砂層地質條件下盾構進出洞加固措施

上海建科工程咨詢有限公司 上海 200032

1 工程地質情況

蘇州軌道交通1號線養育巷站隧道軌面標高－13.59 m，區間施工段為廣濟路站—養育巷站—人民路站，根據巖土工程勘察報告可以看出，始發段隧道全斷面處于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27.9%，對盾構進出洞施工影響很大。④1層粉土、④2層粉砂和⑤層粉質黏土構成了第1層微承壓水層組，隔水頂板為③1層和③2層粉質黏土，隔水底板為⑥1層和⑥2層粉質黏土，根據巖土勘察報告，該承壓水水頭高程為1.51～1.65 m。

2 端頭加固設計情況

養育巷站東端頭井盾構出洞加固采用高壓旋噴樁配合三軸攪拌樁進行土體加固，盾構始發端頭加固長度為9 m，加固寬度為盾構隧道結構每側3 m，豎向加固范圍為盾構隧道結構上下各3 m。加固區域采用三軸攪拌樁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，實樁水泥摻量20%，其余3 m為弱加固區，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無側限抗壓強度A區不低于1 MPa，B區不低于0.5 MPa。同時在加固體外側和中部施做5口降水井，在盾構出洞前先進行降水。

3 三軸攪拌樁加固施工及質量控制情況[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-粉砂層區段，采用局部增加一次上下噴漿攪拌的過程，來保證加固質量。

3.2 施工過程控制

3.2.1 鉆機就位控制

現場放好定位線，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記，現場根據樁間距，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，在動力頭到達空樁、實樁頂、底標高時應處位置，做出的明顯標志來控制鉆進深度，做到“深度不少”。

3.2.2 水泥用量控制

單桶漿水泥摻量根據漿位、密度控制。以養育巷站為例，水灰比為1.3，單桶水泥用量600 kg，水用量780 kg，攪拌桶內徑1.5 m，根據理論計算及現場試拌情況水泥漿液密度為1.42×103kg/m3。現場施工時，通過時間控制器控制加水量，由水泥罐自動放置水泥，現場檢查通過漿位、比重控制水泥摻量。根據試樁數據控制鉆進、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，并通知技術負責人制訂相應處理措施。在加固土體與地下連續墻之間空隙采用高壓旋噴樁加固，且在加固區、地下連續墻、非加固區三點交界面用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 盾構進出洞問題分析與解決

雖然端頭井加固質量得到了有效控制，但在養育巷—人民路站左線盾構到達人民路站進洞時仍然碰到了問題。養育巷站—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、漏砂現象（圖1）。

4.1 問題分析

圖1 到達洞門探孔布置示意

（a）雖然三軸攪拌樁加固質量可以保證，但在加固土體與端頭井地下連續墻之間的“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）在原設計加固區外，增設1 排連續封閉的三軸攪拌樁止水帷幕26根，止水帷幕與設計加固區的距離為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墻接頭處的止水效果，在止水帷幕和地下連續墻處分別增設3 根Φ800 mm@300 mm雙重管旋噴樁，樁長24 m。

（b）在離洞門圈600 mm處采用小導管水平注漿，注漿孔環向間距為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機的進出洞作業。

5 結語

端頭井三軸攪拌樁加固質量是避免盾構在洞門區段掘進時發生地層坍塌和盾構下俯的基本保障。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。保證加固土體質量的前提下，在蘇州市區進行盾構進出洞施工的主要風險就在于地下水。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，使得在蘇州市區進行盾構進出洞施工必須將水位降至洞門圈中心以下后才能進行。在其他地區作為備用措施的降水井，在這里成為了標準動作。