灰黑色，局部含少量砂，但普通含腐木，很湿～饱和，淤泥质粘土(地层编号⑥

2

软塑性，光滑，摇振反应慢，干强度高，韧性高，局部含大量的砂及腐木，场地内局部分布，层厚1.6～3.6米，属Ⅱ级普通土。

)：灰白，褐黄等色，局部软塑，光滑，摇振反应无，干强度中等，粘土(地层编号⑥

3

韧性高，场地内局部分布，层厚1.5～5.5米，属Ⅱ级普通土。

砾砂(地层编号⑥

)：灰白，褐黄等色，主要成分为石英质，含大量粘粒，偶见卵石，

4

卵石直径2～20mm，饱和，，稍密～中密，级配良好，分选性差，场地内局部分布，层厚1.5～3.5米，属Ⅱ级普通土。

el）

（4）第四系中更新统残积层（Q

2

为基岩粗粒花岗岩风化残积而成，原岩结构尚可辨。>2mm颗粒含量在13.7％～42.5％，平均26.9％。因此定名为砾（砂）质粘土。残积土厚度较大，沿线一般在5～15m。因此根据其力学性质，主要为标贯击数，将残积土分为上、中、下三带：即标贯修正击数N＜4击时，划分为软塑状残积土；4≤N＜15击时，划分为可塑状残积土；15≤N＜30击时划分为硬塑状残积土。根据以上原则，本站址揭露残积土可分为中、下两带：

)：灰白色，由下伏粗粒花岗岩风化残积而成，原岩结砾（砂）质粘土(地层编号⑧

2

构可辨，可塑状为主，局部硬塑状，光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性高。场地内层状分布，本站址范围层厚0.4～15m。属Ⅱ级普通土。

)：褐黄、褐红、灰黄夹灰白等色，由下伏粗粒花岗岩砾（砂）质粘土(地层编号⑧

3

风化残积而成，原岩结构可辨，多为硬塑状，光滑，无摇振反应，干强度中等，韧性高。场地内层状分布，揭露层厚1.7～16.4m。属Ⅱ级普通土。

3）

（5）燕山晚期侵入岩（γ

5

粗粒花岗岩：系场地内下伏基岩。主要矿物成分为石英、长石、及黑云母等，粗粒结构，块状构造。

)：褐黄、褐红、灰白、肉红夹褐黑色.原岩结构基本破坏，全风化岩(地层编号⑨

1

尚可辨认，裂隙极发育，岩芯呈坚硬土状，手捏可碎，浸水可捏成团，偶夹有强风化岩块.岩体基本质量等级为Ⅴ类。场地内层状分布，层厚1.5～14.0m。属Ⅲ级硬土。

强风化岩(地层编号⑨

)：褐黄、褐红、灰白、肉红夹褐黑色.原岩结构清晰可见，

2

风化剧烈，裂隙发育。岩芯多呈坚硬土夹块状，碎块用手可折断，干钻困难，遇水易软化。岩体基本质量等级为Ⅴ类。场地内层状分布，层厚1.1～11.1m，属Ⅲ级硬土。

中等风化岩(地层编号⑨

)：黄、浅肉红、灰白色夹灰黑色。裂隙发育，裂隙面具铁

3

染。岩芯多呈块状，少量短柱状，锤击声哑、易碎，合金钻进较难。岩体基本质量等级为Ⅳ类。场地内层状分布，层厚0.50～5.9m，属Ⅳ级软石。

)：灰白色夹肉红色，粗粒结构，块状构造。裂隙稍发育，裂微风化岩(地层编号⑨

4

隙呈闭合状,岩芯多呈短柱～长柱状，岩石锤击声脆。岩体基本质量等级为Ⅲ类。场地内层状分布，层厚23.5～32m，属Ⅴ级次坚石。

（6）水文地质

场地内地下水主要有两种类型：一是松散土层孔隙潜水，二是基岩裂隙水。勘察期间，深度20m地下水，水温在24小时内为22.5～25.5℃之间。

孔隙潜水主要赋存在第四系冲洪积砾砂层中，此外在粘性土、残积砾（砂）质粘土、全风化岩也有赋存。上述砂层（中等～强透水性）之上一般无连续的隔水层。基岩裂隙水主要赋存在基岩强风化层～中等风化岩的裂隙中，其上覆残积砾（砂）质粘土和全风化岩，但二者渗透性相近。因此上述两种类型的地下水一般不具承压性。勘察期间，区间范围地下水位埋深0.70～5.8m，水位高程-1.85～4.81m。

地下水主要补给来源为大气降水，地下水的排泄以径流为主，场地原始地貌为滨海沙堤，地下水向海排泄，方向由北向南。本场地第四系全新统圆砾层厚度较大，层状分布，且透水性好含水性好，地下水位高，地下水对盾构施工及开挖影响较大，易造成局部流砂、涌水等现象。隧道正常涌水量为491m3/d。地下水对混凝土弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

2.2.1 东角头站西端头地质情况

地质剖面图详见图2-1。

图2-1

东角头站西端头地质剖面图

2.2.2 水湾站东端头地质情况

地质剖面图详见图2-2。

图2-2 水湾站东端头地质剖面图2.2.3 水湾站西端头地质情况

地质剖面图详见图2-3。

图2-3 水湾站西端头地质剖面图2.3.4 海上世界站东端头地质情况

地质剖面图详见图2-4。

图2-4 海上世界站东端头地质剖面图

2.3 地下管线情况

东角头站和水湾站端头加固范围内地下管线图详见图2-5～图2-6。

图2-5 东角头站端头加固范围内地下管线图

图2-6 水湾站端头加固范围内地下管线图

从两车站端头加固范围和地下管线位置关系可以看出，东角头站西端头受影响地下管线主要有给水管和电信管；水湾站受影响的地下管线主要有雨水管、燃气管和有线电视管线。

第3章施工部署

3.1施工准备

（1）了解场地内各种地下障碍物的情况，并办理必要的书面手续。

（2）根据基准桩、城市水准点及施工要求进行桩位放线及抄平。

（3）协调施工现场管辖部门及附近单位的关系，保证施工的顺利进行。

（4）施工用水、施工用电的连接及临时设施搭建。

（5）对施工人员进行生产、技术、质量、安全等全方面的交底。

（6）健全指挥系统及安全管理施工、工程质量及环保保障体系。

（7）旋喷施工参数的确定对施工质量起着决定性作用。

（8）设计编制人员及技术主管同现场技术及施工人员召开会议、做详细技术交底及总体施工规划。

（9）根据测量人员给定轴线水准点，测量人员放出具体施工点以及桩位布置点，复核确认后方可施工。

3.2 施工平面布置

东角头站西端头加固平面布置图见图3-1。

图3-1 东角头站西端头加固平面布置图

水湾站东端头加固平面布置图见图3-2。

图3-2 水湾站东端头加固平面布置图

水湾站西端头加固平面布置图见图3-3。

图3-3 水湾站西端头加固平面布置图

3.3工期计划

盾构区间共有旋喷桩2704根，根据施工进度和车站施工场地的需要，拟分阶段进行。

首先，在盾构始发前，施工东角头站西端676根旋喷桩，拟投入4台旋喷钻机，按照每台机组24小时施工,每天每台钻机施工16根桩，考虑到施工的前期准备、设备进

场、设备退场以及车站施工的影响，东角头站西侧端头拟定工期为2008年11月20日～2008年12月13日，共计24天。

水湾站东西端头加固在盾构通过水湾站之前完成，海上世界站东端头加固在盾构到达海上世界站之前完成。端头加固时间根据水湾站和海上世界站总体施工安排，选择适当的时间进行施工。

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。

3.4施工人员配置

见表3-1。

表3-1 施工人员配备表

3.5机械设备配置

见表3-2。

表3-2 设备配置表

第4章施工工艺与技术要求

4.1高压旋喷桩施工原理

高压旋喷桩施工原理是利用钻机的钻具将带有喷嘴的钻头钻进至设计深度后，在高压泵高压的作用下，将一定水灰比的水泥浆液，通过高压管泵送至钻头，使所注入的高压水泥浆液经过喷嘴喷射出来，冲击、切割周围土体；同时钻具又以一定速度旋转并进行提升，这样水泥浆液强制搅拌周围土体形成圆柱体的桩体。由于浆液克服地层阻力而渗入周围地层空隙中，依靠水泥浆液特性、固化地层，使得地层强度得以提高。

4.1.1适用范围

（1）适用地层条件

主要适用于淤泥、淤泥质土体、粘性土、砂土、人工填土、强风化岩等地基。

（2）工程应用范围

地基加固、挡土墙、砂土液化、滞水帷幕等。

4.1.2加固机理

高压喷射冲击土体时，由于高能量集中地作用于一个很小的区域，这个区域内的土体结构受到很大压力作用，当这些外力超过临界破坏压力时，土体便发生喷射射流的破坏力F可以表达为：

F=ρQv

式中：F破坏力（KN.m/s2）；

ρ重度（KN/m3）；

Q流量（m3/s）；

v喷射流体平均速度（m/s）。

喷射射流的脉动负荷当喷射流不停地脉冲式冲击土体时，土粒表面受到脉动负荷的影响，逐渐积累引起残余变形，使土粒失去平衡而发生破坏；

水块的冲击力由于喷射射流继续锤击土体产生冲击力，促进破坏的进一步发展；同时伴随产生空穴现象、水契效应、挤压力、气流搅动等。

4.1.3加固特性

旋喷固结体的直径大小与土体的种类和密实程度有着密切关系，对于本场地砂性土一般地来说，采用单管旋喷钻机进行施工，盾构始发井和接收井加固采用直径为600mm 的旋喷桩施工。

4.2工艺流程

4.2.1 施工前必须做好的准备工作

（1）熟悉旋喷桩加固设计以及现场有关情况和要求；

（2）根据施工作业面的具体情况布置设备安设位置，检查进场设备完好情况以及钻具配套的完整性；

（3）正式施工前必须试钻，通过试钻检查设备对地层的适应性，并核对地质资料，确定正式施工的技术参数。

施工前，技术负责人根据设计要求，并向监理提交施工组织报审表、并对施工队伍进行技术交底；重点控制桩位放线、成孔深度、提升速度、注浆压力等施工工序。各工序由专人负责，技术负责人全面负责现场施工、分项工程质量验收、施工组织管理。上道工序验收合格后，方可进行下道工序的施工，确保工程质量。

4.2.2 施工工艺流程

高压旋喷法工艺流程详见图4-1。

图4.1 高压旋喷工艺流程图

（1）施工准备：施工前先清理现场区，平整场地；标示地下管线及地下构筑物位置；按设计测放轴线，测放具体孔位，并作出明确标示，绘制平面布孔图，编制孔号；然后开挖循环槽、泥浆池、架设导轨,调平工作台后，用卡位器对准起始孔位并固定后准备开钻。

（2）钻孔：根据现场孔位安装钻机，在地面或地下无障碍时采用垂直钻杆回抽注浆法此方法，其特点：均匀布孔，垂直钻孔，易操作及控制，浆液扩散分布比较均匀，加固止水效果好。根据地层情况采用高压水钻进成孔或采用金钢石钻进工艺成孔，成孔孔径Ф91-Ф130mm，钻孔深度不小于设计深度并以先导孔确定的深度为准。成孔时控制就位误差小于20mm，高压水成孔时的水压控制在18-22MPa之间，采用金钢石合金钻头钻进时控制泥浆比重在1.05-1.2之间，保证孔壁的完整性。

（3）验孔：钻孔达到设计深度，请监理验收后，方可进入下道工序。

（4）下喷浆管：成孔验收后将喷浆头下入孔中，当下入有困难时可先用稀水泥浆送浆，边送浆边旋转直至下入孔底。

（5）配料制浆：配料水泥必须过筛，按水灰比1.5:1进行单桶配料并搅拌成浆，当搅拌均匀后将其抽入汲浆捅，并进行二次过滤，筛网孔径不大于2mm，以防粗颗粒混入堵塞喷嘴。根据需要加入适量粉煤灰及膨润土。注浆材料配比见表4-1。

表4-1 注浆材料配比

注浆时，将根据现场实际地质情况选择不同的浆液类型及根据注浆部位不同的强度要求，选择不同的配合比，并适当加入特种材料以满足盾构施工的技术要求及甲方的特殊要求。

（6）高压泥浆泵送浆：开启高压泵，缓慢向孔内送浆待一切正常后，稳定泵压与泵量，并在原位旋转喷浆30秒，使浆液能完全达到孔底。

（7）喷浆旋转提升：确认浆液到达孔底后稳定泵压、泵量，并开始旋转提升，喷嘴旋转速度控制在18-20r/min，提升速度控制在20-30㎝/min，遇地层变化时调整上述参数。

（8）冒浆回灌：高喷施工过程中应仔细观察冒浆量的变化，当冒浆量异常时应作好记录并寻找原因，旋喷完毕后应及时向孔内补浆直至浆液面不再下沉。

（9）验收签证：当上述工作进行完毕后经验收合格方可进入下一根桩的施工工作。

（10）施工顺序：旋喷桩应先施工周边桩位、后中心部位的孔的顺序。

4.3施工可能遇到的问题及处理

（1）钻孔移位

在高压旋喷施工过程中，钻孔可能会因不同原因出现事故，从而导致变更移位。移位力求最小，并放慢提速、增加喷射范围，保证质量。

（2）漏浆、串浆

在高压旋喷施工过程中，会发生漏浆、串浆现象，表现为不冒浆和断续冒浆。应停止提升，待返浆正常后再提升；返浆量少的孔，放慢提速，待返浆正常后再恢复正常提速。

（3）憋管和埋管

在高压旋喷施工开始阶段可能会发生憋管（表现为泵压高、输浆管路爆破）和埋管现象。出现憋管和埋管，可首先通过移孔及时补救；再分析研究，查明事故原因，采取措施。

（4）穿越钢筋混凝土块、漂石困难

在高压旋喷施工过程中，可能会遇到钢筋混凝土块和砂层或碎石土层中夹杂漂石使钻进较为困难。可采用特种钻头及增加钢粒措施。

（5）掉钻、卡钻

在钻进碎石土层结构的过程中，可能会由于循环水浸泡作用而遭到破坏，加之土洞存在，致使土体大面积坍陷，稀湿状态的土体对钻杆产生强大的吸附作用，当钻杆联结接头质量较差时，发生扭曲断裂。可改善钻杆联结接头质量等措施。

（6）钻孔土体塌落

在钻进过程中，钻孔可能会发生土体塌落，以致钻杆难以自由下落就为，出现喷头被堵的情况。可采用喷头带钻头的方法解决。

（7）在注浆过程中，出现流量不变而压力突然下降的现象时，此时应检查各部位的泄漏情况。必要时拔出注浆管，检查密封性能。

（8）在注浆过程中，出现注浆压力稍有下降的现象时，可能系注浆管被击穿或有孔洞，使喷射能力降低。此时应拔出注浆管进行检查。

（9）在注浆过程中，出现注浆压力陡增超过最高限值、流量为零、停机后压力仍不变动的现象时，则可能系喷嘴堵塞，应拔管疏通喷嘴。

（10）在注浆过程中，注浆均应自下而上连续进行。当注浆管不能一次提升完成，两次旋喷注浆的搭接长度至少要有10~20cm，以保证固结体的整体性和连接质量要求，

防止断桩。

（11）在施工过程中，如果旋喷桩直径未能达到设计要求，应复喷或采取其它措施予以解决。

4.4施工工艺参数

4.4.1 加固范围

隧道轴线方向（纵向）长6米，宽12米，厚度12米，即隧道顶以上3米，隧道底以下3米，左右各3米。加固范围详见图4-2。

图4-2 盾构端头加固示意图

4.4.2 高压旋喷法的施工参数

旋喷直径：600mm；

桩间距：沿隧道方向450mm，垂直隧道方向450mm；

搭接厚度：150mm；

水灰比：1.5:1加1%水玻璃，加固体龄期为30天

水泥标号：Po.32.5#

加固体的土体粘聚力：0.3-0.5Mpa

喷嘴数量：1个(φ2.6—φ2.8㎜)

旋转速度：18—20r/min

提升速度：20--30㎝/min

4.5遇地下管线处理措施

（1）在旋喷加固施工进行前，通过挖探槽，使加固范围内管线暴露。

（2）加固范围内地下管线直径均为200～400mm，旋喷桩直径为600mm，两桩间重叠150mm，桩中心间距为450mm。在进行管线附近旋喷桩施工时，可从管线两侧进行旋喷施工。

（3）必要时进行管线临时改移，以保证加固效果。

4.6质量检测

质量检验可在旋喷桩施工完毕28天抽芯检查，通过抽芯制作圆柱试件，送往试验室进行无限侧压强度和渗透系数试验。抽检孔的数量为钻孔总数的1%。

4.7质量效果检验标准

详见表4-2。

表4-2 质量检验标准

第5章施工管理措施

5.1工程质量保证措施

5.1.1物资质量保证

项目部负责物资统一采购、供应与管理，并根据ISO9001：2000质量标准和本项目部的有关规定，对所需采购和分供方供应的物资进行严格的质量检验和控制，并按照甲方要求采购约定的厂家，主要采取的措施如下：

（1）采购物资前，水泥必须选用合格产品，并将其样品及样本报送技术组，由负责人对其技术资料及价格进行审定。

（2）采购物资时，应在所签定的合同中对所购物资在技术、质量、保修等方面提出严格的要求。所采购的材料必须有出厂合格证、材质证明和使用说明书，对材料有疑问的禁止进货。

（3）加强计量检测。采购物资（包括分供方采购的物资），根据国家、地方政府主管部门规定、标准、规范或合同规定要求及按经批准的质量计划要求抽样检验和试验，并做好标记。当对其质量有怀疑时，就加倍抽样或全数检验。

5.1.2技术保证措施

（1）专业施工保证

实施本工程项目管理的人员具有较强的技术水平及工程管理经验。以这些实力雄厚、装备精良的专业队伍作为项目管理的支撑和保障，为工程项目实现质量目标提供了专业化技术手段。

（2）劳务素质保证

本工程将选择本技术实力强的人员参与施工，同时有一套对施工队伍完整的管理和考核办法，对施工队伍进行质量、工期、信誉和服务等方面的考核，从根本上保证项目所需劳动者的素质，从而为工程质量目标奠定了坚实的基础。

（3）合约保证措施

全面履行工程承包合同，加大合同执行力度，严格监督施工队伍，严把质量关，保证资金正常运作，确保施工质量、安全和施工资源正常供应。同时为了更进一步搞好工程质量，引进竞争机制，建立奖罚制度、样板制度，对施工质量优秀的班组、管理人员给予一定的经济奖励，激励他们在工作中始终能把质量放在首位，使他们能再接再厉，扎扎实实的把好工程质量关。对施工质量低劣的班组、管理人员给予经济惩罚，严重的予以除名。

5.1.3工期保证措施

本工程计划工期较紧，为保证工期结合本工程特点制定如下措施：

（1）充分做好技术准备工作建立强有力技术保障体系，成立专项技术组，组织技