软弱地层中泥水盾构通过建筑物群桩施工
2013-04-27 22:18
软弱地层中泥水盾构通过建筑物群桩施工
摘 要：广佛线地铁施工中，采用泥水盾构机施工，在盾构机掘进线路上有４栋房屋的１６８根桩基础侵入了隧道中，需要盾构机在建筑物下方的软弱地层中进行过群桩施工，施工时不需要切断房屋与原桩基础的联系，过桩时主要通过对盾构机掘进参数控制来实现，地面辅助进行实时监测，如房屋发生沉降超过警戒值立即启动双液注浆对房屋基础进行加固，这种施工方法可操作性强、适用性广、技术先进，保证了施工安全和施工质量。
关键词：软弱地层；泥水盾构；通过群桩；施工技术
盾构机在建筑物下方的软弱地层中进行过群桩施工时，利用盾构机刀盘将桩体切断后通过泥浆循环的渣土外运方式输送到地面，经地面泥水分离站分离后弃土。在隧道通过前，首先对房屋进行了桩基托换施工，但由于实际情况不允许进行拔桩和断桩施工，盾构机在切割这些桩体的时候该桩仍与房屋有着直接连接。经过对泥水盾构机的过桩方案的研究，提出慢转速，慢掘进，连续施工，加大环流的施工方案，有效避免了地铁施工对地面建筑物带来
的沉降、倾斜等影响，形成了一套泥水盾构在软弱地层中过群桩的施工工艺。
１ 工艺原理
根据所过桩的里程对照盾构机刀盘里程，控制好盾构机参数，地面进行相应部分的房屋监测，必要时进行跟踪注浆，盾构机切桩安全通过被托换房屋。
２ 施工工艺流程、施工方法及操作控制要点
２．１ 工艺流程
工艺流程如图１所示。
２．２ 关键工序施工方法
２．２．１ 桩基托换施工
２．２．１．１ 托换工艺流程
托换工艺流程如图２所示。
２．２．１．２ 操作工艺要点
（１）钻孔桩施工，根据设计图纸要求，钻孔桩分为室内钻孔桩及室外钻孔桩，钻孔桩入岩深度根据设计补充文件调整，室内钻孔桩施工由于空间狭小采用改良型钻冲孔桩施工。
（２）基坑开挖前先做好旋喷桩及钢板桩止水，做好边坡防护，然后才能进行开挖，基坑的开挖根据施工需求采用分层分段开挖。
（３）托换梁施工位置基坑开挖至梁底后开始进行托换大梁的施工，托换梁施工尽量采用一次性浇注，不留施工缝，托换梁混凝土浇注后需进行承台底部注浆，使托换梁和被托换承台间缝隙密实。
（４）托换梁达７ｄ龄期后可先进行部分回填，继续开挖其他部位基坑进行托换梁施工。
托换施工示意图如图３所示。
２．２．２ 盾构机过桩施工
２．２．２．１ 过桩工艺流程
过桩工艺流程如图４所示。
２．２．２．２ 过桩前准备
盾构机过桩前先计算出两条线需过桩的实际里程与盾构机刀盘里程的关系表，以指导盾构机过桩施工。本工程盾构机共需过１６８根桩，盾构机过桩情况统计表（见表１）。盾构机过桩前应准备好应急处理措施，地面过桩的地方应做好注双液浆准备，一有情况发生能立即启动应急预案。
２．２．２．３ 盾构机过桩情况
（１）盾构机过桩情况，见图５。
（２）根据建筑物桩基础侵入隧道位置及长度不同，盾构机过桩情况可分为以下几种情况，详见图６。
（３）盾构机过桩参数。
①桩基础全侵入隧道时过桩参数（如图６中（２）、（３）情况）。
盾构机过桩时注意控制盾构机参数，切口压力根据盾构机所在位置计算得出，过桩前后推进过程中保证盾构及切口压力波动稳定；过桩前总推力９００ｔ；刀盘扭矩０．８～０．９ ＭＮ·ｍ；刀盘转 速为１．０～１．２ｒｐｍ；推进速度２５～３０ｍｍ／ｍｉｎ，过桩时总推力增加为１ ０００ｔ，刀盘扭矩为０．９～１．２ＭＮ·ｍ；速度降为１５～２０ｍｍ／ｍｉｎ；刀盘转速为１．０～１．２ｒｐｍ；盾尾到达所过桩位置时管片选用加强型管片。
②桩基础部分侵入隧道时过桩参数（如图６中（４）、（５）、（７）情况）。
该情况由于原建筑物基础桩尖存在桩靴，在盾构机切桩时桩靴存在可能会造成开挖仓堵塞，从而影响到切口压力波动加大，对地面建筑物沉降会造成很大影响。过桩时推进速度降为１０～１５ｍｍ／ｍｉｎ，其余参数与①相同。
③桩基侧面侵入隧道时过桩参数（如图６中（１）、（８）情况）。
该情况盾构机过桩时可能造成建筑物原桩基础侧向位移，造成建筑物沉降量过大，盾构机过桩前后尽量减小盾构机纠偏量，参数情况与②相同。
④桩基础离隧道很近未侵入隧道时过桩参数（如图６中（６）情况）。
该情况盾构过桩前后参数不变，改桩位置管片拖出盾尾后需在该环进行二次双液注浆。
（４）施工监测。
①过桩前需对各监测点测出过桩前沉降情况，方便与过桩时及过桩后数据对照。
②过桩时施工监测，根据盾构机刀盘里程判断出盾构机将过哪些桩，然后对该桩承台及附近承台进行沉降监测，根据监测情况及时调整盾构机施工参数，一旦有建筑物沉降超过警戒值情况发生，立即启动注双液浆应急预案，直至沉降情况稳定。
③盾构机过桩后需进行后期沉降观测，当观测稳定后方可进行房屋恢复。本工程过桩沉降稳定后监测情况见图７。
由图７可以看出，盾构过桩后建筑物沉降情况稳定，过桩前后沉降量均未超出警戒值。
３ 劳动组织（见表２）
４ 材料与设备
４．１ 采用的材料（见表３）
４．２ 采用的机具设备（见表４）
４．３ 机具设备能耗
过桩前后机具设备能耗的差别为盾构机的推进速度，过桩前盾构机的推进速度２５～３０ｍｍ／ｍｉｎ，过桩时盾构机的推进速度降为１５～２０ｍｍ／ｍｉｎ，具体盾构机过桩前后的能耗相差见表５。
５ 质量控制要点
建立完善的质量保证体系和管理机构，配备了高素质的项目管理和质量管理人员，强化“项目管理，以人为本”的指导原则，对隧道初期支护分部工程进行统一管理，并随时受到业主、监理的监督管理，确保施工工程质量主要从人员组织与安排、材料与设备管理、施工技术控制、测量等方面入手。
具体质量控制要点：
（１）盾构掘进方面按掘进指令进行；
（２）地面双液浆严格按设计配比做好准备；
（３）保证施工时进行建筑物实时监测；
（４）根据监测数据及时调整掘进指令。
６ 安全措施要点
严格执行安全管理制度及操作规程，贯彻地方政府环保法规及ＩＳＯ１４００１、ＯＨＳＡＳ１８００１的有关规定，明确本标段的环保要求，增加投入，制定相应措施，处理好施工与环保的关系，并保护好工人身体健康。
（１）坚决贯彻“安全第一，预防为主”的方针。
（２）施工现场设置安全宣传标语牌，危险地点按《安全色》（ＧＢ ２２８９３－８２）和《安全标志》（ＧＢ ２８９４－８２）要求悬挂标牌，有人经过的坑洞夜间设红灯示警。
（３）施工现场临时用电按《施工现场临时用电安全技术规范》（ＪＢＪ ４６－８８）执行，防止误触带电体。
（４）工人注浆作业时应穿防护服，戴防护眼镜。
７ 环保措施要点
７．１ 防止大气污染
采用的水泥和细颗粒散体材料，要在库房内存放或现场遮盖，运输时车辆要封闭，防止飞扬。
７．２ 防止水污染
（１）设置沉淀池，使施工废水经沉淀后再排入市政污水管线，废泥浆和淤泥使用专门的车辆运输，防止遗洒，污染路面，做到现场无积水，排水不外溢，不堵塞，水质达标。
（２）各种机械油存储和使用时都要采取措施，防止污染环境。
（３）施工后废浆应及时清理，以免污染下水道。
７．３ 防止噪声污染
在施工现场严格遵照《中华人民共和国建筑施工场界噪声限制》来控制噪声，选用低噪音设备，采取消音措施降低施工过程中的施工噪音。
７．４ 确保工人身体健康
（１）工人施工时必须佩戴劳保用品，坚决不让工人带病上岗。
（２）保持隧道内的空气新鲜，用排风机和通风机及时对隧道进行通风，现场施工工人必须戴上劳动防护用品，确保身体健康。
８ 结语
当前国内各主要城市均大规模实施地铁施工，而区间隧道上有房屋桩基础侵入隧道中的现象愈来愈多。广佛地铁盾构机过建筑物群桩施工时不需要切断原房屋与原桩基础的联系，过桩时主要通过对盾构机掘进参数控制来实现，地面辅助进行实时监测。如房屋发生沉降超过警戒值立即启动双液注浆对房屋基础进行加固，盾构机先后共过４幢建筑物共１６８根桩，过桩后房屋的沉降均符合设计及规范要求，建筑物恢复后已交付原业主使用，取得了圆满的成功。这种施工方法可操作性强、适用性广，技术先进，保证了施工安全和施工质量，对类似地下工程的施工具有重要参考价值。
