盾構區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 工程簡介

xx地鐵xx東延段工程土建xx-1標燕—盾區間以盾構井為始發井，沿線穿越荔枝公園、市委北花園，下穿多層車庫及機關游泳池后繞經xx人大會堂沿振華路到達燕南站。本區間里程YDK30 836.893～YDK29 705.025，全長1131.868延米。本區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，沿盾構方向一路均為上坡。

1.2到達端工程地質

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，結構松散至稍密，路面表層多為混凝土及墊層，局部夾有生活垃圾。區間范圍內分布較廣泛，厚度變化起伏較大，厚1.00～7.00m。

<5-1-2>粉質粘土（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>細砂（Q4al pl）

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

<8-2>礫質粘性土（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，原巖結構清晰可辨，可塑，光滑，搖振反應無，干強度中等，粘性一般，夾有石英顆粒，局部含石英顆粒較少過渡為砂質粘土。具一定臨空面或動水作用下易軟化崩解。區間范圍內多呈片狀或透鏡體狀分布，厚約0～11.20m。

<9-1>全風化花崗巖（γ53）

褐黃，褐紅，灰白，肉紅等色為主，局部為灰褐色，原巖結構基本破壞，尚可辨認，裂隙極發育，巖芯呈堅硬土柱狀，手捏可碎，浸水可捏成團，具一定臨空面或動水作用下易軟化崩解，偶爾夾強風化巖塊或角礫。區間范圍內呈層狀分布于殘積層與強風化之間，厚度變化較大，厚度約1.60～12.50m，頂面埋深6.75～21.00m。

1.3水文地質條件

區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。主要由大氣降水補給，水質易被污染。

1.4到達端頭地下管線布置

到達端頭地下管線復雜，下有給水管、燃氣管道、雨水管道、污水管、電力電信線路等。

二、 編制依據

2.1甲方提供的本工程施工現場布置圖及其它有關圖紙、說明。

2.2《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012）

2.3《土建注漿施工與效果檢測》。

2.4《巖土工程勘察規范》（GB50021-2002）

2.5《地下鐵道工程施工及驗收規范》（GB50299-2018）

2.6《地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規范》（GB50307-2012）

2.7我公司多年采用從日本引進的具有國際先進水平的地質改良技術和設備，并結合近年來類似工程成功經驗。

三、施工方案

3.1二重管無收縮定向旋噴WSS工法的特點：

3.1.1采用特殊的端點監控器和二重管噴射方式，使注入系統設備簡單，具有很高的可靠性、經濟性。

3.1.2可以進行一次、二次噴射切換，回路變換裝置容易實行，所以能實行復合噴射。

3.1.3瞬結性一次噴射和浸透性二次噴射的復合比率，在土層改良時可以自由地設定，從粘性土、砂質土到地下水非常多的砂礫層，以及更加復雜的復合地層都可以適用。

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

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

3.2土壤加固及止水原理：

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

土壤加固后強度：卵石層達到25～30kg/㎝2、細中砂層達到15～20kg/㎝2、粘土層達到10～12 kg /㎝2；止水系數可達到：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工法。在實際施工時，可根據地質狀況、設計要求從這兩種類型中選擇出更切合實際的工法，以達到更佳的噴入效果。

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，固結硬化時間可根據實際工程需要進行調整。無收縮漿材分為超高強度型CT-1#、高強度型CT-2#、普通型CT-3#三種類型。

3.4.1無收縮漿材特點：

（1）固結硬化時間容易調整，設計硬化時間長的漿材也具有很高強度。

（2）滲透性良好，特別是對微細砂層的滲透性優易。

（3）地層中有流動水的情況下也具有很強的固結性能。

（4）漿材強度、硬化時間、滲透性能可根據現場實際需要任意調整。

（5）漿材不流失、固結后不收縮，硬化劑無毒，對地下水不會造成污染。

3.4.2標準漿材的性質：

	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-固結體的透水系數：

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

3.4.4無收縮漿材標準配比如下表所示：

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，而對于二重管無收縮定向旋噴樁WSS工法來說，施工加的壓力使漿材成流線型，這樣能使漿材有效地噴入到地層中，并產生相當高的強度，以達到噴入目的。從二重管無收縮定向旋噴WSS工法發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）其特性對地下水而言，不易溶解；

2）對不同地層，凝結時間可調節；

3）對含砂層能控制浸透距離；

4）高強度、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

在鉆桿端點裝有管內混合器，使漿材混合。如果達到所定的深度，內管的噴氣漿關閉，以進行橫噴射。用注漿泵注A、B（C）兩液分別入外管和內管，并在二重管的端端頭混合室內混合，通過濾網在水平方向實行噴射，使漿材能浸透到地層中。

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—開機注漿—壓力達到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，內側注漿量控制在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能力。

2）注漿后，土體的無側限抗壓強度不小于1Mpa。

3)加固后的土體應滿足抗滲要求，滲透系數不大于1*10-6cm/s。

注：具體注漿加固孔位布置見附圖。

3.7主要的機械設備：

[機械] [器具] [其他]

鉆孔機 旋轉二重管 排水處理裝備

噴漿混合器 噴頭 測定器具

注漿泵 混合器 凝膠時間測定儀

電磁式壓力流量計 逆止閥 PH值測定儀

消音器

WSS工法施工機械配置見下圖：

3.8二重管無收縮定向旋噴WSS工法施工的特點：

3.8.1在噴漿的過程中，噴漿管不回轉，不會發生漿材溢流現象，并且對土層具有很強的滲透性。噴入范圍可人為控制。

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

3.8.3被混合的漿材，加壓后可以在水平方向進行噴射。

3.8.4施工從鉆孔到噴漿完畢，可以連續進行。

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對于任何土層都可以進行噴射。

3.9二重管無收縮定向旋噴WSS工法的應用范圍：

由于二重管無收縮定向旋噴樁WSS工法是定壓、定量、定向地進行地基基礎的處理，因此可進行各類型地基基礎、巖土工程的基坑加固處理及護坡施工、各類型暗挖隧道的加固及止水、建筑物及構筑物沉降與傾斜的定向抬高及糾偏等施工。如盾構工程加固土壤、橋墩基礎加固、基坑護坡加固及止水、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 工程質量保證體系

在本工程注漿施工中，應以嚴格組織管理體系和科學嚴謹的質量體系來保證工程質量。

4.1質量控制

4.1.1工程質量嚴格按照本工程制定，并經甲方和監理工程師認可的施工方案執行，嚴格按國家有關技術規范、規程、標準控制施工。

4.1.2根據施工程序，嚴把鉆孔深度、配料注漿壓力、注漿量關，每一道工序均安排專人負責，并記錄好每一道工序的原始數據。

4.2工程質量保證制度

4.2.1成立工程項目經理為責任的質量管理小組，完善質量保證體系，嚴格執照質量體系中規定的責權要求運行。

4.2.2定期召開質量分析會議，組織質量教育，嚴格執行“三檢”制度，加強技術交底工作，強化工序控制，由責任心強經驗豐富的工程師擔任質量控制人員，實行監督檢查，保證工程質量。

4.2.3加強現場施工材料管理，嚴格執行進料檢驗制度，保證施工材料滿足設計和規范要求，不合格材料不得進場使用，確保工程質量。

4.2.4配備好施工機具和計量工具以滿足施工要求，建立健全各種資料、原始記錄、作為評價工程質量的重要依據。

4.2.5加強與甲方、監理的配合，認真接受指導和監督。

4.3工程質量保證措施

4.3.1鉆孔施工：開鉆前，嚴格按照施工布置圖，布好孔位。鉆機定位要準確，開鉆前的鉆頭點位與布孔點間距相差不得大于2㎝，鉆桿傾斜度不得大于1O。

4.3.2配料：采用準確的計量工具，嚴格按照設計配方配料施工。

4.3.3注漿：注漿一定要按程序施工，每段進漿要準確，注漿壓力一定要嚴格控制在0.5～2Mpa，專人操作。當壓力突然上升或從孔壁溢漿，應立即停止注漿，每段注漿量應嚴格按設計進行，跑漿時應采取措施確保注漿量滿足設計要求。

4.3.4注漿完成后，應采用措施保證注漿時不溢漿、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任制，嚴格執行現場交接制度。

5.2鉆機注漿泵及高壓管路必須試運轉，確認機械性能和各種閥門管路，壓力表完好后，方準施工。

5.3每次注漿前，要認真檢查安全閥、壓力表的靈敏度，并調整到規定注漿壓力位置。

5.4安裝高壓管路和泵頭各部件時，各絲扣的聯接必須擰緊，確保聯接完好。

5.5注漿過程中，禁止現場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注漿時不得隨意停水停電，必要時必須事先通知，待注漿完成并沖洗后方可停水停電。

5.7注漿施工期間，必須有專門機電修理工，以便出現機械和電器故障時能及時處理。

5.8注漿現場操作人員必須佩戴安全帽、口罩和手套等勞保用品，方可進行注漿施工。

5.9施工前必須做好施工準備，并請甲方或總包方提供周邊詳細布置圖。

6 安全保證措施及體系

6.1 安全生產目標及保證體系

6.1.1 安全生產目標

本工程的安全生產目標為：“二無、二杜絕、一創建”。“二無”即：無工傷死亡事故 。無交通死亡事故。“二杜絕”即：杜絕重傷事故 。杜絕重大工程事故。“一創建”即：創建安全文明工地。

6.1.2 安全管理機構及安全監控網絡

安全管理機構和安全監控網絡見下圖：

安全管理機構圖

6.1.3 建立健全項目部安全保證體系

建立健全項目部安全保證體系是整個施工順利實施的保障，是確保工程質量和工期的前提。

1）建立完善地安全體系

安全監控網絡圖

項目經理部成立以項目經理、總工程師為首的安全領導小組，組織領導安全施工管理工作，積極推動全面安全管理工作的深入開展。

1. 建立健全的自檢制度項目經理部建立二級安全管理體系，項目經理部設、質量安全環保部，施工班組設安檢員、分別實施檢查任務，同時認真接受外部監督。安全保障組織機構見下圖，安全保障管理程序見下圖，安全保障檢查程序見下圖。

安全施工領導小組

安全保障組織機構圖

7 注漿施工程序及人員組織

7.1施工程序及人員組織

8 注漿效果檢測手段

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

對加固注漿而言，上述水力物理性質雖不能直接反映加固效果，

但至今仍舊被廣泛的當作一種參考指標，因為吸水量大小與地基的密度和強度之間存在著一定的關系。

8.2通過鉆孔，從注漿體內取出原狀樣品，送實驗室進行必要的試驗研究。實踐經驗證明，通過這類檢測可得出下述幾項重要的物理力學性能指標，據此能對注漿效果做出比較確切的評價：

8.2.1樣品的密度；

8.2.2結石的性質；

8.2.3漿液充填率及剩余孔隙率

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