砂層地質(zhì)條件下盾構(gòu)進出洞加固措施

上海建科工程咨詢有限公司 上海 200032

1 工程地質(zhì)情況

蘇州軌道交通1號線養(yǎng)育巷站隧道軌面標(biāo)高－13.59 m，區(qū)間施工段為廣濟路站—養(yǎng)育巷站—人民路站，根據(jù)巖土工程勘察報告可以看出，始發(fā)段隧道全斷面處于④2粉砂、粉土層中。該土層稍-中密，厚度較大，搖振反應(yīng)迅速，韌性、干強度低，中等強度和中等壓縮性，透水性較強，富水性好，易坍塌變形。該土層為第1層微承壓水層，含水量較豐富，達(dá)27.9%，對盾構(gòu)進出洞施工影響很大。④1層粉土、④2層粉砂和⑤層粉質(zhì)黏土構(gòu)成了第1層微承壓水層組，隔水頂板為③1層和③2層粉質(zhì)黏土，隔水底板為⑥1層和⑥2層粉質(zhì)黏土，根據(jù)巖土勘察報告，該承壓水水頭高程為1.51～1.65 m。

2 端頭加固設(shè)計情況

養(yǎng)育巷站東端頭井盾構(gòu)出洞加固采用高壓旋噴樁配合三軸攪拌樁進行土體加固，盾構(gòu)始發(fā)端頭加固長度為9 m，加固寬度為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)每側(cè)3 m，豎向加固范圍為盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)上下各3 m。加固區(qū)域采用三軸攪拌樁Φ850 mm@600 mm，樁與樁互相咬合250 mm，平面位置上靠近端頭井的6 m范圍為強加固區(qū)，實樁水泥摻量20%，其余3 m為弱加固區(qū)，實樁水泥摻量15%，空樁水泥摻量均為7%。加固土體與地下連續(xù)墻之間30 cm空隙采用高壓旋噴樁加固，樁徑Φ800 mm@300 mm，水泥摻量為300 kg/m。要求加固后的土體28 d無側(cè)限抗壓強度A區(qū)不低于1 MPa，B區(qū)不低于0.5 MPa。同時在加固體外側(cè)和中部施做5口降水井，在盾構(gòu)出洞前先進行降水。

3 三軸攪拌樁加固施工及質(zhì)量控制情況[1-3]

3.1 試樁施工

試樁施工是對方案可操作性、交底效果的驗證。連續(xù)施工前先進行3 根試樁施工，完成48 h后請檢測單位進行鉆芯取樣檢測，目的不是檢測加固強度，而是查驗樁身完整性，看檢驗施工工藝和實際操作能否滿足要求，確保止水效果。對于不易成樁的④2粉土-粉砂層區(qū)段，采用局部增加一次上下噴漿攪拌的過程，來保證加固質(zhì)量。

3.2 施工過程控制

3.2.1 鉆機就位控制

現(xiàn)場放好定位線，兩排樁間距60 cm，鉆機上焊好定位架，前后排移位時以定位線控制；左右移動時，在前一根樁停機位置做好標(biāo)記，現(xiàn)場根據(jù)樁間距，用卷尺量出移機距離120 cm，控制偏差不大于5 cm，做到“位置不錯”。

通過樁機井架上懸掛長5 m的線錘來控制垂直度，兩個方向偏差不超過5 cm，做到“鉆桿不斜”。

通過事先在樁機機架上用紅色綢帶或油漆，在動力頭到達(dá)空樁、實樁頂、底標(biāo)高時應(yīng)處位置，做出的明顯標(biāo)志來控制鉆進深度，做到“深度不少”。

3.2.2 水泥用量控制

單桶漿水泥摻量根據(jù)漿位、密度控制。以養(yǎng)育巷站為例，水灰比為1.3，單桶水泥用量600 kg，水用量780 kg，攪拌桶內(nèi)徑1.5 m，根據(jù)理論計算及現(xiàn)場試拌情況水泥漿液密度為1.42×103kg/m3。現(xiàn)場施工時，通過時間控制器控制加水量，由水泥罐自動放置水泥，現(xiàn)場檢查通過漿位、比重控制水泥摻量。根據(jù)試樁數(shù)據(jù)控制鉆進、提升施工時間，以及匹配的噴漿量，做到水泥不少。

3.2.3 缺陷處理控制

現(xiàn)場遇到問題，因故停機，值班人員須立即做好樁位、停機位、問題記錄，并通知技術(shù)負(fù)責(zé)人制訂相應(yīng)處理措施。在加固土體與地下連續(xù)墻之間空隙采用高壓旋噴樁加固，且在加固區(qū)、地下連續(xù)墻、非加固區(qū)三點交界面用3 根高壓旋噴樁封口。做到缺陷不漏。

通過過程的有效控制，加固土體取芯檢測情況良好，樁身完整性較好。

4 盾構(gòu)進出洞問題分析與解決

雖然端頭井加固質(zhì)量得到了有效控制，但在養(yǎng)育巷—人民路站左線盾構(gòu)到達(dá)人民路站進洞時仍然碰到了問題。養(yǎng)育巷站—人民路站左線洞門于10月10日～10月11日共打13 個探孔，其中3、4、5、11、12、13#孔均不滲水。其他孔位均存在漏水、漏砂現(xiàn)象（圖1）。

4.1 問題分析

圖1 到達(dá)洞門探孔布置示意

（a）雖然三軸攪拌樁加固質(zhì)量可以保證，但在加固土體與端頭井地下連續(xù)墻之間的“夾心餅干”這部分采用高壓旋噴樁，在④2層粉砂微承壓含水層中成樁效果很差。

（b）人民路站西端頭井基坑施工時，周邊進行了管線改移，廢棄管線沒有得到有效回填，易形成水力通道。

4.2 處理措施

（a）在原設(shè)計加固區(qū)外，增設(shè)1 排連續(xù)封閉的三軸攪拌樁止水帷幕26根，止水帷幕與設(shè)計加固區(qū)的距離為3.0 m，樁長24 m（其中空樁長10.19 m，實樁長13.81 m），為保證攪拌樁和地下連續(xù)墻接頭處的止水效果，在止水帷幕和地下連續(xù)墻處分別增設(shè)3 根Φ800 mm@300 mm雙重管旋噴樁，樁長24 m。

（b）在離洞門圈600 mm處采用小導(dǎo)管水平注漿，注漿孔環(huán)向間距為1 000 mm，孔深2 000 mm，共計21 個孔。注漿漿液為雙液漿，漿液配比為：水泥∶水=1∶1，水泥漿∶水玻璃=1∶0.5，注漿壓力為1.0～1.5 MPa。

（c）端頭井加固體周圍設(shè)置的5 口備用降水井全部啟動，使用出水量為10 m3/h的潛水泵抽水。將水位降至洞門圈中心以下后才進行盾構(gòu)機的進出洞作業(yè)。

5 結(jié)語

端頭井三軸攪拌樁加固質(zhì)量是避免盾構(gòu)在洞門區(qū)段掘進時發(fā)生地層坍塌和盾構(gòu)下俯的基本保障。端頭加固無法確保隔絕地下水，高壓旋噴樁在蘇州市區(qū)特殊的④2層粉砂微承壓含水層中成樁效果很差。保證加固土體質(zhì)量的前提下，在蘇州市區(qū)進行盾構(gòu)進出洞施工的主要風(fēng)險就在于地下水。處理洞門涌水涌砂問題，一是增加止水帷幕，二是洞門水平注漿，三是降低地下水位。特殊的地層情況，使得在蘇州市區(qū)進行盾構(gòu)進出洞施工必須將水位降至洞門圈中心以下后才能進行。在其他地區(qū)作為備用措施的降水井，在這里成為了標(biāo)準(zhǔn)動作。