软土地区地下铁道工程施工(深基坑+盾构)

1、软土地区地下铁道工程施工主讲人：白 楠20:25:38目录深基坑施工01盾构隧道施工0220:25:38目录深基坑施工01盾构隧道施工0220:25:38目录1、基坑施工简介2、深入了解水文地质情况3、地下连续墙施工4、基坑的降水5、基坑开挖6、工程监测7、案例20:25:381、基坑施工简介20:25:38随着城市建设的迅猛发展，基坑开挖的规模不断扩大，深度不断加深，复杂的环境条件也对基坑变形提出了更严格的限制要求，深基坑施工所带来的风险越来越大，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建（构）筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大的经济损失和不良社会影响，所以如何确保深基坑施工的

2、安全，成为目前城市建设中必须面对和需要解决的重要课题。20:25:3820:25:3820:25:3820:25:3820:25:3820:25:3820:25:38东京湾海底隧道-川崎人工岛海上人工岛，采用地下连续墙基坑:-直径98 m; 高 119 m. 20:25:3820:25:3820:25:382、深入了解水文地质情况20:25:38地质资料是深基坑设计、施工最重要的依据之一，同样的支护方案，地质条件不同，方案的安全度也不同。在深基坑施工前，施工单位必须深入了解建筑场地及周边、地表至支护结构底面下一定深度范围内地层结构、岩土性状、含水层性质、地下水位、渗透系数等地质参数；在深基坑施

3、工过程中，特别是土方开挖过程中，若发现实际开挖所揭露的地质条件与设计所参考的地质资料有异，应及时向设计反映，必要时采取适当的补强措施。 20:25:38天津古河道分布图20:25:38图 从钢隔水层涌砂20:25:3820:25:38 承压含水层（2至4层）顶板最浅埋深为18.58m，下部埋深达到60.0m左右 水文地质条件潜水含水层第一承压含水层第二承压含水层相对隔水层相对隔水层20:25:383、地下连续墙施工20:25:38 地下连续墙施工工艺施工工艺流程20:25:38围护结构施工：施做导墙制备泥浆加工钢筋笼槽段开挖泥浆循环吊放钢筋笼安放接头箱水下混凝土浇筑拔除接头箱20:25:38土

4、质对地下连续墙施工的影响针对天津市的地质条件，地下土层主要分为三大类：软弱淤泥质土，粘性土，砂性土。1、淤泥质土易塌槽2、粘性土层相对稳定3、砂性土层易塌槽，根据相关施工经验，在标贯值大于30的土层中，液压成槽机的成槽效率急剧下降，大于50则开挖困难。20:25:38场区内地面以下17米范围内存在厚度不均、分布不均的软弱土层（淤泥质土），灵敏度高，极易发生蠕动和扰动，工程性质差；25米以下至60米范围内存在巨厚砂层。浅层承压水埋深较浅，在基坑底开挖面以上。20:25:38地下水位埋深对槽壁变形影响地下水位的高低对槽壁侧向变形的影响较为显著,并且随着地下水位埋深的增加,槽壁侧向变形呈减小的趋势,

5、水位埋深26. 0 m的侧向变形较水位埋深2. 0 m最多减少21. 5 cm,因此在成槽施工中,可考虑采用降低地下水位的措施以保证槽壁的稳定。20:25:38导墙下土体加固可以采用搅拌桩、旋喷桩、注浆加固。上海普遍采用SMW三轴搅拌桩施工20:25:38搅拌桩加固对槽壁变形的影响搅拌桩加固深度对槽壁的侧向变形影响显著;搅拌桩对槽壁上部影响较大,在45 m以上,槽壁的侧向变形均随加固深度的增加而有较大幅度的减小;槽壁深45 m以下部位搅拌桩加固深度对槽壁的侧向变形影响很小,就是说加固到一定深度再增加加固深度几乎无影响。由于槽壁中下部是控制槽壁稳定的关键,搅拌桩太深,则会增加工程造价,而对槽壁的

6、稳定也无太大益处,从造价和槽壁稳定综合考虑,搅拌深度宜为912 m。20:25:38导墙的确定 导墙的作用：1、定位的基准，导向作用2、加固槽口，保持土体稳定和泥浆面高程3、支撑和固定作用20:25:38导墙及现场道路制作导墙及现场道路制作前，需要对地面进行处理，导墙尽量坐到原状土上，并且设内支撑，冬季导墙后回填及道路下回填不能采用冻土。导墙浇筑完强度至少达到80%以上再使用。周边有污水管等地下管线应处理好，否则不但会使泥浆恶化，而且污水流入槽内容易引起塌槽。导墙下部持力层应经过计算，能够满足最大荷载的要求。导墙与路面应用排水沟分开，防止地面变形带动导墙变形。20:25:38地面荷载对槽壁变形

7、的影响在连续墙成槽施工中,靠近槽壁的地面将承受主要来自成槽机的荷载,地面超载将增加侧向土压力,对槽壁的稳定有一定的影响 。分别计算地面荷载为0、20、40、60、80、100kPa时的槽壁侧向变形,计算结果见图所示。从图可以看出:地面荷载对槽壁上部的影响较大,槽壁的侧向变形随着荷载的增大而逐渐增加,地面荷载为100 kPa时的侧向变形要比0kPa时最多增加5.7cm;地面荷载对槽壁的下部几乎不产生影响,而槽壁的最大侧向变形是发生在下部,因此可以说地面荷载对槽壁的稳定影响很小。鉴于以上两点,在施工中对成槽机底部铺设钢板作适当处理即可。20:25:38导墙转角处理因成槽机的抓斗呈圆弧形，抓斗的宽度

8、为2.8m，同时由于分幅槽宽等原因，为保证地下连续墙成槽时能顺利进行以及转角断面完整，转角处导墙需沿轴线外放不小于0.3m。基坑内侧基坑外侧20:25:38泥浆的主要作用是护壁、携渣、冷却钻具。泥浆就像液体支撑一样，能是深槽保持稳定而不坍塌。泥浆之所以能够起到这种作用，主要原因就是它是一种具有触变特性的材料。所谓触变性，简单说就是指胶体物质受到搅动后强度减小而成为流体，而当扰动停止后，又会恢复原有强度而成凝胶的特性。泥浆护壁作用有以下几个方面：1、泥浆在地基土的孔隙中凝胶化，形成凝胶层（泥皮），泥皮的形成与渗透性有关，砂层中容易，粘土中困难，优良的膨润土能形成薄而韧的泥皮，密度大，抗渗性能高，

9、抗冲击能力强，即能防止泥浆漏失，又能防止地下水渗入到槽内。2、静液压力作用，对槽壁产生支护作用。3、电渗现象。由于泥浆与地下水存在压力差，会在界面上产生电化学现场，有利于泥皮和凝胶的形成。泥浆 新型泥浆护壁机理图20:25:38泥浆制备泥浆是决定槽壁稳定性的关键，泥浆一定要选有优质天然钠基膨润土（钠基的膨胀倍数是钙基的10倍以上），加入纯碱、高纯度的CMC和自来水等拌合而成，一定要充分静置24小时，严禁在成槽时向槽壁内倒入膨润土调节比重，天津市地下水含盐，容易导致泥浆性能恶化，要随时检测泥浆质量，不断补充新鲜泥浆，保证泥浆性能，采用泥浆分离设备，保证含砂率符合规范要求。20:25:38泥浆实验

10、清水实验泥浆实验20:25:38前面提到泥浆向土层中渗透而形成泥皮，但如果渗透系数很大，泥浆就会流入到砂砾卵石中很远的地方而不能形成凝胶，从而使泥浆漏失掉，造成槽内泥浆面下降，地下水进入槽内，槽孔可能失稳。20:25:38制备泥浆的材料选定泥浆材料：使用膨润土、CMC、分散剂、加重剂及防漏剂；膨润土（蒙脱石）泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、阻力小、造浆能力大特点。用量为8，即8的膨润土可掺100L的水，对粘质土地层用量可降低35，较差的膨润土用量为水的12左右。 CMC（CarboxyMethylCelluose）全名羧甲基纤维素，可增加泥浆粘性，

11、使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。 碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱，它的作用可使PH值增大到10，泥浆中PH值过小时，粘土颗粒难于分解，粘度降低失水量增加流动性性降低；小于7时，还会使钻具受到腐蚀，若PH值过大，则泥浆将渗透到孔壁的粘土中，使孔壁表面软化，粘土颗粒之间凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以810为宜，这时可增加水化膜厚度，提高浆的胶体率和稳定性而降低失水量。 (BaSO4)重晶石细粉.可将泥浆的相对密度增加到2.02.2,提高泥浆护壁作用.为提高掺入量重晶石细粉后,泥浆的稳定性降低其失水性,可同时掺入0.10.3的橡胶粉，掺入上述两种外加剂后，最适

12、用于膨胀的粘质塑性土层和泥质页岩土层。 纸浆、干锯末、石棉等纤维物质，其掺入量为水量的12，作用是防止渗水并提高泥浆循环效果。 20:25:38泥浆性能指标泥浆性能主要有粘度，相对密度，泥皮厚度，失水量，pH值，胶体率，含砂率，稳定性等8项指标控制，对护壁能力影响起关键作用的是粘度，相对密度，泥皮厚度和失水量。泥浆的性能指标是地连墙成槽的关键，从膨润土的选择，水质的好坏，到制备方法正确与否等，任何细节都不能马虎。20:25:38泥浆性能指标的确定确定施工中最易发生坍塌的土层，易发生坍塌的土层根据土质情况及是否有地下水确定，一般在粘性土地层内开挖发生坍塌的可能性较小;在砂土或砾石层开挖发生坍塌的

13、可能性较大;在干燥地层中开挖发生坍塌的可能性较小;在有地下水的地层中开挖发生坍塌的可能性大。根据资料统计常见土质与坍塌性关系见表1粘度值主要由最易发生坍塌地层土质及是否有地下水等因素决定，据资料不同土质所需泥浆粘度值如表2所示。20:25:38相对密度值主要由最易发生坍塌地层的土质，是否有地下水，及护壁泥浆的其它性能决定。粘性土层所需相对密度值低，砂层和砾石层所需相对密度高;干燥土层所需相对密度低，有水地层所需相对密度高，不同土质所需相对密度值如表3所示。相对密度对泥浆的其它性能的影响见表4。20:25:38泥浆比重对槽壁变形的影响计算结果表明:槽壁侧向变形随着泥浆重度的增加而逐渐减小,当泥浆

14、容重为10. 5 kN /m3时,槽壁最大侧向变形达到30. 1 cm,当泥浆容重达到11. 0 kN /m3 时, 槽壁最大侧向变形为26. 3 cm,当泥浆容重达到12. 0 kN /m3 时,槽壁的最大侧向变形为18. 5 cm。当泥浆容重达到13. 0 kN /m3时,槽壁的最大侧向变形为10. 7 cm。20:25:38泥浆面高度对槽壁变形影响槽壁的侧向变形随泥浆液面的升高而逐渐减小;泥浆液面的高低对槽壁上部的侧向变形影响较大,对下部的影响较小;对于槽壁侧向变形减小的幅度,泥浆液面与井口平齐所产生的槽壁侧向变形比泥浆液面距井口2. 4m时最多要小5. 0 cm。因此,在施工中,应尽量

15、提高泥浆液面的高度,并要及时地进行补浆以确保泥浆液面有一定的高度。20:25:38成槽施工根据于家堡项目试挖槽及相邻标段的施工经验，现场地连墙施工范围内的地层状况较差，上部存在软弱地层，下部存在巨厚硬砂层，槽壁的稳定性难以保证，容易塌槽，而且成槽效率低，在成槽过程中，应根据现场实际情况，实时调整挖槽方法，提高挖槽速度，同时保证成槽的垂直度。挖槽方式：首开幅“三抓”成槽。顺序幅 “一钻两抓”成槽，闭合幅“两钻一抓”成槽。根据试挖槽的经验，采用成槽机直接开挖能够保证槽壁的垂直度，开挖第一抓用时21个小时，开挖第二抓时开挖用了57个小时，第二抓时间过长的原因主要是第一槽段内没有土体，使抓斗抓土时受力

16、偏斜，造成抓土困难。针对此原因，采用“三抓”成槽的方式。20:25:3820:25:38槽段开挖及检测开挖顺序的选择有两种：首开-闭合，首开-顺序-闭合。各有优缺点。两钻一抓等采用旋挖钻引孔的施工方式，也是有利有弊。槽段的宽度应根据，开挖时间，钢筋笼重量，设备的选择，地质条件、混凝土浇筑等综合比选后确定，槽段过长则槽壁稳定性差，槽段太短则接头多，对成本控制不利，且风险点增多。一般成槽机抓斗张开最大2.8m，采取三抓成槽，设置56m幅比较合适，三抓成槽时，中间第三抓至少要留0.8m宽，2.8m20:25:38施工可以选择跳幅施工，也可以选择首开-顺序-闭合的方式钢板 3.5米 20:25:38成

17、槽施工顺序分别抓取两侧的土体，中间留有“鼻梁土”，这样抓土即能保证抓土的效率，而且中间留的“鼻梁土”能够起到临时支撑槽壁的作用。顺序幅再采用“一钻两抓”成槽工艺。若到下面砂层中直接开挖困难，则采用钻机打导向孔的方式，继续开挖。20:25:38槽段开挖及检测如果采用两抓成槽，针对两抓成槽易偏斜的情况，可以采用反循环钻机进行修槽。对于砂性土层，标贯值大于30成槽机效率极具下降，大于50成槽会很困难，应考虑辅助措施。20:25:38遇到地下障碍物、管线的处理钢筋笼吊放成槽上海、天津等地闹市区施工时遇到20:25:38天津津滨轻轨工程遇到地下管线20:25:3820:25:3820:25:38槽段开挖

18、及检测成槽后对槽壁进行检测，可以查看成槽垂直度，也可以看钢板上有无混凝土绕流，及绕流的大小，小面是否开挖到位等，以制定处理方案。20:25:38垂直度控制采用金泰SG系列成槽机，有先进的电子测量系统，对其深度及位置方向经显示屏幕准确地显示出来，可精确到0.01度。另外现场再配备经纬仪或全站仪，由专业测量人员进行复核。成槽过程中，如发现偏斜，可采用反循环钻机进行清槽，以保证槽体下部不出现偏斜。20:25:38成槽检测采用超声波检测成槽的垂直度及槽壁情况。建议自备超声波地连墙垂直度检测仪，增加槽壁检测频率，不合格的槽坚决不能下笼子。超声波监测仪可利用电脑与之相接，通过接口的转换，利用小程序，可以讲

19、图像导入电脑中，方便打印和分析。20:25:38超声波地连墙垂直度检测仪20:25:38清槽1、成槽后静置一段时间，待土渣沉淀到槽底部后，采用液压抓斗将其抓出。2、采用空气升液器，吸出槽底淤积物和稠泥浆，并注入新泥浆，用新泥浆把槽内泥浆置换出槽外。3、下完导管后，可以利用导管进行反循环吸泥。4、清槽一定要彻底，否则接缝易夹泥。5、采用正循环法清槽底沉渣时，在清完后，泄压过程中，应将导管上提一段距离，否则易造成导管产生负压，将槽底淤积的沉渣吸入导管，堵塞导管口，导致混凝土浇筑时发生堵管现象。20:25:38地下连续墙导管反循环装置及工法反循环清渣装置，不但可以清除槽底沉渣，而且可以进行修槽，避免

20、槽壁倾斜或缩颈，可以让钢筋笼顺利下放，而且在较硬地层当中，地连墙底部往往容易形成圆弧斜面，导致钢筋笼不能下放到底，往往采取扩大槽的宽度，例如将5m槽加长到5.5m，这不但会造成工字钢后回填量的增加，而且易产生绕流，或者使顺序幅发生移位。而采用这种反循环装置，可以将槽底圆弧面修掉，不需放大槽宽，可以很好的控制回填量，节省人力物力，回填量少，也可使回填质量提高，增强防绕流效果。20:25:38接头处理-刷壁器刷壁是地下连续墙施工中的一个至关重要的环节，刷壁的好坏将直接影响到连续墙围护防水的效果。刷壁器采用偏心吊刷，以保证钢刷面与接头面紧密接触从达到清刷效果。后续槽段挖至设计标高后，用偏心吊刷清刷先

21、行幅接头面上的沉碴或泥皮，上下刷壁的次数应不少于20次，直到刷壁器的毛刷面上无泥为止，确保接头面的新旧砼接合紧密。20:25:38接头工字钢背后回填1、工字钢背后可以回填接头箱，接头箱两侧焊接角钢。由于工字钢外边尺寸为1132mm，小于地连墙厚度1.2m，在接头箱两侧焊接角钢，能够防止部分混凝土绕流的发生。2、工字钢背后回填袋装石料，回填10-15米后，采用吊车吊接头箱夯实3、为了防止混凝土从钢板跟脚处绕流，工字钢长度满足底部深入槽底20cm。角钢20:25:38防绕流铁皮20:25:38工字钢背后回填及防绕流设置防绕流铁皮20:25:38可以利用防绕流注浆管或钢筋固定铁皮工字钢背后回填及防绕

22、流20:25:38工字钢内侧埋设注浆管，完成地连墙后在地连墙外侧工字钢接头部位打三根高压旋喷桩。20:25:38钢筋笼加工制作工字钢板焊接牢固，否则万一出现卡笼子的情况，用千斤顶对笼子起拔时，若工字钢板焊接不牢固，易发生断裂20:25:38钢筋笼吊装 对于超深地连墙成槽时间过长，为防止塌孔现象的发生和加剧，应尽量缩短晾槽时间，所以地下墙钢筋笼采用一次整体吊装法，尽可能的减少对槽壁的施工影响。“”型钢筋笼因加固钢筋、斜撑较多，重量大，吊装困难，通过减小槽段宽度以减小钢筋笼重量，将“”型变为两个“”型，接头做成“子母”型。20:25:38吊点布置1、吊点位置应采取加强措施2、计算钢筋笼重心，合理选

23、取吊点位置3、吊点、吊具均应经过计算4、吊环的焊接问题焊缝位置应与吊环起弯点留设10cm距离。钢筋笼入槽后，穿杠时必须保证四点同时受力，精确控制吊筋长度，也可以采用下部垫枕木的方式调整扁担，防止因受力不均而将吊环拉断。20:25:38吊点布置20:25:384232吊点布置20:25:381、吊点钢筋选用的钢筋直径较大，在弯曲时，机械对弯曲部位的磨损比较大。吊点钢筋加工及焊接易对钢筋造成磨损20:25:382、钢筋焊接时对钢筋的受力性能有一定的影响，特别是已经磨损的弯头部位。焊接时需预留一定的长度，避免由于钢筋受热，产生脆断。建议可以采用钢板开洞用作吊点。吊点钢筋加工及焊接焊接部位钢筋已磨损部

24、位20:25:38钢筋笼起吊、平抬起吊、倾斜提升、吊车对转、钢筋笼水平方向运输、吊放入槽、吊装笼前必须检查编号、尺寸，里、外面对号入座。、在钢筋笼上设置对位钢筋，在导墙上设置对位点，以保证预埋的接驳器对位准确。、吊放钢筋笼必须垂直对准槽中心，吊放速度要慢，不得强行压入槽内，发现受阻及时吊起经处理后重新吊放。将钢筋笼固定后，下导管，进行砼灌注。20:25:38水下混凝土灌注 1、根据混凝土浇筑强度，确定初凝时间。2、预留试块，放在水中，现场观察砼初凝时间。3、混凝土浇筑采用300mm的双导管灌注，浇筑时应计算好首次浇筑量。4、大深度地连墙混凝土浇筑时考虑混凝土的飞溅。20:25:38混凝土浇筑量

25、-时间-高度曲线20:25:38槽壁稳定时间试成槽时，12小时沉渣1m24小时沉渣1.5m48小时沉渣2.5m未发生大面积塌方，仅导墙下局部坍塌。成槽后，钢筋笼下放和混凝土灌注时间尽量控制在4小时内。20:25:38接头箱起拔接头箱按设计分幅位置准确就位，接头箱下放后，再用吊机向上提升2m左右，检查是否能够松动，然后利用其自重沉入填充砂石中，并将其上部固定，背后空隙用粘土回填密实。避免接头箱在砼灌注过程中移位或砼绕流下幅槽段，从而影响下幅槽段成槽施工和钢筋笼下放。现场取砼试块，放置于施工现场水中，用以判断砼的初凝、终凝情况，并根据砼的实际情部况决定接头箱的松动和拔出时间。抽拔时掌握时机，一般混

26、凝土达到自立程度，即开始松动接头装置，每次抬高5cm-10cm，每间隔510min顶拔一次，严格按照混凝土试块所实际记录的混凝土初凝、终凝时间，确定接头装置允许顶拔的高度，严禁早拔、多拔。接头箱采用2cm的钢板加工而成，厚450mm，宽1050mm，一节长8m，与工字钢相匹配，接头箱起拔器的起拔力最大为600t。20:25:38接头绕流处理液压抓斗铲刀由于地连墙接头箱直接放置在止水工字钢板之后，很难完全紧密贴合，从而导致浇灌混凝土的过程中，在接头箱和止水钢板夹缝内不可避免的产生或多或少混凝土砂浆和进入的砂性土体等混合形成结牢物。在成槽过程中悬浮在泥浆中的砂颗粒迅速沉淀在工字钢板的内侧，沉积后，

27、又形成了非常坚硬的胶结物。如果以上所说的这些结牢物、胶结物不能有效清除，地下连续墙接头就形成了夹泥，成为基坑开挖后渗漏水的渠道，会严重危害基坑开挖的安全。为了妥善处理该部位，避免这些结牢物、胶结物在后期强度上升以后难以处理，在前序幅接头箱顶拔完成之后，立即用成槽机或旋挖钻进行相邻幅段与其接头部位的成槽施工。同时，现场连接专用的可拆卸液压抓斗铲刀，对工字钢板上的泥皮、土渣、绕流物等进行铲除。20:25:38工字钢背后回填及防绕流采用防绕流铲刀清理工字钢背后绕流及夹泥20:25:38工字钢背后回填及防绕流工字钢背后回填常规采用接头箱，目前多采用碎石袋回填，砂石袋顶部放1-2节接头箱压实，此时应注意

28、碎石袋和接头箱交界处，由于碎石袋会逐渐沉降，从而导致交界处产生空隙，发生绕流现象，而目前的施工队伍都喜欢把接头箱下到开挖面附近，特别是20m深左右，正处于铁板沙层，若在此处发生绕流，更增加了基坑渗漏的风险。20:25:38接缝防渗措施地下连续墙施工完成后，再开挖前要对地下连续墙分幅接缝处基坑外侧，打3根800600的咬合高压旋喷桩高压旋喷桩建议打成品字形三根，普通双重管高压旋喷桩超过20m施工质量难以保证，超过20m建议采用三重管双高压（RJP）工艺施工。旋喷桩施工引孔垂直度控制是关键，30m偏差可达到1m。1、地下连续墙；2、800高压旋喷桩；3、连接钢板；4、止水钢板312420:25:3

29、8高压旋喷工法的演变20:25:38SJM工法切削方法超高压浆液及空气概略图使用钻杆二重管工法概要以超高压水泥浆与空气复合喷射流进行土体切削，并将水泥浆与土体拌合，于地中形成桩体施工参数切削压力：30MPa压缩空气：0.7MPa水泥浆流量：60L/min2提升速度：8cm/min20:25:38CJG工法 切削方法超高压水及空气概略图使用钻杆三重管工法概要以压缩空气圆束超高压水喷射切削土体，并将泥浆排除地表，再同时以水泥浆充填于地中形成桩体喷射状况参数切削压力：40MPa水喷射流量:70L/min水泥浆流量:80-150L/min20:25:38X-JET工法切削方法超高压水及空气概略图施工钻

30、杆三重管工法概要上端以超高压水与空气复合交叉喷射流进行土体切削，下段同时以水泥浆填充于土中形成桩体喷射状况参数切削压力：40MPa水喷射流量：90L/min2束水泥浆流量：80-150L/min20:25:38RJP工法切削方法超高压水及空气、超高浆液及空气概略图施工钻杆三重杆工法概要以上端以超高压水与空气复合喷射流进行第一次土体切削，紧接着下段水泥浆与空气复合喷射流进行第二次土体切削扩径，并将水泥浆与土体拌合，于地中形成桩体喷射状况参数切削压力：40MPa水喷射流量：50L/min2束水泥浆流量：60-70L/min20:25:38三重管双高压旋喷桩机三重管双高压旋喷桩架三重管双高压旋喷桩机

31、配套操作台三重管双高压旋喷桩机配套卷扬机双高压设备图片20:25:38三重管双高压旋喷桩后台螺杆压缩机高压泵搅浆灌三重管双高压图片20:25:38三重管双高压旋喷桩钻杆三重管双高压喷射示意图三重管双高压喷射图片三重管双高压图片20:25:38三重管双高压旋喷桩钻杆三重管双高压旋喷桩喷嘴三重管双高压旋喷桩喷嘴20:25:3820:25:38MJS工法简介传统旋喷工艺的排泥，是使泥浆通过钻杆周边的间隙，在地面上自然排出。但深处的排泥却很困难，因为超深处的钻杆与高压喷射口四周的地内压力增大，往往会导致喷射效率下降，因此，加固效果及可靠性减小。另外，在施工过程中，地内压力增大，会导致周围地表隆起。数据

32、线通道削孔水水泥浆预留孔排泥管排泥用空气-1排泥用空气-2钻杆对接螺栓孔喷射主气排泥用水流排泥闸门控制油路管 多孔钻杆剖面示意图20:25:38预防及应急措施1、成槽机倾覆2、塌槽3、钢筋笼起吊变形散架4、浇筑混凝土时导管卡死、堵管等5、接头箱卡死、无法顶拔6、钢筋笼难以入槽7、绕流8、遇到地下障碍物20:25:38特殊注意事项1、不能用地下水造浆，若要用地下水，地下水应经过严格检测。2、冬季泥浆性能指标会下降，应采取保温措施3、工字钢背后全部回填沙袋防绕流效果好，但沙袋在冬季易上冻，不宜夯实，可以采用填碎石袋。4、工字钢背后用沙袋回填时，顶部必须用接头箱压实，否则浇筑砼时易把沙袋顶起。5、砂

33、层中成槽对成槽机的抓斗磨损严重，应勤测量抓斗宽度，避免由于抓斗宽度不足导致槽壁厚度不足，造成钢筋笼下放困难。6、好的成槽机司机是成功的一半。7、注意吊车吨位的变化，下放过程中吨位变小应引起注意，可能发生卡笼子，起拔过程中注意不能吨位过大，否则有发生吊环断裂或吊车倾覆事件。20:25:38地连墙缺陷1、是地连墙成槽泥浆比重较大、沉渣、刷壁不彻底、浇筑砼过程中侧壁出现塌孔，浇筑过程意外中断导致砼浇筑过程中地连墙接缝或墙身位置出现夹泥； 地连墙接缝夹泥20:25:38夹泥原因20:25:382、先浇幅地连墙出现砼绕流，导致地连墙后浇幅钢筋笼无法密贴下放，出现水平偏移或钢筋楼局部割除现象导致接缝夹泥渗

34、漏； 地连墙接缝扰流夹泥照片地连墙缺陷20:25:383、地连墙浇筑设备出现故障，成槽机抓斗、锁扣箱、导管掉入槽段，形成围护结构异常质量缺陷造成渗漏。 锁口箱未拔出照片地连墙缺陷20:25:384、基坑的降水20:25:3820:25:38含水层划分20:25:38承压水的主要影响1、基坑突涌破坏20:25:38承压水的主要影响2、环境岩土工程问题20:25:38承压水的主要影响3、围护结构开裂、空洞引起的流沙20:25:38承压水的主要影响4、坑底砂性土层的管涌破坏20:25:38承压水的主要影响5、地下结构抗浮问题20:25:38開挖面點井砂錐高水壓砂土層不透水土層砂土層砂土層連續壁設計

35、深度不足連續壁施工缺失不透水土層 圖一 (a) 深開挖施工中可能之災變-連續壁設計或缺點與砂湧導致建物沉陷椿或支撐柱等構件20:25:3820:25:3820:25:3820:25:3820:25:38降水运行与施工工况及监测结果密切配合，严格执行“分层降水、按需降水、动态调整”的原则。根据本工程的基坑开挖及基础底板结构施工的要求，基坑降水目的如下：有效减少坑内被开挖土体的含水量，防止土体在开挖过程中发生纵向滑坡，便于挖掘机挖土、土方外运和坑内施工作业。有效降低下部承压含水层的水头高度，防止基坑底板发生管涌、突涌等不良现象，确保基坑底板的稳定性。 降低坑内土体含水量，提高坑内土体强度，减少坑底

36、隆起和围护结构变形量，控制地下水降低引起的地面沉降，减少对周边环境的影响，确保周边环境设施的安全。20:25:38基坑底板突涌稳定性分析开挖过程中，当基坑开挖深度在含水层顶板上1.0m以上时，为防止基坑突涌，基坑底面的安全稳定性，可按下式进行验算。hss Fwhw式中：F基坑底面突涌安全系数（取1.10）；hs基坑底面至承压含水层顶板之间的距离（m），计算时，承压含水层顶板埋深取最小值（m）；hw承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）；s基坑底面至承压含水层顶板之间的土的层厚加权平均重度，取19.0N/m3；w地下水的重度（取10.0kN/m3）。20:25:38为确保基坑顺利开挖，需降低基坑

37、开挖深度范围内的土体含水量。坑内疏干井数量按下式确定： n = A / a井 式中：n 井数(口)； A 基坑需疏干面积 (m2)；a井 单井有效疏干面积 (m2)；按照每200-250m2布设一口疏干井考虑，同时为减少浅层降水对坑外的影响，浅层井井底尽量不超过承压含水层顶板，但为满足降水要求，对于Z1线局部开挖较深部位布置了少量超过27.0m的降水井。依据天津市轨道交通地下工程质量安全风险控制指导书浅层要求备用井按降水井的20%布置。浅层降水井分析计算20:25:38 为减少降水对周围环境的影响，减压井必须实行“按需减压降水”，水位控制严格按照基坑稳定性分析中的基坑开挖深度和承压安全水位埋深

38、关系曲线进行。基坑开挖深度与安全承压水位埋深关系曲线图 20:25:38降水井施工施工工艺：准备工作钻机进场定位安装开孔下护口管钻进终孔后冲孔换浆下井管稀释泥浆填砂止水封孔洗井下泵试抽合理安排排水管路及电缆电路试验正式抽水记录。20:25:385、基坑开挖20:25:38明挖顺做法施工20:25:38盖挖法主要施工步骤：第一步：施工围护结构地连墙。第二步：施工临时中间支撑立柱、抗拔桩和降水井。第三步：分层开挖至顶板底并施工支撑。第四步：施工结构顶板及压顶量。第五步：依次拆除第二、一道支撑，回填土方。第六步：开挖负一层土方至负一层底板底，施工负一层底板。第七步：开挖负二层土方至负二层底板底，施工

39、负二层底板。第八步：开挖负三层土方至负一层底板底，封闭疏干井，施工负三层底板。第九步：依次向上施工结构侧墙及中间柱。第十步：拆除中间临时支撑柱，封闭深层减压井。盖挖逆做法施工20:25:38HP E工法：液压垂直插入（暗插）钢管柱20:25:3820:25:38AM工法：全液压可视可控旋挖扩底灌注桩20:25:38盖挖法施工土方开挖20:25:38国内深基坑工程事故原因统计表（160余起基坑工程事故的分析） 序 号事故发生的主要原因发生次数占总数的比例（%）1建设单位管理的问题1062基坑工程勘察的问题73.53基坑工程设计的问题74464基坑工程施工的问题6641.55基坑工程监理的问题53

40、 随着城市建设的迅猛发展，基坑开挖的规模不断扩大，深度不断加深，复杂的环境条件也对基坑变形提出了更严格的限制要求，深基坑施工所带来的风险越来越大，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建（构）筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成巨大的经济损失和不良社会影响，所以如何确保深基坑施工的安全，成为目前城市建设中必须面对和需要解决的重要课题。20:25:38杭州地铁湘湖站基坑坍塌事故20:25:38广州海珠城广场基坑坍塌事故20:25:38北京地铁熊猫环岛站基坑坍塌事故20:25:38西安地铁洒金桥站基坑塌方事故20:25:3820:25:38基坑破坏形式（1）整体稳定20:25:3820:

41、25:38基坑破坏形式（2）倾覆2008年苏州某基坑事故20:25:38基坑破坏形式（3）隆起20:25:38基坑破坏形式（4）踢脚20:25:38基坑破坏形式（5）流沙20:25:38基坑破坏形式（6）管涌水力梯度小于临界水利梯度，虽不发生流沙，但细小颗粒被带走，在土层中形成管状空洞。导致管涌破坏湖南浯溪水电站二期基坑出现管涌 20:25:38基坑破坏形式（7）突涌上海某基坑坑底内发生承压水突涌20:25:38基坑破坏形式（8）渗漏20:25:38基坑开挖与支撑20:25:38 1. 土方开挖应遵循“分段分层、分块开挖、先中间后两边、随挖随撑、限时完成”的原则，以缩短开挖时间,减少累积变形为

42、主要控制目标。另外为防止基坑土体纵向滑移,可采取以下措施:（1）严格控制基坑开挖坡度，采取有针对性的降水措施，紧贴基坑四周设置挡水墙，防止积水向坑内渗透。 （2）暴雨来临之前所有边坡应铺设塑料膜防止暴雨冲刷，同时在坡脚设置大功率水泵抽水，防止坡脚浸水。（3）基坑需要停工较长时间，应在平台、基坑边和坡脚设置排水明沟和积水坑，并派专人抽水值班，必要时对基坑边坡面进行喷射素砼保护。（4）坡顶严禁堆积荷载，坡顶不允许设置便道。20:25:3820:25:38纵向土体坡度过陡，下雨后易发生纵向土体滑移 20:25:38 2.加快施工进度，降低无支撑暴露时间是控制基坑变形，保障基坑安全最重要的环节。解决上

43、撑不及时的问题，从技术方案上可尽量选择钢筋混凝土支撑方式，特别是第一道撑采用钢筋混凝土撑有很多优势。解决上撑不及时的问题，从施工组织上关键在于编制好施工程序和操作细则，做到有条不紊，分工明确、落实岗位、责任到人。施工准备要有超前的意识“做一、备二、想三”(根据能力、环境、天气)，事前要向全体施工人员进行施工方案的技术交底，只有施工人员都明白了做什么，怎么做，为何要这样做，才能真正“快”起来。20:25:3820:25:38 3.及时上撑不仅对控制基坑变形有利，也对防止围护结构接缝漏水又很大帮助。有施工单位反映，在基坑开挖中，地连墙接缝已经进行了旋喷处理，但仍然会漏水，后来分析原因，问题原来出在

44、支撑环节上。在基坑开挖过程中，做不到随挖随撑，围护结构就有可能出现较大变形，地连墙与加固接缝的旋喷桩之间即产生了渗漏通道,造成地墙接缝渗漏。20:25:3820:25:38 4.基坑施工期间，要及时对支撑施加预应力,及时并有效地施加预应力是控制基坑变形的重要环节。随着基坑开挖深度的加深，应做好支撑预应力的复加工作。 5.基坑开挖期间需加强对支撑的观察，钢支撑失稳前一般有拱起侧弯或下沉的先兆，如发现失稳迹象应迅速采取加固或补撑措施。20:25:38钢支撑背后空隙大，与地连墙不密贴 20:25:3820:25:38基坑钢支撑轴力应力伺服自动补偿系统20:25:38基坑开挖渗漏的控制措施20:25:

45、38围护结构渗漏最常见，对基坑及周边环境、建构筑物造成极大破坏。20:25:3820:25:381、做好应急准备，编制详细应急预案，对方案组织专家论证，配备足够的应急人员和应急物资，定期进行应急演练，提高应急抢险能力。2、通过对施工记录的整理，对地下连续墙的施工质量进行详细评定，对任何可能出现缺陷的墙体进行标记，采用补打旋喷和注浆的办法进行弥补，并在施工过程中给予全程关注。20:25:3820:25:383、通过坑外减压井水位变化判断，坑外观测井兼应急降压井，根据降水运行期间或抽水试验的观测井水位变化，看是否存在突降和差异沉降，判断地连墙是否存在渗漏通道，提前采取封堵措施。坑内降水坑内降水坑外

46、观测坑外观测水位差20:25:384、施工过程中对地连墙接缝进行洛阳铲探缝+人工探挖，每天派专人对墙面进行观察。发现异常采用钢板加固。20:25:3820:25:385、对于判断出可能存在问题的地连墙接缝进行袖阀管双液注浆。发生险情的处理措施20:25:38（1）对渗漏点进行压填发生险情的处理措施20:25:38（2）坑内引流、压填、双液注浆（聚氨酯），坑外袖阀管双液注浆发生险情的处理措施20:25:38（3）用钢筋网片进行加固，水不漏或喷射混凝土对漏水点进行封闭发生险情的处理措施20:25:38（4）对于较大突涌出现，局部回填或反压不起作用。要果断采用预先准备的钢板(2-3cm)，用挖掘机等

47、设备，插入涌水涌砂部位下方的土中，再用设备与地连墙顶紧。剔除围护结构钢筋或植入螺栓，使钢板与地连墙结合。然后在周边用双快水泥封堵。从坑外渗漏点下方往上注浆双液或聚氨酯。对渗漏进行检测20:25:386、工程监测20:25:38 深基坑的理论研究和工程实践告诉我们，理论、经验和监测相结合是指导深基坑工程的设计和施工的正确途径。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。首先，靠现场监测提供动态信息反馈来指导施工全过程，并可通过监测数据来了解基坑的设计强度。第二，可及时了解施工环境地下土层、地

48、下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。第三，可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施充当耳目。20:25:38承压水地连墙侧向变形地连墙顶部垂直位移立柱顶部垂直位移建筑物沉降监测数据地表沉降监测数据 支撑轴力监测数据 所以在深基坑施工过程中,监测工作极其重要。深基坑监测点布置必须满足对深基坑整体情况的反映,且有代表性。在实际开挖中以计算量为控制目标,一旦突破,及时报警, 分析原因,及时制定措施方案。监测的内容主要包括支撑轴力、围护结构的位移及沉降变形、地表沉降、管线的位移及沉降、周边构建物的位移及沉降、地下水位变化等。在基坑开挖施工中，当一些监控

49、数据接近或超过警戒值时，通过对监测数据的分析，就能及时准确地发现施工中存在的问题，从而调整施工步骤，采取相应对策，以达到有效控制基坑变形，确保基坑施工安全的目的。 20:25:387、工程案例20:25:38上海市轨道交通四号线修复工程 浦东南路站到南浦大桥站区间隧道上行线长2001M，下行线长1987M，其中江中段440M。区间隧道底部最大埋深为37.35M。 20:25:38 盾构从浦东向浦西推进，在穿越黄浦江后经防汛墙、外马路、文庙泵站、音像制品批发交易市场进入中山南路，在穿越多稼路后隧道上下行线逐渐由水平同向推进转为垂直同向推进直至浦西南浦大桥站。 图中用深颜色表示的就是本次事故的发生

50、区域。 风井20:25:38 事故的发生点位于隧道的联络通道处(又称旁通道)，联络通道采用冰冻法进行施工（风井采用逆作法施工，已完成） 。隧道风 井旁通道垂 直 通 风 道地下连续墙18.25m33.5m13.3m4.2mD5.5m积水坑20:25:38工 程 地 质 从地质报告中可知道在30M深度以下，地层为第七层(1层、2层)，该土层砂性重，透水性好，易液化。联络通道位于第七土层，同时该土层为上海第一承压水层，承压水最高水位为地面以下7.58M，最高水头为21.7M。层号地层名称层厚（M）层底标高（MC）重度（Kn/M3)孔隙比e内聚力C（Kpa）内摩擦力 （）压缩模量 （Mpa）人工填土

51、6.39-2.14灰色粘质10.5-12.6418.10.9610267.761为色粘土3.5-16.1417.41.21413.53.212灰色粉质粘土4.5-20.64181.021718.54.44暗绿-草黄色粉质粘土4.3-24.9419.40.7238227.491草黄色砂质粉土9.2-34.1418.50.8573213.082草黄色粉砂18.90.7633515.5920:25:38地面地面风井垂直通道隧道水塌方塌方风井进水对土体结构破坏示意图20:25:38 由于发生事故的联络通道所处的地质条件比较复杂，处在第7层承压水地层中，开挖过程中承压水冲破土层，而发生流砂，流砂的产生带

52、动土层扰动、移位，造成隧道结构破坏，引起地面土体沉陷，继而发生地面建筑物倾斜、部分倒塌，防汛墙沉陷、坍塌等险情。隧道联络通道流 沙塌方塌方顶破口事故诱因:20:25:38临江大厦门口地面塌陷20:25:38风井黄 浦 江浦东南路站南浦大桥站隧道进水1号线轨 道 交 通 四 号 线事故最大损害分析示意图2号线20:25:3820:25:38破损隧道完好隧道 水与沉积物上覆土约26m冻结法在四号线中的应用 对隧道进行开孔充填20:25:38 进行局部垂直冻结 进行全回转切割20:25:38 进行地下连续墙及完好隧道清理施工20:25:38 进行基坑开挖 进行水平冻结 矿山法开挖与结构回筑20:25

53、:3820:25:38障碍物清理20:25:3820:25:3820:25:38目录深基坑施工01盾构隧道施工0220:25:38盾构施工技术20:25:381、盾构机盾构现状全世界有大约12个知名的盾构主机生产厂商，包括德国的三家；法国一家；美国和加拿大各一家；日本六家；日本真正开始应用盾构也不超过35年时间，但发展迅猛，迄今为止已经有超过5000台盾构投入使用。当然，制造盾构的远远不只这些厂家。世界最大直径海瑞克17.6米，最小0.2米，国内武汉三阳路长江隧道15.76m，目前有60%以上是土压平衡盾构目前国内几家大型施工企业具备盾构自主生产能力。初期开放型手掘式盾构现代土压平衡式盾构20

54、:25:38 国内外根据各种使用条件的不同，使用的盾构机也不同，特别是面板及刀具的形式多种多样。目前，应用最广的是泥水盾构和土压平衡盾构。 盾构选型的根据 1、工程地质与水文地质。对于密闭式盾构来说，选型的最为重要的依据就是地层的透水率。 2、地层的参数（地层固有的特性和地层状态）。 3、施工长度、地面及地下建/构筑物等环境条件。 4、考虑工期、环保等因素，并参考国内外已有盾构工程实例及相关的技术规范等。2、盾构机选型20:25:383、土压平衡盾构机的基本构造盾构机主要部件部 分构 成作 用盾 体前 盾和与之焊在一起的承压隔板用来支撑刀盘驱动,使泥土仓与后面的工作空间相隔离推力油缸的压力可通

55、过承压隔板作用到开挖面上，以起到支撑和稳定开挖面的作用中 盾中盾内侧的周边位置装有30个推进油缸（4组），在操作室中可单独控制每一组油缸的压力，这样盾构机就可以实现左转、右转、抬头、低头或直行盾 尾尾盾通过14个被动跟随的铰接油缸和中盾相连。这种铰接连接可以使盾构机易于转向刀 盘切削盘体土体切削超 挖 刀扩大开挖直径，这样易于实现盾构机的转向回转接头向刀盘的面板上输入泡沫或膨润土及向超挖刀液压油缸输送液压油管片拼装机支 撑 架拼装管片旋 转 架排土机构螺旋输送机将渣土从泥土仓中运输到皮带输送机上螺旋输送机有前后两个闸门，前者关闭可以使泥土仓和螺旋输送机隔断，后者可以在停止掘进或维修时关闭，在整

56、个盾构机断电紧急情况下，此闸门也可由蓄能器贮存的能量自动关闭，以防止开挖仓中的水及渣土在压力作用下进入盾构机皮带输送机将碴土向后运输至第四节台车的尾部，落入等候的碴土车的土箱中20:25:38EPB总体结构图20:25:38EPB盾构主机结构20:25:38EPB主机结构图（二）20:25:381.刀盘20:25:38刀具的选择和布置单刃滚刀双刃滚刀三刃滚刀20:25:38切削刀先行刀20:25:38滚刀仿形刀（复合地层）柱形仿形刀（软土地层）重型撕裂刀超挖刀20:25:38中心滚刀中心鱼尾刀20:25:382. 前 体20:25:382. 前 体20:25:383.中体20:25:384.盾

57、尾 20:25:384.盾尾 盾尾密封 同步注浆孔 盾尾油脂注入泵20:25:385. 人员舱20:25:38螺旋输送机 20:25:38螺旋输送机出土口20:25:38皮带输送机、碴土20:25:38碴土落入土斗20:25:38电瓶车编组20:25:38运至提升区域20:25:38翻转架及土坑20:25:38管片安装机 20:25:38液压马达提升油缸平移油缸 拼装机1旋转功率：45KW左右：200度；转速0.2 / 1.2rpm油缸功率：11KW平移行程：1000mm；提升行程：700mm；提升力：216KN20:25:38左右摆动油缸支撑油缸前后摆动油缸回转油缸20:25:38台车20:

58、25:38盾构施工配套设施20:25:384、盾构施工工艺盾构机下井盾构机就位调试始发端头加固反力架安装洞门密封圈安装洞门围护墙凿除始发站初始掘进正常掘进设备调整盾构机解体外运到达车站到达站洞门密封圈安装盾构机托架洞门围护墙凿除到达端头加固20:25:38盾构始发篇20:25:385、盾构机始发工艺步骤安装始发基座端头土体加固盾构组装调试加固效果检验安装反力架凿除洞门安装洞门密封拼装负环管片始发掘进，盾尾通过洞门压板加固，壁后注浆 盾构隧道始发技术是盾构法施工技术的关键，也是盾构施工成败的一个标志,同时还应确保盾构连续正常地从非土压平衡工况过渡到土压平衡工况，以达到控制地面沉降，保证工程质量等

59、目的。 盾构机始发包括洞口端头处理、洞门砼凿除（主要针对钢筋砼围护结构）、盾构始发基座的设计加工、定位安装；始发用反力架的设计加工、安装；支撑系统、盾构组装、盾构始发方案、其他保证盾构推进用设备、人员、技术准备等，直到始发推进。始发工艺20:25:385.1、盾构机始发基座安装及盾构机组装20:25:385.2、盾构机反力架安装 在地铁盾构始发过程中，反力架起着支撑盾构机千斤顶顶力的作用。（1)定位放线 根据方案及几何尺寸放出反力架位置，安装预埋件。施工范围内有干扰物体及时进行清除。安装反力框架和八字撑 先用吊车将框架吊至始发井，调整好位置与预埋钢板进行焊接，然后定位八字撑进行焊接，靠管片面应

60、保证与反力架平面相平。（3）安装斜撑和直撑斜撑和直撑用吊车吊下，定位连接预埋件和反力架，在合适位置时进行焊接加固。20:25:385.3、端头井加固及加固效果检验 盾构始发地基加固的范围为洞圈两侧和上下各3米范围，始发处纵向6米。天津地区一般采用三重管双高压旋喷桩+三轴搅拌桩、水平注浆+盐水冷冻加固。 20:25:38双轴搅拌桩三轴搅拌桩高压旋喷桩垂直冻结水平冻结另外还有SMW、素墙、降水等方法根据条件选择20:25:38加固效果检验 盾构端头土体加固完成后，需对加固效果进行检验，确保加固效果满足洞门破除后加固体能抵挡洞门处水土压力，有一定的强度，整体性和自稳能力，且能有效封堵地下渗水。 采用