地铁联络通道旋喷桩与素混凝土墙组合加固施工工艺.pdf

第7 期 2 0 0 8 年7 月 广东土 木与 建筑 G UANGDONG ARC HI T EC T U RE C I VI L ENG I NE ERI NG No ． 7 J U L 2 o o 8 地铁联络通道旋喷桩与素混凝土墙组合加固施工工艺 王彦会 1 钟 国辉 2 何 伦 2 姜 自明 2 ( 1 、 深圳 市地铁 有 限公 司 深圳 5 1 8 0 3 1 ；2 、 广 东省基础 工程公 司 广 9 ’II 5 1 0 6 2 0 ) 摘 要 ： 介绍在软弱地质条件 下采 用旋喷桩、 素混凝土墙组合加 固为常压 开仓检查 刀具换刀和开挖联络通道提 供条件的加固施 工方法 ， 为同类施 工提供 参考经验。 关键词 ： 联络通道 ；软土地层；深层旋喷桩 ；素混凝土墙 ；开仓换刀 1 概述 地 铁联 络通 道对 于 整个 地铁 工 程来 说 ． 虽 微乎 其微但 又 不可 缺少 ． 故 常被 人们 所 忽视 而 容易 造成 事故． 如 2 0 0 3年 7月上海轨道交通 4号线越江隧道 联 络通 道 因大量 流砂 涌人 ． 引起 隧道 受 损及 周边 地 区地面沉降， 直接经济损失高达 1 ． 5亿元[ 1 = ， 还有不 少 丁程在 联络通 道开挖 中 因技 术上 的失误 而造成 了 重大的损失 现结合实践经验简要介绍旋喷桩结合 素混凝 土墙 加 固的施 工工 艺 ． 它适用 于 加 固软 弱土 层 等 ， 通过 地面深 层旋 喷桩加 固 ． 对开挖 段进 行土体 加固， 使土体达到要求的防水性和加固强度 ． 然后进 行 联络 通 道施 工 ． 在 加 固位 置 同时考 虑 为盾 构 机提 供常压开舱条件 ． 检查刀具． 如有需要可进行开舱换 刀作业 2工程概 况 道位置左右线隧道净距为 7 ． 3 m． 地面为沥青混凝土 道路 。 联络通道设计含废水泵房和检修井 ． 同时考虑 为盾构机提供常压开舱条件 ． 可检查刀具并视其磨损 程 度进行常压 开舱 换刀作 业 ．同时根 据土 层对 刀具 及 刀盘 的磨损情 况确 定是否 需要再次 换刀 场地原始地貌为滨海相潮问带 ( 滩涂) ． 场地经 过软基处理由填海而成 ， 地表为城市道路 ． 洞身范围 为淤泥质粘土层 、 强透水性的砾砂层 ， 需进行加固才 能满足常压开舱及联络通道施工条件 3加 固施工 工艺 深层旋喷桩法组合素混凝土墙加固后开仓换 刀 、 开 挖联 络 通道 的施 工工 艺 ， 大致 分 为土 体加 固、 开仓换刀 、 联络通道开挖构筑施工等 3个阶段 ， 本文 重点介绍土体加固施工工艺 1 联络通道加固施工 平 、 剖面如 图 l 所 示 。 3 ． 1 素连续墙施工工艺流程( 如图 2 ) 及要点 ① 导墙施工 深圳市地铁 2号线工程某标段 1 联络通道 ， 设 导墙的形式为” 1 广 ” 型， 如图 3 ， 导墙高 1 ． 5 m， 面 计净宽 2 ． 1 m。 钢筋混凝土衬砌厚度 3 0 c m， 采 用暗挖 法人工 开挖 ． 覆 土厚度 1 4 ． 0 m． 通 斗』— 8 0 0 m m宽素 连续墙 — — _ 、 、 6 0 0 @ 5 0 0 单 管旋喷桩 f 一 f 1 ． 。 2 3 0 D ．J l l l 一1 图 1 1 联络通道加固施工平、 剖面图 2 -2 T ． ． 『 _ ． ． 十 ． 2 0 0 8 年7 月 第7 期 王 彦会等： 地铁联络 通道旋 喷桩与 素混凝土 墙组 合加固 施工工 艺 J U L 2 0 0 8 N o ． 7 成槽机械组装 二[ 成 槽 机 械 组 装 测 量 放 线 基 槽 开 挖 泥浆制备及处理 藩‘ 清槽 匝翌 墅 翌 匝亘童圈匡 拔出接头装置 H水下混凝土灌注 ————一 — — — — 一 。 — — — — — 。 — — 泥 浆 排 放 转入下一槽段 图 2素混凝土连续墙 施工工艺流程 板厚 2 0 0 ra m、 长 7 0 0 mm， 垂直段厚 2 0 0 m m、 高 1 ． 3 m。 首先按地下连续墙轴线位置放线放坡和开挖土方 ． 基底回填粘土 1 0 0 ～ 1 5 0 ra m并铺平夯实 ． 然后绑扎导 墙立面钢筋 、 立模 、 浇筑导墙 混凝土 。 待其达到强度 值后拆模并设内撑和回填夯实．再绑扎导墙面板钢 筋 、 立模 、 浇捣混凝土 ； 导墙 内外 回填粘 土并夯 实 。当 导墙混凝土强度达设计值的 7 5 ％即可进行成槽施工 ② 泥浆的制备和使用 本工程主要采用原土造浆 ． 若不能满足要求则 采用膨润土造浆 ③ 成槽施工 由于工程量较小 。 同时受到场地限制 ， 无法使用 抓斗成槽 。 故全部采用冲桩机成槽。成槽过程中用泥 浆循环法清渣 。 将皮管通向孔底并泵进新浆 ． 使泥渣 上浮 。 最后 清槽 时采用 反循 环法 清孔 ． 同 时槽孔 上部 补充新鲜泥浆 ， 保持所要求的泥浆液面高度 本次施工考虑到废浆池的设置 ． 划分槽段 时每 段长约 3 ． 1 m。 以确保 冲桩机快速成槽 ． 且 只需设置 1 0 0 m 3 的废浆池即可满足要求 ④ 水下混凝土灌注 选用商品混凝土 ． 考虑到盾构始发时刀盘需直 接切削经过 ． 故选用 C 1 5细石混凝土 ． 用搅拌 车通 过场内施工道路直接运送至浇筑点 ． 卸人导管顶的 漏斗内。要求搅拌站混凝土供应量不少于3 0 m 3／ h ． 以确保 连续灌 注 。 混凝 土导 管使 用 3 m m厚 的钢 板制 作成顺直、 密封的 ~ 2 5 0导管 ． 导管底端段长度大于 4 m． 使用前进行试拼试压 。 压力为 0 ． 6 1 ． 0 MP a 。 I ． 塑 ． I I f f 。’’ 土避2 0 0 ● ＼＼ ● ／＼＼ 木 枋 支 撑 (8 0 )( 8 0 @ 1 0 ∞ ) 1 2 @3 0 0 ， 璧 ● - ● 图 3导墙 示意 图 水下混凝土灌注时． 视槽段实际宽度采用 1 2根 导管 ． 使用冲桩架悬 吊提升 ， 导管底端离槽底 0 ． 4 m。 首批 入槽 混凝 土量应不 小 于 5 m3 ． 确 保开 塞后导 管埋 管深 度不 小 于 0 ． 5 m． 要 求混 凝 土 面上 升速 度 不小 于 2 m ／ h ． 槽内混凝土面高低差小于0 ．3 m ． 中途停顿时 间不超 过 3 0 mi n ． 导管埋深控制在 2 4 m， 导管距槽 段两 端不 大于 1 ． 5 m 3 ． 2 旋喷桩加固 ( 1 )加 固机 理 高压旋喷桩加固地基主要基于喷射流的高能高 速集中和连续作用对土体的破坏．以及喷射流不停 地脉冲式冲击土体 ．高度集中的能量冲击某个很小 的 区域 ． 该 区域 内周 围的土 和土结构 的组织 之间受到 很大的压应力作用 。 使土粒失去平衡， 土体遭到破坏 ， 一 部分细小 的土粒被浆液所置换 ．其余土粒就与浆 液搅拌混合发生一系列的物理化学反应． 其次是压力 的脉冲变化 ， 在压力差大的部位产生空穴 ； 空穴又受 到喷射流的激烈紊流 ， 就把相对软弱的土体掏空 ． 促 使土体进一步破坏 ． 使更多土粒得 以置换， 从而在土 体中形成 了浆液主体． 搅拌混合 ． 压缩和浆液渗透等 部分 ， 经过一定龄期就凝 固成高强度、 低渗透的旋喷 固结 体 ． 从 而提 高软 土地 基 的承载 力 ( 2 )旋 喷桩 施工 素连续墙施工完成后 ． 用砂土 回填空桩 ． 整平场 地 ， 进行旋喷桩施工 ． 采用钻机钻孔后插人旋喷管进 行旋喷 ， 其施工工序主要包括孔位放样 、 钻孔 、 浆液 配制、 旋喷注浆等 ( 如图 4 ) ， 主要技术措施如下： ① 钻孔 采用 X Y 一 1 0 0型地质钻 机钻孔 ， 孔 径 1 3 0 ， 注 意 钻机要平衡 ， 开孑 L 孔位准确 ， 控制垂直度偏差 ≤1 ％， 确保旋喷管能顺利导人孔底 在砂层等不利地层处 钻孔 时 ， 采 用 泥浆 护 壁 ， 主要 性 能 指标 控 制 为 ： 比重 1 ． 2 1 ． 3 ， 粘度 2 5 3 0 s ， 含砂率 5 ％。 与设计位置的偏 差不 得大 于 5 0 m m 47 2 0 0 8 年7 月 第7 期 广东 土木与 建 筑 J U L 2 0 0 8 N o ． 7 准 备 工 作 泥浆配置 插入旋喷管 l l 沉淀池 水泥浆拌制 旋喷注浆 设 备冲洗 应先 达到 预定 的喷射压 力 、喷浆 量后再 逐渐 提升注 浆管 ， 由下而上喷射注浆。水泥浆在旋喷前 1 h内搅 拌 ． 旋喷过程的冒浆量控制在 1 0 ％～ 2 5 ％， 相邻两桩 施 工间 隔时 间不 少于 4 8 h 。 4绪 论 I竺 ! 二 I 图 4高 压 旋喷 桩 施 工 工艺 流 程 图 ⑦ 插管 当钻孔完成后将旋喷管插至孔底 ． 插管过程中 为防止泥砂堵塞喷嘴 ， 可边射水边插管， 水压力不超 过 1 M P a 。 ③ 浆液配制与喷射作业 施 工前应检查高压设备及管路系统 ． 其压力和 流量 必须 满足设 计 要求 ． 注 浆 管 的接头 密 封 圈必 须 良好 旋喷桩应按照设计要求的技术参数进行旋喷， 提升速度0 ．1 5 ～ 0 ．2 5 1T I／ m i n ． 注浆压力不小于2 5 M P a ， 采用 3 2 ． 5 R普通水泥浆 ． 水灰 比 1 ： 0 ． 8 1 ． 水泥用量为 2 0 0 k s ／ m 。 在旋喷过程中， 经常检查水泥浆泵压力、 注浆管 提升速度及孔 口冒浆情况 ． 并随时做好记录 ． 喷射时 4 ． 1 采用旋喷桩和素混凝土墙加 固软弱地层在深 圳 地铁 2号线 工程联 络通道 泵房施 工 中得 到成功应 用 ． 为类似 地下 工程 和类 似地 层施工 积累 了经验 4 ． 2 软土 地层 深层旋 喷桩 法和 素混凝 土墙 加 固 、 矿 山法开挖联络通道的施工工艺虽然在不少工程中应 用 ． 但在具体施工过程中． 常常由于注浆不均匀而造 成对土体加固效果的影响．同时开挖时须结合隧道 变形测量及地面沉降数据采取相应措施 ．严格控制 每道工序． 确保施工质量 ． 以免发生事故。 4 ． 3 联 络通道 的地表 加 固要提 前进 行 ． 待混 凝土 达 到龄期 后才进 行开仓 换刀 和开挖联 络通道 ，应先施 工素混凝土墙后施工旋喷桩 ． 以确保防水效果。 4 ． 4地 面 加 固范 围宽度 根 据 联络 通 道 开挖 和 检查 刀具外放 2 m． 高度根据联络通道开挖高度向上 3 m、 向下 l m． 泵房四周旋喷桩加固深度达到泵房以下 l m 是较安全经济的 ： ! ! ! 不{ ! ； ! ! 尔 ! 缔 界 尔 尔 f 上 接第 5 8页 ) q J = 2 4 2 4 ． 1 7 ( 1 + 0 ．5 3 3 1 g P ) ／ ( + l 1 ) ( L ／ s 1 0 4 m ) 经计算． 本项目总雨水量为 1 0 8 2 ． 1 L ／ s 。 6 ． 2 雨水管网设计 本项 目客运站 的雨水管线布置充分利用地形 ， 尽可能使雨水管线的坡降与地面坡度一致 ， 减少管 线 的埋深 6 ． 3雨水管 材 室 内雨水管 道采用 U P V C排 水塑料 管 。室外雨 水管道采用双壁波纹管。 7 管线综合 管线综合是以单项管线工程规划为依据进行总 体布置 ： 平面布置上要减少管线间的交叉次数 ， 在道 4 8 路断面的竖 向布置要避免各管线抢位、 冲突现象 ； 各 管线与道路 中心线平行 。 严格依照管线间、 管线与建 筑物设施的最小水平间距 、垂直间距等有关规范埋 设 管线综合冲突时采取以下处理原则 ： 小管避让大 管 ： 压力管避让重力流管； 可弯曲管线避让不可弯曲 管 线 ； 工程 量小 的避让 工程量 大 的 ； 检 修次数 小和方 便的避让检修次数多和不方便的： 给水 、 煤气管均为 压力管且管径较小的． 安排在雨、 污水管道的上方埋 设 ．避免 了两种不同性质管道的冲突：另一方面对 雨 、 污水 管道交叉 点 的管底标 高进行 了计算 和控 制 ， 从而避免 了管线相交时发生冲突 由于设 计 的卫生 间面积 较大 ．考虑 到公共卫 生 间的特点 ． 卫生间沉箱达到 9 0 0 m m， 使其底板与梁 底 齐平 ． 既美 观又实 用 。