穿越城铁高架桥施工技术

地地铁铁十号十号线线四四标标 学院路站学院路站 区间隧道穿越城铁高架桥区间隧道穿越城铁高架桥施工技术施工技术 二二 五年一月五年一月 1 目目 录录 1 工程说明 2 2 加固方法确定 2 2 1 对结构影响分析 2 2 2 施工加固方法 2 3 地面加固方法说明 3 3 1 钻孔灌注桩 3 3 2 桩底压浆施工 4 4 洞内加固 7 5 1 超前支护 7 5 2 支护参数调整和施工工艺 8 5 加强监控量测 9 2 1 工程 工程说说明明 科南路站 知春路站区间左线隧道将在里程 K4 327 600 K4 355 800 处穿越 城铁高架桥 右线隧道将在里程 K4 337 731 K4 362 631 处穿越城铁高架桥 穿越 城该高架桥 是本段区间的施工重点 本工程采用矿山法施工 断面为马蹄形结构 结构地板深度约为 15 米 城铁知春路站立交桥中桩为 800 1000mm 的钻孔灌注 桩 摩擦型桩基 右线隧道拱顶位分别位于现状路面以下 8 5 米和 9 5 米 左线结构与桥梁桩基最 小水平净距 1 50m 右线隧道与桥桩桩基最小水平净距仅 0 274 米 根据不同情况 为保城铁高架桥的稳定和隧道施工安全 采取不同措施进行加固处理 拟加固区所在地层自上而下为 粉土 1粉质粘土 粉质粘土 2粉土 3粉细砂 粉质粘土 2粉土 粉质粘土 1中粗砂和 卵石圆砾层 具有 多样性 地层特性差异较大 2 加固方法确定 加固方法确定 2 1 对结构影响分析 1 工程采用暗挖法施工 初期支护施工过程是对周边影响最大的阶段 以开挖 过程作为最不利阶段考虑 2 桥梁桩基距离区间暗挖隧道结构太近 若不采取有效措施 隧道的开挖 势 必造成桩周土体的卸载作用 降低桩周摩阻力 给桥梁基础及上部结构造成不良影 响 3 城铁高架桥动荷载大 对近距离隧道土体开挖稳定存在影响 4 地面加固的施工环境受高架桥净空和桥下交通限制 工程所处位置为交通主 干道 交通繁忙 地面加固需分侧进行 局部封闭交通 进行交通导改 在施工机械 选型和施工时段的安排上受交通限制很大 5 为保障城铁桥梁安全及城铁正常运营 在施工前对隧道施工影响范围内土体采取 一定的加固措施 依据设计要求 需要在地面和隧道内部采取综合处理措施 根据设计说明及我部施工经验 将从地面和隧道内两个方面对桥桩保护 降低隧道掘 进过程中对桥桩的影响 2 2 施工加固方法 1 地面处理 3 1 以混凝土灌注桩作为支撑体进行挡土 以桩底压浆提高桩端承载力 能有效地避免 隧道施工是对桥基周围土体的扰动 避免因隧道暗挖施工对城铁桥产生破坏 2 桩底注浆 注浆范围桩内侧至围护结构 桩外侧 3m 桩底上下各 3m 注浆外围采 用水泥水玻璃浆 内部采用水泥浆 注浆孔间距 2m 梅花型布置 3 桩基加强 即 CT5 CT6 CT7 CT8 CT10 CT11 均增加 2 根桩 桩的直径为 800mm 在 CT9 CT12 CT13 CT14 CT15 CT16 增设隔离桩 桩的直径为 800mm 间 距 900mm 2 洞内处理 1 加强超前支护 在围岩有变弱的地段进行全断面注浆和掌子面注浆加固 衬砌背后 及时注浆 2 在开挖过程中 加强支护参数和加快循环速度 并采用 CD 法施工 使初期支护及 早封闭成环 综合考虑施工的安全性和可行性 拟计划施工顺序为 灌注桩施工 桩底压浆施工 区 间隧道施工 3 地面加固方法 地面加固方法说说明明 地面采取了钻孔灌注桩和桩底压浆施工的方法 通过钻孔桩施工分担既有摩擦桩的 支撑反力 提高桩基承载能力 通过对桩底的注浆提高既有桩底的围岩强度 当摩阻力卸 载到一定程度 桩底支撑在沉降允许范围内可以及时补充足够的反力 并能够降低沉降 达到桩基保护的目的 地面加固施工 必须提前进行 在隧道掘进到桥桩 50 米前 桩底注 浆强度和钻孔桩强度必须达到规范要求 根据我部计划 地面加固工序施工时间足以满足 4 3 1 钻孔灌注桩 钻孔灌注桩施因为受场地限制需要选用净空要求较低的旋转钻机钻进 钻孔桩 施工工艺为成熟工艺 不再赘述 需要进行施工钻孔桩的桩基位置如下图所示 3 2 桩底压浆施工 1 注浆方法的选定 注浆施工因施工场地狭窄 桥梁高度限制 交通繁忙 综合考虑地质状况 注浆目的 注浆效果 经济费用和工期以及环境保护的要求本次注浆加固拟采用小型机械施工的袖 阀管双液注浆方法 采用渗入性注浆原理 水泥 水玻璃双液注浆 2 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 提高土的抗压强度和变形模量 提高桩端承载力 减小暗挖隧道通过桥基区域时对城铁高架桥的影响 3 施工参数 按照设计要求 选择适合的注浆配比和施工参数 注浆孔间距的确定 注浆孔间距和浆液渗透半径密切相关 桩底加固地层主要为中粗砂和卵石圆砾 右线 左线 5 层 可灌性较好 注浆渗透半径取 0 75m 注浆钻孔较深 注浆孔间距为 2 0m 呈梅 花状布置 2 注浆孔布置 根据测量人员的放线定位 布置注浆孔的位置 3 注浆材料的选择及配比 本次注浆采用水泥浆液 而后使用改性水玻璃浆液补注浆 各浆液的配比和原 材料的规格如下 水泥浆 水灰比 1 2 水泥采用 PO32 5 普通硅酸盐水泥 配比 质量比 水泥 分散剂 减水剂 水玻璃 1 0 15 0 005 0 03 改性水玻璃 质量比 水玻璃 40Be 浓硫酸 98 固化剂 1 0 08 0 04 水玻 璃模数 3 左右 4 注浆压力和浆液的渗透半径 注浆压力由四部分组成 P P1 P2 P3 P4 P1 管路中压力损失 约 20 P2 开环压力损失 约 20 35 P3 渗透到地层的工作压力 P4 压力储备值 约 10 卵石圆砾层中浆液的渗透半径经验推荐值见下表 6 卵石圆砾层中浆液的渗透半径经验推荐值 注浆压力 MPa 0 40 50 60 70 80 91 0 渗透半径 米 0 550 620 70 780 890 951 10 渗透半径取 0 75 米 注浆拟采用工作压力 0 6 0 8MPa 4 注浆施工 1 钻孔施工 钻孔施工遵从如下步骤及工艺要求 A 场地平整后 按图纸测量放线定出孔位 B 钻机就位 利用垂球结合水平尺检查钻机水平及钻杆垂直度 同时在钻孔钻进过 程中对钻孔垂直度进行检查 C 钻孔时采用比重为 1 2 1 3 水 膨润土 1 0 36 0 58 重量比 的泥浆护壁 D 为防止钻孔和注浆施工相互干扰 钻孔按组号分若干顺序进行施工 E 必须做好钻孔施工详细记录 以指导后期注浆施工参数 2 注浆管加工及安设 A 位于加固范围内的注浆管每 1 米设 3 组注浆段 每段长 33cm 出料孔 4 个 孔径 8mm 出料孔外套橡胶圈保护 B 注浆管加装定位环 2 3m 一道 以使注浆管位于孔中心 C 套壳料采用稠度大 强度低的材料 其组成膨润土 70 粉煤灰 15 水泥 15 和 少量速凝剂 套壳料 12h 无侧限抗压强度 0 3 0 5Mpa 粘度 80 90s 钻机成孔后 利用钻机吸浆管将套壳料混合液压入钻孔内 将孔内泥浆全部置换出来 泥浆置换出来后 即分节 每节 4 米 将袖阀管下入已填满套壳料的孔内 在两节袖阀管联 接前 需向下一节袖阀管内灌满清水 相邻两节袖阀管采用套箍联接 并用 401 粘合剂粘 接牢固 袖阀管接至地面后 应高出地面 30cm 向袖阀管内再次灌满清水 然后用封口盖 盖紧袖阀管管口 D 封口作业 a 时间选择 宜选择孔内套壳料混合液已达到初凝后进行 b 封口材料及施工 用 C15 细石混凝土或砂浆并掺加适量速凝剂进行封口作业 c 封口前应将孔内地面以下 0 7m 1 0m 范围的套壳料清除 再将封口混凝土灌满至 地面以下 10cm 3 注浆芯管下放 注浆芯管每节由 1m 1 5m 和 2m 不同长短组装而成 注浆芯管采用 25 镀锌钢管制 7 成 节间用螺纹套管连接 袖阀管安设完成 48 小时后 下放注浆芯管 开始进行压密注浆 A 芯管下放前根据袖阀管深度配足芯管节数 并检查芯管及注浆管头内是否残留结 石体 清理干净后方可下管 B 注浆芯管下放时 防止地面泥浆回灌入袖阀管内 造成注浆芯管下放及提管困难 C 下入注浆芯枪时需要检查橡胶密封栓塞 要求上部裙边向下 下部裙边向上 并在 丝扣处涂抹黄油 D 将注浆管内插入袖阀管中保持方向竖直向下 两人或三人协调配合 均匀使用管 钳下压 在下放困难时 严禁大力下压 损坏袖阀管及芯管 E 当注浆芯管无法人力下放时 应提出芯管 用钻机重新回孔至原孔深 重新安设袖 阀管 再下管注浆 4 注浆 A 水泥浆配置时 先投入水 分散剂 减水剂 再投入水泥 在高速制浆机内搅拌 5min 后 过滤存放在低速搅拌储浆桶中备用 改性水玻璃配置时则是将水玻璃缓慢加入硫酸中 并不断搅拌 以利于散热和均匀 而后加入缓凝剂 B 注浆 灌注水泥浆时 按比例将水泥浆和水玻璃 速凝用 到入注浆桶内 搅拌均匀 用高压 注浆泵 通过管路系统输送到注浆芯枪 浆液从注浆芯枪的出浆孔进入到注浆管 依靠高 压将注浆管外的橡胶套涨开 进入土层开始灌浆 5 施工注意事项 配浆时要求计量准确 水的计量采用加水定量器 注浆过程中若出现每步距注浆量能满足设计 而注浆压力太低 可采用间歇注浆 和减小浆液胶凝时间 同时增加浆量为设计量的两倍 以保证此段注浆效果 3 注浆过程中 若出现注浆压力能满足设计 而注浆量不能满足设计时 可在此步 距上下两段各增加一倍的注浆量 以保证此段注浆效果 4 在后序孔注浆过程中 注浆压力满足设计 而注浆量不能满足设计 可延长凝结 时间水泥 粘土浆 3 4min 改性水玻璃 2 3min 5 当某一组注浆孔处于三面或四面约束时 需要升高注浆压力 降低浆液粘度 加减 水剂 注浆量按设计要求执行 尤其在注内排孔时 压力提高值为 15 20 使浆液充分 填充 加固土体空隙 增强抗渗能力 这些孔的注浆主要通过注浆量来控制每步距注浆效 果 8 4 洞内加固洞内加固 洞内加强主要是降低对桩基周边围岩的扰动 主要是对超前支护 结构参数 施工方 法等方面进行相应的调整 及时提高围岩的自稳能力 5 1 超前支护 由于在既有桩施工过程中已经对该位置的土体进行了扰动 且既有桩为城铁车站的 支撑结构 在隧道开挖掘进过程中 主要采取了超前支护和全断面支护的联合注浆方法 确保桩基和隧道的稳定 1 超前小导管注浆加固 在桩基影响范围的区段内加强超前支护 提高小导管的搭接长度 原设计小导管长度 为 3 米 拟采用 4 米超前小导管 增加小导管搭接长度 由于局部的桩体距隧道较近 最近 处仅为 0 27 米 在施工到桩基附近 两边拱位置的小导管角度和长度进行调整 扩大拱 顶扇形注浆范围 原设计拱顶 120 度范围内进行加固 拟增加到 150 度 2 全断面注浆加固 对桩周边土体加固达到提高围岩的自稳能力 达到桥桩保护的目的 施工过程中必然 对周边土体扰动 势必造成对桥桩侧向摩阻力的卸载 施工过程中必须提前或及时进行全 断面注浆加固 提高围岩的自稳能力 达到基础补强的效果 注浆小导管垂直于喷锚面预 埋 沿隧道开挖方向梅花形布置 在桩基附近加密布设 隧道成环后 及时进行注浆施工 注浆后效果如图所示 9 桩身 注浆加固区域 右 线 中 线 3 浆液配制控制 对于超前支护 注浆采用超细水泥浆液 根据实际地质情况配制水泥浆液 在有渗水 地段采用水泥 水玻璃双液浆 缩短注浆凝固时间 提高注浆效果 同时 在注浆过程中 严格控制注浆压力 控制在 5Mpa 之内 对于掌子面的土体及时进行喷锚支护 如遇到砂 质土 喷锚效果不是理想 则及时采取掌子面注浆的方法 包括核心土位置 对于全断面 注浆 采取水泥 水玻璃双液浆 5 2 支护参数调整和施工工艺 1 参数调整 除了对前述超前小导管参数调整外 还需要对格栅间距 格栅主筋型号 喷锚厚度等 方面作加强 格栅间距从 0 75 米缩短到 0 5 米 开挖进尺从 0 9 米缩短到 0 7 米 预留连接钢筋的 焊接长度 格栅主筋原设计为 22 调整为 25 提高主筋型号 格栅宽度相应增大 原喷射混凝土厚度为 250mm 厚 增加喷射厚度 增加到 300mm 厚 2 施工工法调整 过桥桩的标准段需要加强支护参数和加快循环速度 根据设计说明 采用 CD 法施工 10 分两次开挖 减小开挖面 尽早使隧道分部成环 起到承载作用 同时 左线右线开挖里程 拉开 两开挖里程错开不小于 30 米 CD 法施工的两个小断面开挖间距不小于 15 米 在 初期支护完成后 在该段交叉作业 及时施作该段二衬 CD 法施工流程如图所示 3 初期支护背后注浆 在初期支护施工过程中 梅花形布设注浆管 对该段需要加密布设 隧道闭合成环后 及时对初期支护背后注浆 通过浆液在围岩空隙或裂隙填塞并和土体粘合 达到对围 岩的补强作用 也避免在支护背后形成空洞 防止出现土体缓变 初期背后注浆主要控制压浆时间 浆液配比 注浆压力三个方面 根据隧道成环速度 在初期支护强度达到规范要求后 即进行注浆工序 根据地质报告 该段地质较为复 杂 同时在城铁车站桩基施工过程中已经对该部位进行了扰动 拟配制细水泥浆或超 细水泥浆 通过其较好的扩散能力 提高注浆加固半径 新奥法施工主要考虑了围岩 的自稳能力 围岩既是隧道荷载的来源也是隧道的支撑体 在施工过程中 尽量保持 围岩原状 在注浆过程中 严格控制注浆压力 压力控制在 5Mpa 之内 以免单侧压力 过大造成对桩基偏压的情况 在注浆施工过程 技术人员现场控制 全过程监控 每 5 分钟纪录一次注浆压力 根据我部施工经验 一