淺灘沙層大直徑豎井施工工法

淺灘沙層大直徑豎井施工工法由中鐵一局集團(tuán)有限公司、中國中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)有限公司完成的工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點(diǎn)材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實(shí)例效益分析榮譽(yù)表彰目錄0908010基本信息《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》是中鐵一局集團(tuán)有限公司、中國中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)有限公司完成的建筑類施工工法，完成人是李治軍、孟維孝、何小龍、張松、劉源。該工法適用于淺灘飽和動(dòng)態(tài)含水砂層的鐵路、公路隧道等大直徑豎井施工?！稖\灘沙層大直徑豎井施工工法》主要的工法特點(diǎn)是：施工設(shè)備配套簡單、易操作，施工成本較低。2011年9月30日，《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評定為2009~2010年度國家二級工法。形成原因形成原因飽和動(dòng)態(tài)含水砂層是土木工程界施工的一大難題，在該種地層中施工豎井極易發(fā)生涌水和涌砂等工程災(zāi)害。2009年前，在該種地層中施工Φ9.7米的豎井尚屬首例。中國中鐵一局在廈門翔安海底隧道翔安端豎井通過采用鉆孔切合樁形式支護(hù)，井內(nèi)采用TSS管后退式分段注水泥一水玻璃雙液漿技術(shù)，成功地解決了厚10米左右飽和動(dòng)態(tài)含水砂層的加固問題，保證了豎井的安全開挖。經(jīng)過對注漿材料、機(jī)械設(shè)備和施工工藝等方面的不斷完善、發(fā)展和總結(jié)，形成了《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》。

工法特點(diǎn)工法特點(diǎn)《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的工法特點(diǎn)是：一、采用Φ120厘米鉆孔切合樁的維護(hù)結(jié)構(gòu)加固砂層段，并穿過全、強(qiáng)風(fēng)化層嵌人弱風(fēng)化層0.5米。二、井內(nèi)采用TSS管后退式分段注漿技術(shù)，注漿材料采用普通水泥一水玻璃雙液漿。該注漿材料具有同化學(xué)注漿材料一樣的滲透能力，在飽和動(dòng)態(tài)含水砂層中可以較均勻地加固砂層，達(dá)到“固砂堵水”目的。該注漿材料在可注性、可行性、有無環(huán)境污染、經(jīng)濟(jì)性及工藝實(shí)施難易度等特性方面綜合考慮，是適宜于飽和動(dòng)態(tài)含水砂層較好的注漿材料。三、施工設(shè)備配套簡單、易操作，施工成本較低。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》適用于淺灘飽和動(dòng)態(tài)含水砂層的鐵路、公路隧道等大直徑豎井施工。

工藝原理《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的工藝原理敘述如下：一、鉆孔切合樁采用CZ-6沖擊鉆打設(shè)一圈Φ120厘米鉆孔切合樁，鉆孔切合樁比咬合樁施工方便，不受地層影響，加固砂層效果明顯，數(shù)量較少，經(jīng)濟(jì)可觀，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制樁的垂直度。二、注漿材料普通水泥一水玻璃雙液漿是工程中常用材料，其料源廣，價(jià)格便宜，結(jié)石強(qiáng)度高，結(jié)石率大，凝膠時(shí)間可控，無毒污染，穩(wěn)定性、流動(dòng)性較好，對于中粗砂層，注漿比值（N值）大，可注性好，一般能注入滲透系數(shù)為10-2~10-4厘米/秒的中粗砂層。雙液漿在中粗砂層中主要形成在主脈下（一般為2毫米）的均勻滲透擴(kuò)散，不易發(fā)生大量的劈裂、擠壓狀況，可以較好地均勻加固砂層，形成完整的防水帷幕。三、鉆進(jìn)成孔工藝采用YT-28鉆機(jī)鉆孔后，再用鉆機(jī)將TSS管直接頂進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。采取長管后退式分段注漿工藝，其注漿分段長度短（一般取0.5米），可以有效地解決海陸交互相沖積飽和動(dòng)態(tài)含水砂層中，中、粗、細(xì)砂交互出現(xiàn)，地質(zhì)多變等復(fù)雜條件下注漿加固的均一性，提高飽和動(dòng)態(tài)含水砂層的整體加固效果。施工工藝《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的施工工藝流程見下圖。

豎井施工工藝流程圖《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的操作要點(diǎn)如下：一、場地平整首先清除淤泥換填海砂，后回填土進(jìn)行分層壓實(shí)，保證大型施工機(jī)械可以進(jìn)入。二、鉆孔切合樁施工1、鉆孔切合樁設(shè)計(jì)（下圖）設(shè)計(jì)樁位布置圖鉆孔切合樁設(shè)計(jì)樁徑Φ120厘米，樁與樁相切，樁底要求進(jìn)入弱風(fēng)化花崗巖0.5米，樁頂?shù)陀谪Q井頂面2.5米，實(shí)際單樁長度可根據(jù)施工過程中鉆孔地質(zhì)情況確定。鉆孔采用紅黏土泥漿護(hù)壁成孔。鉆孔咬合樁的排列方式為一根素混凝土樁（A樁）與一根鋼筋混凝土樁（B樁）相鄰布置，A樁、B樁均采用C25水下普通混凝土。2、鉆孔工藝流程先施工A樁，后施工B樁，施工工藝流程是：A1→A2→A3→B1→A4→B2……AN→BN-2（下圖）。材料設(shè)備材料設(shè)備《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的主要施工機(jī)械設(shè)備配套見下表。質(zhì)量控制質(zhì)量控制《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：一、鉆機(jī)的定位誤差：極坐標(biāo)原點(diǎn)距井壁開挖線距離≤±1厘米，距工作面距離≤±1厘米；軸線同中線偏差≤±l厘米。二、注漿孔孔位標(biāo)注誤差≤±1厘米。三、鉆孔開孔誤差≤±1厘米。四、鉆孔鉆深和設(shè)計(jì)相比≤±10厘米。五、注漿短管布設(shè)外插角≤±1度。六、TSS管注漿單孔注漿量不得少于設(shè)計(jì)注漿量的80%；注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)宜首先按注漿壓力達(dá)到注漿終壓為止。七、觀察檢查孔鉆進(jìn)過程中排出的巖粉中應(yīng)有漿液的膠凝體，檢查孔鉆孔結(jié)束后，將鉆孔放置一段時(shí)間，觀察檢查孔中應(yīng)沒有涌水、涌砂現(xiàn)象。

安全措施安全措施采用《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：一、隨時(shí)監(jiān)控井壁安全：當(dāng)工作面附近或井壁尚未襯砌的部分發(fā)現(xiàn)有落石，支撐發(fā)出異常響聲或大量涌水時(shí)，應(yīng)視為情況危險(xiǎn)。施工人員應(yīng)立即從安全梯或爬軟梯子撤出井外，并立即報(bào)告上級處理。二、配帶安全工具袋：在井下吊盤上工作的人員，應(yīng)配發(fā)攜帶工具袋，將工具妥善放在工具袋里，使用時(shí)要牢固地拴在身上或其他固定物體上。嚴(yán)禁將不使用的零星工具放置在支撐上。三、嚴(yán)格豎井安全提升：豎井施工人、料、機(jī)、渣的提升不同于隧道內(nèi)的運(yùn)輸，在提升過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行下列安全要求：1、通風(fēng)豎井井口應(yīng)設(shè)有防雨設(shè)施，接罐地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置牢固的活動(dòng)?xùn)砰T，由專人掌管啟開。接罐人員均應(yīng)佩戴安全帶（袖標(biāo)），上下人員應(yīng)服從接罐人員的指揮。通往井口的道路應(yīng)設(shè)置阻擋器。2、底車場的信號必須經(jīng)由井口接罐員發(fā)出，井底車場不得直接向卷揚(yáng)機(jī)司機(jī)發(fā)信號。只有在發(fā)送緊急停車信號時(shí)，才可直接向卷揚(yáng)機(jī)司機(jī)發(fā)信號。環(huán)保措施環(huán)保措施《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的環(huán)保措施如下：一、施工期減輕海域環(huán)境污染措施1、暗挖隧道施工抽排水應(yīng)經(jīng)沉淀池進(jìn)行沉淀處理，防止高濁度污水漫流或直接流入海中。在岸邊利用低洼地開挖作為沉淀池，單個(gè)容量估計(jì)1000立方米，沉淀池分級設(shè)計(jì)。2、暗挖隧道豎井施工采用筑島圍堰后開挖的辦法，開挖土石方應(yīng)盡量進(jìn)行綜合利用，不能利用的應(yīng)選擇陸域低洼地進(jìn)行回填造地，并注意水土保持，減少施工泥砂入海。3、工程施工時(shí)混凝土拌合，應(yīng)采取防雨水沖刷措施，以防雨期施工或臺風(fēng)暴雨時(shí)大量混凝土、水泥漿入海而污染海域環(huán)境。二、減少施工期對珍惜海洋物種和漁業(yè)資源影響措施1、通過采取前述減少施工泥砂入海一系列措施，減少施工期間海域水質(zhì)$PM增量影響范圍，減少懸浮泥砂對中華白海豚活動(dòng)影響和泥砂沉積作用對文昌魚生活環(huán)境破壞。效益分析效益分析《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》的效益分析如下：一、采用鉆孔切合樁作為維護(hù)結(jié)構(gòu)，在取得相同加固效果前提下，比采用鉆孔咬合樁、地下連續(xù)墻、沉井法等能加快工程進(jìn)度；采用切合樁需打樁31根，咬合樁需打樁42根，比咬合樁降低造價(jià)約26%。二、普通水泥一水玻璃雙液漿的價(jià)格僅為化學(xué)漿液的1/8~1/10，采用普通水泥一水玻璃雙液漿進(jìn)行注漿施工，在取得相同的注漿效果下，可以節(jié)約材料費(fèi)用約25%。

應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例《淺灘沙層大直徑豎井施工工法》在廈門翔安隧道的應(yīng)用情況如下：一、工程概況廈門翔安隧道是2009年前中國大陸第一座采用鉆爆暗挖法施工的大斷面海底隧道，全長6051米（YK6+559~YK12+610），其中跨越海域總長約4200米，陸域暗挖約1800米。左右線行車隧道測設(shè)線間距為52米，行車隧道開挖最大斷面尺寸為17.04米×12.56米（寬×高），建筑限界凈寬13.5米，建筑限界凈高5.0米。由中鐵一局集團(tuán)有限公司承擔(dān)施工的A4標(biāo)段右線行車隧道全長2910米（YK9+700~YK12+610），其中明洞長140米，暗洞長2770米。豎井中心樁號為YK11+300，距右洞口1310米，距海堤930米，豎井?dāng)嗝娉蕡A形，開挖Φ9.7米，豎井頂面高程為5.5米，井底面設(shè)計(jì)標(biāo)高為-45.947米，井深約52米。豎井處平均水深2~3米，施工場地采用圍堰筑島方式所建。二、工程及水文地質(zhì)豎井場地范圍內(nèi)地質(zhì)條件比較復(fù)雜，原設(shè)計(jì)在豎井附近只有一處鉆孔，位于YK11+287.74之右20.85米處，距離豎井相對較遠(yuǎn)，為了更準(zhǔn)確的探明豎井所在位置的地質(zhì)條件，中鐵一局集團(tuán)有限公司又在豎井周圍增加了兩個(gè)地質(zhì)鉆孔。通過補(bǔ)勘，豎井處實(shí)際的地層結(jié)構(gòu)從上至下依次為：人工填筑層（1.5~-0.8米），淤泥層（-0.8~-5.5米），淤泥混砂層（-5.5~-9.5米，呈透鏡體狀），粗砂層（-9.5~-19.5米），