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1大钟寺热力隧道下穿城铁、国铁和人行天桥旋喷桩土体加固施工方案设计单位：北京城建设计研究总院施工单位：中国京冶建设工程承包公司2深层搅拌水泥土桩挡墙施工32019/8/84项目简介1.工程概况2.水文地质特点3.难点分析及针对性的施工方案4.施工方案相关的工艺介绍5.技术总结6.施工效果51.工程概况拟建工程位于北京市大钟寺，因拟建热力隧道需下穿城铁、国铁和人行天桥，为保护已有构筑物基础，顺利进行隧道开挖，设计采用旋喷桩对土体进行加固。拟建热力隧道工程位于北三环路南侧非机动车道下约4m深处，宽5.6m，高4.5m。该地处于交通繁忙地段，施工期间三环路交通不能中断，隧道穿越人行天桥、城铁桥和国铁桥，施工净空小，施工环境复杂。62.工程地质、水文地质概况本场区目前为非机动车道，地形平坦，旋喷桩需穿越的地层为①素填土层、③粘质粉土粉质粘土、③2砂质粉土和③5粉细砂，其下为④粉质粘土粘质粉土、④1粘土重粉质粘土、④2砂质粉土和⑤圆砾卵石。地下水概况（略）。7设计目的在保证城铁、国铁和人行天桥等构筑物正常使用和结构受力状态的情况下，保证隧道施工顺利实施。8设计方案沿隧道纵向布置2排旋喷桩，桩径均为Φ600，桩顶标高45.12～46.41m，桩长平均7.7m，桩中心距500mm，搭接100mm。在隧道顶布置4排旋喷桩，桩径均为Φ600，桩顶标高45.12～46.41m，其中B桩长度约3.0m，C桩长度约2.5m。根据设计要求，旋喷桩成桩7日后方可进行开挖，7天设计强度为0.6Mpa。9旋喷桩剖面图非机动车道1桥2桥3桥热力隧道B桩C桩A桩地面标高10旋喷桩剖面图地面标高A桩C桩B桩热力隧道11工程特点场区处于交通繁忙地段，施工期间不能中断交通，尽量减少对交通的干扰场区分布有光电缆和污水管道等多种地下管线，施工必须注意严格保护施工地段通过铁路、城铁和人行天桥三座大桥，大约30m范围内，地面以上净空最小处约4.0m，常规的施工机械不能使用，必须针对本工程的特点，对原有的机械进行彻底的改造，方能适应本工程的需要所有的对外运输必须在夜间进行，这给施工部署造成了很大困难，安排不当就会造成窝工和延误工期施工中必须注重文明施工，禁止跑冒滴漏现象施工场地的平面范围狭小拥挤，施工机械及各种设施的布置非常困难由于相当大的范围内，地面以上的净空很小，在一根桩的钻孔和喷浆过程中，要多次拆装钻杆或喷浆管，不仅需增加大量的劳动力投入，而且稍有不慎还会形成质量事故，因此必须更加精心施工。12施工参数设计根据设计方案、地质情况和现场条件，采用高压喷射注浆方案。旋喷桩是以高压射流切割搅拌土体与浆液混合，形成高强度水泥土的加固方法。主要材料采用普通硅酸盐水泥P.O.32.5，水灰比1：1，提升速度15cm/min，旋转速度18r/min。施工过程中，将根据设计要求、地层实际情况和施工结果进行合理调整和优化。13施工现场总体平面布置由于本项目在三环路交通繁忙地段，合理规划和布置施工现场，减少对交通的影响，努力建设文明工地，至为重要。现场布置主要分以下几部分：1）现场办公室和职工宿舍；2）施工区；3）材料堆放区；4）搅拌站；5）泥浆池。14施工区的规划非机动车道全封闭，禁止机动车通过，留2m宽度作为自行车通道，封闭时间共30天。分作两阶段，第一阶段施工从东西两端开始，将施工区东西两端封闭，中间留5m宽自行车通道，时间15天。第二阶段施工中间区域，打开两端区域，封闭中间区段，保证自行车顺利通行，时间15天。该方案的优点是保证旋喷桩顺利进行，并能最大限度尽早开展热力隧道施工，缩短隧道施工总工期。15材料堆放区、搅拌站和泥浆池在大钟寺农贸批发市场拆迁空地上设材料堆场、水泥浆搅拌站和泥浆池。材料堆场80～100m2，水泥浆搅拌站40m2，泥浆池80m2。在人行道上开挖泥浆池，尺寸为1m×2m×1m。水泥浆从搅拌站直接输送到旋喷桩机；废浆从钻孔出来后，通过输送管道输送到人行道上的小泥浆池，然后采用泥浆泵输送到拆迁空地大泥浆池。沉淀5天后集中外运。所有水泥浆和废泥浆输送管道均采用新管道输送，穿过车道处的管道外包钢管，并埋入地下，做到不漏浆跑浆，不影响自行车和人行交通。16现场平面布置图（第一阶段）搅拌站材料堆场大泥浆池西竖井施工方向北三环主路泥浆池自行车流办公室施工区施工方向施工区现场平面布置图（第一阶段）东西两端各29.5m封闭，非机动车道留2m宽自行车通道，时间15天东竖井泥浆池农贸市场空地17现场平面布置图（第二阶段）自行车流搅拌站材料堆场大泥浆池泥浆池办公室泥浆池东竖井西竖井施工区现场平面布置图（第二阶段）中间区域16.0m封闭，非机动车道北侧留2m宽自行车通道，时间15天北三环主路农贸市场空地1819软土地基深层搅拌加固工法（YJGF01-92)©软土地基深层搅拌加固方法是利用水泥等作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深部就地将软粘土与水泥浆强制拌和，形成水泥土桩，达到加固地基的目的，广泛用于多层建筑、高等级公路、机场、箱涵桥梁，河岸整治、深基础支护、地下铁道挡墙等工程。©本工法1980年获冶金部科技成果三等奖和交通部重大科技成果三等奖。1990年被建设部列为重点推广的科技成果，1991年编制了《软土地基深层搅拌加固技术规程》(YBJ225-91)。1992年列为国家一级工法并纳入国家级地基技术规范。20总体施工流程封闭施工区测量桩位地下管线检测旋喷桩施工竣工退场人机进场和现场准备图1总体施工流程21封闭施工区测量桩位地下管线检测旋喷桩施工竣工退场人机进场和现场准备图1总体施工流程22三重管喷射注浆工法（YJGF03-91)©三重管喷射注浆工法(三重管旋喷桩）是通过三重管喷射注浆管分别喷射高压水、压缩空气和低压水泥浆，以高压水和压缩空气形成的同轴喷射流切割土体混合形成水泥加固体，达到加固土体的目的。该工法适用于淤泥土、软弱粘土、砂土等多种土质的建（构）筑物地基加固和基坑支护。©1980年获冶金部重大科技成果三等奖，1991年列为国家级工法并纳入国家级地基技术规范。23三重管旋喷工法24施工方法25水泥土渗透系数26旋喷桩工艺流程275.技术总结28精心设计的施工方案根据本工程场地工程地质水文地质条件，采用：搅拌桩＋高压喷射注浆(三重管旋喷桩)这样既考虑了旋喷桩较强的处理砂、卵石层的能力，又发挥了搅拌桩造价低廉、施工便捷的特点，经处理后的卵石层可达到阻止地下水的涌入，土体加固，质优价廉的目的，保证基坑顺利开挖29施工顺序搅拌桩钻机就位搅拌桩施工搅拌桩钻机移位旋喷桩钻机就位旋喷桩施工旋喷桩钻机移位施工完成30搅拌桩平面布置图31旋喷桩平面布置图32剖面图33工艺参数数据34施工中遇到的难点高压喷射注浆（三重管旋喷桩）引孔在卵石层遇到成孔极其困难的问题。成孔后由于存在承压水，泥浆护壁困难。35技术措施之一针对引孔钻机成孔困难，在经过多次现场试验后，先后采用合金钻头、冲击钻及潜孔锤的成孔工艺，效果均不理想。最终决定采用牙轮钻钻头，进尺速度达到2m/h，单机日成孔达8～9个，施工速度大大提高，满足旋喷桩施工要求。36先期采用的潜孔锤锤头37后期采用的牙轮钻钻头38技术措施之二针对成孔后经常塌孔，致使旋喷桩高喷头无法下到设计深度的情况，借鉴以往工程经验，并结合本工程的施工特点，设计采用特制薄壁PVC管护壁，在不影响喷射效果的情况下，达到护壁目的，保证成桩质量。技术亮点：卵石层中采用牙轮钻引孔、PVC管护壁，获得成功，这在北京地区尚属首次。39技术措施之三搅拌桩和旋喷桩严密搭接首先施工上部搅拌桩，搅拌桩施工完毕2－3天后，待搅拌桩桩身达到一定强度后，方可进行旋喷桩施工。旋喷桩引孔从地表穿过搅拌桩桩身下钻至设计深度。为保证不漏接，喷浆至搅拌桩底面以上50cm，这样旋喷桩和搅拌桩搭接50cm。旋喷桩施工完后及时回灌，确保深层搅拌桩和旋喷桩之间搭接严密。40旋喷桩与搅拌桩施工顺序搅拌桩粉质粘土中、细砂卵石粘土隔水层搅拌桩旋喷桩引孔粘土隔水层卵石中、细砂粉质粘土搅拌桩旋喷桩粘土隔水层卵石中、细砂粉质粘土搅拌桩旋喷桩粘土隔水层卵石中、细砂粉质粘土41技术措施之四为了保证开挖后基槽干燥，方便下一步工序的进行，基槽开挖时在底板后浇带位置设置3口大直径疏干井，并设明沟将基坑残余水和渗水引至疏干井内，再用水泵排出基坑，防止破坏作业面。42设置在后浇带的疏干井43工程效果本工程采用搅拌桩和旋喷桩相结合的施工方案，既考虑了工程造价又满足了设计要求，取得了较好的挡土止水效果。针对北京地区普遍存在卵石层的特点，总结出卵石层压轮钻成孔及特制PVC管护壁的方法，为今后的施工积累了宝贵的经验。44开挖效果（一）45开挖效果（二）46开挖效果（三）