高压旋喷桩试验施工方案.doc

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1、第一章 编制依据及编制说明一.编制依据（1）港珠澳大桥主体工程岛隧工程设计施工总承包招标文件第七章专用技术标准和要求第五册港珠澳大桥施工及质量验收标准第三分册岛隧篇（2）港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计第三篇人工岛第二册西人工岛第五分册岛体结构（3）港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计西人工岛钢圆筒结构图（4）水电水利工程振冲法地基处理技术规范DL/T 5214-2005（5）港珠澳大桥主体工程岛隧工程施工图设计（中交公路规划设计院有限公司等）；（6）水运工程测量规范JTJ203-2001； （7）水运工程测量质量检验标准JTS 258-2008； （8）工程测量规范GB 50026-20

2、07； （9）质量管理体系要求GB/T19001-2008； （10）水运工程质量检验标准（JTS257-2008）。（11）港港珠澳大桥主体工程岛隧工程总体施工组织设计（12）专用标准港珠澳大桥施工及质量验收标准。（13）港珠澳大桥主体工程测量技术规程、管理标准；（14）环境管理体系要求及使用指南GB/T24001-2004（15）职业健康安全管理体系规范GB/T28001-2001(16)港口工程地基规范(JTS147-1-2010)；(17)建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)； (18)建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）； (19)高压喷射注浆施工操作技术规程

3、（HG/T20691-2006）(20)水利水电工程高压喷射灌浆技术规范（DL/T52002004）； (21)水运工程施工安全防护技术规范（JST205-1-208） 二.编制说明本施工方案主要内容为西人工岛高压旋喷桩试验施工指导方案。重点介绍高压旋喷桩的施工工艺及施工方法，及保证措施等。第二章 工程概况一.工程设计概况西人工岛工程为港珠澳大桥岛遂工程的控制性工程，为尽快提供干作业面，为沉管隧道对接提供作业条件，岛内设置分割围堰而将其分割为西大岛和西小岛。分割围堰由4个钢圆筒及5组间于钢圆筒之间的副格仓组成。西小岛合拢后，后续岛内抛砂由-16.0m抛填至-5m，打设排水板及降水井后，随即开展

4、降水联合堆载预压，堆载顶标高为+5m。二.工程环境条件工程区域位于亚热带季风区，其盛行风向的季节变化明显。根据香港气象站历史测风资料统计，该区域年盛行风向以东南偏东和东风为主。香港横澜岛测风站一年四季的盛行风向均为东风，秋冬季主导风向为东北风，春季为东和东南偏东风，夏季主导风向扇面较宽，在西南到东风之间变化，其中以西南风为主。A塔区域4月以东南风为主，5至9月由东南风到西南风控制，10月主导风向稳定为东南风，11月至次年1月由北风控制，2月由东风控制，3月由东风和北风交替控制。工程区大风主要来自热带气旋、强冷空气和强对流天气影响，但其最大风均由台风造成。该区域已记录的历史最大阵风为71.9m/

5、s（香港天文台记录，1962年9月1日在香港登陆的6213号台风引起）。香港横澜岛记录的年平均6级（1小时平均最大风速10.8m/s）以上大风日数142.2d，年平均8级（1小时平均最大风速17.2m/s）以上大风日数9.9d，年平均10级（1小时平均最大风速24.5m/s）以上大风日数1.1d。塔各层6级以上大风的最长持续日数为30d，出现在1月3月；7级以上大风的最长持续日数为12d，出现在13月；8级以上大风的最长持续日数为5d，出现在3月和910月；9级以上大风的最长持续日数为3d，出现在3、6、8、11月；10级以上大风的最长持续日数为2d，出现在3月和8月。本区潮汐类型属于不规则的

6、半日潮混合潮型。从实测潮位过程曲线分析，不等现象明显，其中大潮期间日潮现象较明显，小潮期间半日潮现象显著，中潮介于两者之间，如图所示。图1-1 桥区水域汛期潮位变化图工程水域高潮位由外海向珠江口内逐渐增大，低潮位由外海向珠江口逐渐降低。潮差也有由外海向珠江口内逐渐增大的趋势。实际潮位受风和台风影响较大。当风从东向吹来时，产生风增水，水位升高；当风从北向吹来时，产生风减水，水位下降。当台风来临时，强风的切应力和台风中心的低气压使水位发生显著变化。工程区潮汐特征值可参考香港、澳门和珠海验潮站的统计资料表。表1-1 潮汐特征值统计表(m)测 站潮汐特征值香港（大澳）澳门珠海最高潮位2.693.522

7、.51最低潮位-1.32-1.24-1.28平均高潮位-1.051.05平均低潮位-0.00-0.20最大潮差3.583.503.04最小潮差0.050.020.11平均潮差-1.061.24平均海平面-0.540.48资料期限19851997192520032003注：表中潮位基准面采用1985国家高程基准。三.工程地质本标段原始地貌属广花凹陷冲积盆地，第四系地层以冲洪积砂层、土层及残坡积堆积为主，基岩多为石炭系中石灰岩和炭质灰岩沉积地层，岩层面高低起伏，岩溶发育形成溶蚀探槽、土洞。四.水文地质根据西人工岛现场勘探和室内试验结果，结合主体工程桥隧勘察成果、前期勘察成果及区域地质资料，按地质时

8、代、地质成因、岩性、物理力学性质等特征，对勘探深度内的岩土层进行了单元岩土体的划分。单元岩土体的划分结果表明，在西人工岛勘察深度范围内，岩土层分布比较有规律，自上而下可划分为5个大层，12个亚层。西人工岛地层划分见表1-2。表1-2 西人工岛地层划分一览表地层编号时代、成因主要岩性全新统海相沉积（Q4m）流塑状1淤泥和2淤泥、流塑软塑状3淤泥质粘土晚更新统晚期陆相沉积物（Qal+pl）可塑状1-1粉质粘土，局部呈软塑状晚更新统中期海陆过渡相沉积物（Qm+al）可塑硬塑状2粉质粘土夹砂，可塑硬塑状3粉质粘土和4粘土，夹有稍密中密状粉细砂、细砂透夹层晚更新统早期河流冲积相物（Qal）稍密状中密状1

9、粉细砂、密实状为主，局部中密状3中砂和5粗砾砂各单元岩土层分布特征详见图表部分工程地质纵剖面图（XAXE）和横剖面图（X1X7），现将各单元岩土体特征按由上至下顺序依次描述如下：1淤泥（Q4m）：灰色，流塑状，个别钻孔呈流动状，高塑性，含有机质，有臭味，局部混少许粉砂，平均标贯击数N1击。该层厚达1.50m4.50m。2淤泥（Q4m）：灰色，流塑状，高塑性,含有机质，有嗅味，局部混少量粉细砂，夹粉细砂薄层和贝壳碎屑。平均标贯击数N1击。3淤泥质粘土（Q4al）：褐灰色，流塑软塑状，中塑性，局部夹粉细砂薄层和少量贝壳碎屑。部分钻孔该层夹有淤泥夹层及透镜体。平均标贯击数N=1.8击。第一大层的层底

10、高程为-25.00（CKD56孔）-38.20m（CKD50孔）。1-1粉质粘土（Q3al+pl）：灰黄色，可塑状，局部软塑状，中塑性，混较多粉细砂，夹粉细砂薄层，偶见钙质结核。平均标贯击数N=5.8击。该层仅在部分钻孔中揭露。2粉质粘土夹砂（Q3m+al）：褐灰色，灰黄色，粉质粘土为主，可塑硬塑状，中塑性，混大量粉砂，夹粉砂薄层，土质不均匀。平均标贯击数N=12.9击。该层仅在XB、XC、XD三剖面中东段钻孔中揭露。3粉质粘土（Q3m+al）：褐灰色,灰黄色，可塑状硬塑状，中塑性，混粉细砂，局部夹粉砂薄层和腐殖质。平均标贯击数N=8.5击。4粘土（Q3m+al）：褐灰色，灰黄色，可塑状硬塑状

11、，高塑性，混粉细砂，局部夹粉砂薄层。平均标贯击数N=8.8击。3粉质粘土（Q3m+al）与4粘土（Q3m+al）呈互层分布。在个别钻孔该层上部分布有软塑状淤泥质粉质粘土透镜体。在XB和XC二剖面中该层分布有稍密中密状粉细砂或细砂夹层,且分布较连续。第三大层的层底高程为-40.60（CKD49孔）-52.50m（CKD59孔）。1粉细砂（Q）：灰色，灰黄色，稍密状中密状，混粘性土。平均标贯击数N=28.5击。3中砂（Q）：灰色，灰黄色，密实状为主，局部中密状，混粘性土，局部夹圆砾薄层和粉质粘土薄层，偶见腐殖质和朽木。平均标贯击数N=38.4击。该层多以夹层形式存在于5粗砾砂（Q）层上部。5粗砾砂

12、（Q）:灰色，灰黄色，密实状为主，局部中密状，混粘性土，局部夹圆砾薄层和粉质粘土薄层，偶见卵石、腐殖质和朽木，土质不均匀。在XA和XD剖面中该层分布有较连续中密密实状细砂夹层。平均标贯击数N=41.0击。五.施工条件1、施工用电业主在试验区内提供1台300KW的柴油发电机作为施工用电。根据施工需要，在施工现场合理布置临时用电线路。2、施工用水业主应按时提供试验用水（淡水），以免影响施工进度。根据施工需要，在正式供水之前将靠自取海水先进行海水试验施工。3、施工道路由业主合理布置岛内施工道路的畅通，保证按期完成试验旋喷桩的施工。4、施工材料由业主提供PO42.5水泥、膨润土及火碱并运至试验区，满足

13、旋喷桩的施工。5、废浆、弃浆处理在试验区设置2个34m或更大的泥浆沉淀池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后有业主再外运处理。第三章 施工方法及技术措施一.高压旋喷桩工作原理高压旋喷桩是利用工程钻机钻孔至要求深度后（或引孔旋喷一体机），利用高压旋喷台车把安有水平喷嘴的注浆管下到设计标高，利用高压设备使喷嘴以一定的压力把浆液喷射出去，高压射流冲击切割土体，使一定范围内的土体结构破坏，浆液与土体搅拌混合固化，随着注浆管的旋转和提升而形成圆柱形桩体，凝固后便在土体中形成圆柱形状、有一定强度、相邻桩体相互咬合成一体的固结体，该工艺起到止水与土体加固的作用。施喷桩将采用“双重管法”和“三重管法”

14、两种方案进行试验。高压旋喷桩的成桩质量，确保其强度满足设计要求，通过工艺性试桩确定注浆材料及其配比、施工工艺和施工参数。同时确定高压旋喷桩的有效直径、固结体物理力学指标及适宜的孔距、喷射流量、压力、旋速和提升速度等工艺参数。喷浆量可按以下公式计算：Q=H1/Vq(1+) 式中：H1为喷射长度m，V为提升速度m/min， q为单位时间内喷射量L/min， 为损失系数。二.设计技术要求旋喷桩桩径为100cm，间距为130cm，正三角形布置，桩底标高为-36米。采用普通硅酸盐P.O42.5水泥进行喷射注浆。旋喷桩孔位布置示意图如图2-1所示。图2-1 旋喷桩孔位布置示意图三.施工机具、施工工艺流程及

15、施工参数施工机具及试验组数划分表-2-1 主要施工机具型号及主要技术参数表名称型号技 术 参 数备 注工程地质钻机XY-2/300型钻具为130，泥浆护壁钻孔高台喷车GYP-50型提升速度1215cm/min，空气压缩机W1.6/10压力0.51.0Mpa，排风量1.6m3/min二重管TY-30191，喷嘴1.8mm灰浆泵PP-120泵压(额定压力)40Mpa表2-2 进行试验组数与参数选取一览表试验组编号孔 号试验方法水 源水泥用量技术参数第一组SY-01三管法海水单耗500kg/m参照表2-3与表2-4进行优化调整。SY-02三管法海水单耗500kg/mSY-03三管法海水单耗500kg

16、/m第二组SY-07两管法海水单耗400kg/mSY-08两管法海水单耗400kg/mSY-09两管法海水单耗400kg/m第三组SY-10两管法淡水单耗500kg/mSY-11两管法淡水单耗500kg/mSY-12两管法淡水单耗500kg/m第四组SY-13两管法海水单耗500kg/mSY-14两管法海水单耗500kg/mSY-15两管法海水单耗500kg/m第五组SY-16两管法海水单耗600kg/mSY-17两管法海水单耗600kg/mSY-18两管法海水单耗600kg/m四.施工工艺流程（如图2-2、2-3所示）废水排放、沉渣外运废浆排放沉淀池测量定位钻机就位钻进造孔高喷台车就位下管喷

17、射浆液喷射旋摆提升成桩移机至下一孔位废浆沉淀硬化、外运终孔检查浆液配制水泥浆配制不合格合格图2-2 高压旋喷桩施工工艺流程图五.高压旋喷桩施工技术参数表2-3 （“两重管法”施工参数参考表）序号项目单 位参数值备 注1压缩空气气压MPa0.50.8气量m3/min0.81.22水泥浆压力MPa3032浆量l/min60803提升速度cm/min10204喷嘴直径mm2.15进浆比重g/cm31.51.7表2-4 （“三重管法”施工参数参考表）序号项 目单 位参数值备 注1水压力Mpa3436流量l/min752压缩空气气压MPa0.50.8气量m3/min0.81.23水泥浆压力Mpa0.30

18、.8浆量l/min60804提升速度cm/min10155喷嘴直径mm2.16进浆比重g/cm31.51.7六 施工进度计划、施工方法及技术措施6.1高压旋喷桩施工进度计划表2-5 施工进度计划表序号节点内容节点完成日期1试验准备阶段2012年2月15日2月19日2试验施工阶段2012年2月20日2月29日3试验成果总结阶段2012年3月01日3月03日6.2高压旋喷桩施工方法1、 钻机就位，钻孔根据现场放线移动钻机，使钻杆头对准孔位中心。同时为保证钻机达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须作水平校正，使其钻杆轴线，垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔的垂直度不超过1。在校直纠偏检查中，利用垂球（高度

19、不得低于2米）从垂直两个方向进行检查，若发现偏斜，则在机座下加垫薄木块进行调整。钻进成孔，孔径为130mm，严格按已定桩位进行成孔，平面位置偏差不得大于50mm，采用膨润土泥浆护壁。2、插管，试喷引孔钻好后，插入旋喷管，进行试喷，确定施工技术参数。注浆材料：普硅P.O42.5水泥，水泥浆（单液）水灰比：0.81.5:1，参考参数见高压旋喷桩施工技术参数表所示。3、 高压旋喷注浆A、施工前预先准备泥浆池及废浆处理池，施工工程中应将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池，沉淀凝结后集中运至场外存放或弃置；B、旋喷前检查高压设备和管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。注浆管接头

20、的密封圈必须良好。C、做好每个孔位的记录，记录实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、注浆量等资料；D、当注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可按确定的施工参数喷射注浆。喷射时应先达到预定的喷射压力，注入量正常后再逐渐提升注浆管，由下而上旋喷注浆。E、每次旋喷时，均应先喷浆后旋转和提升，以防止浆管扭断。F、配制水泥浆时，水灰比要求按设计规定，不得随意更改，在喷浆过程中应防止水泥浆沉淀，使浓度降低。每次投料后拌合时间不得少于3min，待压浆前将浆液倒入集料斗中。水泥浆应随拌随用。G、高压喷射注浆过程中出现骤然下降、上升或大量冒浆等异常情况时，应查明产生的原因并及时采取措施。H、一旦出现中断供浆

21、、供气，立即将喷管下沉至停供点以下0.3m,待复供后再行提升。I、当提升至设计桩顶下1.0m深度时,放慢提升速度至设计高程。J、喷射作业结束后，用冒出浆液回灌到孔内，直至不下沉为止。4、废弃浆液处理喷射注浆施工中，将产生不少废弃浆液。为确保场地整洁和顺利施工，在施工前拟在场地内设置两级泥浆池，泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中，待泥浆固结后再外运处理。5、冲洗机具当高压喷射注浆完毕，应迅速拔出注浆管彻底清洗浆管和注浆泵，防止被浆液凝固堵塞（因故停工3h时,妥善清洗泵体和喷浆管道）。6、移动旋喷机具（高喷台车）至下一孔位。6.3高压旋喷桩施工技术措施质量保证措施1、 旋喷施工前，将钻架安放平稳牢固，定

22、位准确，喷射管倾斜度不大于1.5%，桩心偏差不大于5cm。2、 正式开工前应作试验桩，确定合理的旋喷参数和浆液配合比。旋喷深度、直径、抗压强度符合设计要求。3、 为使浆液因延时而不致沉淀和离析，及早提高复合固结体的强度，应掺入3%的陶土和适量的早强剂。4、 旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。5、 钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有1020cm的搭接长度，以免出现断桩。6、在旋喷过程中，如因机械故障中断旋喷时，应重新钻至桩底设计标高并重新旋喷。7、 制作浆液时，水灰比要按设计进行，严

23、格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀、浓度降低。不得使用受潮或过期水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有滤网进行过滤，过滤筛孔以小于喷嘴直径1/2为宜。8、 在旋喷过程中，若遇到孤石或大的漂石，桩位可适当调整（根据受力情况，必要时加桩），避免畸形桩和断桩。9、 旋喷施工按规定作好记录，并按监理工程师批准的表格填写。10、 按规定作好质量检验，可采取钻孔取芯、标准贯入、静载试验等方法进行，检查点的数量按有关规范办理。质量检验应在注浆结束28天后进行，对检验不合格的应复喷。特殊情况处理措施根据经验：孔口冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因并采取相

24、应措施。若因地层中有较大空隙引起的不冒浆，则可在浆液中掺加适量的速凝剂，缩短时间，使浆液在一定土层范围内凝固。另外还可在空隙地段增大注浆量，填满空隙后再后继续正常旋喷。冒浆过大的主要原因一般是：有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致，减少冒浆的措施有三种：提高旋喷压力。适当缩小喷嘴孔径。加快提升旋喷速度。旋喷时，要做好压力，流量和冒浆量的量测工作，钻杆的旋喷和提升必须连续不断。当拆卸钻杆继续旋喷时，要注意保持钻杆有0.5m的搭接长度，不得使喷射固结体脱节。第四章 安全文明施工一职工安全环保教育及培训保证措施1、 组织所属员工入场前培训，包括：HSE管理理念、方针、目标

25、与承诺，HSE作业计划书、法律法规、管理制度、操作规程培训，作业区域HSE技术措施风险与防范措施，应急处置措施，岗位HSE 知识和操作技能等。2、劳保用品正确穿戴、特种（或特定）个人防护装备使用培训等。3、 每月组织一次施工管理人员的职业健康安全培训，由HSE管理部负责制订计划和组织实施。4、 按体系文件规定做好调入员工的“三级”安全教育培训。5、 作业人员必须持有与其岗位适应的证书或操作许可证。HSE管理部检查特种作业人员的操作资格证书，并复印留存。6、租赁的大型机械设备，满足最低安全配员和定人、定机的要求，HSE管理部、物资设备部检查租用机械、设备的证件及作业人员的资格证书，并复印留存。二

26、施工现场强制性安全环保保证措施1、进入施工现场人员必须戴安全帽，水上作业时必须穿救生衣，严禁穿拖鞋或光脚、穿高跟鞋上班。施工现场按“防护量化标准”设防护设施、明显标志。2、 各工种、施工船舶、机械和电器设备等，执行相应安全操作规程，不得违章指挥、违章操作。3、 接待临时来访人员进出施工作业现场，应安排人员陪同，并告知其前往区域的安全注意事项，提供安全帽、安全带、救生衣等防护用品，指导其穿戴使用。4、所有机械的运动部分、设备或电动工具必须安装防护罩，防止人体接触。5、 所有特殊工种人员上岗操作，必须持有相应资格证书。6、 所有设备由项目部在现场开工前进行检验、检验标识应附在设备上。7、 保护工程

27、结构的安全，在水上结构物施工过程和施工结束后必须设置红色信号警示灯，以免船只来往碰撞。三.废弃物的处理施工现场的生活垃圾、含油废水及工程废弃物应集中堆放、集中处理，交由有资质的单位处理。四.施工噪音的控制措施1、严格遵守建筑施工场界噪声限值、建筑施工机械设备的维护保养减少噪声和污染的有关规定，减少施工机械数量。2、施工前监视500m半径范围内海面30分钟（非繁殖期为5分钟），没有白海豚出现方可开工。施工过程中，如果有白海豚进入500m监视范围，应暂停施工，等海豚离开监视范围方可继续施工。五.文明施工措施1、现场卫生(1) 生活设施整洁卫生、通风、明亮、牢固、安全。(2) 食堂远离厕所和污染源，

28、有冷冻设备和消毒装置，做到饭菜新鲜、餐饮卫生、炊具洁净，杜绝食物中毒事故。(3) 炊事员持健康证和卫生上岗证上岗，且每年体检一次，上岗者不留长发、长指甲、不戴戒指、手镯。 (4) 有除四害的措施、药品，有效控制四害孳生。 (5) 严格执行门前场内卫生包干制度，污水不外溢，做到废气不乱排、杂物不乱放、垃圾不乱倒。第五章 质量检查与成果整理一质量检查注浆孔高喷结束后，对高喷注浆质量及效果进行检查，高喷注浆质量检查应在该部位注浆结束后28d后进行取芯，取芯率不低于85%，R28无侧限抗压强度不宜低于1.0MPa。二试验成果整理根据高压旋喷桩生产性试验和检验成果分析比较，综合评价和确定安全、经济、合理的布孔间距和施工参数，并为后期大面积的施工提供合理依据。资料成果:(1)原始资料班报：钻孔班报、钻孔揭露地质资料、灌浆班报，统计成果资料；(2)各种灌浆材质检测资料、凝结体物理力学性能试验资料；(3)试验报告； 实物成果:钻孔取芯岩芯素描、钻孔揭露地质剖面图；图象资料:施工过程照片、岩芯照片资料等。16