水利工程_旋喷桩墙与双重管注浆加固施工组织设计方案

2. 场地工程地质、水文地质条件
据北京市城建勘察测绘院提供的《岩土工程勘察报告》，该场地地层由人工堆积层和第四纪沉积层组成，现分述如下：
人工堆积层：
素填土①层：主要为粘质粉土和粉质粘土，暗褐黄色~黄褐色，可塑~软塑，夹薄层砂卵石填土，含少量灰渣及腐植物；
杂填土①1层：杂色，松散，主要成分为砖块、灰渣、碎石、建筑垃圾，局部为水泥路面，本场区填土的最大厚度为7.0m。
第四纪沉积层：
粘质粉土粉质粘土③层：褐黄色~黄褐色，湿~饱和，可塑~硬塑，含云母、氧化铁；
重粉质粘土③1层：褐黄色~棕黄色，湿，可塑，呈透镜体分布，含氧化铁；
砂质粉土③2层：褐黄色~黄褐色，饱和，硬塑，呈透镜体分布，含氧化铁及少量砂粒；
粉细砂③5层：褐黄色，密实，饱和；该层层底标高为25.99~28.37m。
地下水：
上层滞水：实测水位标高为35.65~38.59m，水位埋深为2.5~6.35m，赋存于杂填土①1层、素填土①层、粘质粉土粉质粘土③层，主要补给来源为大气降水。
潜水：实测水位标高为37.29~35.04m，水位埋深2.98~7.54m，赋存于粉细砂③5层。
本场地上层滞水与潜水对砼结构无腐蚀性。

3. 高压旋喷桩施工
3.1. 方案的选择
北京城市铁路14标段在里程K39+302.59~K39+482.817处，沿建材大厦全长，在楼与城铁隧道之间、拱型门的两侧施作一挡土防渗墙，该方案由北京市城建设计研究院设计，采用双排高压旋喷桩进行施工，设计桩径φ500mm，桩顶标高37.000m、桩端标高29.000m、地面标高41.800~43.490m，桩长8.0m设计总桩数638根（详见旋喷桩施工布置图 ）。
3.1.1. 喷射方式：旋喷。
3.1.2. 布孔位置
在楼与隧道之间、拱型门两侧，沿建材大厦全长，在污水沟与热力管线之间，呈三角形布双排旋喷桩，桩距450mm，排距346mm，如遇东西走向管线，桩位可略作调整。（参见旋喷桩施工布置图 ）
3.1.3. 灌浆材料
采用425#普通硅酸盐水泥，水取用降水井抽出的水，并补充一定量的自来水。
3.1.4. 主要技术参数
高压水：压力P=20~25Mpa，水量Q=60~70L/min。
压缩空气：压力P=0.5~0.7Mpa，风量Q=0.8~1.0m3/min。
浆液：压力P=0.3~1.0Mpa，浆量Q=70~80L/min，浆液比重1.65~1.67。
提升速度：10~20cm/min。
旋转速度：10~20rpm。
开工前，首先选一开阔地，按桩距450mm、排距346mm定出4个桩位，然后钻机钻孔，深5.0m，高喷设备就位以上述参数进行试喷实验，依据现场试喷开挖后搭接情况，确定适当的施工参数。
3.2. 施工工艺流程（略）
3.2.1. 流程图　（略）
3.2.2. 施工顺序
§定位放线
按设计要求放线定孔位，反复丈量孔距，每孔误差不大于5cm，用钢筋固定，并准确测量孔口地面高程，经甲方、设计、监理多方核验认可。
§钻孔
采用XXY-100型钻机钻进，泥浆护壁，钻进过程中，须随时注意观察钻机的工作情况，钻孔不垂直度控制在0.5%范围内。
§下喷射管
将高喷台车移至孔口，先进行地面试喷以调整喷射压力，为防止水、气嘴堵塞，下管前可用胶布包扎，下喷射管要下到喷射深度。
§制浆
按设计要求制备浆液，并准确测量浆液比重。
高喷灌浆采用425#普通硅酸盐水泥，根据地层条件，可以利用回浆与水泥料混合拌制水泥浆液，根据灰浆浆液比重适当调整水泥加入量，浆液比重 控制在1.65~1.67。
§喷射提升
喷射管下到设计深度，开始送入符合要求的水、气、浆，待浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度、旋转速度，自下而上开始喷射、旋转、提升，直到设计的终喷高度停喷，并提出喷射管。
§回灌
喷射灌浆结束后，应利用水泥浆进行回灌 ，直到孔内浆液面不下沉为止。
§冲洗
喷射结束后，应及时将管路冲洗干净，以防堵塞。
3.3. 特殊情况处理
孔口不返浆时，应查明原因停止提升喷射管，通过停喷、静喷、或加大浆液稠度，多次反复直至返浆。
因停电、机械事故停喷后，继续喷射时，应将喷射管下插50cm，以保证板墙的连续性。

4. 二重管无收缩浆液施工
4.1. 施工方案设计
4.1.1. 注浆原理
注浆时在不改变地层组成的情况下，通过地面注浆，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固化，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力 (c)、内磨擦角(j)值增大，从而使地层强度增加。
注浆达到一定压力后，在注浆孔周围会产生一定大小的泡体。随着压力的不断增加，在浆液泡体上方的土体会产生一个倒园锥形的剪切面；另一方面，当浆液泡体的直径（r）增大时，周围的土体将提供越来越大的阻力。
设浆液泡体的向上总压力为Fy，浆液泡体的水平总压力为Fx，园柱形浆液泡体的平面投影面积为Ay，园柱形浆液泡体的侧面面积为Ax。
则有：Ay= π×r2/4 Fy=σ×AyΔσπ
Ax =2π×r2×l Fx=σ×Ax
因为σ值唯一，所以Fy的增加与浆液直径r的平方成正比，而Fx的增加与浆液直径的一次方成正比。因此浆液向上总压力的增加幅度远大于总水平力的增加幅度。在一定压下，浆液泡体直径达到了一个极限值R，与RL相应的注浆压力设为 pn。足以使得地层加固密实。
4.1.2. 施工方法选择
本工程主要以改变土层的密实度、渗透性及抗压强度为目的，使基础下土层增加粘结性及抗压强度，从而稳固基础、保护构筑物。
注浆施工时应结合现场条件，可采用二重管双液垂直及倾斜回抽注浆施工方法。
4.2. 注浆加固
4.2.1. 注浆材料
其特性对地下水而言，不易溶解；
对不同地层，凝结时间可调节；
对含砂层能控制浸透距离；
注浆材料配比：
A液：水:水玻璃 =0.65:1
C液：水:水泥:H剂:C剂=1:0.44:0.0168:0.0032
4.2.2. 注浆加固施工工序
§钻注浆孔。
§注入浆液。
§每一注浆孔完成后，拔出注浆管，封堵注浆孔。
§进行下一注浆孔施工。
4.2.3. 注浆范围的设计
详见注浆施工布置图。
4.2.4. 注浆压力控制
施工时，若注浆压力不足，就达不到填充的目的；若压力过高，就可能引起混凝土基础受损或隆起。所以，在注浆时要严格控制浆液注入的压力，注浆压力0.3~0.6Mpa。
4.3. 注浆观测
4.3.1. 基准点、观测点布设
基准点应布设远离注浆处理区以外，一般布设2~3个；观测点应布设在预处理的冷却塔基础及门头基础上，平均每3~5米布设一个观测点。
4.3.2. 观测精度及使用仪器设备
观测使用水准仪的精度一般应小于1.0mm。
4.3.3. 测量观测
注浆处理前应测出每个观测点的高程并作为初始值，注浆处理期间，应根据施工进度对正处理的地段跟班观测，全部施工完毕后应全面观测一次。
4.4. 注浆施工程序及人员组织（略）

5. 工程质量保证体系
5.1. 质量控制
工程质量按本工程制定，施工按甲方和监理认可的设计施工方案执行。
根据施工程序，严把钻孔深度、配料注浆压力、注浆量关，每一道工序均安排专人负责，并记录好每一道工序的原始数据。
5.2. 工程质量保证制度
成立工程项目经理负责人质量管理小组，完善质量保证体系的质量管理责任制，严格按照质量体系中规定的责权要求运行。
现场施工材料管理，严格执行购料检验程序，材料进场必须(三证)齐全，保证施工材料满足设计和规范要求，不合格材料不得进场使用，确保工程质量。
配备好施工机具和计量工具以满足施工要求，建立健全各种资料、原始记录、使之成为评价工程质量的重要依据。
加强与甲方，监理的配合，认真接受指导和监督。
5.3. 工程质量措施
钻孔施工：开钻前，应严格按照施工布置图，布好孔位。钻机定位要准确，开钻前的钻头点位与布孔点之距相差不得大于5cm。钻杆度不得大于1°。钻孔时，密切观察钻进进度，溢水出水情况，出现大量溢水出水状态，应立即停钻，分析原因再进行施工。
配料：用计量准确的计量工具，按照设计配方配料进行施工。
注浆：注浆按程序施工，每段进浆要准确。当压力突然上升或从孔壁、地面溢浆时，应立即停止注浆。

6. 安全措施及文明施工
6.1. 安全措施
施工现场实行交接班制度，遵守岗位责任制。
施工前钻机注浆泵及高压管路先进行试验运转，确认机械性能和各种阀门管路，压力表完好后，进行施工。
每次注浆前，检查安全阀、压力表的灵敏度，调整到规定注浆压力位置。
注浆过程中，禁止现场人员在注浆孔附近停留，防止密封胶圈冲式阀门破裂伤人。
注浆做到不停水停电，为保证注浆，配备发电机组及蓄水罐。
注浆施工期间，配备机电修理人3人，及时处理机械和电器出现的故障。
6.2. 文明施工
施工现场的各种交通标志字体要书写正确、规范、工整、美观，并经常保持整洁完好。
施工人员进入现场必须戴安全帽。
及时清理沉淀物，保持现场清洁。
在本方案以外出现的问题，工程负责人和技术负责人商定后，上报甲方协调解决。

7. 施工主要设备
三重管旋喷二(台)套，二重管无收缩注浆四(台)套，主要施工机械设备见下表：