雙重管旋噴樁在地鐵端頭地層加固中的應(yīng)用

【摘 要】結(jié)合某隧道盾構(gòu)掘進(jìn)施工實(shí)例，采取雙重管旋噴樁對(duì)臨近端頭一定范圍內(nèi)的土體進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，有效地確保地層的穩(wěn)定以及防止在盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入地層之前或出洞后其周圍大量涌入地下水和泥砂，可為同類工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】地鐵施工；端頭地層；地層加固；雙重管旋噴樁

1 引言

盾構(gòu)工程中的盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)與到達(dá)是整個(gè)盾構(gòu)施工中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。為了有效地確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞的安全，確保在拆除洞口臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)保持地層的穩(wěn)定以及防止在盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入地層之前或出洞后其周圍大量涌入地下水和泥砂，以及降低盾構(gòu)施工、吊裝等對(duì)始發(fā)和吊出井地層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，當(dāng)洞門端頭土體達(dá)不到要求時(shí)，就必須對(duì)臨近端頭一定范圍內(nèi)的土體進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，而雙重管旋噴樁就是其中一種有效的加固處理技術(shù)之一，現(xiàn)將深入探討該技術(shù)在工程中的應(yīng)用。

2 工程概況

根據(jù)招標(biāo)設(shè)計(jì)圖紙的要求，本工程端頭加固采用φ800@650雙重管旋噴樁結(jié)合φ1000@850三軸攪拌樁，加固寬度為從隧道左側(cè)3m到隧道右側(cè)3m范圍，縱向范圍均取10m，加固深度為隧道拱頂以上3m，仰拱以下2m。要求加固后的地基，應(yīng)有良好的均勻性和自立性，其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度取不小于1.8MPa，滲透性≤1.0x10-6cm/s。

3 雙重管旋噴樁施工技術(shù)

3.1 施工技術(shù)要求

雙管高噴法其施工機(jī)理是采用壓縮空氣包裹高壓噴射水流沖切破壞土體，水泥漿流與被攪動(dòng)土體混合形成圓柱狀固結(jié)體的土體加固方法。在設(shè)備進(jìn)場(chǎng)施工前需先清除地表下各種障礙物，探明標(biāo)識(shí)已知的管線的具體位置及埋深，將施工場(chǎng)地填墊平整，挖好排漿溝、排漿池等臨時(shí)設(shè)施。根據(jù)管線所影響范圍和已施工的攪拌樁位置，合理布置旋噴樁位，做好樁位標(biāo)示，并設(shè)置護(hù)樁控制點(diǎn)。在保證現(xiàn)有的管線不被破壞的前提下滿足旋噴樁與攪拌樁體間相互咬合搭接。組織材料進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)場(chǎng)水泥必須具備出廠合格證，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣送試驗(yàn)室復(fù)檢合格，存放場(chǎng)地要充分滿足施工需要，現(xiàn)場(chǎng)布局合理。同時(shí)通過(guò)采用旋噴樁代替管線周邊的三軸攪拌樁進(jìn)行端頭土體加固，保證旋噴樁與攪拌樁體間相互咬合搭接，使加固范圍的軟弱地層固結(jié)成穩(wěn)定的整體。旋噴樁設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)等同于原設(shè)計(jì)攪拌樁樁長(zhǎng)，實(shí)樁部分為隧道頂以上3m至隧道底以下2m地層，或樁底嵌入〈6Z〉強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層1m。水泥應(yīng)采用42.5 強(qiáng)度等級(jí)普通水泥，要求新鮮無(wú)結(jié)塊，一般泥漿漿液宜在旋噴前1h 以內(nèi)配制，使用時(shí)濾去硬塊、砂石等，以免堵塞管路和噴嘴。噴射凝結(jié)體28天凝期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0Mpa。根據(jù)地質(zhì)情況合理設(shè)計(jì)旋噴樁徑和選擇施工參數(shù)，如工期允許，需提前進(jìn)行試驗(yàn)樁，以確定相關(guān)參數(shù)指導(dǎo)施工。

3.2 施工工藝

3.2.1 布置孔位：按施工設(shè)計(jì)圖紙測(cè)放高噴孔軸線，然后按規(guī)定的序號(hào)和孔間距布置樁位，設(shè)立樁位標(biāo)志。

3.2.2 鉆機(jī)就位并采取鉆孔：將鉆機(jī)安放到選定的孔位上，使鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位，調(diào)平并加以固定。鉆桿垂直度應(yīng)小于1%。鉆機(jī)就位調(diào)試完畢即可開鉆。鉆孔孔徑根據(jù)噴管直徑選擇為φ130～150mm。鉆進(jìn)過(guò)程使用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，避免出現(xiàn)塌孔及埋鉆現(xiàn)象，泥漿比重控制在1.2～1.3，粘度18～23s，膠體率≥90%，含砂率≤5%，正循環(huán)鉆進(jìn)。鉆孔的孔深依據(jù)不同部位達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2.3 安放噴射管：下入噴射管前，應(yīng)用有一定強(qiáng)度的防水材料封堵出漿口，以防孔內(nèi)泥漿流入管內(nèi)堵塞噴管，噴管接頭應(yīng)保證密封良好，噴管垂直，噴射管的安放應(yīng)保證出漿口的位置低于設(shè)計(jì)樁底。

3.2.4 注漿：高壓旋噴注漿其噴射管下入到預(yù)定深度后啟動(dòng)高壓注水泵、空氣壓縮機(jī)、注漿機(jī)等，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)開始轉(zhuǎn)動(dòng)提升噴射。注漿范圍從孔底開始，一旦達(dá)到設(shè)計(jì)高程立刻停止噴射注漿，拔出注漿管。噴射注漿結(jié)束后，因旋噴樁固結(jié)體析水收縮，為保證樁頂高程及樁體有效直徑滿足設(shè)計(jì)要求，必須及時(shí)進(jìn)行靜壓回填灌漿，補(bǔ)充漿液，直至水泥漿液液面不下沉為止。

3.2.5 沖洗：高壓噴射注漿施工完畢后，及時(shí)把注漿設(shè)備沖洗干凈，擺放整齊以備使用。移動(dòng)機(jī)具，進(jìn)行下一樁位施工。雙管旋噴樁的施工工藝流程見圖1所示：

圖1 旋噴樁施工工藝流程圖

3.3 加固效果檢查及問題處理措施

每端頭加固施工完畢后，對(duì)旋噴樁進(jìn)行抽芯檢測(cè)，檢查旋噴樁搭接以及單樁成樁質(zhì)量，保證整個(gè)加固區(qū)旋噴質(zhì)量滿足要求。采取鉆孔取芯試驗(yàn)對(duì)其強(qiáng)度檢查，鉆孔取芯試件無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)≥1.0 MPa；對(duì)于軟弱地層加固完整性檢查，在洞頂按1%比例鉆孔取芯檢查旋噴膠結(jié)情況。端頭加固滲水量檢查：在盾構(gòu)到達(dá)前，在洞門鉆水平孔檢查滲水量，孔深保證進(jìn)入加固地層1.0m以上，以檢查加固土體的止水效果。如水量較大時(shí)，要求量測(cè)出水量，以便對(duì)加固的效果做評(píng)價(jià)，要求加固后地層的滲透系數(shù)小于滲透性≤1.0x10-6cm/s。如果加固效果不滿足要求，根據(jù)檢查結(jié)果和地層條件采取補(bǔ)注漿或補(bǔ)樁措施補(bǔ)救。

4 施工質(zhì)量控制技術(shù)

4.1 技術(shù)措施

4.1.1 開工前，必須根據(jù)施工詳圖測(cè)量放樣，把樁位編號(hào)圖報(bào)送給監(jiān)理單位，經(jīng)過(guò)監(jiān)理工程師檢查確認(rèn)后方可開工。旋噴樁使用的水泥品種、規(guī)格必須滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)場(chǎng)水泥應(yīng)按建材試驗(yàn)規(guī)定提前送檢，合格后方可使用，并確保整個(gè)施工過(guò)程使用同一種品牌的水泥，禁止混用。嚴(yán)禁使用受潮、結(jié)塊、變質(zhì)的水泥。

4.1.2 鉆機(jī)就位應(yīng)平整、穩(wěn)固，確保施工中不發(fā)生傾斜、移動(dòng)。鉆機(jī)鉆桿垂直偏差不得大于1%，孔位偏差不應(yīng)大于50mm；鉆孔深度不小于設(shè)計(jì)深度，樁體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于設(shè)計(jì)規(guī)定。鉆進(jìn)過(guò)程嚴(yán)格控制泥漿比重，根據(jù)不同地層采取不同比重進(jìn)行鉆進(jìn)。成孔后必須對(duì)成孔質(zhì)量進(jìn)行檢查，孔斜率嚴(yán)格控制在1%以內(nèi)，對(duì)孔斜率大于1%的鉆孔，應(yīng)采取掃孔等措施進(jìn)行糾偏，直到滿足設(shè)計(jì)要求。

4.1.3 噴射管必須下至設(shè)計(jì)孔深，否則應(yīng)重新掃孔。注漿開始，應(yīng)待到施工參數(shù)正常后方可提升。施噴過(guò)程必須連續(xù)，短時(shí)間中斷正常后應(yīng)對(duì)中斷處以下0.3m進(jìn)行復(fù)噴，長(zhǎng)時(shí)間中斷必須重新掃孔，重新下入噴射管注漿。另外，當(dāng)孔口沒有反漿時(shí)，應(yīng)停止提升噴射管，直至孔口反漿在繼續(xù)提升噴射管。旋噴樁施工完畢必須進(jìn)行靜壓回填灌漿。

4.2 管理措施

4.2.1 成孔質(zhì)量管理：嚴(yán)格控制鉆孔深度，使之大于設(shè)計(jì)深度，孔位偏差不大于5cm，為保證成孔的垂直度，經(jīng)常檢查鉆桿的垂直度，控制好鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速壓力與地層的關(guān)系，若發(fā)現(xiàn)孔斜過(guò)大，則需重新掃孔或鉆孔。保證護(hù)壁泥漿的濃度，做好鉆渣的清理工作。

4.2.2 噴灌過(guò)程控制：噴灌前下管深度達(dá)不到設(shè)計(jì)鉆孔深度時(shí)，應(yīng)作清孔處理，噴灌過(guò)程中，氣壓、水泥漿注入壓力、提升速度等各技術(shù)參數(shù)由專人觀察記錄，要求每10分鐘記錄一次，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更正；當(dāng)氣、漿有一管路出現(xiàn)故障時(shí)，即時(shí)停止噴灌、提升，待排除障礙后再將噴管下放至已噴墻體內(nèi)0.3m，各機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)，技術(shù)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，再噴灌提升，否則重新掃孔。在高噴提升作業(yè)前，氣、漿各參數(shù)必須正常3分鐘后才能進(jìn)行；若發(fā)現(xiàn)孔口無(wú)回漿，則需立即停止提升，繼續(xù)灌漿直至孔口有回漿，方可繼續(xù)提升噴灌。

4.2.3 在施工過(guò)程中，必須建立完善的“三檢”制度，并加強(qiáng)施工監(jiān)督。工程完成后，進(jìn)行單元質(zhì)量評(píng)定，逐孔評(píng)定工程質(zhì)量及工程質(zhì)量等級(jí)，作為竣工驗(yàn)收依據(jù)。

5 結(jié)論

文章結(jié)合實(shí)例，為了有效地確保盾構(gòu)機(jī)進(jìn)出洞的安全，確保在拆除洞口臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)保持地層的穩(wěn)定以及防止在盾構(gòu)機(jī)完全進(jìn)入地層之前或出洞后其周圍大量涌入地下水和泥砂，以及降低盾構(gòu)施工、吊裝等對(duì)始發(fā)和吊出井地層、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，采取雙重管旋噴樁對(duì)臨近端頭一定范圍內(nèi)的土體進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，工程實(shí)踐效果顯著，可值得為同類工程參考借鑒。

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