旋挖钻成孔法穿越流砂层施工工艺研究.doc

00中 交 股 份科技研发项目立项申请书项目名称：旋挖钻穿流砂层的施工技术研究申报单位： 中交隧道局京沪项目经理部负 责 人： 孙 成 文项目经费： 贰拾万元完成时间：2009年12月31日中国交通建设股份有限公司制订一、立项背景 中交隧道局承担京沪高速铁路土建工程六标四工区的施工任务，起讫里程为DK1222+017.8DK1233+442，位于苏州地区，属丹阳至昆山特大桥（DK1112+722.96DK1276+505.97）的一段，包括：苏州西特大桥的1222+017.8DK1226+710段，长4.692Km；苏州高速站（DK1226+710DK1230+000）长3.290Km；阳澄湖特大桥的DK1230+000DK1233+442段，长3.442Km。正线总长11.424 Km，均铺设无碴轨道。全段钻孔桩共计256704延米，桩径采用1.0、1.25、1.5m三种形式,桩长4494m。工程地质特征：均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，苏州地区由于常年超采地下水形成区域地面沉降现象，形成沉降漏斗区。流砂层的分布：1222+017.8DK1227+600段，长5.582Km，流砂层厚4.615.4m, 流砂层顶面位于地面下3.28.9m, 流砂层底面位于地面下11.921.9m；1227+800DK1228+750段，长0.95Km，流砂层厚09.5m, 流砂层顶面位于地面下37.147.6m, 流砂层底面位于地面下42.247.6m；1230+500DK1233+442段，长2.942Km，流砂层厚2.620.5m, 流砂层顶面位于地面下32.954m, 流砂层底面位于地面下38.361m。为了克服旋挖钻机穿越流砂层时常见的病害，确保京沪高速铁路大量钻孔桩的施工质量，并为以后施工类似工程提供实证参考，特进行“旋挖钻穿流砂层的施工技术研究”立项。 二、国内外研究概况及可行性分析1、国内外研究概况从1964年日本第一条高速铁路通车至今，全世界投入运营的新建高速铁路已达5500余公里，在建高速铁路达3300多公里，高速铁路以其快速、安全、经济和环保等方面的明显优势，在经济发达国家和地区得到了充分的发展。我国中长期铁路网规划将高速铁路作为今后铁路建设的一个主要发展方向，规划建设“四纵四横”快速客运通道和长三角、珠三角、京津塘三处城际快速客运系统，总规模达1.2万公里以上，已经开工建设的武广、郑西、京津、石太、京沪等9条客运专线的线路长度约3000公里，桥梁总长度在2000km左右。我国地质条件复杂，差异性很大，控制工后沉降变形难度很大，必须准确掌握地质情况和地基条件。武广客运专线经过岩溶发育的南岭地区，软土和松软土沿线分布；郑西客运专线通过温陷性黄土地区，因湿陷引起的桥梁沉降问题严重；合宁、合武客运专线所经地区膨胀土、软土广泛分布等。大段流砂层的分布，在以往的高速铁路施工中较为少见，研究成果不多。目前，要求在无碴轨道施工完成后，墩台均匀沉降量不超过20mm，相邻墩台的沉降差不超过5mm。施工中，桥梁墩台基础的沉降主要通过保证桩基施工质量来控制。对于铺设无碴轨道的客运专线的桥梁施工，关键技术是控制下部基础的变形与刚度的均匀性、保证结构的耐久性、施工机具设备的选择与配套。旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点，适应综合发展的需求，在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。我国旋挖钻机的拥有量，从90年代末的100台、2004年底的450-500台已经发展到目前正很快普及，但旋挖钻机穿越流砂层的施工技术研究成果很少。2、可行性分析旋挖钻机一般适用粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，适应苏州地区的地质条件。本管段钻孔桩数量大，且京沪高速铁路的施工工期紧，旋挖钻机机动灵活，施工效率高，成孔时间短，可有效压缩桩基施工周期，确保总工期目标的顺利实现。苏州为经济发达地区，人口密布、土地资源相对贫乏，京沪高速铁路施工对环保、水保的要求很高，且沿线经过众多河流、沟渠，大多养殖水产。旋挖钻机相比其它钻机施工的废弃泥浆量少，即能满足环保、水保要求也能节约弃浆费用。旋挖钻机在钻孔桩施工中的应用正迅速推广，而国内对旋挖钻机穿越流砂层的施工技术研究成果很少，此项研究不仅可以提高本管段钻孔桩的施工质量，也可完善采用旋挖钻机施工钻孔桩的施工工艺。三、项目研发的主要内容及技术经济指标为实现旋挖钻机穿越流砂层，确保施工质量和环境保护，从以下几个方面进行研究：1、根据京沪高速铁路的设计，对扭矩240kNm以上、孔径在1-1.5m、孔深在50-80m范围的旋挖机型号、钻斗、钻具进行比选，根据市场价格、维修条件、适用的施工条件等进行全面的比较。重点对国产钻机XR系列及SR系列大机型的工作性能进行研究。2、对成孔过程进行全过程跟踪，并进行详细研究，找出各施工环节的关键因素。3、对各种事故的处理措施进行效果分析。4、重点对无循环旋挖工艺进行研究，完善施工工艺，减少泥浆量，以满足本工程的环保要求。5、优化泥浆的各项指标。6、比选施工方案，进行成本分析，节约施工投入。四、项目研发的技术路线 项目研发的技术路线：旋挖钻成孔法穿越流沙层施工工艺的综合研究泥浆配比事故因素机具比选高价金属离子影响预防措施有效性泥 浆配比优化塌孔事故卡/埋钻事故钻斗/钻具比选钻机型号比选工艺分析综合分析形成规范工艺五、推广应用前景及经济效益预测 根据铁路桥涵施工规范（TB102032002）、铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB102102001）、客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ2132005）、铁路建设项目水土保持方案技术标准（TB105032005）、客运专线高性能混凝土暂行技术条件等的要求，制定详细的施工组织设计。严格按照施工组织设计组织施工，在施工中详细记录各种技术参数，并通过数理统计方式对现场施工进行跟踪控制，对施工数据进行详细整理，总结出科学的施工工法和施工工艺。 六、申报单位和协作单位及分工由隧道局京沪高速铁路项目经理部自行研发。七、项目进度计划本项目计划于2008年进度计划日 期（年-月）目 标（可供阶段性检查的进度计划）2008.3.1-2008.5.1第一阶段：科技立项申报完成，方案制定；2008.5.1-2009.9.1第二阶段：方案实施、数值整理、工艺优化对比；2009.9.1-2009.12.31第三阶段：撰写研究报告、提交研究成果、组织验收与项目鉴定。八、项目经费（一）项目总经费20项 目总经费（万元）其 中自 筹单 位拨 款协作单位经费集 团拨 款国 家拨 款其 它20（二）经费支出明细表序 号支 出 科 目年 度金 额（万元）资料收集、额外地质勘探2008.3.1-2008.6.10.5原材料实验费用2008.6.1-2009.11.11机械设备进出场费用、租用费用2008.6.1-2009.11.110工程影响补偿费2008.6.1-2009.11.12事故处理材料费、人工费2008.6.1-2009.11.11培训及会议费用2008.3.1-2009.12.310.5桩基额外检测费2008.10.1-2009.11.12阶段性研究报告、发表论文费用2009.91最终研究报告、国际检索及查新2009.111项目验收与鉴定2009.121其他研究费用（交通、通讯、办公设备）2008.3.1-2008.6.11九、项目负责人及主要研究人员序号姓 名年龄单 位技术职务项目职务项目分工1孙成文42中交隧道工程局有限公司高级工程师组 长总策划2李有业50中交隧道工程局有限公司高级工程师组 员副组长3边进军38中交隧道工程局有限公司工程师组 员数据分析、成果整理4徐瑞宏31中交隧道工程局有限公司工程师组 员数据采集5马晓良35中交隧道工程局有限公司工程师组 员数据采集6齐刚28中交隧道工程局有限公司助理工程师组 员数据采集7张启祥34中交隧道工程局有限公司工程师组 员数据汇总8任权29中交隧道工程局有限公司助理工程师组 员数据分析、成果整理9高东34中交隧道工程局有限公司助理工程师组 员数据汇总、查