目录
1.编制说明 .............................................................................................................................................. 1 1.1.编制依据 ...................................................................................................................................... 1 1.2.编制原则 ...................................................................................................................................... 1 2.工程概况 .............................................................................................................................................. 1 2.1.工程地质 ...................................................................................................................................... 2 3.施工工艺、方法 .................................................................................................................................. 2 3.1素混凝土桩施工工艺 ................................................................................................................... 2 3.11施工工艺流程图 ......................................................................................................................... 2 3.12施工方法 ..................................................................................................................................... 2 3.13质量保证措施 ............................................................................................................................. 5 3.2袖阀管施工工艺 ........................................................................................................................... 6 3.2.1袖阀管施工总流程图 ............................................................................................................... 7 3.2.2施工准备 ................................................................................................................................... 7 4.主要材料供应措施 ............................................................................................................................ 11 5.工程投入的主要施工机械设备情况、主要施工机械进场计划 .................................................... 11 6.劳动力安排计划 ................................................................................................................................ 11 7、安全措施 .......................................................................................................................................... 12 8、环保措施 .......................................................................................................................................... 12
1 中铁十局集团有限公司
石家庄市城市轨道交通2号线一期工程08标段 盾构端头加固专项施工方案
盾构端头加固专项施工方案
1.编制说明
1.1.编制依据
1、施工设计图及设计变更、工程地质勘察报告； 2、国家现行施工技术规范、规程、技术标准； 3、《地基处理手册》；
4、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）； 5、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）； 5、现场地质情况和业主意见； 6、现场踏勘所掌握的环境资料； 7、类似工程的施工实践经验。 1.2.编制原则
1、以质量为中心，精心组织、科学管理为指导思想，全面、合理、有计划地组织施工，做到施工技术全面性、可行性、针对性的和先进性。结合工程特点，自始至终对施工现场全过程严密监控，动静结合，科学管理，实施项目法管理，通过对劳力、设备、材料、资金、技术、方法的优化管理实现成本造价，工期、质量及社会信誉的预期目标效果。
2、严格执行国家建设部及交通部颁发标准、国家规范与规程。
2.工程概况
2.1铁道大学站~西古城站概况
以铁道大学站为起点，由南向北沿胜利北街敷设直到西古城站。区间右线的起始里程为YK36+824.421，终止里程为YK37+261.921。区间右线长度437.500m。区间两端车站均为明挖顺作车站。 2.2运河桥站~铁道大学站概况
本区间以运河桥站为起点，由南向北沿胜利北街敷设直到铁道大学站。区间右线的起始里程为YK35+317.729，终止里程为YK36+622.421。区间右线长度1304.692m。区间附属结构包含两处联络通道（其中一座兼排水泵站），联络通道兼排水泵房放置在线路最低点附近。区间两端车站均为明挖顺作车站。
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地层加固范围为：洞口采用2排Ф800@1200mm，C20素混凝土桩，排距800mm,交错布置，桩长为隧道底以下4m；盾构洞口采用袖阀管注浆加固地层的措施，注浆导管采用Ф48*4mm的塑料袖阀管，梅花形布置，桩间土体也需进行加固。注浆浆液采用水泥浆液，注浆压力为0.4~0.8MPa,每段注浆长度为60~70cm,注浆扩散半径按经验取值为0.5m。加固完成后的地基具有良好的均匀性和自立性，其无侧限抗压强度为0.5～0.8Mpa，渗透系数≤1.0×10-7cm/s。 2.1.工程地质
按地层沉积年代、成因类型，将本工程沿线勘探范围内的土层划分为人工堆积层（Qml）、新近沉积层（Q4al）第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）四大层。本站所在地层主要有黄土状粉质粘土③1层、粉细砂④1层、粉质粘土④4层。
3.施工工艺、方法
3.1素混凝土桩施工工艺 3.11施工工艺流程图
测量放线定位 混凝土灌注下导管 安置护筒 钻机就位 钻进至设计深度 测量孔深 测量孔底沉渣、清孔 拔出护筒 碎石回填 养护 交验 3.12施工方法
1、场地平整及钻机就位
液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，现场地面承载能力大于250KN∕m2，所以钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调
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整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。
2、钢护筒埋置
根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径100mm，护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度的偏差不大于1％，护筒与坑壁之间应用粘土填实。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻机动力头将其垂直压入土体中。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重全，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。
护筒的埋设深度小于1.5m。护筒应高出地面20～30cm。 3、泥浆的制备
在施工场地设置泥浆池，供临近孔桩施工循环使用；弃渣外运于指定弃渣点，以减少对周围环境的污染。
本工程地质条件较差，土层主要为粉质粘土及淤泥质土，采用膨润土泥浆护壁。
泥浆比重：泥浆比重为1.05～1.15。
造浆后要试验检验泥浆的全部性能指标，钻孔过程中随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。
4、钻孔
当钻机就位准确后开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正。
操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后再提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。
5、清孔
采用反循环清孔方式，清孔的最终标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，孔底50cm内泥浆比重不大于1.25，含砂率小于8%，粘度不大于28s；
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浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度柱桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
6、钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，以钻具长度确定孔深，孔深偏差不短于设计要深度，超钻深度不大于50cm；孔径用检孔器测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可能进行下道工序。
7、混凝土灌注导管连接
导管采用壁厚δ=3mm，直径Φ250导管，每节长2～4米，最下端一节导管长应为4.5～6m，不得短于4m，为了配备适合的导管柱长度，上部导管长为1m或0.5m。导管采用游轮螺母连接，橡胶“O”型密封圈密封，严防漏水。导管初次使用时做水密承压力试验，进行水密试验的水压不小于井孔内水深1.5倍的压力。以保证密封性能可靠和在水下作业时导管不渗漏，以后每次灌注前更换密封圈。导管吊放入孔时，将橡胶圈或胶皮垫安放周正、严密，确保密封良好。导管在桩孔内的位置应保持居中，防止导管跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管；导管底部距孔底（或孔底沉渣面）高度，以能放出隔水塞和混凝土为度，一般为300～500mm。导管全部入孔后，计算导管柱总长和导管底部位置，并作好记录。
8、灌注混凝土成桩
混凝土灌注采用导管法，各项检测数据合格后立即开始，采用砍球法灌注混凝土，确认初存量备足后，即可剪断隔水塞铁丝，灌入首批混凝土。同时，观察孔内返浆情况，测定埋管深度并作好记录。
钻孔桩灌注前，计算初灌的灌注量，确保初灌埋管的成功。
混凝土采用C20素砼，输送车运至桩位，汽车吊配合灌注。混凝土强度等级必须满足设计要求，应具备良好的和易性。开始灌注混凝土时，为使隔水栓顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为30～50cm，使导管一次埋入混凝土面下0.8m以上。混凝土必须连续灌注至设计标高，实际灌注桩顶面高度要求高于设计要求0.5m，以确保设计桩顶下桩身混凝土强度。灌注过程中导管埋深宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面，设专人检测导管埋深及管内外混凝土液面高差。
随着孔内混凝土的上升，需逐节拆除导管，拆下的导管立即洗刷干净。 灌注接近桩顶部位时，为了严格控制桩顶标高，计算混凝土的需要量，严格控制最后一次混凝土灌入量。
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混凝土灌注过程中，配备发电机发电，保证混凝土灌注连续进行。灌注桩的混凝土面高出设计0.5m～1.0m，以便凿除浮浆与桩头，确保桩身混凝土质量。 3.13质量保证措施
1、护筒埋设
护筒既保护孔壁，又是钻孔的导向，则护筒的垂直度要保证。为防止跑浆，护筒周围土要夯实，最好粘土封口。
2、坍孔处理
钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用原地回填捣实和加深埋护筒等措施后继续钻进。坍孔严重时，应回填重新钻孔。,
3、缩孔处理
钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。
4、埋钻和卡钻处理
钻孔埋钻主要发生在一次进尺太多时，卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在碎石地层钻进时，碎石掉落卡钻等。
埋钻或卡钻发生后，在钻头周围形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。
5、遇到流砂、淤泥采取的措施
A、流砂、淤泥比较严重的桩基开挖，采用钢护管支撑流砂段桩壁，边钻孔边跟管，混凝土浇筑流砂段以上后，再将钢护管迅速拔出。该法缺点是混凝土浇筑后钢护管拔出比较困难，增加成本。
B、流砂、淤泥不严重的桩基开挖，采用稳定液护壁施工，稳定液主要成份：粘土、膨胀土、工业用碱、纤维素、渗水防止剂。
在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆制备应注意两个方面：一是泥浆的指标问题，其比重一般应控制在1.05～1.2之间，粘度控制在17～20s，砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般使用优质澎润土加烧碱、聚丙稀酰胺或纤维素等配
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置；二是补浆的速度，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。
6、对导管的要求
导管在使用前必须作密封性检查，接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定，料斗体积应大些为好，确保首批浇筑混凝土的埋管深度。
7、浇筑混凝土的要求
混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度以确保混凝土的质量，随时检查混凝土的塌落度。
8、其它注意事项
1）成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和坍孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，应停止钻进，经采取措施后，方能继续施工。
2）钻进硬层，回次进尺深度太小，斗内钻渣太少时，可换用小直径筒形齿状钻斗,先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔钻进，也可换用短螺旋钻进，然后再下钻斗捞渣，钻进速度，应根据土层情况、孔径、孔深、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定，在砂砾、砂卵、卵石地层中钻进时，为保护孔壁稳定，可事先向孔内投入适量粘土球，下入孔内的钻头，其底盘进渣口必须装闭合阀板，以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内。
3）控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低。 3.2袖阀管施工工艺
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3.2.1袖阀管施工总流程图
必要时进行后备注浆 保护好袖阀管，全孔段注浆完成，冲洗袖阀管 自下而上进行，分段间歇注浆 制备注浆液 下入芯管，开环注浆 待 凝 配制搅拌固管止浆料料 配制搅拌套壳料 制作袖阀管 安装止浆环，注入固管止浆料 注 入 套 壳 料 下入袖阀管 钻机就位，校正方位和倾角 钻进成孔至设计深度 搭设施工平台 测 放 孔 位 图1.施工总流程图
3.2.2施工准备
1.场地平整
正式进场施工前，进行管线调查后，清理施工场地，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”。严格按照场地规划布置搭建材料堆场及各种施工、生活、安全、保卫和消防设施。
2.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
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方能施工。
3.桩位放样
利用现场基准点用全站仪按设计要求间距进行布孔，组织相关人员对孔位进行测量和复核，确认无误后方可进行钻孔施工。 3.2.3施工工艺流程
图2.袖阀管法施工程序图
1.钻孔
①成孔设备和钻进方法的选择：
地面注浆选用锚索钻机，针对较软土层采用合金钻具回转钻进方法成孔；针对硬土层和破碎岩层采用风动潜孔锤冲击钻进，该钻机重量轻，利于迁移，并有较高的钻进效率。
②钻机安装：
底座水平，机身稳固可靠。调整钻机高度，立轴对正孔位，将钻具放入孔口管内，使孔口管、立轴和钻杆在一条直线上，用罗盘、水平尺和辅助线检测立轴方向和倾斜角度。
③钻孔护壁：
采用优质稀泥浆护壁。当砂层较厚、孔内塌孔时，用φ108mm套管护孔，待孔内注入套壳料并下入袖阀管后，才将φ108mm套管提出孔外。
④成孔参数及注意事项：
车站部分成孔直径100mm，区间加固部分成孔直径120mm。钻孔垂直度小于1.0%，孔位偏差小于50毫米；
钻孔布置注意避开管线，并不得破坏既有的基础。 2．安装袖阀管、浇注套壳料及固管止浆
①钻孔至设计深度并采用清水洗孔后，立即将套壳料通过钻杆泵送至孔底，自下而上灌注套壳料至孔口溢出符合浓度要求的原浆液为止。
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②灌入套壳料
套壳料一般以膨润土为主，水泥为辅组成，主要用于封闭袖阀管与钻孔孔壁之间的环状空间，防止灌浆时浆液到处流窜，在橡胶套和止浆塞的作用下，迫使在灌浆段范围内挤破套壳料（即开环）而进入地层。
套壳料浇注的好坏是保证注浆是保证注浆成功与否的关键，它要求既能在一定的压力下，压开填料进行横向注浆，又能在高压注浆时，阻止浆液沿孔壁或管壁流出地表。套壳料要求其脆性较高，收缩性要小，力学强度适宜，即要防止串浆又要兼顾开环。
套壳料采用粘土和水泥配制，配比范围为水泥：粘土：水=1:1.5:1.88，浆液比重约为1.5，漏斗粘度24-26s；实际施工时应通过多组室内及现场试验，选取最佳配比。根据工程中的要求，套壳料凝固时间和强度增长速率应控制在2-5d内可灌浆。
套壳用量（m3）=1.3×π×R（钻孔半径2-袖阀管半径2）×H注浆段高度。 套壳料浇注方法：成孔后，将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内注浆段。
③依次下入按注浆段配备的袖阀花管和芯管，下管时及时向管内加入清水，克服孔内浮力，顺畅下入至孔底。
④固管止浆
在袖阀管外花管与孔壁之间的环状间隙处下入注浆管，在孔口上部2米孔段压入止浆固管料，直至孔口返止浓浆为止。止浆固管料采用速凝水泥浆，水:水泥=1：1.5。可采用水玻璃或氯化钙作速凝剂。
3.待凝
要待孔口段止浆料凝固后才能灌浆。待凝时间控制在2~5天以内。 （1）开环灌浆
①开环：灌浆的前期阶段，使用稀浆（或清水）加压开环。在加压过程中，一旦出现压力突降，进浆量剧增，表示已经“开环”。开环后即按设计配比开始正式注浆。
②灌浆：采用双栓塞芯管进行灌浆。根据各组注浆参数表要求，从孔底自下而上进行注浆，每排孔眼作为一个灌浆段，其段长为0.4m。
③注浆液采用P.O42.5普硅水泥，注浆时按先灌入稀浆后灌入浓浆的原则逐
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渐调整水灰比。开环压力为0.35mpa左右，具体数值根据现场实验调整。正常注浆压力为0.6-0.8MPa。注浆压力控制在0.6-0.8MPa，并由下而上逐渐减小，视具体情况分别采用或作适当调整。
④注浆次序：每次都必须跳开一个孔进行注浆，以防止发生窜浆现象。 ⑤间歇注浆：全孔段注浆完成后，间歇一段时间再进行第二次注浆，间歇时间控制在10~30min之内。 （2）终灌标准
当注浆压力≥1.0Mpa，吸浆量<2.5L/min，稳定时间25 min。 发现被加固建筑物有上抬的趋势时，立即停止注浆。 发生窜浆或浆液漏失严重时，立即停止注浆。 （3）后备注浆措施
每孔注完浆后，用φ20水管插入袖阀管内，泵入清水把袖阀管内残留水泥浆冲洗干净，以备复注。浆管口用胶布封上，以备在以后开挖过程中，地面出现沉降时，进行重复注浆。 （4）压力注浆时的监测措施
在注浆过程中，要密切监测地面及建筑物的沉降情况，如发现被加固建筑物有上抬的趋势，立即停止注浆，严格控制注浆前后建筑物的上抬量不得超过2mm。 3.2.4施工质量控制措施
1.材料要求：采用强度等级为P.O42.5的普通硅酸盐水泥，受潮结块水泥不得使用。水泥等材料的各项技术指标应符合现行国家标准，并应附有出厂检验单。
2.浆体应按照试验确定的配合比，经计量后用搅拌机充分搅拌均匀，并在注浆过程中不停缓慢搅拌。
3.注浆速度：20-30L/min。
4.分段注浆：分段注浆间距按0.4m考虑。 3.2.5施工注意事项
1.施工时，应采取分序孔的注浆方式，并宜采用间隔跳孔、逐步约束、先下后上的注浆施工方法。
2.在进行填土底面注浆时，填土底面可能与岩溶裂隙或溶洞相连，易受活动地下水影响，且易跑浆，注浆时应注意以下几点：A.为了避免活动地下水稀释浆液或将浆液带走，填土底面注浆时必须掺加速凝剂，控制浆液凝固时间在10-20
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秒左右。B.分次注浆：为了保证浆液不至于跑得太远，应采用间歇定量分次注浆的方法。C.任一钻孔注浆时，应将其相邻孔作为观测孔，观察孔内排水、排气、冒浆等情况，并做详细记录，以确定浆液扩散情况。
3.当注浆量超过该孔加固土体体积20%还未达到上述终注标准时，应及时分析原因，察看存在跑浆等问题，采取相应解决措施，并及时报设计单位认可。
4.注浆施工时，应在地表设置3-5个水准观测点进行监测，不允许地面产生裂缝和抬升情况。一旦发现地面有产生裂缝和抬升倾向，必须及时调整注浆压力和注浆量。
5.车站施工建筑物保护的袖阀管施工完成后即进行注浆，区间用于建筑物保护预案的袖阀管注浆根据实际监测数据进行确定。
4.主要材料供应措施
水泥严格按照合同要求在业主指定厂家范围内招标采购；根据施工进度计划安排做出材料供应和储备计划，用汽车运至工地。
5.工程投入的主要施工机械设备情况、主要施工机械进场计划
投入的主要施工机械设备。
序号 1 2 5 6 7 机械或设备名称 空压机 料斗 注浆泵 旋挖钻机 搅拌桶 型号规格 数量 额定功率（kw） Y-1型 SY-22 JQ-250 1 2 4 1台 4 30KW 备注 破路面
为加快施工进度，确保工期，所有进场的施工机械设备由项目经理部统一调配，并且施工设备在进场前一律进行检修，保证机械设备进场后即能投入使用。
本工程的主要施工机械设备随时到场，主要采取自行或公路运输的方法进入施工工地，并保证到场的机械设备的数量、型号满足开工要求。并根据施工现场的变化随时加以调整。
6.劳动力安排计划
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劳动力安排计划表
单位：人 按工程施工阶段投入劳动力情况 工种 施工准备阶段 钻工 电工及修理工 排障工 勤杂工 注浆班 合计 2 1 2 1 2 8 施工阶段 2 1 2 1 2 8 施工收尾阶段 2 1 2 5 备注 7、安全措施
1）开工前对参加的施工人员进行安全教育，提高每位施工人员的安全意识，使每位施工人员的思想中常想安全，常注意安全。
2）设置齐全的施工标志，建立安全领导小组，设专职安全员。 3）逐级签订安全生产责任书，责任到人，建立安全事故追究制度。 4）在施工段落上必须设置明显施工安全警示标志，保证现场附近和过往群众的安全。
5）施工场地机械设备较多，进场施工人员要戴安全帽，进入施工现场，各工段各工种都要在各自的工作岗位上，不得串岗，影响安全，影响施工。
6）施工管理人员应持证上岗，每个管理人员、质检人员及技术人员都要佩带胸牌，对施工全过程进行指挥管理，技术指导，质量检测等保证施工质量及安全。
确立安全工作目标、完善规章制度、层层签定安全生产责任制、强化安全教育和狠抓各项制度、措施的落实，严格执行安全生产三级技术交底，确保安全生产目标的实现。杜绝死亡事故、重伤事故、重大交通事故和火灾事故，工伤率控制在15‰以下。
8、环保措施
1）保持施工场面整洁干净，施工现场（包括施工便道）进行定时洒水，洒水次数以不少于3次/天为宜，尽量减少施工扬尘对周围的不利影响。
2）施工清除表土及腐植土等要定点堆放。 3）保障临时道路畅通，特殊地段路面硬化处理。
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贯彻执行国家及河北有关建设施工法规，保持施工现场规范、整洁，布局井然有序；严格按照石家庄市《建筑安全文明检查标准》的规定施工，做到现场文明施工标准化，满足甲方要求。
坚持自始至终对施工现场的全过程进行严密监控，以科学的方法实行动态管理，并按动、静结合的方法精心布置和规划施工现场，合理安排施工便道，充分利用当地资源，节约施工临时用地，保护周围环境。严格施工管理，开展文明施工活动，做到文明施工，争创标准化施工现场。
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