盾构换刀区加固方案 - 图文

目录

第一章 编制原则依据 ................................................................................................. 1

1.1编制依据 ............................................................................................................... 1 1.2编制原则 ............................................................................................................... 1 第二章 工程概况 ............................................................................................................. 2

2.1工程概况 ............................................................................................................... 2 2.2地质水文概况 ................................................................................................... 2 第三章 换刀区域选择 ............................................................................................... 11

3.1换刀区域选择原则 ..................................................................................... 11 3.2换刀区域初步确定 ..................................................................................... 11 3.3初步换刀点施工情况调查 ................................................................... 12 3.4换刀点位设计及地质性状 ................................................................... 13 第四章 加固方案概述 ............................................................................................... 21

4.1换刀区加固范围 ........................................................................................... 21 4.2加固方案比对 ................................................................................................. 22 4.3换刀区加固方案确定 ............................................................................... 27 第五章 施工部署 ........................................................................................................... 28

5.1施工人员部署 ................................................................................................. 28 5.2施工机械部署 ................................................................................................. 28 5.3施工进度计划 ................................................................................................. 29 第六章 施工方案 ........................................................................................................... 30

6.1注浆加固总体方案 ..................................................................................... 30

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6.2三管旋喷注浆施工 ..................................................................................... 31 6.3袖阀管施工 ....................................................................................................... 37 第七章 质量保证措施 ............................................................................................... 41

7.1三管旋喷桩质量保证措施 ................................................................... 41 7.2袖阀管质量保证措施 ............................................................................... 41 第八章 安全保证措施 ............................................................................................... 43

8.1.安全生产教育 ................................................................................................ 43 8.2.施工现场安全管理 .................................................................................... 44 8.3.安全检查制度 ................................................................................................ 44 8.4.机械设备安全控制 .................................................................................... 45 第九章 文明施工和环保措施 ............................................................................ 46

9.1.文明施工措施 ................................................................................................ 46 9.2 环境保护措施 ................................................................................................ 47 第十章 施工应急预案 ............................................................................................... 49

10.1.方针原则 ......................................................................................................... 49 10.2工程特点 .......................................................................................................... 49 10.3应急机构的人员责任及分工 .......................................................... 49 10.4事故应急援救 .............................................................................................. 50 10.5应急救援规定和要求 ............................................................................ 51 10.6现场急救原则和步骤 ............................................................................ 51

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第一章 编制原则依据

1.1编制依据

1.太原铁路枢纽新建西南环线工程XNHS-1标段(里程改DK01+146.0~改DK06+127.0)施工调查报告； 2.太原铁路枢纽新建西南环线工程XNHS-1标段(里程改DK01+146.0~改DK06+127.0)咨询图； 3.《地下铁道工程施工及验收规范》； 4.《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》； 5.《盾构施工常压开仓作业人安全管理规定的通知》； 6.铁路隧道工程施工安全技术规程TB10304—2009； 7.工程建设施工企业质量管理规范GB/T50430—2007; 8.铁路项目建设管理资料规程TB10443—2010。 1.2编制原则

1.指导盾构换刀区的加固施工工作； 2.保证停机部位掌子面土体稳定，为作业人员安全的提供作业环境； 3.保证开仓换刀工作的安全、有序、快速进行； 4.根据地质情况，采用最合适的加固工艺； 5.根据沿线建构筑物分布，选取最合理的换刀加固区域。

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第二章 工程概况

2.1工程概况

太原枢纽新建西南环线起自西山支线汾河站，终至北六堡站，线路途经太原市尖草坪区、万柏林区、晋源区、小店区和晋中市榆次区，主要吸引汾河以西区域，并通过太岚线间接吸引古交及岚县，全长53.540km。

我公司承建的改DK1+146—改DK6+127段东晋隧道全长4981m，设计为明挖+盾构两种结构形式，共分明挖始发段（104m）、盾构施工段（4850m）、明挖接收井（27m）三部分。

盾构区间（改DK1+250—改DK6+100）全长4850m，地面高程，自改DK1+250始发后，沿既有东晋支线铁路方向向南敷设，穿越规划太原地铁1号线、3号线，沿线依次穿越西矿街、华清苑小区、迎泽西大街、闫家沟铁路桥、虎峪河、南内环西街、九院沙河、西中环、光华街、大井峪街、长风西街后到达接收端。

自北向南掘进

图2.1-1 盾构区间线路图

2.2地质水文概况

2.2.1 地质概况

太原市位于山西省境中央，西、北、东三面环山，中、南部为河谷平原，东部山地为太行山的延续，西部山地为吕梁山东翼，北部舟山为滹沱河和汾河的分

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水岭，东西山中间为丘陵及太原晋中盆地。全市整个地形北高南低呈簸箕形，区域轮廓呈蝙蝠形，东西横距约144公里，南北纵约107公里，平均海拔约800米。

太原枢纽西南环线改线段主要通过太原晋中盆地。地貌主要为丘陵缓坡、洪积平原及冲积平原。隧道改DK0+400～改DK5+300沿线主要分布有玉门河、西矿街、迎泽西大街、虎峪河、九院沙河、光华街、长风西街及居民区。地形平坦开阔，略有起伏。

山前洪积平原，地形平坦开阔，略有起伏。隧道经过的地区分布有既有铁路、道路、河流、地面建筑物及少量菜地，地面高程805.42～823.62m。

隧道区沿线地面建筑物主要为窊流村民房及居民小区等建筑物；下穿的主要河流、道路、铁路为重机铁路专用线（改DK0+580）、玉门河（改DK1+100）、西矿街（改DK1+592）、迎泽西大街（改DK2+068）、虎峪河（改DK2+150）、在建的南内环西街公路桥（改DK3+280）、西中环公路桥（改DK3+566）、九院沙河（改DK3+350）光华街（改DK3+850）及长风西大街（K5+890）；由于线路经过市区，地下分布有各种管线等。

隧道范围内地层主要为第四系全新统人工堆积层（Q4ml），第四系全新统洪积层（Q4pl）。各层具体分布详见工程地质断面图、横断面图及地质柱状图。

隧道区地层岩性由新至老分述如下： 1.第四系全新统人工堆积层（Q4ml）

①2素填土，黄褐色、褐黄色。主要成分为粉质黏土、粉土，粉质黏土：坚硬～软塑；粉土：中密，潮湿。层厚0～6.7m,呈透镜状分布在表层。

①3杂填土，杂色、灰黑色，松散～稍密，稍湿～潮湿，成分主要为炉渣、煤渣、碎石块、水泥块、生活垃圾等。层厚0～5.7m,呈透镜状分布在表层。

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2.第四系全新统洪积层（Q4pl）

③15新黄土，黄褐色、褐黄色、褐红色，软塑～坚硬，含针状孔隙及白色菌丝，含少量钙质结核。层厚0.7～13.8m。

③20粉质黏土，黄褐色、褐黄色、褐红色，软塑，夹薄层粉土及砂类土，含铁锰氧化物及钙质结核。层厚1.3～5.7m。

③21粉质黏土，黄褐色、褐黄色、褐红色、淡黄色，软塑～硬塑，夹薄层粉土及砂类土，含铁锰氧化物及钙质结核，局部含圆砾或卵石。层厚1.0～16.3m。

③22粉质黏土，褐黄色、褐红色、棕红色，软塑～硬塑，夹薄层粉土及砂类土，含铁锰氧化物及钙质结核，局部含圆砾或卵石。层厚1.7～17.7m。

③30粉土，褐黄色、黄褐色，稍密～密实，稍湿～湿，含铁锰氧化物及少量钙质结核，局部夹薄层粉质黏土。层厚1.9～9.1m。

③31粉土，褐黄色、黄褐色、浅黄色，稍密～密实，稍湿～湿，含铁锰氧化物及少量钙质结核，局部含圆砾或卵石，局部夹薄层粉质黏土。层厚1. 0～17.7m。

③32粉土，褐黄色、黄褐色、浅黄色，密实，湿，含铁锰氧化物及少量钙质结核，局部含圆砾或卵石，局部夹薄层粉质黏土。层厚1.9~8.3m。

③62粉砂，黄褐色、褐黄色、棕黄色、灰黄色，稍密，稍湿～很湿，含少量圆砾，夹薄层黏性土。层厚1.3~2.7m。标贯N=14击。

③63粉砂，黄褐色、褐黄色、棕黄色、灰黄色，稍密，稍湿～很湿，含少量圆砾，夹薄层黏性土。层厚1.1~3.9m。标贯N=18击。

③72细砂，黄褐色、褐黄色、褐灰色，稍密，稍湿～很湿，局部含圆砾或卵石。层厚0.5~5.7m。标贯N=10~15击。

③73细砂，黄褐色、褐黄色、褐灰色，中密，稍湿～很湿，局部含圆砾或卵

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石。层厚0.8~2.8m。标贯N=17~25击。

③77细砂，灰褐色、褐黄色，中密，饱和，局部含圆砾或卵石。层厚1.4m左右。标贯N=18击。

③81中砂，灰褐色、灰黄色、浅黄色、棕黄色、黄褐色，松散，稍湿，偶夹薄层粉土及粉质黏土。层厚0.9～4.2m。标贯N=8~10击。

③82中砂，灰褐色、灰黄色、褐黄色、黄褐色、灰色，稍密，稍湿～饱和，含少量细圆砾，偶夹薄层粉土及粉质黏土。层厚0.8～5.9m。标贯N=11~15击。

③83中砂，灰褐色、灰黄色、黄褐色、褐黄色，中密，稍湿～饱和，局部含圆砾或卵石。偶夹薄层粉土及粉质黏土。层厚0.6～10.0m。标贯N=17~26击。

③84中砂，灰褐色、灰黄色、褐灰色，密实，很湿～饱和。偶夹薄层粉土及粉质黏土。层厚1.0～3.9m。标贯N=31击。

③92粗砂，棕褐色，稍密，稍湿。层厚0.8～1.5m。标贯N=12击。 ③93粗砂，黄褐色、灰黄色、灰褐色、褐灰色，中密，很湿～饱和，含少量细圆砾，偶夹薄层粉土及粉质黏土。层厚0.5～6.1m。标贯N=16~30击。

③94粗砂，黄褐色、灰黄色、灰褐色，密实，很湿～饱和，局部含圆砾或卵石。层厚0.9～2.0m。标贯N=33~39击。

③102砾砂，黄褐色、灰黄色、灰褐色、褐黄色，稍密，稍湿～饱和，局部含圆砾或卵石。层厚1.2～7.6m。

③103砾砂，黄褐色、灰黄色、灰褐色、褐黄色，中密，稍湿～饱和，局部含圆砾或卵石。层厚2.1～6.6m。

③104砾砂，黄褐色、灰黄色、灰褐色、褐黄色，密实，稍湿～饱和，局部含圆砾或卵石。层厚1.6～3.5m。

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③162/163/164圆砾，黄褐色、灰褐色、杂色，松散～密实，稍湿～饱和，成分以砂岩及灰岩为主，呈浑圆状或圆棱状，一般粒径2~20mm，最大粒径300mm，充填砂粒及黏性土。层厚1.2～8.2m。改DK0+400~改DK4+400范围内均有分布。

③173/174卵石，褐灰色、黄褐色、褐黄色、杂色，中密～密实，稍湿～饱和，成分以砂岩及灰岩为主，呈浑圆状或圆棱状，一般粒径20~60mm，最大粒径200mm，充填砂及土。层厚1.3～8.3m。改DK1+030~改DK1+140、改DK1+350~改DK1+830、改DK2+880~改DK3+000、改DK3+760~改DK4+320范围内均有分布

③25含圆砾粉质黏土，黄褐色、褐黄色、棕褐色，软塑～硬塑，含较多圆砾，成分以砂岩为主，呈圆棱状或浑圆状，一般粒径2~20mm，最大粒径100mm，局部夹薄层粉质黏土。层厚0.70～11.80m。

③26含黏土圆砾，灰褐色、黄褐色，密实，饱和，成分以砂岩为主，呈浑圆状或圆棱状，一般粒径2~20mm，最大粒径80mm，充填黏性土及少量砂粒。层厚1.90～3.10m。 2.2.2 水文地质概况

隧道区地下水类型为第四系孔隙潜水，主要赋存于第四系粉土、砂土及碎石土地层中；接受大气降水、洪积平原上游侧向地下水及地表水体入渗补给。经2008年、2009年、2013年勘察期间测得的混合地下水埋深6.6～30.8m（高程786.29～808.47m），地下水位埋深变化较大，地下水位变化幅度2.0～4.0m。

根据收集的隧道区沿线附近2007年、2010年、2013年（5月份枯水季节）太原市浅层地下水等水位线图对比显示：隧道区自小里程至大里程浅层地下水高程803.34~789.03m，地下水位高程总的趋势为小里程高大里程底，且小里程地段

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地下水位具上升趋势。

由于勘察时间跨度较大（2008年至2014年），本次提供的地下水位线是在原勘探期间测得的混合地下水位基础上，结合收集到的隧道区沿线附近2007年、2010年、2013年（5月份枯水季节）太原市浅层地下水等水位线图以及场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素，调整后的地下水位线详见工程地质纵断面图。

经现场抽水试验和室内渗透试验结果并参考地区经验，各层的渗透系数见表2.2-1。

表2.2-1 各地层的渗透系数及透水性

项 目 地层编号及岩性 ③15 ③11 ③20 ③21 ③22 ③30 ③31 ③32 ③62/63/64 ③72/73/74 ③82/83/84 ③92/93/94 ③102/103/104 ③162/163/164 ③172/173/174 ③25 ③26 新黄土 黏土 粉质黏土 粉质黏土 粉质黏土 粉 土 粉 土 粉 土 粉砂 细砂 中砂 粗砂 砾砂 圆砾 卵石 含圆砾粉质黏土 含黏土圆砾 渗透系数 推荐值 (m/d) 0.5 0.01 0.1 0.1 0.05 1 1 0.5 2 8 15 20 25 45 60 1 30 透水性 弱透水 弱透水 弱透水 弱透水 弱透水 弱透水 弱透水 弱透水 中等透水 中等透水 强透水 强透水 强透水 强透水 强透水 中等透水 强透水 注：1.0m/d=1.2×10-3cm/s 2.2.3 区间地质情况分段

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(1)里程1+250-2+500段盾构隧道混合地层段

主要穿越地层为新黄土、砂、圆砾、粉土、粉质粘土及少量卵石，各土层占比如图2.2-1所示，本段地质性状见地质纵断面图2.2-2所示。

图2.2-1里程1+250-2+500段穿越地层岩土占比分析

图2.2-2里程1+250-2+500段地质纵断面图

(2)里程2+500-4+300段盾构隧道卵石地层段

主要穿越为砂、粉土、粉质粘土、圆砾、卵石，其中勘探揭露卵石最大粒径为350mm，卵石层最厚为10.4m，各土层占比如图2.2-3所示，本段地质性状见

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地质纵断面图2.2-4所示。

图2.2-3里程1+400-4+080段穿越地层岩土占比分析

图2.2-4里程2+500-4+300段地质纵断面图

(3) 里程4+300-6+100段盾构隧道软土层段

主要穿越新黄土、粉质黏土、粉土地层，各土层占比如图2.2-5所示，本段地质性状见地质纵断面图2.2-6所示。

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图2.2-5里程4+300-6+100段穿越地层岩土占比分析

图2.2-6里程4+300-6+100段地质纵断面图

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第三章 换刀区域选择

3.1换刀区域选择原则

1、根据施工调查报告中的内容，掌握地面构建筑物与隧道的位臵关系，地下管线的位臵和与隧道的关系；

2、根据太原西南环改线初步设计图，了解隧道的行走路线，合理选择换刀点；

3、通过地质详勘报告和地质补勘报告，对整个区间的地质情况进行分段，选择换刀区域；

4、依据刀盘选型，刀具配臵形式，预估刀盘刀具在不同地层的磨损值，选择合理的换刀位臵。

5、根据区间地质情况分段，每个区段设试掘进段，试掘进段施工150环，掘进长度为300m，并设臵一换刀点。

6、每个地层过渡段设一换刀点。

3.2换刀区域初步确定

通过换刀区域的选择原则，初步确定换刀区域。盾构区间长度4850m，中间无检查井和中间风井，属于长距离盾构隧道施工。换刀区域确定主要根据地质情况分段来布臵：里程1+250-2+500段在里程改DK1+470处设臵1处试掘进换刀点，在里程改DK2+500设臵1处换刀点，本段盾构隧道共设臵2个换刀点；里程2+500-4+300段在里程2+800处设臵一试掘进换刀点，在里程改DK2+700-改DK4+300每盾构隧道设臵3个换刀点，每500m左右设臵1点，本段盾构隧道共设臵4个换刀点；里程4+300-6+100段在里程4+600处设臵1处试掘进换刀点，在里程5+500处设臵1处换刀点，本段盾构隧道共设臵2处换刀点。

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3.3初步换刀点施工情况调查

根据施工调查报告可知：

1、里程1+250-2+500段，其中里程1+250-1+400段无距离盾构隧道较近的建构筑物，地下无管线，但地面加固范围内高程差距较大，后期加固场地布臵较困难，可设臵换刀点。里程1+400-2+500段距离预设盾构换刀点的建构筑物有：改DK1+804.15～改DK1+866.8华清苑23#楼，改DK1+842.8～改DK1+906华清苑22#楼，改DK1+885.47～改DK1+949.44华清苑21#楼，改DK1+942.73～改DK2+043华清苑20#楼，改DK1+882～改DK1+949.31华清苑铁西小区1#楼，改DK1+841.65～改DK1+909.32华清苑铁西小区2#楼，改DK1+801.93～改DK1+869.34华清苑铁西小区3#楼，改DK1+908.66～改DK2+019.37华清苑铁西小区综合楼，改DK2+207～改DK2+351.61华峪小区12#楼，改DK2+352～改DK2+445华峪小区娱乐中心，改DK2+413.24～改DK2+560.76华峪小区7#楼，

2、里程2+500-4+300段距离预设盾构换刀点的建构筑物有：改DK2+413.24～改DK2+560.76中兴油库（龙威石化），改DK3+222.62～改DK3+332.65南内环西街高架桥（太原市环线道路建设工程—西中环北段工程），改DK3+510～改DK3+599西中环高架桥（太原市环线道路建设工程—西中环南段工程）。存在管线具体里程见管线施工调查报告。本段隧道两侧主要为居民小区，地面建构筑繁多，地下管线种类数量多，但大部分场地高程变化不大，地面加固选点具有一定的难度。

3、里程4+300-6+100段距离盾构隧道较近的地上构建筑物主要为低层的构建筑物，且不在加固范围内。存在的管线为改DK4+631.01的地下铁通管线，改DK4+676.08-改DK4+850.35的地下供电线。地面较平缓，管线较少，建构筑物

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少，选取换刀点的加固区域比较容易。其中里程5+100-6+100段距离盾构隧道的构建筑物主要为铁路原有的框架桥，但随着区间的施工，框架桥停用。存在的管线有改DK5+844.62-改DK6+106.46的地下供电线路。区段场地平整，管线和建构筑物较少，容易选取换刀加固区域。

3.4换刀点位设计及地质性状

3.4.1 第一处换刀点

1#换刀区域中心里程为改DK1+470，场地高地起伏不大，靠近居民居住区，施工中需严格控制噪音，具体位臵见下图3.4-1，地质性状见图3.4-2。

图3.4-1 1#换刀区域示意图

图3.4-2 地质纵断面图

3.4.2 第二处换刀点

2#换刀点加固区域设臵在中心里程改DK2+500处（见3.4-3图），场地高程

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起伏较大，尤其靠近华峪东区一侧，附近建筑主要为高层居民楼，后期施工需严格控制扬尘和噪音排放，做好外部沟通。

图3.4-3 2#换刀区域示意图

横剖面图 纵剖面图

图3.4-4 地质断面图 3.4.3 第三处换刀点 3#换刀点加固区域设臵在中心里程改DK2+800处（见3.4-5），场地高程起伏较大，尤其靠近小区一侧，被人为设臵成一道土坎，后期施工需注意泥浆的排

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放和噪音、扬尘等控制。

图3.4-5 3#换刀区域示意图

图3.4-6 地质纵断面图

3.4.4 第四处换刀点 4#换刀点加固区域设臵在中心里程改DK3+300处（见3.4-4），场地高程起伏不大，但场地内有绿色植被（主要为铁路轨道旁的隔音树），后期施工需移除，

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应早期进行协调，进行绿化迁移。

图3.4-7 4#换刀区域示意图

横剖面图 纵剖面图

图3.4-8 地质断面图

3.4.5 第五处换刀点

5#换刀点加固区域设臵在中心里程改DK3+800处（见3.4-9），场地高程起伏不大，附近管线较多，后期施工需加强管线的探测，了解管线的具体位臵，确保安全方可施工。

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图3.4-9 5#换刀区域示意图

横剖面图 纵剖面图 图3.4-10 地质断面图 3.4.6 第六处换刀点

6#换刀点加固区域设臵在中心里程改DK4+300处（见3.4-6）。场地高程起伏不大，但场地内有绿色植被（主要为铁路轨道旁的隔音树），后期施工需移除，应早期进行协调，进行绿化迁移。

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图3.4-11 6#换刀区域示意图

图3.4-12 地质纵断面图

3.4.7 第七处换刀点

7#换刀点加固区域设臵在中心里程改DK4+600处。场地高程起伏不大，但出于义井站内，需尽早协调场地占用问题，对轨道进行拆除，方可施工。

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图3.4-13 7#换刀区域示意图

横剖面图 纵剖面图 图3.4-14 地质断面图

3.4.8 第八处换刀点

8#换刀点加固区域设臵在中心里程改DK5+500处。场地高程起伏不大，但出于义井站内，需尽早协调场地占用问题，对轨道进行拆除，方可施工。

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图3.4-15 8#换刀区域示意图

图3.4-12 地质纵断面图

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第四章 加固方案概述

4.1换刀区加固范围

区间盾构施工采用直径为12.14m盾构机开挖，换刀区加固范围为横向盾构隧道及隧道上下3m,左右3m，具体范围见换刀区横剖面加固图4.1-1；纵向为18m，既盾构进入加固区前后6m,具体范围见图4.1-2换刀区纵剖面图。加固示意图如下：

：

图4.1-1 换刀区加固横剖面图

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图4.1-2 换刀区加固纵剖面图 4.2加固方案比对

4.2.1各加固方案对比

表4.2-1 加固方案对比表

方案项 目 优 点 缺 点 1.冒浆太多，需要外排，对旋喷桩 1.加固土体比较均匀。 2.施工速度较快 环境影响大。 2.浪费水泥 3.在硬土地层中桩径容易适用条件 1.对泥浆外排比较方便的地方。 2.土层均匀稳定。 3.地层为软粘土、砂土较软变小，在软土中容易变大。 地层。 1.加固体强度低，容易漏水、漏泥。 1.场地面积大，同时可以施工搅拌桩和旋喷桩。 旋喷桩和搅拌桩联合 施工速度较快 成本相对较低 2.对全风化岩加固效果差。 2.地层为粘性土。 1.水平孔施工困度，操作不安全。 2.钻孔与车站结构施工不能平行作业，影响总工期 3.集配液圈安装难度大。 1.全深冻结，制冷量大，成本高。 2.场地大，影响地面建筑物1.冻结长度短，所需制冷量水平冻结 小、成本低。 2.冻土帷幕厚度均匀，止水效果好。 垂 直 冻 1.对上部所有土层全部加固，施工安全可靠。 2.安装工艺简单 1.洞门扰动小 2.地基土的含水量＞10% 3.地基为砂性土、粘性土及强风化基岩。 全深 冻结 1.地面无建筑物和管线。 2.浅井冻结。 22

结 3.节省供液管，缩短工期 4.冻土帷幕均匀性好，强度高。 1.节省制冷量，成本相对局部 冻结 低。 2.非冻结冻胀小，地面影响小。 3.冻土帷幕均匀性好，强度高。 1.工艺简单，操作方便，总工期短。 2.对周围环境挤土作用较和地下管线。 1.冻结器安装工艺复杂。 2.供液用量多，管材成本大。 1.地面附近有管线和建筑物的，对地面沉降及冻能要求较严的地段。 2.适用深基坑冻结。 1.施工场地较大，影响地面建筑物和地下管线。 2.对于硬土效果差。 1.适用于软土地层。 SMW工法 小，抗渗能力较强。 3.墙体的抗弯与抗剪能力强。 4.H型钢可以回收，成本较低。 1.适用于各种地层 钻孔桩与搅拌桩联合体 2.墙体的抗弯与抗剪能力较强。 3.施工简单，设备要求低。 4.盾构机始发破除车站的围护结构后能保持开挖面的稳定。 1.深孔注浆法使用设备占地面积小，工法方便； 2.深孔管注浆法具有分序、分段、定深、定量、间歇、重复灌注的特点； 3.深孔注浆法可控制在不施工场地。 2.需要专门的泥浆处理设备。 1.适用于各种地层，包括软土、硬岩。 2.施工场地大。 对松散，成分以粉质粘土、一般用于50m以内的地表注浆； 浆液扩散范围不定，主要根据地质情况和注浆压力判断。 建筑垃圾为主，含少量碎石及块石片的杂填土层或砂层、卵石层等松散地层的土体加固。 弥补旋喷桩、搅拌桩局部没有咬合或成桩效果不好所产生的空隙。 深孔注浆 同地层的注浆量，无论是在注浆效果还是子经济效益上都称得上是比较理想的注浆方法； 4.深孔注浆法可实现多方位、多角度注浆。 1.一般用于50m以内的地表注浆，垂直和水平注浆均可； 袖阀管注浆 2.具有上下两个阻塞器，能将浆液限定任何区段内进行注浆，可达到分段注浆的目的； 23

3.阻塞器可在袖阀管内自由移动，可根据需要在注浆区域内反复注浆； 4.可根据地层特点，在同一袖阀管内采用不同的注浆材料，选用不同的注浆参数进行注浆； 4.2.2针对本工程加固方案比较

1.原理不同 ⑴水泥搅拌桩

深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。

在施工方法上，按其使用加固材料的状态，可分为浆液搅拌法（湿法，即本细则深层水泥浆搅拌法）和粉体搅拌法（干法）两种施工类型。

⑵高压旋喷桩

高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管，钻入土层的预定位臵，然后将浆液已高压流的形式从喷里射出，冲击破坏土体，高压流切割搅碎的土层，呈颗粒分散，一部分被浆液和水带出钻孔，另一部分则与浆液搅拌混合，随着浆液搅拌混合，喷浆管不断以360°回转提升，随着浆液的凝固，组成具有一定的强度和抗渗能力的作用。

在施工方法上，可分别采用单管法、双重管法、三重管法；在喷射形式上又可分为旋喷、定喷和摆喷三种。

⑶单重管、双重管、三重管高压旋喷桩的区别

?单管旋喷：只喷水泥浆液，桩径最小，桩径一般≤0.6m，一般用在松散、稍密砂层中，水泥用量一般＜200kg/m，正常施工速度一般在20cm/min。

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?双管旋喷：只喷水泥浆液和空气，桩径一般0.6m~0.8m，一般用在中密砂层中，水泥用量一般＜300kg/m，正常施工速度一般在10~20cm/min。

?三管旋喷：只喷水泥浆液和空气及高压水，机理是用高压水去切割土体，水泥浆然后再去充填切割后的土体，桩径一般1.0m~1.2m，可以在圆砾层内施工，水泥用量一般在400kg/m，正常施工速度一般在10~20cm/min。

旋喷施工中，水泥浆的用量和提速、灌浆压力、喷嘴大小都有关系的，所以在施工前得先做试验桩，确定合理施工参数和桩径。

⑷袖阀管注浆

袖阀管注浆法是通过较大的压力将浆液注（压）入岩土层中，注浆芯管上下的阻塞器可实现分段分层注浆，可由施工需要选择联系或跳段注浆。此工法在需要全程注浆的施工中，通过分段注浆，使得松散的地层和较密实的地层均得到很好的注浆加固效果，避免了以往的注浆工艺在松散地层和较密实地层同时存在时，松散地层注浆量大、较密实地层注不进浆的现象的发生。

2.机具不同 ⑴水泥搅拌桩

PH-5系列深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等制备水泥浆设备）。

⑵高压旋喷桩

旋喷桩机，高压柱塞泵，空压机 ，浆液搅拌机，灌浆泵，排污泵等设备。 ⑶袖阀管注浆

汽车钻，地质钻机，多功能钻机，高压柱塞泵，空压机 ，浆液搅拌机，灌浆泵，排污泵等设备。

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3.工艺不同 ⑴水泥搅拌桩

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

⑵高压旋喷桩

桩位放样→钻机就位→引孔（扩孔）到设计标高→封堵垂向喷嘴→搅浆→由下向上旋喷作业到设计顶→冲洗→移位。

⑶袖阀管注浆

测量定位→钻机就位→钻孔设计标高→下套壳料→安设袖阀管→反复多次注浆作业。

4.适用土层和用途不同 ⑴水泥搅拌桩

水泥搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、素填土、粉土、粘性土以及无流动地下水的松散砂土等土层。加固深度一般大于5.0m。

根据场地工程地质条件和上部结构荷载要求及水泥土桩的受力状态，深层搅拌桩形成的水泥土加固体，可作为基坑工程围护挡墙、防渗帷幕，大体积水泥稳定土等。深层搅拌加固体的形状可分为柱状、壁状、格栅状和块状等。其中，柱状加固体形式多用于软土加固的复合地基；壁状、格栅状加固体形式，主要作为深基坑开挖的围护档墙、防渗帷幕；块状加固体形式，多用于上部结构单位面积荷载大，不均匀沉降控制严格的构筑物地基。

⑵高压旋喷桩

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高压旋喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、素填土、粉土、砂土、碎石土、圆砾、卵石等土层，而当土层中含有较多的大量植物根茎或有较多的有机质以及地下水流速过大时，则需慎重使用或根据现场试验结果来确定其适用性，加固深度一般大于5.0m。

旋喷桩（加固体）可用于既有建筑和新建建筑地基加固，使地基竖向承载力大大增加，深基坑、地铁等工程的土层加固或防水。而在基坑围护工程中多以定喷或摆喷形式单独作为防渗幕墙使用，或与抗伏排桩配合（做桩间定向摆喷）作为防渗挡墙使用。

⑶袖阀管注浆

主要应用于：①对松散，成分以粉质粘土、建筑垃圾为主，含少量碎石及块石片的杂填土层或砂层、卵石层等松散地层的土体加固；②盾构机始发、到达时对洞门的加固；③弥补旋喷桩、搅拌桩局部没有咬合或成桩效果不好所产生的空隙；④充填矿区因过分开挖使地层出现破碎带或空洞，降低岩、土层的可压缩性，以减小周边建筑物的沉降和变形；⑤阻止路基产生的裂缝或沉降变大而进行的加固；⑥在深基坑周围做防渗处理等。

4.3换刀区加固方案确定

根据各加固方案的优缺点，以及适应范围，结合标段地质复杂性，场地条件以及现场给排水，临电条件，将盾构8处换刀区域的加固方案确定为三管旋喷桩加固结合袖阀管加固。

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第五章 施工部署

5.1施工人员部署

表5.1-1施工人员配备表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工种 项目部管理人员 班组长 汽车钻司机 旋喷桩司机 电工 普工 测工 机修工 拌浆工 合 计： 人数 4 7 2 4 2 10 2 2 10 43 备注 5.2施工机械部署

本工程拟投入1台汽车钻及配套设备和2套高压旋喷桩设备进行加固施工，主要施工机械设备如下表：

表5.2-1 高压旋喷桩主要施工机械配备表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 设备名称 旋喷桩机 高压清水泵 三柱塞泥浆泵 排污泵 泥浆搅拌泵 拌浆机 空压机 储浆桶 挖掘机 型号 GS500-4 XZ BW-200 7.5DNP-120 UB3 UB3 6m3 PC60 单位 台 台 台 台 台 台 台 个 台 数量 2 2 2 4 2 2 2 4 1 用电量(KW) 60 220 60 30 18 18 148 表5.2-2 袖阀管注浆主要施工机械配备表

序号 1 2 3 4 5 名称 汽车钻机 全站仪 水准仪 高压注浆泵 搅浆机 型号 XPB-90E 200L 数量 1台 1台 1台 1台 5台 功率（kw） 90KW 4.5 KW 备注 28

6 7 8 9 水泵 空压机 电缆 配电箱 扬程40m,30m3/h 90mm2 （二级、三级） 8台 2台 500m 4个 洗井 5.3施工进度计划

根据我部施工进度及盾构总体筹划时间，再综合考虑加固施工场地等因素，原则上在盾构经过前3～4个月完成加固施工。

个别加固施工场地狭小，除作好充分的物质和人员准备外，必须合理安排施工程序和场布，选择科学、合理的施工流程，将工期缩短，为后续工程争取时间。

为争取时间，加固施工原则上要考虑全天施工，按每天24小时施工计算。详细进度计划见下表：

表5.3-1 1-8#换刀区域加固进度计划表

序号 1 3 4 5 6 日历天 任务名称 施工准备 设备调试 旋喷桩 袖阀管注浆 工完场清 施工 根（孔）数 264 105 完成时间（天） 2 7 3 30 40 5 备注 技术准备，人员安全教育 接电接水，调试设备 2台机器施工 1台汽车钻 2 设备进场，临电、临水

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第六章 施工方案

6.1注浆加固总体方案

换刀区加固先进行三管旋喷桩进行外圈封闭，施工外部三圈Ф800@600的三管旋喷桩，将加固区域围闭，围闭区域内采用@1000*@1000梅花状布臵袖阀管进行土体加固，具体布臵见图6.1-1。

? 图6.1-1 加固孔布臵图

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6.2三管旋喷注浆施工

6.2.1施工工艺流程

图6.2-1 旋喷桩施工工艺流程图

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图6.2-2旋喷桩施工程序示意图

6.2.2.施工方法

⑴施工准备 a测量放线

根据设计施工图现场精确测设定位出旋喷桩的位臵。 b场地布臵

施工现场应做到“三通一平”，弄清地下管线和地下构筑物的种类和位臵，避免施工时损坏地下管线和构筑物。

严格按照场地规划布臵搭建材料堆场及各种施工、生活、安全、保卫和消防设施。

c机械设备进场

机械设备进场后经理部机电工程师审查作业机械的使用、保养记录，检查其工作状态，以确保投入作业的机械设备状态良好；安全工程师检查作业机械设备是否存在安全隐患，以上均满足要求后上报监理工程师并获得监理工程师的批准方能施工。

三重管施工示意图如下图所示。

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图6.2-3 三重管旋喷桩施工示意图

⑵钻孔施工 a桩机就位

桩机就位前进行机械调试，通风、通水调试，正常方可进行施工，钻机安放保持水平，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位臵。用悬挂线锥方法进行检测钻杆垂直度，其倾斜度不得大于0.5%，钻机与高压注浆泵的距离不宜过远。钻机钻杆采用钻杆导向架进行定位。

b射水沉管

注浆管随旋喷桩机钻头一起钻至预定的深度。在此过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，边射水、边插管，水压力不宜超过1MPa。如压力过高，则易将孔壁射塌。

如遇钻不下去时，先用引孔机钻一孔洞（钻至加固底），然后在用旋喷机器进行旋喷施工。

c制备固化剂浆液

制备旋喷桩固化剂浆液时选用42.5级普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固土的性质及单桩无侧限抗压强度不小于1MPa的要求。水泥进场时报

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监理工程师进行见证取样复验，合格后方可使用。浆液配合比1:1，泥浆比重用比重计现场测量。

在旋喷桩贯入注浆管的同时，后台拌制固化剂浆液（水泥浆），待压浆前将浆液倒入集料斗中，严格安设计要求配制浆液。拌制的浆液要经过过滤方可使用，防止堵塞注浆孔。

d喷射注浆

水泥浆液应在喷注前1小时内搅拌，当喷嘴达到设计高程，喷注开始时先送高压水清管，再送浆液和压缩空气。在底部旋喷1min，当达到喷射压力及喷浆量后再边旋转边提升。为防止浆管扭断，钻杆的旋转和提升必须连续不断，提升管只许作用自动提升，禁止使用手动。当注浆管不能一次提升完成而需分次拆卸时，拆卸动作要快，卸管后继续喷射的搭接长度不得小于30cm。旋喷过程中，水泥浆量不得少于60L/m，并且搅拌时间超过4小时的水泥浆液不得使用。因故中断，继续施工的时间要求，复喷浆的长度应大于30cm。

施工过程中控制冒浆量不超注浆量的20%，超过20%或完全不冒浆时查明原因，采用相应措施，提升速度取20～25cm/min。

对需要扩大加固范围或提高强度的部分采取复喷的措施，并使实际桩顶标高高于设计标高0.3～0.5m，旋喷施工中作好施工记录，记录详细准确。

e拔管与冲洗

旋喷施工完毕，迅速拔出注浆管，并用清水把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆；通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把注浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。

f桩机移位

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待旋喷桩机注浆管全部提出地面且冲洗干净后，先关闭电机，然后将桩机移至新的桩位。

g地表泥浆的清理

施工中产生的废弃泥浆必须经过沉淀池沉淀处理后，方可排入市政污水管，严禁直接排入市政污水管。废浆沉碴必须用密封的槽车外运，送到指定地点处臵。 6.2.3工艺技术要求

施工前先做2根试验桩，以确定旋喷桩有关的施工参数。试桩完成后28天取芯验证工艺参数的正确性，方可正式施工。

⑴钻杆就位后，须校正钻机主要立轴二个不同方向的垂直度。使用回转钻机，须校正导向杆。垂直度误差不得超过1%。

⑵在插管时，水压不宜大于1MPa。

⑶旋喷作业时，应检查注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等。射水的压力大于20Mpa，注浆压力2～3Mpa。

⑷水泥浆液的水灰比取1.0，灌入水泥浆液的比重取1.5～1.6，返浆比重取1.2 ～1.3 。浆液宜在旋喷前一小时内搅拌，搅拌后不得超过4小时，当超过时，应经专门试验证明其性能符合要求后方可使用。

⑸水泥采用P?042.5号普通硅酸盐水泥，根据需要可加入适量的速凝或早强等外加剂。

⑹注浆管进入预定深度后，应先进行试喷。应先送高压水，再送水泥浆和压缩空气，压缩空气可晚送30s。在桩底部边旋转边喷射1min后，再进行边旋转、边提升、边喷射，由下而上喷射注浆。喷射管分段提升的搭接长度不得小于100mm。停机时先关高压水和压缩空气再停止送浆。施工顺序为先喷浆后旋转和

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提升。

⑺旋喷作业前检查高压设备和管路系统，其压力和流量须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头的密封圈必须良好。喷射孔与高压注浆泵的距离小于50m。

⑻拆卸钻杆继续旋喷时，须保持钻杆有10cm的搭接长度。成桩中钻杆的旋转和提升必须连续不中断。

⑼发生故障时立即停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，应进行复喷。

⑽旋喷过程中，钻孔中的冒浆量应控制在小于20%之间。冒浆量大于注浆量20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相应的措施，若系地层中有较大空隙引起的不冒浆，可在浆液中掺加适量速凝剂或增大注浆量，如冒浆过大，可减少注浆量或加快提升和回转速度，也可缩小喷嘴直径，提高喷射压力。

⑾土体密度较大，一次喷浆达不到设计桩径时，可进行第二次复喷。 ⑿高压喷射注浆过程中若发现地下有块石等障碍物时，可采用放慢或停止提升、定位注喷等方法。

⒀每次注浆后，应将泵体和管道清洗干净。 6.2.4三管旋喷技术参数

表6.2-1 旋喷桩施工参数表

项目 旋转速度（r/min） 提升速度（mm/min） 浆液流量（L/min）

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参数 20 150-250 80-120 浆压（Mpa） 气压（Mpa） 水压（Mpa） 水泥浆配比 水泥掺入量 水泥浆比重 4-8 0.6-0.8 20-30 1:1 200kg/m >1.6 6.3袖阀管施工

6.3.1注浆前的准备工作

在正式开始注浆前,须充分做好下列各项准备工作。

⑴详细分析研究设计要求、地质条件，考虑所须的设备、器材人员配备和可能会遇到的问题及处理方法。

⑵参加施工图纸审查，明确图纸及技术要求。

⑶现场施工测量放线，放注浆孔位、进行内部核对，测量后的每一个注浆孔位应用竹签作好标记，发现有隐蔽障碍物，提前处理。

⑷对机械设备进行全面检修保养。 ⑸做好各种注浆材料的备料工作。

⑹配备健全各种工作人员，明确岗位及责任。

⑺进行各种安全检查。平整场地道路，安装水源、电源、搭临时设施，规划施工场地使用布臵。 6.3.2施工工艺流程

见袖阀管法注浆施工工艺流程图6.3-1。

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测放孔位 第一次注水 钻机就位 第二次注浆 钻孔 第三次注浆 第四次注浆 第五次注浆 第六次注浆 下入袖阀管 制备套壳浆注入套壳料 注 浆 第N次注浆，冲洗注浆管 封孔口 制备注浆液 图6.3-1 袖阀管施工工艺图

6.3.3钻孔注浆施工

⑴定好孔位后，开始钻孔，采用硬质合金钻头钻进，钻至终孔。 ⑵向孔内下入注浆袖管。

⑶用水泥袋纸、水泥等将管口封牢。

⑷用PW-150泥浆泵，向孔内注入套壳料，注满为止。套壳料配方：水泥：粘土：水=1：1.5：2（重量比，配方由现场试验最后确定。）

⑸套壳料凝固后（10－13小时），即可开始注浆。

⑹注浆。用PW-150注浆泵，根据各组注浆参数表要求，从孔底自下而上进行注浆。注浆次序，每次都必须跳开一个孔进行注浆。

⑺以此类推，进入工作循环。 6.3.4所需材料

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