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1深圳地铁二号线（蛇口线）东延线安托山车站暗挖隧道水平旋喷桩施工方案一、工程概况（一）工程概况深圳地铁二号线安托山车站暗挖隧道左线里程为ZDK19+016.107至ZDK19+036，暗挖隧道坡度-2‰，最大埋深为16m左右，隧道断面尺寸为6400×6698mm。暗挖隧道处于硬塑砂质粘土层和燕山期全风化花岗岩层中。（二）工程地质条件深圳地铁二号线安托山车站暗挖隧道区域内地质情况从上到下依次为素填土地层、人工填石、冲洪积粘土层层、冲洪积砂层、殘积层、硬塑性粉质粘土层、可塑性残积砾（砂）质粘土层、硬塑状砾（砂）质粘土层、燕山期全风化花岗岩。（三）水文地质条件区间隧道范围内地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋于冲洪积砂层及沿线砂质粘土层中，地下水位高程21.00---30.50m，以孔隙潜水为主，局部地段微承压水，主要由大气降水补给。水量较丰富，水质易被污染。岩层裂隙水较发育，但广泛分页在花岗岩的中—强风化带、构造节理裂隙密集带中。二、水平旋喷桩设计要求根据现场地质条件及暗挖隧道所处地层位置，为确保隧道施工安2全，在隧道拱顶设计水平旋喷桩，预支护隧道拱顶，并起到止水效果。水平旋喷桩布置在开挖线外300mm，即在隧道断面半径为R3200mm弧线外，共布置水平旋喷桩33根，桩径为φ500mm，桩间距300mm，相邻桩相互咬合200mm，桩长20m，水平旋喷桩预导孔打设角度为1%。水平旋喷桩布置如图一。三、水平旋喷桩施工技术要求1、水平旋喷桩位置偏差为±5cm。2、水平旋喷桩打设角度偏差2‰以内。3、水平旋喷桩长不小于设计桩长。4、成桩后桩体必须满足强度要求，桩体应确保连续，均匀达到止水效果；5、水平旋喷桩应严格按照设计桩位、桩径、桩长和桩数施工。6、对每根桩从钻孔至成桩做以下记录：施工日期、开钻时间、结束时间、旋喷压力、旋喷提升速度、桩长、注浆量；37、施工前，现场应先进行两根成桩试验，通过试验桩掌握钻进速度、拔钻速度、旋喷速度、喷浆压力、单位时间喷浆量等技术参数，确定旋喷的均匀性，确定最佳施工参数和最佳施工工艺；8、桩体施工过程要连续，不能间断，防止出现断桩，短桩现象的发生。如因机械故障或其它原因停机在30-120分钟的，应重复旋喷1m，超过2小时的，按断桩处理，应重新钻桩。四、水平高压旋喷桩施工概述采用水平定向钻机打设水平孔，钻进至设计深度后，拨出钻杆，且同时通过水平钻机、钻杆、喷嘴以大于35MPa的压力把配制好的浆液喷射到土体内,借助流体的冲击力切削土层，使喷流射程内土体遭受破坏，与此同时钻杆一面以一定的速度（20r/min）旋转，一面低速(15～30cm/min)徐徐外拔，使土体与水泥浆充分搅拌混合，胶结硬化后形成直径比较均匀，具有一定强度（0.5～8.0Mpa）的桩体，从而使地层得到加固，当旋喷桩相互咬接后,便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体,水平旋喷桩具有梁效应和土体改良加强效应，能够起到防流沙、抗滑移、防渗透的作用,保证隧道掘进安全。水平旋喷桩不仅具有梁效应、拱效应和土体改良加强效应，能够起到防流沙、抗滑移,保证隧道掘进安全，同时水平旋喷桩在旋喷过程中，水泥浆液能沿着地层的缝隙渗透扩散，尤其在涌水量较大的地层中，水泥浆液扩散填充缝隙后起到止水的效果。五、水平高压旋喷注浆技术特点1、强度高，因为在高压旋喷过程中，使土体与水泥浆充分混合，从而形成一种类似混凝土的固结体，其强度要比一般的水泥浆体强度高。2、均匀性，在成桩过程中，高压水泥浆喷射流，可以将较大的4块状土体破碎，使其充分与水泥浆液混合，形成水泥浆液与土体较均匀的混合体。3、可控性。水平旋喷的浆液局限在土体破坏范围内,浆液注入部位和范围可以控制,可通过调节注入参数(切削土体压力、固化材料注入速度与配比、注入量等)获得满足设计要求的固结体。六、施工工艺流程七、施工工艺（一）施工准备1、设备进场y沉淀池钻机就位试运转泥浆配置打设水平孔废浆排放距掌子面0.5米停喷旋喷拔杆清洗高压注浆泵、钻杆灰浆搅拌、过滤终孔检查桩位测放回灌浆液高压注浆泵n5（1）检查钻机运行是否正常。回油管的快速接头是否完好，机台各种油管有无损伤。启动柜是否完好（包括启动柜内的各种开关、继电器、变压器、机柜等）、三联泵有无损伤，检查液压油液面高度是否在油箱2/3的高度以上，电机是否受潮，钻具、工具是否齐全；（2）高压注浆泵运行是否正常，高压注浆管路是否畅通，压力表是否正常。2、测量放线定桩位，在隧道两侧测量放线定出两个同一里程点，隧道轴线，并在掌子面测量标出隧道开挖轮廓线，测量定出桩位，用钢筋作好桩位标志,并编好每个桩号。3、钻机安装（1）平整工作平台，铺设轨道，安装立柱。场地要求平整，并挖设排水沟。要求如下：1）钢垫板规格：长×宽=250mm×250mm；高强螺栓直径：Φ16mm；钢垫板与基础固定要牢，强度要高；2）H型钢轨找平误差3mm；3）底盘对角线找方误差±3mm；4）斜拉筋需绷紧，交叉拉力基本相等；5）四柱对角误差±5mm；6）升降系统：卡瓦等上紧，加强整体性；7）所有螺母必须拧紧，发现溢扣者必须换掉；（2）油泵、高压泵安装。要求场地平整，场地硬化，高压泵安装平稳，管路安装摆放整齐。4、对孔位。设备安装好后，按技术交底调整钻机角度、方位，对准孔位，孔位误差控制在±50mm以内。65、制定浆液。根据施工方案和技术交底要求的配比配制水泥浆，浆液搅拌必须均匀。在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔高喷灌浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于3分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。（二）钻进1、开孔并安装孔口管（孔口密封装置结构如下图）：孔口管掌子面大球阀循环液排出口密封装置钻杆小球阀图四孔口密封装置结构图法兰盘（1）开孔器开孔，采用ø130mm钻头钻进，钻进深度为1.60m；初始开孔角度1%。（2）退出钻具，准备安装孔口管；（3）将一根直径为ø127mm、长0.8m的孔口管埋入已开好的孔内，作为孔口管，孔口管外露0.30m；（4）在撑子面植ø12mm钢筋4根，钢筋用锚固剂固结，将钢筋与孔口管焊接牢固，加固孔口管；（5）安装法兰盘和球阀。2、配制循环浆液：用膨润土配制循环浆液。73、钻孔打设：为确保钻孔质量，首应先打设1—2个探孔，查明地层变化情况及地层对钻孔角度的影响，然后根据探孔情况确定旋喷桩钻孔的打设角度。1）检查确定孔口管安装牢固后，调整钻机，对好孔位；2）将旋喷钻头及第一根钻杆送入孔口管内；3）安装密封装置；4）打开循环液排出口（循环液采用膨润土、聚丙乙烯及火碱制作的泥浆）；5）开始钻进，进孔角度按探孔确定的角度开始钻进，直到钻至设计深度；6）通过观察循环液压力变化，检查喷嘴是否堵住。7）钻进过程中要保持循环液压力1.0—2.0MPa，防止在钻进过程中，砂石堵住喷嘴。（三）高压旋喷1、进行高压喷浆前应检查高压注浆泵，查看泵压读数是否达到设计要求（35—40MPa），泵压达到设计要求时才能开始喷浆；2、喷浆前应检查（1）钻杆接头处是否漏气，如漏气，则应将钻杆退回，查出漏气位置重新密封，或更换钻具。（2）喷嘴是否堵住，喷嘴如堵死，则应将钻杆全部退回进行疏通，疏通后重新下管到设计深度后再进行旋喷。3、在孔底高压喷浆时应停留一定时间，然后再缓慢外拔钻杆，同时高压喷浆；4、在高压喷浆时，应安排专人观察泵压变化，一旦发现泵压过8低时应及时通知机台停止喷浆，查明原因后再恢复高压喷浆；5、当钻杆拔至孔口0.50m时停止注浆，关闭浆液通道，再缓慢拔出钻杆，进行封孔作业；6、每根高压旋喷钻杆拔出后应立即用清水高压冲洗干净，避免残留浆液凝固，避免下次旋喷时残留颗粒物堵喷嘴。7、喷浆参数：浆液要求水：水泥为1：1；注浆压力为35—40Mpa；8、旋喷注浆时应注意事项:（1）接、卸钻杆要快，并且要清洗接头位置，不得残留杂物，防止喷嘴堵住；（2）旋喷过程中循环液排出口要保持畅通，如因故堵死，应松开密封装置疏通返浆通道，保持正常返浆，返浆量应控制在规范规定的20%左右。（3）如果孔内不能疏通，为避免出现抱钻等情况发生，则应将钻杆退出，直至钻孔内返浆正常后再重新下旋喷钻杆进行高压旋喷。（4）喷射时因故障中断，应酌情尽快处理:1）因机械故障，要尽力缩短中断时间，及早恢复灌浆；2）如中断时间超过2小时，要采取补救措施；3）恢复喷射时，钻杆要多伸入0.30m，保证凝结体的连续性。（5）喷浆过程中出现冒浆时，应及时从孔口进行封堵，如果出浆量较大时，则应考虑在浆液中加入速凝剂，并控制喷浆量和喷浆速度。（6）旋喷注浆时返出的浆液要求及时排至地表。（四）封孔1、喷浆至孔口掌子面0.50m时，应停止喷浆；92、缷下孔口管最外端的密封装置，关闭循环液排出口；3、快速拔出钻杆和钻头，关闭大球阀；4、高压旋喷注浆完成后应在循环液排出口处安装压力表，然后用250泵补注浆，注浆压力控制在0.8-1.0MPa；5、补注浆完成48小时后方能缷下大球阀。（五）清洗管道及设备每根桩施工完毕后都应用清水高压冲洗管道及设备，确保管道内不留在残渣，清洗完毕后移至下一桩位。（六）钻机移到下一孔位，应核查相邻桩的成桩时间，后施工的桩必须在相邻桩成桩时间超过初凝时间后，前一根桩浆液达到一定强度时才能开钻，确保相邻桩相互咬合，因此移至下一孔位时应跳过1至3根后再施做较合适。八、施工难点1、桩的连续性、均匀性控制；2、桩的强度及桩的咬合程度控制。3、克服地层不均匀性对旋喷桩施工的影响，避免出现抱钻、卡钻等现象。九、质量保证措施1、试验桩施工完成后应进行桩的质量检测，主要检测其桩径、桩长、桩的强度等指标；2、工程开工前，认真做好技术交底，做到人人明白技术要求，个个分担技术责任；3、上岗人员必须经过技术培训，特殊工种必须持证上岗；4、由于高压浆液对土体的削切及钻杆本身的重力，钻头在钻进过程中会发生明显的下移，为此对旋喷桩，上仰角根据桩径、桩长、10隧道坡度、地层情况确定，采用跳1根以上施工，从拱底往上施做旋喷桩；5、施工过程中，操作人员随时记录压力、喷浆量、钻进速度、拔钻杆速度等有效参数。施工时严格控制各种施工参数，发现问题及时汇报处理。现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理；6、注浆压力和注浆量应符合设计要求和有关规范的规定；7、高压旋喷应全孔连续进行，若中途拆卸喷射管，则应进行复喷，搭接长度不小于200mm。供浆正常的情况下，孔口回浆密度变小、且不能满足设计要求时，应加大进浆密度；8、在施工时严格遵守操作规程，班长和技术员严格进行质量自检，每根桩在对好钻机后，机手、施工队长都应亲自检查孔位偏差、钻机角度。十、机械设备及施工组织（一）机械设备1、钻机：根据高压水平旋喷施工方案要求，选择HTG—200型管棚钻机。2、高压泵：XPb-90E型高压泵，最大压力为50Mp，最大流量为100L/min，功率为90KW。3、主要机械设备和材料表序号名称型号规格单位数量功率用途1管棚钻机HTG-200型台1250KN旋喷搅拌桩施工2高压泵Xpb-90E台150Mp/90KW输送压力浆液3搅拌桶2m3个37.5KW调制水泥浆4泥浆泵BW—250台115KW循环液115钻杆Ø73mmm60成孔6喷头个27电焊机台1（二）施工组织：配备施工队长1名，机手2名，泵工2名，焊工2名,普工6名。十一、安全文明施工1、必须认真贯彻执行国家相关安全法规、法令和安全施工规章制度，严格按操作规程施工，确保安全生产、文明施工；2、必须配备安检、劳保设施，建立安全生产检查台帐；3、提高安全意识，对机械设备按期进行检查维修，保持良好状态；4、确保人员、设备、材料、工艺、施工环境处于安全有效状态，保证安全施工；5、高压旋喷桩在进行作业时，严格按照机械技术操作规程进行作业；做到管理人员不违章指挥，作业人员不违章操作；6、高压泵要全面检查和清洗干净，防止泵体的残渣和铁屑存在；各密封圈应完整无泄漏，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