盾構(gòu)區(qū)間端頭加固二重管無收縮定向旋噴WSS工法

一、 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

xx地鐵xx東延段工程土建xx-1標(biāo)燕—盾區(qū)間以盾構(gòu)井為始發(fā)井，沿線穿越荔枝公園、市委北花園，下穿多層車庫(kù)及機(jī)關(guān)游泳池后繞經(jīng)xx人大會(huì)堂沿振華路到達(dá)燕南站。本區(qū)間里程YDK30 836.893～YDK29 705.025，全長(zhǎng)1131.868延米。本區(qū)間隧道最大線路縱坡為15.639‰,最小縱坡為2‰，最小平面曲線半徑為400m，隧道拱頂埋深為11.5m～24.5m，沿盾構(gòu)方向一路均為上坡。

1.2到達(dá)端工程地質(zhì)

1.2.1各地層巖性

<1-1>人工素填土（Q4ml）

褐黃、紅褐、灰黑、灰白等色，主要由粘性土混少量礫砂或石塊組成，結(jié)構(gòu)松散至稍密，路面表層多為混凝土及墊層，局部夾有生活垃圾。區(qū)間范圍內(nèi)分布較廣泛，厚度變化起伏較大，厚1.00～7.00m。

<5-1-2>粉質(zhì)粘土（Q4al pl）

灰色，軟塑，由粘粒組成，具粘性，底部0.20m含粉砂。呈透鏡體分布，厚0～1.00m。

<5-2-2>細(xì)砂（Q4al pl）

灰黃、淺黃、灰黑色等色，飽和，松散～中密，主要由長(zhǎng)石、石英組成，砂質(zhì)成分變化較大，偶含細(xì)圓礫，一般含少量粘性土，局部夾淤泥質(zhì)土或粉質(zhì)粘土透鏡體。區(qū)間范圍內(nèi)分布較廣泛，主要分布于人工填土或淤泥質(zhì)土之下，局部分布于地表，多透鏡體狀，厚度0～2.60m。

<8-2>礫質(zhì)粘性土（Qel）

褐紅、褐黃夾灰白色及肉紅色，可塑狀，由下伏基巖殘積而成，原巖結(jié)構(gòu)清晰可辨，可塑，光滑，搖振反應(yīng)無，干強(qiáng)度中等，粘性一般，夾有石英顆粒，局部含石英顆粒較少過渡為砂質(zhì)粘土。具一定臨空面或動(dòng)水作用下易軟化崩解。區(qū)間范圍內(nèi)多呈片狀或透鏡體狀分布，厚約0～11.20m。

<9-1>全風(fēng)化花崗巖（γ53）

褐黃，褐紅，灰白，肉紅等色為主，局部為灰褐色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，尚可辨認(rèn)，裂隙極發(fā)育，巖芯呈堅(jiān)硬土柱狀，手捏可碎，浸水可捏成團(tuán)，具一定臨空面或動(dòng)水作用下易軟化崩解，偶爾夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊或角礫。區(qū)間范圍內(nèi)呈層狀分布于殘積層與強(qiáng)風(fēng)化之間，厚度變化較大，厚度約1.60～12.50m，頂面埋深6.75～21.00m。

1.3水文地質(zhì)條件

區(qū)間范圍地下水主要有第四系孔隙水、基巖裂隙水。第四系孔隙潛水主要賦存于沖洪積砂層及砂（礫）質(zhì)粘土層中。地下水埋深為0～5.30m，以孔隙潛水為主，局部地段微承壓。主要由大氣降水補(bǔ)給，水質(zhì)易被污染。

1.4到達(dá)端頭地下管線布置

到達(dá)端頭地下管線復(fù)雜，下有給水管、燃?xì)夤艿?、雨水管道、污水管、電力電信線路等。

二、 編制依據(jù)

2.1甲方提供的本工程施工現(xiàn)場(chǎng)布置圖及其它有關(guān)圖紙、說明。

2.2《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）

2.3《土建注漿施工與效果檢測(cè)》。

2.4《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2002）

2.5《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50299-2018）

2.6《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》（GB50307-2012）

2.7我公司多年采用從日本引進(jìn)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的地質(zhì)改良技術(shù)和設(shè)備，并結(jié)合近年來類似工程成功經(jīng)驗(yàn)。

三、施工方案

3.1二重管無收縮定向旋噴WSS工法的特點(diǎn)：

3.1.1采用特殊的端點(diǎn)監(jiān)控器和二重管噴射方式，使注入系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，具有很高的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。

3.1.2可以進(jìn)行一次、二次噴射切換，回路變換裝置容易實(shí)行，所以能實(shí)行復(fù)合噴射。

3.1.3瞬結(jié)性一次噴射和浸透性二次噴射的復(fù)合比率，在土層改良時(shí)可以自由地設(shè)定，從粘性土、砂質(zhì)土到地下水非常多的砂礫層，以及更加復(fù)雜的復(fù)合地層都可以適用。

3.1.4二次噴射材料是低粘性且凝膠時(shí)間長(zhǎng)的浸透性漿材，可以用壓力噴射到均勻的土質(zhì)顆粒之間，由于這樣的操作方法，減少了對(duì)周圍建筑物的影響。

3.1.5由于一次噴射是限制噴射，二次噴入是的滲透噴射，漿材不會(huì)向噴入范圍外溢出，從而有利保護(hù)地下環(huán)境而不被污染。

3.2土壤加固及止水原理：

噴漿時(shí)在不改變地層組成的情況下，將土層顆粒間存在的水強(qiáng)迫擠出，使顆粒間的空隙充滿漿材并使其固結(jié)，達(dá)到改良土層性狀的目的。其噴漿特性是使該土層粘結(jié)力（C）、內(nèi)磨擦角（φ）值增大，從而使地層粘結(jié)強(qiáng)度及密實(shí)度增加，起到加固作用；顆粒間隙充滿了不流動(dòng)而且固結(jié)的漿材后，使土層透水性降低，而形成相對(duì)隔水層。

土壤加固后強(qiáng)度：卵石層達(dá)到25～30kg/㎝2、細(xì)中砂層達(dá)到15～20kg/㎝2、粘土層達(dá)到10～12 kg /㎝2；止水系數(shù)可達(dá)到：K=10-7㎝/s～10-8㎝/s。

3.3漿材分類：

二重管無收縮定向旋噴樁WSS工法隨著材料的不同，可以分為懸濁液型和溶液型兩個(gè)工法。在實(shí)際施工時(shí)，可根據(jù)地質(zhì)狀況、設(shè)計(jì)要求從這兩種類型中選擇出更切合實(shí)際的工法，以達(dá)到更佳的噴入效果。

3.3.1懸濁液型漿材適用范圍：

1）軟弱粘性土；

2）松馳沖積砂復(fù)合層；

3）砂礫層的前處理；

4）裂隙及其它空隙；

5）人為造成的松馳地盤。

3.3.2溶液型漿材適用范圍：

1）洪積砂層；

2）改良前縫隙大、松馳的沖積砂層；

3）改良前縫隙大的砂礫層。

3.4噴入材料特性

無收縮漿材屬于安全性、高滲透性的噴漿材料，固結(jié)硬化時(shí)間可根據(jù)實(shí)際工程需要進(jìn)行調(diào)整。無收縮漿材分為超高強(qiáng)度型CT-1#、高強(qiáng)度型CT-2#、普通型CT-3#三種類型。

3.4.1無收縮漿材特點(diǎn)：

（1）固結(jié)硬化時(shí)間容易調(diào)整，設(shè)計(jì)硬化時(shí)間長(zhǎng)的漿材也具有很高強(qiáng)度。

（2）滲透性良好，特別是對(duì)微細(xì)砂層的滲透性優(yōu)易。

（3）地層中有流動(dòng)水的情況下也具有很強(qiáng)的固結(jié)性能。

（4）漿材強(qiáng)度、硬化時(shí)間、滲透性能可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要任意調(diào)整。

（5）漿材不流失、固結(jié)后不收縮，硬化劑無毒，對(duì)地下水不會(huì)造成污染。

3.4.2標(biāo)準(zhǔn)漿材的性質(zhì)：

	比 重（20OC）			粘 度（cps/20OC）			PH值
	A液	B液	A B液	A液	B液	A B液	A液	B液	A B液
CT-1#	1.30	1.05	1.18	18.1	1.8	4.2	1.3	11.5	7.5
CT-2#	1.26	1.04	1.15	12.0	1.4	4.2	1.5	11.2	7.2
CT-3#	1.20	1.03	1.12	4.1	1.4	2.4	11.5	1.4	7.2

3.4.3 CT-固結(jié)體的透水系數(shù)：

	CT-1#	CT-2#	CT-3#
透水系數(shù)k（cm/s）	1×10-8	1×10-7	1×10-6

3.4.4無收縮漿材標(biāo)準(zhǔn)配比如下表所示：

種類		CT-1#	CT-2#	CT-3#
A液 （200L）	改性水玻璃（L）	150	130	100
	水（L）	50	70	100
B液 （200L）	GS（L）	30	20	10
	H劑（L）	2～5	2～8	4～7
	水（L）	剩余量	剩余量	剩余量
C液 （200L）	水泥（L）	25	20	15
	H劑（L）	2	4	6
	C劑（L）	2～4	2～6	3～7
	Xpm劑（L）	15	10	5～7
	水（L）	剩余量	剩余量	剩余量

3.4.5噴漿效果的持久性：

二重管無收縮定向旋噴WSS工法，由于采用有針對(duì)性的特殊材料，其效果的耐久性比其他噴漿辦法的更為持久。噴漿后其效果的耐久性比較好。

3.5二重管無收縮定向旋噴WSS工法注入率的考慮方法：

對(duì)于水玻璃漿材來說，如果施工加壓力，容易引起體積（收縮）的變化，而對(duì)于二重管無收縮定向旋噴樁WSS工法來說，施工加的壓力使?jié){材成流線型，這樣能使?jié){材有效地噴入到地層中，并產(chǎn)生相當(dāng)高的強(qiáng)度，以達(dá)到噴入目的。從二重管無收縮定向旋噴WSS工法發(fā)明以來取得的成功的事例上分析，噴如率和噴入效果存在著差異，一般以1.0～1.5Mpa或3.0～5.0Mpa壓力考慮，噴入率可達(dá)到土的體積的45%～60%。

3.5.1工程注漿材料配比單：

1）其特性對(duì)地下水而言，不易溶解；

2）對(duì)不同地層，凝結(jié)時(shí)間可調(diào)節(jié)；

3）對(duì)含砂層能控制浸透距離；

4）高強(qiáng)度、止水；

WSS無收縮工法加固注漿漿液配比：

A液	B液	C液	MC液
硅酸鈉25L （水玻璃） 水	Gs劑 8.5kg P劑 4.5kg DHP劑 6.7kg GOX劑 7.1kg 水	水泥 200kg DHP劑 2.6kg GOX劑 2.2kg XPM劑 2.4kg 水	MC超細(xì)水泥150kg DHP劑 5.6kg GOX劑 4.2kg XMP劑 5.4kg MC:水=1:1.2
100			100
注：溶液由A、B液組在；懸濁液由A、C組成、MC液

注:1、A液 水：硅酸鈉=1：1 2、A液：C液=1：1 3、硅酸鈉密度1.37

3.6施工工序

在鉆桿端點(diǎn)裝有管內(nèi)混合器，使?jié){材混合。如果達(dá)到所定的深度，內(nèi)管的噴氣漿關(guān)閉，以進(jìn)行橫噴射。用注漿泵注A、B（C）兩液分別入外管和內(nèi)管，并在二重管的端端頭混合室內(nèi)混合，通過濾網(wǎng)在水平方向?qū)嵭袊娚?，使?jié){材能浸透到地層中。

注漿加固布孔圖

3.6.1注漿施工步驟：

成孔（深度3m～12m）—連接管路—開機(jī)注漿—壓力達(dá)到2Mpa—停止注漿—終孔—等待漿液初凝—用雙快水泥封堵孔口（封孔）。

3.6.2注漿參數(shù)控制

1）注漿孔位間距控制在1.2m，注漿孔層與層之間間距為0.8m，打入角度為9度。

2）注漿加固范圍為隧道范圍外2m范圍。

3）注漿壓力控制在0.5～2Mpa。

4）外圍注漿孔注漿量控制在8～10 m3，內(nèi)側(cè)注漿量控制在10～11 m3。

3.6.3注漿加固要求

1）加固后的土體具有良好的自穩(wěn)能力。

2）注漿后，土體的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1Mpa。

3)加固后的土體應(yīng)滿足抗?jié)B要求，滲透系數(shù)不大于1*10-6cm/s。

注：具體注漿加固孔位布置見附圖。

3.7主要的機(jī)械設(shè)備：

[機(jī)械] [器具] [其他]

鉆孔機(jī) 旋轉(zhuǎn)二重管 排水處理裝備

噴漿混合器 噴頭 測(cè)定器具

注漿泵 混合器 凝膠時(shí)間測(cè)定儀

電磁式壓力流量計(jì) 逆止閥 PH值測(cè)定儀

消音器

WSS工法施工機(jī)械配置見下圖：

3.8二重管無收縮定向旋噴WSS工法施工的特點(diǎn)：

3.8.1在噴漿的過程中，噴漿管不回轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生漿材溢流現(xiàn)象，并且對(duì)土層具有很強(qiáng)的滲透性。噴入范圍可人為控制。

3.8.2在二重管的端頭設(shè)置的漿液混合器中，A、B（C）無收縮漿材可以完全地混合，均勻的噴入到地層中，凝結(jié)時(shí)間可以自由調(diào)節(jié)，并且可以實(shí)行復(fù)合噴入施工。

3.8.3被混合的漿材，加壓后可以在水平方向進(jìn)行噴射。

3.8.4施工從鉆孔到噴漿完畢，可以連續(xù)進(jìn)行。

3.8.5噴入材料從水玻璃到二氧化硅等膠狀體幾乎全部可以使

用。

3.8.6對(duì)于任何土層都可以進(jìn)行噴射。

3.9二重管無收縮定向旋噴WSS工法的應(yīng)用范圍：

由于二重管無收縮定向旋噴樁WSS工法是定壓、定量、定向地進(jìn)行地基基礎(chǔ)的處理，因此可進(jìn)行各類型地基基礎(chǔ)、巖土工程的基坑加固處理及護(hù)坡施工、各類型暗挖隧道的加固及止水、建筑物及構(gòu)筑物沉降與傾斜的定向抬高及糾偏等施工。如盾構(gòu)工程加固土壤、橋墩基礎(chǔ)加固、基坑護(hù)坡加固及止水、穿越河床隧道與建筑物下隧道加固及止水等是最為常見的土壤加固施工。

4 工程質(zhì)量保證體系

在本工程注漿施工中，應(yīng)以嚴(yán)格組織管理體系和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量體系來保證工程質(zhì)量。

4.1質(zhì)量控制

4.1.1工程質(zhì)量嚴(yán)格按照本工程制定，并經(jīng)甲方和監(jiān)理工程師認(rèn)可的施工方案執(zhí)行，嚴(yán)格按國(guó)家有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)控制施工。

4.1.2根據(jù)施工程序，嚴(yán)把鉆孔深度、配料注漿壓力、注漿量關(guān)，每一道工序均安排專人負(fù)責(zé)，并記錄好每一道工序的原始數(shù)據(jù)。

4.2工程質(zhì)量保證制度

4.2.1成立工程項(xiàng)目經(jīng)理為責(zé)任的質(zhì)量管理小組，完善質(zhì)量保證體系，嚴(yán)格執(zhí)照質(zhì)量體系中規(guī)定的責(zé)權(quán)要求運(yùn)行。

4.2.2定期召開質(zhì)量分析會(huì)議，組織質(zhì)量教育，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢”制度，加強(qiáng)技術(shù)交底工作，強(qiáng)化工序控制，由責(zé)任心強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師擔(dān)任質(zhì)量控制人員，實(shí)行監(jiān)督檢查，保證工程質(zhì)量。

4.2.3加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工材料管理，嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)料檢驗(yàn)制度，保證施工材料滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，不合格材料不得進(jìn)場(chǎng)使用，確保工程質(zhì)量。

4.2.4配備好施工機(jī)具和計(jì)量工具以滿足施工要求，建立健全各種資料、原始記錄、作為評(píng)價(jià)工程質(zhì)量的重要依據(jù)。

4.2.5加強(qiáng)與甲方、監(jiān)理的配合，認(rèn)真接受指導(dǎo)和監(jiān)督。

4.3工程質(zhì)量保證措施

4.3.1鉆孔施工：開鉆前，嚴(yán)格按照施工布置圖，布好孔位。鉆機(jī)定位要準(zhǔn)確，開鉆前的鉆頭點(diǎn)位與布孔點(diǎn)間距相差不得大于2㎝，鉆桿傾斜度不得大于1O。

4.3.2配料：采用準(zhǔn)確的計(jì)量工具，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配方配料施工。

4.3.3注漿：注漿一定要按程序施工，每段進(jìn)漿要準(zhǔn)確，注漿壓力一定要嚴(yán)格控制在0.5～2Mpa，專人操作。當(dāng)壓力突然上升或從孔壁溢漿，應(yīng)立即停止注漿，每段注漿量應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行，跑漿時(shí)應(yīng)采取措施確保注漿量滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3.4注漿完成后，應(yīng)采用措施保證注漿時(shí)不溢漿、不跑漿。

4.3.5每道工序均要安排專人，并做好操作記錄。

5 安全措施

5.1建立健全各種崗位責(zé)任制，嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)交接制度。

5.2鉆機(jī)注漿泵及高壓管路必須試運(yùn)轉(zhuǎn)，確認(rèn)機(jī)械性能和各種閥門管路，壓力表完好后，方準(zhǔn)施工。

5.3每次注漿前，要認(rèn)真檢查安全閥、壓力表的靈敏度，并調(diào)整到規(guī)定注漿壓力位置。

5.4安裝高壓管路和泵頭各部件時(shí)，各絲扣的聯(lián)接必須擰緊，確保聯(lián)接完好。

5.5注漿過程中，禁止現(xiàn)場(chǎng)人員在注漿孔附近停留，防止密封膠沖式閥門破裂傷人。

5.6注漿時(shí)不得隨意停水停電，必要時(shí)必須事先通知，待注漿完成并沖洗后方可停水停電。

5.7注漿施工期間，必須有專門機(jī)電修理工，以便出現(xiàn)機(jī)械和電器故障時(shí)能及時(shí)處理。

5.8注漿現(xiàn)場(chǎng)操作人員必須佩戴安全帽、口罩和手套等勞保用品，方可進(jìn)行注漿施工。

5.9施工前必須做好施工準(zhǔn)備，并請(qǐng)甲方或總包方提供周邊詳細(xì)布置圖。

6 安全保證措施及體系

6.1 安全生產(chǎn)目標(biāo)及保證體系

6.1.1 安全生產(chǎn)目標(biāo)

本工程的安全生產(chǎn)目標(biāo)為：“二無、二杜絕、一創(chuàng)建”。“二無”即：無工傷死亡事故 。無交通死亡事故?！岸沤^”即：杜絕重傷事故 。杜絕重大工程事故?！耙粍?chuàng)建”即：創(chuàng)建安全文明工地。

6.1.2 安全管理機(jī)構(gòu)及安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

安全管理機(jī)構(gòu)和安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)見下圖：

安全管理機(jī)構(gòu)圖

6.1.3 建立健全項(xiàng)目部安全保證體系

建立健全項(xiàng)目部安全保證體系是整個(gè)施工順利實(shí)施的保障，是確保工程質(zhì)量和工期的前提。

1）建立完善地安全體系

安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)圖

項(xiàng)目經(jīng)理部成立以項(xiàng)目經(jīng)理、總工程師為首的安全領(lǐng)導(dǎo)小組，組織領(lǐng)導(dǎo)安全施工管理工作，積極推動(dòng)全面安全管理工作的深入開展。

1. 建立健全的自檢制度項(xiàng)目經(jīng)理部建立二級(jí)安全管理體系，項(xiàng)目經(jīng)理部設(shè)、質(zhì)量安全環(huán)保部，施工班組設(shè)安檢員、分別實(shí)施檢查任務(wù)，同時(shí)認(rèn)真接受外部監(jiān)督。安全保障組織機(jī)構(gòu)見下圖，安全保障管理程序見下圖，安全保障檢查程序見下圖。

安全施工領(lǐng)導(dǎo)小組

安全保障組織機(jī)構(gòu)圖

7 注漿施工程序及人員組織

7.1施工程序及人員組織

8 注漿效果檢測(cè)手段

8.1注漿施工結(jié)束后，通過注漿體內(nèi)鉆孔，用壓水、注水或抽水等辦法測(cè)定地基的流量及滲透系數(shù)，不合格的需進(jìn)行補(bǔ)充注漿。檢查孔的數(shù)目約為總注漿孔數(shù)的5～10%，布孔的重點(diǎn)是地質(zhì)條件不好的地段以及注漿質(zhì)量較差或有疑問的部位。在防滲注漿工程中，這類檢測(cè)是一種重要而基本的手段。

對(duì)加固注漿而言，上述水力物理性質(zhì)雖不能直接反映加固效果，

但至今仍舊被廣泛的當(dāng)作一種參考指標(biāo)，因?yàn)槲看笮∨c地基的密度和強(qiáng)度之間存在著一定的關(guān)系。

8.2通過鉆孔，從注漿體內(nèi)取出原狀樣品，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行必要的試驗(yàn)研究。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，通過這類檢測(cè)可得出下述幾項(xiàng)重要的物理力學(xué)性能指標(biāo)，據(jù)此能對(duì)注漿效果做出比較確切的評(píng)價(jià)：

8.2.1樣品的密度；

8.2.2結(jié)石的性質(zhì)；

8.2.3漿液充填率及剩余孔隙率

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