帷幕止水及地基加固方案

郑州市城市轨道交通一号线一期土建工程围护结构帷幕止水及进出洞地基加固施工方案编制：审核：批准：2009年7月8日郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第1页共25页第一章工程概况及工程特点1.1工程简介车站位于金水东路和黄河东路相交路口，在金水东路机动车道下呈东西向布置。站位西北角为中义·阿卡迪亚住宅小区，站位东北角为在建小区，站位西南角为聚龙城住宅小区，站位东南角为兴东·龙腾盛世住宅小区，小区均为刚刚建成的新式住宅。黄河东路站是远期规划线路6号线的换乘车站，本站为地下两层岛式车站，车站总长268.35米，有效站台宽度为12.0米，标准段基坑深度为17.6米，车站覆土3.0米。围护结构采用钻孔灌注桩＋钢支撑支护体系，帷幕止水采用三轴搅拌桩，直径为Φ850mm,深度为35m，搭接的方式为套打。1.2编制依据1、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；2、地基处理手册（第二版）；3、叶观宝编著.地基加固新技术（第二版）；4、王健.劲性水泥土地下连续墙技术的发展及应用。1.3地质和水文地质条件1、地层描述第(1)层：杂填土（Qml4）:杂色，稍湿，松散，主要由粉土、砖块、水泥块等垃圾组成。层厚0.50～3.60m，平均厚度1.66m，平均埋深1.66m。第(2)层：粉土（Qal34），浅褐黄色，稍湿，中密，干强度低，韧性低，含绣黄色铁质氧化物斑点及黑色铁锰质斑点，具砂感，局部孔夹0.50～1.0m左右的粉砂。层厚1.00～3.70m，平均厚度2.05m，平均埋深3.58m。第(3)层：粉土（Qal34）,褐黄色，湿，稍密，干强度低，韧性低，含豆状小姜石及蜗牛壳碎片，局部粘粒含量高。层厚1.30～3.40m，平均厚度2.40m，平均埋深5.97m。第(4)层：粉土（Qal34），浅灰色－褐黄色，湿，中密，干强度低，摇振反应中等，韧性低，含少量铁质斑点，偶见豆状小姜石及蜗牛壳碎片，砂感较强。层厚1.00～4.20m，平均厚度2.60m，平均埋深8.69m。郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第2页共25页第(4-1)层：粉砂（Qal34），黄褐色，稍湿，稍密，颗粒级配一般，颗粒成分主要由石英、长石组成。该层仅在个别孔有揭露。层厚0.70～1.50m，平均厚度1.06m，层底标高81.63～82.95m，平均标高82.46m，层底埋深7.50～8.70m，平均埋深7.96m。第(7)层：粉土（Ql24），灰色，湿，稍密，干强度低，摇振反应迅速，韧性低；偶见黑色铁锰质斑点，含蜗牛壳碎片。层厚1.00～3.30m，平均厚度1.81m，层底标高77.65～79.92m，平均标高79.03m，层底埋深10.50～12.80m，平均埋深11.35m。第(7-1)层：粉质粘土（Ql24）：灰色～灰黑色，软塑～可塑，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。含蜗牛壳碎片。层厚0.50～2.40m，平均厚度1.10m，层底标高79.62～81.18m，平均标高80.73m，层底埋深9.20～10.70m，平均埋深9.66m。第(8)层：粉土（Ql24），浅灰色，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，韧性低，偶见灰色斑点及豆状小姜石。层厚0.90～4.10m，平均厚度2.01m，层底标高75.43～78.62m，平均标高77.02m，层底埋深11.80～14.90m，平均埋深13.36m。第(9)层：粉质粘土（Ql24），灰褐色－灰黑色，软塑－可塑，干强度高，切面光滑，韧性中等，含蜗牛壳碎片、腐植质，含有机质，见青灰色条纹及灰绿色斑点浸染。层厚1.50～5.10m，平均厚度2.83m，层底标高71.84～75.92m，平均标高74.19m，层底埋深14.30～18.50m，平均埋深16.19m。第(13)层：粉土（Ql24），浅灰色～灰黄色，湿，中密～密实，干强度低，摇振反应迅速，韧性低，砂感较强，局部为粉砂，该层局部缺失。层厚0.70～4.10m，平均厚度1.74m，层底标高69.86～73.97m，平均标高72.47m，层底埋深16.50～20.60m，平均埋深17.91m。第(16)层：粉砂（Qplal14），浅灰色，饱和，中密～密实，颗粒级配一般，颗粒成分由石英、长石、云母组成。局部夹灰色密实粉土。层厚0.90～3.80m，平均厚度2.43m，层底标高67.95～72.08m，平均标高70.21m，层底埋深18.00～22.50m，平均埋深20.18m。第(17)层：细砂（Qplal14），灰－褐黄色，饱和，中密－密实，偶见蜗牛壳碎片、小姜石，颗粒级配一般，颗粒成分主要由石英、长石组成，含少量暗色矿物。层厚8.50～14.30m，平均厚度11.39m，层底标高56.35～58.30m，平均标高57.45m，层郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第3页共25页底埋深31.90～34.10m，平均埋深32.93m。第(17-1)层：粉土（Qplal14），灰色,湿，密实，干强度低，摇振反应迅速，韧性低，含姜石及黑色铁锰质斑点，局部夹硬塑状粉质粘土。层厚0.80～3.00m，平均厚度1.74m，层底标高58.88～62.23m，平均标高60.63m，层底埋深28.30～31.80m，平均埋深29.75m。第(32)层：粉质粘土夹粉土（Qal3），棕黄色，可塑－硬塑，干强度高，韧性中等，切面稍有光滑，含较多姜石及黑色铁锰质斑点浸染，局部夹黄色密实粉土。层厚3.50～6.70m，平均厚度5.32m，层底标高50.87～53.84m，平均标高52.07m，层底埋深36.50～39.50m，平均埋深38.27m。2、水文地质条件含水层分为两层，即上层的潜水和下层的承压水。潜水主要赋存于16.0m以上的粉土、粉质粘土中，属弱透水层，主要受大气降水补给和地下水开采的影响；承压水主要赋存于16.0m～20.0m以下的粉细砂中，该层富水性好，属强透水层，具有微承压性，与上部潜水有一定水力联系。潜水静止水位在地面以下9.5～11.0m，下层承压水静止水位在地面以下12.0m左右。潜水、承压水水位埋深均较大，主要是受郑东新区大规模建设基坑降水所影响。在不受降水影响时，场地内上部潜水水位在地面下2.0m左右，承压水水位在地面下4.0m左右。1.4三轴搅拌桩帷幕止水及地基加固施工特点根据黄河东路站地质水文情况可知，土层自稳性比较差、地下水位比较高、渗水系数比较大、粉细砂层标贯值大（粉细砂层厚度在9.4-18.1m，标贯值在30-60之间，最大值甚至达到71），并且黄河东路站承压水处在16～20米的位置，考虑到搅拌桩加固深度及成桩质量的问题，此次搅拌桩施工必须严格控制施工参数。本工程使用JB-160（Φ850mm）三轴搅拌机具、进口动力头、钻杆、配套加接钻杆施工工艺以及N值大的地层使用先行钻具，来解决三轴搅拌桩施工深度及粉细砂地层的难题。郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第4页共25页第二章搅拌桩施工方案2.1搅拌桩施工范围本次搅拌桩施工范围为黄河东路站围护结构一周以及盾构进出洞加固。1、帷幕止水桩围护结构一周帷幕止水桩共布设509根，加固深度为38米，单桩直径850mm，桩中心间距600mm，相邻幅间搭接方式全为套打一根桩，见图1单排桩套打施工顺序（帷幕止水桩布设位置见附图1帷幕止水三轴搅拌桩平面布置）。图1单排桩套打施工顺序图郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第5页共25页2、盾构进出洞加固盾构进出洞采用三轴搅拌桩进行地基加固，三轴搅拌桩共布置364根，盾构进出洞地基加固范围为8×12m，三轴搅拌桩列与列搭接长度为250mm，行与行搭接长度为350mm？？？，桩深度为18.1m。地基加固三轴搅拌桩与帷幕止水三轴搅拌桩之间采用Φ600高压旋喷桩进行填实；帷幕止水、三轴搅拌桩与灌注桩之间的空间同样采用Φ600高压旋喷桩进行填实，高压旋喷桩共布置265根，桩深18.1m，直径为Φ600，桩与桩搭接长度为250mm。具体见图2西端头井盾构进出洞地基加固平面布置、图3东端头井盾构进出洞地基加固平面布置、图4盾构进出洞地基加固剖面图。AB高压旋喷桩11图2西端头井盾构进出洞地基加固平面布置郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第6页共25页AB盾构轴线盾构轴线AB2233图3东端头井盾构进出洞地基加固平面布置钻孔灌注桩止水帷幕搅拌桩AB原始地面水泥掺入量7%水泥掺入量15%水泥掺入量20%高压旋喷桩2-2,3-3剖面图90.48钻孔灌注桩止水帷幕搅拌桩AB原始地面水泥掺入量7%水泥掺入量15%水泥掺入量20%高压旋喷桩90.481-1剖面图盾构轴线图4盾构进出洞地基加固剖面图2.2施工工艺及流程2.2.1三轴水泥土搅拌桩施工工艺概述郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第7页共25页水泥土搅拌法是用于加固地基的一种方法。它是利用水泥(或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和防渗性能。适用于深基坑的基坑内加固、深井的洞口加固、基坑抗渗帷幕等。三轴水泥土搅拌法加固地基隔水效果好，比较注浆、高压旋喷等地基加固工艺而言，更具有加固体抗渗性能强、对周围地层环境影响小、加固体强度指标比较均匀、加固桩直径明确可靠的特点，故本工程选用Φ850mm三轴搅拌桩作为帷幕止水。2.2.2超深三轴水泥土搅拌桩施工工艺流程超深三轴水泥土搅拌桩施工工艺流程图如下：具体步骤如下：⑴场地平整搅拌桩施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域内表层草皮及浮土。在对施工区域进行障碍物清理之后，用碎石土回填夯实，并在桩机车辆的行走区域上面铺设钢板和路基箱，确保桩机的行走安全。图5超深搅拌桩施工流程图郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第8页共25页⑵测量放样根据本工程的坐标基准点，按照设计图进行放样定位工作，并做好标志。以便挖掘机开挖。然后提请监理进行复核验收。⑶开挖沟槽根据测量放样采用挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，施工沟槽的中心线为三轴搅拌水泥土墙的施工中心轴线，沟槽的宽度不大于1米，具体见图6开挖沟槽。图6开挖沟槽⑷搅拌桩机的拼装本项工法要求对施工设备进行选型，选型的主要依据是桩深、桩截面形状和尺寸等，通常要确定的内容包括：桩机型号、桩架高度、钻杆组合等。基于上述因素，本次加固选用JB-160进行三轴搅拌桩施工，桩机形式为步履式桩机。根据技术要求对桩架、电机和钻杆进行组装，组装要求至少需要有40m×15m的场地，并需要50吨的吊车配合施工，具体见图7搅拌桩机组装。郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第9页共25页图7搅拌机的组装⑸桩机就位由工长统一指挥，桩机就位。移动前看清上、下、左、右各方面的情况，桩机就位桩机应平稳、平正，并用桩机自带的仪表进行垂直度检测。检测前需要先用经纬仪对垂直度仪表进行归零校正，桩架两个方向的垂直度偏差不大于1/200。⑹三轴搅拌桩孔定位搅拌桩机上设置2个线锤，垂线距钻杆中心线为1000mm，导沟开挖好后，在沟漕中心线向外1000mm处用固定物做出标记，并在固定物上标记好每幅桩的中心点。这样，桩机线锤对准标记，即完成孔位定位。⑺搅拌下沉启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土、搅拌、下沉，直到钻头下沉钻进至设定标高。各种参数的计算，以水泥掺入比为基数，土体的重度（19.0—20.0kN/m3）、水灰比（1.5—2.5）、泵流量（200L/MIN）为已知条件，计算一下每幅墙的水泥用量和水泥浆的用量。可以折算成每幅墙每米的水泥和水泥浆的用量。下沉时候的水泥量也需要计入在内。郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案第10页共25页图8搅拌下沉⑻拆卸钻杆接头第一组钻杆下沉到预定深度时，在搅拌桩槽幅两侧架设H型钢或者路基箱，再用用铁扁担顶托住三轴抱箍（即连轴器），铁扁担将钻杆组的三轴抱箍挑起，搁置在导梁或路基箱上（见图9、10）。拆下接头，使机架与第