杭州地鐵4號線東堅區(qū)間盾構(gòu)進出洞加固設(shè)計

胡 茜

(浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江杭州 310006)

0 引言

盾構(gòu)始發(fā)一般在車站交付出來的車站端頭盾構(gòu)井，因此需要對車站端墻盾構(gòu)機截面范圍內(nèi)的支護結(jié)構(gòu)進行破除，破除時如果土體自穩(wěn)性不夠，則端頭土體很容易失穩(wěn)，從而引起噴涌等事故發(fā)生，因此一般需對盾構(gòu)始發(fā)前的車站端頭土層進行加固。同樣道理，為了盾構(gòu)出洞安全也需對出洞區(qū)域車站端頭的洞口土體進行加固。

文獻[1]介紹了武漢軌道交通二號線一期工程盾構(gòu)進出洞土層加固方案，文獻[2]介紹了上海某地鐵盾構(gòu)隧道進出洞地基加固處理技術(shù)。文獻[3]通過南京地鐵許府巷站—玄武門站區(qū)間盾構(gòu)隧道的施工，詳盡地介紹了土壓平衡盾構(gòu)機的進出洞施工技術(shù)和盾構(gòu)機調(diào)頭技術(shù)、進出洞端頭土體加固方案的選擇及始發(fā)與到達掘進的施工流程及施工難點控制。文獻[4]針對深圳地鐵富水、含砂土層中端頭水平深孔注雙液漿加固問題，實踐表明該地層條件下采用水平深孔注漿可以滿足盾構(gòu)安全始發(fā)的要求，特別是在地面條件不具備的情況下，具有較好的推廣價值。

根據(jù)不同的地質(zhì)條件有不同的土體加固方法，比如:高壓旋噴樁、深層水泥攪拌樁、袖閥管注漿、凍結(jié)(水平和垂直)、SMW工法、井點降水等，設(shè)計應根據(jù)車站端頭具體的工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件，選擇一種或者多種洞口加固措施，確保施工的安全、進度、質(zhì)量和經(jīng)濟性。本文主要介紹杭州地鐵4號線東冠路站—堅塔路站區(qū)間隧道盾構(gòu)進出洞加固設(shè)計，供今后類似工程參考。

1 工程概況

杭州地鐵4號線東冠路站—堅塔路站區(qū)間為單圓盾構(gòu)區(qū)間，隧道設(shè)計起止里程為:左線 K2+765.735～K3+500.106，長鏈1.781，區(qū)間全長為736.152 m;右線K2+765.735 ～K3+500.106，區(qū)間全長為734.371 m。區(qū)間在K3+150.000設(shè)置一個聯(lián)絡通道。

地下水位一般為1.30 m～2.30 m，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，淺層地下水水位年變幅為1.0 m～2.0 m。頂板以上土層為①1-1雜填土、①2素填土、②1砂質(zhì)粉土、③1砂質(zhì)粉土和③2砂質(zhì)粉土。隧道范圍內(nèi)主要土層為③3粉砂夾砂質(zhì)粉土、③5粉砂夾砂質(zhì)粉土和③6粉砂，局部為③2砂質(zhì)粉土和③2夾砂質(zhì)粉土。隧道下臥土層為③7-1粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、③7-2層狀粉砂、③7-3粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑧1粉質(zhì)粘土、⑨1粉質(zhì)粘土、⑨2含砂粉質(zhì)粘土、⑨夾含粘性土粉砂、?0含粘性土粉砂和泥質(zhì)粉砂巖。

2 盾構(gòu)進出洞加固設(shè)計

2.1 加固設(shè)計

1)加固體采用三軸水泥攪拌樁+三重高壓旋噴樁進行加固，三重高壓旋噴樁作為止水帷幕位于攪拌樁與車站端墻圍護結(jié)構(gòu)(連續(xù)墻)間，以增加加固區(qū)與車站結(jié)構(gòu)的整體性。

2)設(shè)計加固范圍如圖1所示。

3)在車站基坑開挖前，應先施工盾構(gòu)井處的攪拌樁，待三軸深層攪拌樁加固區(qū)的強度和抗?jié)B性等達到要求以后再進行基坑開挖;等到車站主體結(jié)構(gòu)做完后，再來處理加固區(qū)與基坑圍護結(jié)構(gòu)之間的接縫。接縫的寬度宜控制在0.3 m～0.4 m左右，先在接縫的兩端施工高壓旋噴樁，待兩端的高壓旋噴樁強度達到要求以后，再施作兩端間的接縫。

4)三軸攪拌樁采用φ850@600 mm，三重高壓旋噴樁采用φ650@400 mm;強加固區(qū)攪拌樁水泥摻量取20%，弱加固區(qū)攪拌樁水泥摻量取10%，旋噴樁水泥用量一般情況下采用450 kg/m3，但施工前必須進行試樁，并根據(jù)加固效果，調(diào)整并確定施工工藝及各項施工參數(shù)。

5)三軸攪拌樁的主要施工參數(shù)要求如下:注漿壓力0.4 MPa～0.6 MPa，下沉速度:0.8 m/min ～1.1 m/min，提升速度0.8 m/min ～1.1 m/min，攪拌轉(zhuǎn)速16 r/min，漿液流量 80 L/min ～120 L/min，水灰比 1∶1.5 ～1∶2.0。

6)高壓旋噴樁的主要施工參數(shù)要求如下:壓縮空氣壓力0.7 MPa，漿液壓力:25 MPa～28 MPa，提升速度 0.1 m/min ～0.15 m/min，旋轉(zhuǎn)速度14 r/min。漿液流量80 L/min～120 L/min，水灰比 1∶1。

7)加固完成后，必須進行鉆孔取芯試驗以檢查加固效果，其中強加固區(qū)(A區(qū))無側(cè)限抗壓強度不小于1.0 MPa;弱加固區(qū)(B區(qū))無側(cè)限抗壓強度不小于0.5 MPa。

2.2 三軸攪拌樁成樁工藝要求

1)地基加固前應事先通過開挖樣溝或其他探摸措施，排摸管線的走向、障礙物的位置等。

2)車站槽壁施工和地基加固同步進行，開挖后加固體會有一定的位移量，引起滲水通道，為此要留出夾擋施工的位置(50 cm左右)。

3)加固施工前應根據(jù)設(shè)計進行工藝性試樁，數(shù)量不得少于2根;施工中應保持攪拌樁機底盤的水平和導向架的豎直，樁位的偏差不得大于50 mm;攪拌樁的垂直偏差不得超過1/150;成樁直徑和樁長不得小于設(shè)計值。

4)水泥攪拌樁施工步驟:a.攪拌機械就位;b.預攪下沉;c.噴漿攪拌提升;d.重復攪拌下沉;e.重復攪拌提升至孔口。

5)攪拌頭翼片的配置應確保加固深度范圍內(nèi)土體的任何一點均能經(jīng)過20次以上的攪拌，以達到加固密實均勻的目的;攪拌預下沉時不宜沖水，可以通過重復噴漿攪拌方法達到樁身強度為變參數(shù)的目的，攪拌次數(shù)以二次噴漿三次攪拌為宜。

6)施工前應確定攪拌機械的灰漿輸漿量、灰漿經(jīng)輸送管到達攪拌機噴漿口的時間、起吊設(shè)備的提升速度等施工參數(shù)，并保持出漿口壓力穩(wěn)定，用流量泵控制輸漿速度，確保輸漿速度與攪拌提升速度同步，漿液壓力不得小于0.5 MPa。

7)制備好的漿液不得離析，泵漿必須連續(xù)，注漿泵出口壓力應控制在0.4 MPa～0.6 MPa。

8)樁攪拌時前兩次的提升速度均應控制在1 m/min以內(nèi)。

9)樁與樁搭接時間不應大于10 h，相搭接寬度應不小于10 cm;如搭接時間超過12 h，則需在第二根樁施工時增加注漿量20%，同時減慢提升速度。

2.3 三軸攪拌樁的質(zhì)量檢驗要求

1)現(xiàn)場實際使用的固化劑和外摻劑必須按設(shè)計要求進行配置，加固土的強度試驗進行材料質(zhì)量檢驗合格后方可使用。

2)應及時檢查施工記錄，根據(jù)預定的施工工藝對攪拌樁進行質(zhì)量評定。

3)在攪拌樁成樁后7 d內(nèi)，使用輕便觸探儀釬探，以判斷樁身強度，同時檢查攪拌均勻程度。檢驗的樁數(shù)一般應占攪拌樁的2%，且每端頭井不少于5根。

4)對每臺班的漿液水灰比、水泥摻量與施工工藝均應進行不得少于3次檢查;每臺班取2根樁，每根樁取3個不同深度的試樣制作3組水泥土試塊，測定無側(cè)限抗壓強度值與抗?jié)B透系數(shù)。

5)樁體施工完28 d后應鉆芯取樣測定無側(cè)限抗壓強度，每端頭井取總樁數(shù)的1%且不得少于3根，單根取芯試樣不少于5組，每組不得少于3個試塊，鉆取樁芯采用φ110 mm鉆頭，鉆芯應連續(xù)鉆取樁體內(nèi)樁芯。

2.4 高壓旋噴樁成樁工藝要求

1)旋噴樁施工應有可靠的計量裝置，其噴漿系統(tǒng)應配備有壓力計、流量表等檢測裝置，同時還應有噴漿過程中對提升速度進行控制的速控裝置和措施。注漿泵與鉆機距離根據(jù)施工場地布置，一般控制在50 m～80 m范圍內(nèi)。

2)旋噴樁施工前應在監(jiān)理工程師的監(jiān)督下，標定噴漿壓力、漿液流量、噴嘴提升速度等指標。

3)水泥漿應在旋噴前1 h內(nèi)攪拌，旋噴過程中，鉆孔中正常的冒漿量需控制在20%以下。

4)旋噴樁成樁過程中鉆桿的旋轉(zhuǎn)和提升必須連續(xù)不中斷。

5)旋噴樁發(fā)生故障時立即停止提升和旋噴，排除故障后進行復噴，復噴高度應不小于50 cm。

6)旋噴樁拆卸鉆桿繼續(xù)旋噴時，需保持鉆桿有20 cm的搭接長度。

7)施工過程中必須有專人進行詳細的施工記錄，包括測量定位、噴漿壓力、漿液流量、漿液配比、噴嘴提升速度、成樁深度及復噴等。

3 結(jié)語

本文詳細介紹了杭州地鐵4號線東冠路站—堅塔路站區(qū)間隧道盾構(gòu)進出洞加固設(shè)計，包括加固長度、寬度，三軸攪拌樁+單排三重高壓旋噴樁加固方法及其詳細的工藝要求和技術(shù)參數(shù)以及質(zhì)量控制與檢驗要求。盾構(gòu)隧道施工風險主要有地質(zhì)預報準確性、盾構(gòu)機適應性和可靠性、盾構(gòu)進出洞施工、開挖面失穩(wěn)、盾尾密封失效、軟硬不均且差異性較大地層施工、開挖面有障礙物、隧道上浮、聯(lián)絡通道施工，國內(nèi)外盾構(gòu)隧道施工事故時有發(fā)生，特別是進出洞時盾構(gòu)的始發(fā)與到達最容易出現(xiàn)施工事故。因此，在軟土地區(qū)采用盾構(gòu)法修建地鐵區(qū)間隧道時，必須重視進出洞加固設(shè)計和施工效果，確保盾構(gòu)進出洞安全。

[1] 彭曉秋，唐傳政.武漢地區(qū)地鐵盾構(gòu)端頭井土體加固方法探討[J].城市勘測，2010(5):3-6.

[2] 戴志仁，張心曠.上海某地鐵盾構(gòu)隧道進出洞地基加固處理[J].施工技術(shù)，2008(11):103-105.

[3] 康寶生，陳 饋，李榮智.南京地鐵盾構(gòu)始發(fā)與到達施工技術(shù)[J].建筑機械化，2004(2):25-29.

[4] 段志宏.水平深孔注漿在地鐵盾構(gòu)端頭加固中的應用[J].鐵道標準設(shè)計，2010(10):119-121.