盾构始发及到达端头加固方案

广州市轨道交通二、八号线延长线工程盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】土建工程项目合同号：J2-8JZ006盾构始发及到达端头加固方案编制：审核：审批：中铁十五局集团有限公司广州轨道交通二/八号延长线盾构5标项目经理部2007年11月10日广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案1【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】盾构始发及到达端头加固方案一、工程概况本标段工程【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】位于番禺区。盾构掘进线路从会石区间轨排井开始后向西南延伸，过石壁站，继续向西南延伸到达广州新客站，盾构机解体、吊出、转场至江泰路站盾构始发井。会～广区间线路里程为：YDK0+840.000～YDK1+472.780，YDK1+649.180～YDK1+942.000；ZDK0+840.087～ZDK1+472.780，ZDK1+649.180～ZDK1+937.673。本区间地处珠江三角洲后缘地带，为珠江水网交错的平原区，根据场地地貌成因及形态特征，区间地貌单元主要表现为珠江三角洲海陆冲积平原地貌。沿线地表为农田、苗圃、鱼塘，塘深2～3m，沿线建筑物少，场地开阔，地下没有管线的铺设，周边正处于规划开发阶段。本区间工程范围见图1-1。图1【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】工程范围示意图石壁站（过站）ZDK1+649.180左线长288.493mYDK1+649.180ZDK1+937.673右线长292.82m会石区间轨排井广州新客站（吊出）始发ZDK1+472.780ZDK0+840.087YDK0+840.000YDK1+472.780YDK1+942.000左线长632.807m右线长632.780m广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案2二、端头加固的原则和要求1、盾构进出洞端头土体加固的原则：①根据隧道埋深及盾构隧道穿越地层情况，确定加固方法和范围。②在充分考虑洞门破除时间和方法，选择合适的加固方法和范围，确保盾构机进出洞的安全和洞门破除的安全。2、加固要求①加固土体无侧限抗压强度应大于1.0～1.2Mpa。②渗透系数应小于1.0×10-5cm/s。三、端头加固方案1、会石轨排井始发井端头地层加固方案根据施工图第二版线路平纵断面图中会石轨排井盾构始发端头MBZ3-SH-13地质钻孔资料，隧道洞身穿过白垩系红层强风化带7、白垩系红层中风化带8。隧道顶部覆土由下到上为白垩系红层强风化带7，厚度约3m；粉质粘土层4-1，厚度约4.6m；回填土层，厚度约3.9m。地层情况如图2所示。=59.0=53.0N=9.0=9.0图2会石轨排井盾构始发端头地层示意图地质资料揭示，8、7红层透水性弱，顶部粉质粘土4-1透水性弱。该端头周围无建筑物和管线，盾构始发不作加固处理。盾构始发施工时采取降水措施，且盾广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案3构始发前应打设水平探孔，探明地下水及地质情况，必要时进行水平注浆。降水井的布置及数量根据现场探明的地下水及地质情况确定。2、石壁站盾构到达端头地层加固方案根据施工图第二版线路平纵断面图中会石轨排井盾构始发端头MBZ3-SH-13地质钻孔资料，隧道洞身穿过白垩系红层强风化带7、白垩系红层中风化带8、粉质粘土层4-1。隧道顶部覆土由下到上为粉质粘土层4-1，厚度约2m；淤泥质粉细砂层2-2，厚度为4.7m；淤泥质土2-1B层，厚度为1m；人工填土层1，厚度约2.2m。该端头周围无建筑物和管线。地质资料揭示，8、7红层透水性弱，隧道顶部穿过4-1粉质粘土，透水性也较弱，N值达15～31，淤泥质粉细砂2-2透水性为中等。石壁站盾构到达端头地层加固采用两排φ600mm双管旋喷桩，咬合150mm。加固范围是沿隧道线路方向3m，横向为隧道轮廓范围外3m。加固深度范围自洞顶上3m到红层强风化带7顶面。加固范围布置如图3所示。图3【石壁站～会石轨排井区间】盾构到达端头加固示意图该端头周边为农田，盾构到达时在端头范围采取降水措施。降水井的布置及数量根据现场探明的地下水及地质情况确定。3、石壁站始发井端头地层加固方案广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案4根据施工图第二版线路平纵断面图中石壁站始发井端头MBZ2-A022地质钻孔资料，盾构隧道洞身穿过白垩系红层中风化带8、白垩系红层强风化带7、粉质粘土层4-1以及局部中粗砂层3-2。隧道顶部覆土由下到上为中粗砂层3-2，厚度约2m；粉质粘土层4-1，厚度为3.1m；粉细砂层3-1，厚度为0.5m；淤泥质粉细砂层2-2，厚度为1.6m；人工填土层1，厚度约1.7m。地质资料揭示，白垩系红层7、8和粉质粘土层4-1透水性弱，隧道顶部中粗砂层3-2透水性中等。该端头周围无建筑物和管线。石壁站盾构始发端地层加固采用一排φ800mm三重管旋喷桩结合φ600mm搅拌桩，桩体咬合150mm。加固范围是沿隧道线路方向6m，横向为隧道轮廓范围外3m。加固深度范围自洞顶上3m到红层强风化带7顶面，对于端头位置的7地层，可根据开挖的地层情况决定是否采取注浆，盾构始发时应打水平探孔，探明地下水情况，必要时进行水平注浆。加固范围布置如图4所示。图4【广州新客站～石壁站区间】始发井端头地层加固示意图由于石壁站盾构始发端隧道顶部局部中粗砂层3-2具透水性，周边为农田及空地，盾构始发时在端头范围进行降水，在地层加固范围以外2～3m布置降水井，在始发进洞时使地下水位降低到3-2中粗砂层以下，以保证盾构进洞的安全。广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案54、广州新客站吊出井端头地层加固方案根据施工图第二版线路平纵断面图中广州新客站吊出井端头MBZ3-GS-016地质钻孔资料，隧道洞身穿过粉质粘土层4-1、淤泥质中粗砂层2-3，隧道顶部局部为淤泥质粉细砂层2-2。隧道顶部覆土由下到上为淤泥质粉细砂层2-2，厚度约1.6m；淤泥质土2-1B层，厚度为0.9m；人工填土层1，厚度约0.7m。地质资料揭示，4-1粉质粘土透水性弱，2-3、2-2透水性为中等。该端头周围无建筑物和管线。广州新客站盾构吊出井端头地层加固采用一排φ800mm三重管旋喷桩结合φ600mm搅拌桩，桩体咬合150mm。加固范围是沿隧道线路方向3m，横向为隧道轮廓范围外3m。加固深度范围自地表到红层强风化带7顶面，低于隧道底部3.71m。加固范围布置如图5所示。图5【广州新客站～石壁站区间】吊出井端头地层加固示意图为保证盾构到达的安全，必要时也可结合降水方案，在地层加固范围以外2～3m布置降水井，在盾构到达时使地下水位降低到2-3淤泥质中粗砂层以下，以保证盾构到达的安全。广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案6四、端头加固施工部署1、施工机械本标段工程【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固施工计划投入设备见下表：表1端头加固主要施工设备表序号设备名称规格型号数量备注一、旋喷桩施工设备1地质钻机GD-22台2高喷台车XP-3002台3高压清水泵3D2-SZ2台4灌浆泵HB-802台5空压机P-0.8MPa，Q-6m3/min1台6泥浆泵BW-1502台7拌浆机WJG-802台二、搅拌桩施工设备1深层搅拌桩机GZB-6002台三、降水施工设备1自走式正反循环钻机SXZ-1501台2潜水泵125QJ5台2、施工工期安排盾构机在会石轨排井始发时施作降水井进行降水施工，计划工期9天：2008年1月30日～2008年2月7日。石壁站盾构到达端头有102根旋喷桩。旋喷桩施工按每天每台7根安排，计划工期10天：2007年12月15日～2007年12月24日。石壁站盾构始发端头有35根旋喷桩、561根搅拌桩。搅拌桩施工按每天每台12根安排。先施工一排旋喷桩，再施工搅拌桩。计划工期30天：2007年12月25日～2008年1月23日。广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案7广州新客站盾构吊出井端头有33根旋喷桩、235根搅拌桩。先施工一排旋喷桩，再施工搅拌桩。计划工期15天：2008年2月1日～2008年2月15日。3、劳动力配置本标段工程【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固施工劳动力配置见下表：表2劳动力配置表序号职务、工种人数（人）备注1现场管理人员2一、旋喷桩施工1工班长22钻机操作工43拌浆工84机械维修工25电工2二、搅拌桩施工1工班长22操作工23司泵工24记录员25送料工86机械维修工27电工2三、降水施工1钻机操作工22司泵工53电工1共计48广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案8五、端头加固施工方法1、旋喷桩施工方法旋喷桩施工采用地质钻机引孔，高压旋喷台车旋喷提升，石壁站盾构到达端头旋喷桩施工采用双重管法喷浆，石壁站盾构始发端头、广州新客站盾构吊出井端头旋喷桩施工采用三重管法喷浆。（1）施工工艺流程旋喷桩施工工艺流程见图6。图6旋喷桩施工工艺流程图（2）施工步骤旋喷桩施工方法如图7所示。noyes桩机就位，调平、对中试运转泥浆配置钻孔高喷台车就位、调试废浆排放下喷射管至设计桩顶标高停喷旋喷提升台车移位灰浆搅拌、过滤注浆泵高压清水空压机泥浆清理排出清洗注浆泵终孔检查沉淀池桩位测放回灌浆液广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案9图7旋喷桩施工示意图①施工准备正式进场施工前，首先对施工场地进行开挖，清除地下障碍物，然后整平、夯实；同时合理布置施工机械、输送管路和电力线路位置，确保施工场地的“三通一平”。②桩位测放施工前用全站仪测放旋喷桩施工的控制点，埋置标记，经过复测验线合格后，用钢尺和测线实地布设桩位，并用竹签钉紧，一桩一签，保证桩孔中心移位偏差小于20mm。③修建排污系统旋喷桩施工过程中将会产生10～20%的冒浆量，为此需要修建排污系统，将废浆液引入专设的沉淀池中，沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放。沉淀的泥土则在今后隧道掘进时和碴土一并运走。④钻机就位经测量放样后，在指定位置上设置钻机，对钻机进行调平、对中误差要小于20mm，并保持钻机垂直，施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于0.5%。⑤钻孔钻机就位后，校验钻杆长度，并用红油漆在钻塔旁标注深度线，保证桩体顶底标高满足设计深度。钻孔时采用泥浆护壁，泥浆的主要性能指标控制为：比重1.2～1.3，粘度25～30s，含砂率小于5%；钻孔完成后经检查验收合格后钻机移位，高喷台车就(a)(b)(c)(d)(e)广州市轨道交通二、八号线延长线盾构5标段【会石区间轨排井～广州新客站盾构区间】端头加固方案10位，进行喷浆作业。⑥旋喷提升双重管法：台车就位后，接通并调试空压机和注浆泵，使设备运转正常。管底设置同轴双重喷嘴，高压浆液以大于20MPa的压力从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以0.7MPa左右的压缩空气喷出，在土体中形成柱状固结体。水泥浆的水灰比为1.0～1.5，喷管提升速度为6～12cm/min，旋转速度8～12rpm。三重管法：台车就位，接通并调试好高压水泵、空压机和注浆泵，使设备运转正常。调试完成后，将旋喷管插至孔底，插管时边喷水边下沉，防止堵塞喷嘴，喷水压力要小于1MPa，防止孔壁坍塌。喷浆时先送高压水，再送浆液，压缩空气晚送30s左右。喷射时，要先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升旋喷管，以防扭断旋喷管。为保证桩底端的质量，喷嘴在设计深度要原地旋转1分钟左右，待孔口返浆后，再按方案设计的技术参数进