濟南市地鐵工程盾構側穿中央廣場承重樁專項施工方案研究

王 凱

（中鐵十八局集團第三工程有限公司 河北涿州 072700）

1 工程概況

本地鐵工程位于山東省濟南市。本標段盾構隧道共一個區間，即歷下廣場站至綢帶公園站區間。該區間由歷下廣場站小里程端引出依次下穿解放東路、橫十路、橫八路接入綢帶公園站南端頭井。

左線793.615m（實際788.298m，有5.317m 短鏈），右線860.812m。盾構側穿地下空間樁基里程為SK1+103.080~ SK1+146.720（XK1+107.806~ XK1+146.720），側穿范圍長度為左線39m、右線44m。

2 工程地質

盾構側穿中央廣場承重樁基地層為15-1 層碎石，22-1 強風化泥灰巖、21-1 強風化灰巖、21-4 層溶洞、21-2 中風化灰巖，區間大部分位于21-2 中風化灰巖。圍巖等級為Ⅲ～Ⅵ級。中央廣場樁基地質縱剖面圖如圖2 所示。

3 區間與中央廣場承重樁相對關系

濟南CBD 中央公園地下空間項目位于山東省濟南市東部燕山新區，規劃CBD 中央公園及城市代征道路新濼大街、橫七路地塊內。該項目屬于地下公共建筑。

擬建區間在SK1+103.080~ SK1+146.720（XK1+107.806~ XK1+146.720）處下穿地下空間開發結構，該處地下空間采用鉆孔灌注樁基礎形式，樁徑1000mm，樁長12.9 米，地下空間結構底板距離區間隧道拱頂最近處約3.3m。

（1）區間與中央廣場承重樁相對關系

區間盾構側穿地下空間承重樁基，地質以粉質黏土、強風化泥灰巖為主，隧道位于水位線以上，在中建八局地下空間施工場地內隧道埋深約3.3m；其中左線隧道邊緣距西側樁基約為4665mm，距東側樁基約為3135mm（隧道直徑6400 mm，開挖直徑6680mm），其中右線隧道邊緣距西側樁基約為3100mm，距東側樁基約為3750mm（隧道直徑6400 mm，開挖直徑6680mm）。隧道結構距樁基較近，由于樁基抗剪能力差，盾構推進過程中可能會對樁基產生側壓力，嚴重時影響樁基的正常使用。其相對位置關系見圖3。

圖1 區間平面圖

圖2 中央廣場樁基地質縱剖面圖

（2）側穿樁基周圍環境

區間側穿樁基段地面為地下空間施工場地，北側為綢帶公園站接收端結構，周圍無重要構、建筑物，無地下管線，如圖4 所示。

圖3 區間隧道與地下空間相對位置圖

4 施工進度計劃

圖4側穿樁基周圍環境

盾構側穿地下空間樁基里程為SK1+103.080~ SK1+146.720（XK1+107.806~ XK1+146.720），側穿范圍長度為左線39m、右線44m。盾構側穿地下空間樁基范圍內實行不間斷連續掘進，中途不停機。

結合當前現場施工條件及本區間地質條件，平均單班可掘進3～5 環，預計7 天即可到達中央廣場南端頭樁基，12 天即可到達綢帶公園南端頭井。

5 施工方案

由于掘進地層為全斷面巖層，地層具備較好自穩能力，盾構側穿樁基時以正常掘進為主，并加強對地面及樁基的監測，發生沉降時以洞內注漿為主，嚴重時進行地面注漿加固地層。

5.1 盾構掘進

（1）根據左線掘進的經驗，進行計算總結優化，側穿樁基的掘進參數如下表所示。

表1 掘進參數表

（2）掘進中盡量保持勻速前進，不可速度驟升驟降，嚴格控制出土量盡量減少超挖或欠挖；

（3）盾構司機必須選用有經驗的司機進行掘進，以便掘進數據異常時能迅速進行反應操作；

（4）嚴格控制出土量，出土量過大時及時向值班領導反饋，值班領導安排進行地面注漿進行地層加固；

（5）過匝道期間制定領導值班制度，掘進過程中安排專人進行地面巡視，發現異常立即通知值班領導；

（6）盾構掘進時嚴格控制姿態在±30mm 之內，盡量少做糾偏動作，即使做糾偏動作，幅度也不宜過大；

（7）施工時應對隧道及匝道結構嚴密監測，隆陷控制值為+10～-30mm，監測值達到預警值（預警值為控制值的70%）時應及時通知設計單位并制定處理方案，樁基傾斜度控制值為2‰；

（8）嚴格控制管片拼裝質量，為防止因管片的變形而引起地層的過度擾動，管片螺栓必須做到三次復緊：即拼裝管片時一次擰緊，推出盾尾后二次擰緊，后續盾構掘進至每環管片拼裝前，對相連已成環的3 環范圍內管片螺栓進行全面檢查并復緊。

5.2 洞內二次加固

5.2.1 洞內二次加固原則

盾構側穿樁基時，掘進出土過多造成沉降超限，則需要進行洞內二次加固。需要進行洞內二次注漿加固的標準：

（1）地面沉降達到控制值（3cm）；

（2）樁基傾斜達到控制值（2‰）；

（3）管片存在下沉現象。

5.2.2 洞內二次加固方法及加固范圍

洞內使用靜壓注漿機進行二次加固。加固范圍為沉降點對應環及該環前后各3 環范圍，如圖5 所示。

5.2.3 加固施工工藝

每環上部120o注2 個孔，下部120o注2 個孔，注漿時先注下部點位再注上部點位，如圖6 所示。注漿時進行跳環施工，每次跳一環。使用電鉆在注漿孔底部鉆孔，鉆桿長度大于700mm，將注漿孔打通后，在注漿孔上擰上注漿頭，注漿頭上接上閥門及三通，三通連接注漿管。使用靜壓注漿機注射雙液漿（即水泥漿與水玻璃混合）。注漿壓力0.15～0.3MPa。注漿施工完后，使用快速水泥對注漿孔進行封堵，并擰上防水蓋。

圖5 洞內加固范圍示意圖

圖6 每環注漿點位選擇范圍示意圖

表2 雙液漿材料配比表

5.3 地面加固措施

5.3.1 洞內二次加固原則

盾構側穿樁基時，推力土倉壓力過大造成地層側壓力過大或掘進出土過多造成沉降超限。 需要進行地面注漿加固的標準：

（1）地面沉降大于控制值洞（3cm）；

（2）樁基傾斜達到控制值（2‰）；

（3）洞內注漿達不到加固保護樁基效果。

5.3.2 地面注漿加固方法及加固范圍

使用高壓注漿進行地面注漿加固，加固范圍為沉降或樁基傾斜位置前后各3m 范圍內，樁間距600mm，平行于樁基設置4 排旋噴樁（樁基兩側分別平行設置2 排），旋噴樁深度為隧道底部下1m。

5.3.3高壓旋噴樁加固原理

利用鉆孔通過高壓清水旋轉噴射切割清洗和壓風機氣舉清渣把樁兩側中夾層的黏土從夾層中清理出來，然后高壓注入水泥漿液，水泥漿液在清洗后形成的空隙部位擴散滲透，填充到風化巖的裂隙中，與松散破碎的巖塊、黏土重新膠結成為整體，有效的加固樁基兩側的地層，填補空洞。

5.3.4 施工工藝及參數

（1）鉆孔：使用地質鉆孔機進行鉆孔。

（2）壓力清水沖洗清孔：使用鉆孔機從孔底開始噴射高壓水，轉動注漿管使高壓水旋轉切割松散巖和泥巖，以每分鐘0.5 米的速度向上緩慢提升（提升的高度為樁底到穩定巖面的距離），將樁底到巖面的鉆孔沖刷擴大，被沖刷掉的巖土在高壓水的作用下被沖上樁頂，從注漿導管排出樁外。直到由鉆孔底向上完全返出清水即可終止注水；

（3）水泥漿液配制：水灰比：水灰比為0.5～1.0，一般采取先稀后濃的原則灌注，水泥選用42.5R普硅水泥，水泥漿：水玻璃=1:1（體積比）；

（4）高壓注漿：使用注漿機將水泥漿液通過注漿管從孔底開始注漿，壓力達到2.5MPa 后向上提升0.3m，直至將孔注滿為止；

（5）補漿：噴射結束后，水泥漿不斷析水固結，漿面隨之下降，此時應及時向孔內補充水泥漿液，直至液面不再下降為止。

6 結語

本文以濟南市地鐵工程為基礎，研究了歷下廣場站至綢帶公園站區間的地質特點以及該區間與中央廣場承重樁相對關系，提出了盾構側穿中央廣場承重樁專項的施工進度和施工方案，分別從盾構掘進，洞內二次加固，地面加固措施三個方面研究了施工的具體措施和方法。以上提到的施工技術可為后續施工和其他的地鐵施工提供借鑒和指導。