地鐵工程盾構下穿高鐵橋樁段橋樁加固技術

張志鵬

(中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津 300350)

隨著我國社會經濟的快速發展，帶動了交通行業的快速發展，但是隨著城市人口數量增加，給城市交通提出了更高的要求。在此過程中，要想保證城市交通運行的安全性和平穩性，在進行地鐵工程盾構下穿高鐵橋樁段橋樁施工過程中，必須把加固技術運用其中。但是從目前情況來說，在進行地鐵工程盾構下穿高鐵橋樁段橋樁施工過程中，因為受到各種施工因素的影響，導致施工難度比較大，一旦操作失誤，必將會引發施工問題，無法保證工程施工質量。因此在進行地鐵施工過程中，需要結合工程實際情況，把加固技術運用其中，通過優化施工思路和方案，加強施工各個環節把控，不僅保證工程整體施工質量安全，還能減小周圍建筑物影響高鐵運營的安全。

一、工程概述

興業北街站～犀浦站盾構區間，全長約1356 m，本區間由興業北街站雙線始發，兩臺盾構機向犀浦站掘進，在犀浦站端頭側穿成灌高鐵郫縣特大高架橋橋樁，橋墩采用M型橋墩，該墩是一個3柱式鋼架墩，區間隧道距181號橋樁最小凈距約5.3m，距180、182號橋樁分別17.6m、16.2m。盾構區間側穿橋樁段地層主要為稍密卵石土層及中密卵石土層，地下水位實測值為6m-8m。區間隧道距離181號橋樁較近，側穿前需對橋樁進行加固。盾構側穿平面圖見圖1。

在此工程中，由于所處地理環境比較復雜，水泥-水玻璃雙液漿的配比是工程質量控制核心要素。結合地質詳勘資料，興～犀盾構區間側穿的地層為稍密卵石土層和中密卵石土層，雙液漿初凝時間較短，注漿要求必須達到設計的擴散半徑，又不能因漿液擴散半徑過大而造成材料浪費成本增加，因此選擇合適的配合比既能夠控制漿液流動范圍，又能達到加固土體的效果，降低成本。并且該工程區間隧道距離181號橋樁較近，施工困難。根據地質詳勘資料，橋樁地層是稍密卵石土層、中密卵石土層、密實卵石土層，工程性質好，強度大。橋樁加固不能擾動橋樁周圍土體，鉆孔難度大，技術要求高，施工較困難。加固區域緊鄰犀浦地鐵站、成灌高鐵，過往人員車輛繁忙，保護目標較多，需要協調工作量大。

圖1 盾構側穿平面圖

二、地鐵工程盾構下穿高鐵橋樁段橋樁加固技術

（一）盾構側穿橋樁加固方法

該工程兩側采取長度為20.58mφ108@700mm的鋼管隔離樁，并且在隔離樁之間設定了型號為20.58mDN80@700mm的袖閥管，并根據橋樁實際情況，對周圍土地進行加固處理，在加固過程中采用的漿液主要以水泥-水玻璃雙液漿為主。橋樁加固平面布置圖見圖2。

圖2 橋樁加固平面布置圖

在進行跟管鉆進施工過程中，需要根據過程實際情況，結合工程坐標，明確放射隔離樁控制點，同時設定好控制樁位置。鉆孔機結合測量結果隔離樁和袖閥管中心點位，核查位置偏差不得超過5cm。采用傳統鉆頭進行打孔，孔徑長度為0.5m左右，給跟管鉆進提供條件。鉆孔鉆進施工過程中，需要根據實際情況邊添加鉆桿邊添加套管。在跟管鉆進設計深度以后，停止鉆進施工。在鋼花管安裝過程中，需要在完成鉆孔工作以后進行，適當地提升鋼套管周轉速率。在完成尺寸為φ146×6mm跟管工作之后，利用φ108鋼花管將其安置到孔底中，做好加固處理工作。之后拔出地質套管，在拔管時需要防止鋼花管被拔出。每間隔5m位置在鋼花管中安置一個對中環，對中環在現場應用尺寸為8mm圓鋼焊接而成。

（二）袖閥管注漿施工

在本工程施工過程中，在鋼管隔離樁位置設定袖閥管注漿對橋樁實施加固。袖閥管注漿施工流程見圖3：

圖3 袖閥管注漿施工流程

在進行鉆孔施工過程中，同上述流程相同，根據工程實際情況安裝套殼料、袖閥管及固管止漿。在鉆到設計深度以后，需要進行孔洞清理，并利用鉆桿泵將套殼料傳遞到孔底，在孔口移出原漿液以后，對原漿液濃度進行測量，滿足工程施工要求之后停止注入套殼料。根據注漿段實際情況，依照施工要求進行袖閥管施工。要想防止受到孔內浮力影響，無法保證孔內浮力施工的通暢性，應該第一時間向管內注水。在固管止漿過程中，把注漿管插入到外花管與孔壁之間的環形間隙中，同時將止漿固管料壓入在孔口上部2m位置處，直到孔口返止濃漿為止。利用速凝水泥漿當作止漿固管料，在水泥漿中，水和水泥的比例為1∶1.5。根據工程實際情況，由黏土和水泥根據配比要求制定套殼料，水泥和黏土以及水之間的比例為 1∶（1～1.5）∶（1.5～1.88），并且漿液重量大約是1.5，漏斗黏度25s左右。在注漿過程中，應該把雙栓塞芯管插入孔底以備灌漿。雙栓塞芯管應該進行加固連接，在氣密性測量滿足相關要求之后才能應用。在灌漿的早期階段，利用漿料將套殼料壓破。在施加壓力時，如果壓力突然降低，進料量不斷升高，則預示已經實現“開環”。在完成開環施工以后，需要按照設計要求進行注漿，根據每組注漿參數標準，以50cm為單位，設定一個灌漿段，灌注漿液為水泥-水玻璃雙液漿。要想防止發生串漿現象，在注漿過程中需要采取“隔一注一”方式進行。

（三）水泥-水玻璃雙液漿配比測定

在進行漿液配比過程中，水灰比采用固定值1：1的方式，只要在改變水泥漿液與水玻璃漿體積比和水玻璃漿液濃度兩項進行試驗。

圖4 水泥漿∶水玻璃（體積比）——水玻璃濃度——初凝時間關系圖

根據圖4可以得知，水玻璃中Be值相對偏低的情況下，將無法滿足該工程加速水泥漿凝固效果；而水玻璃中Be值在9Be′～30Be′時，不會給雙液漿的初凝時間帶來比較明顯的影響；如果水玻璃濃度變化范圍是14Be′～36Be′，雙液漿終凝時間不會出現較大改變；在水玻璃濃度逐漸降低的情況下，雙液漿的終凝時間將會隨之升高，在雙液漿終凝時間出現明顯拐點以后，將會發生終凝時間直線上升的狀況。

假設漿液終凝時間比較長，漿液將會出現自由擴散現象，不但無法滿足橋樁加固效果，同時也會出現材料的大量消耗。但是，要想滿足漿液初凝和終凝之間時間差要求，應該在注漿過程中，做好泥漿擴散半徑的把控工作，保證漿液擴散不得太遠。

經過上述分析成果可以得知，采取不同水灰比的漿液和一定水玻璃雙液漿注漿加固過程中，雙液漿初凝時間不會出現較大變化。但是在不同水泥漿和水玻璃體積比的情況下，將會出現經過一個拐點以后的雙液漿終凝時間不斷升高，同時變化量較大。要想更好地滿足工程施工要求，減少材料消耗，節省工程成本，在曲線拐點附近選擇水泥漿-水玻璃雙液漿體積配比和水玻璃濃度應該根據工程實際情況進行選擇。通過工程現場實際情況的考核以及現場檢測，最終采用的水灰比是1∶1，水玻璃濃度17Be′。

（四）質量保證措施

在進行工程施工之前，采用的施工方式為“先探后挖”，明確核查各個管線具體分布位置。在出現串漿現象以后，現場諸多注漿機可以同時進行注漿施工，在注漿過程中，應該結合具體情況進行漿孔清理，待該串漿管注漿的情況下，除掉堵塞物，利用鋼絲或者對應長度的細圓鋼進行管道清理。直到沒有異物之后，才能繼續注漿。在完成注漿工作以后，把水管插入到袖閥管中，泵入清水，沖刷袖閥管內殘留水泥漿。在完成清洗施工以后，需要借助膠布將管口封死，從而便于在橋樁位置出現幾何變形的情況下可以第一時間重新注漿。在施工過程中，應該做好監管工作，及時反饋相關信息，并修改注漿參數。在注漿中，需要觀察地面和橋樁實際情況。例如，出現被加固橋樁上抬情況，注漿應該立即暫停。

三、結束語

總而言之，在進行地鐵施工過程中，因為受到地質環境因素影響，要想保證施工質量，需要采用加固施工工藝，從而保證地鐵工程盾構下穿高鐵橋樁段橋樁施工質量安全。通過采用雙液漿配比施工工藝，不但能夠縮短施工期限，同時還能在盾構掘進過程對地層擾動下實現理想的止水緩流作用，提升工程抗滲能力和整體性，從而達到橋樁保護加固效果，保障高鐵行車安全。