行业要闻

【摘　要】结合西安地铁二号线一期工程小寨—纬一街区间f8地裂缝暗挖隧道盾构端头加固设计与施工的实际情况,讲述了一些经验和体会,以期为以后地铁设计与施工积累经验。

【关键词】地铁区间隧道,盾构,端头加固,二重管注浆,方案变更

 

      西安地铁二号线一期工程小寨—纬一街盾构区间,盾构通过f8地裂缝暗挖段,f8盾构始发端头刚好位于纬二街十字路口,无法在地表进行端头加固,经过讨论,施工方案变更为采用洞内二重管注浆加固,下面结合f8地裂缝暗挖隧道洞内双重管注浆,对盾构洞内双重管注浆端头加固技术及应用进行讨论。

1、f8地裂缝暗挖隧道段盾构始发端头加固设计

      原设计在f8始发端加固长度为8 m二重管旋喷桩,桩径800 mm,桩间距600 mm,搭接200 mm,梅花形布置,使端头部分形成一个加固实体。每条隧道加固范围为8 m×12 m。

      旋喷桩加固深度均为隧道管片底部以下3 m至管片顶部以上3 m(每根桩旋喷长度为12 m,其余为空孔)。加固完成后进行地表硬化和洞门灌注桩凿除,为盾构始发作好准备;设计图见图1。

2、变更方案简介及优缺点

2.1 地面旋喷桩与洞内二重管相结合加固方案

      针对水管影响范围无法施作或未达到设计要求的部位采取洞内二重管注浆加固的施工方案,其方案为:洞内联络通道爬高段初期支护采用工字钢代替钢拱架支撑,间距由500 mm调整为400 mm,对结构薄弱的部位架设斜撑。

      f8暗挖隧道北端对管线影响范围内采取二重管注浆措施,其注浆固结范围:北端东西走向管线影响位置为联络通道向北5.0 m的范围,南北管线影响位置为4.0 m的范围。注浆方式:采用双重管注浆施工工艺,即从f8暗挖隧道初期支护端头墙端施作。注浆设计:固结体与地面旋喷桩加固固结体必须咬合,形成一个整体,采用钻孔孔径42,以盾构开挖轮廓线为界以外间距为400 mm×400 mm,以内间距为600 mm×600 mm,环向梅花形排布注浆孔,全程压力注浆,从而在隧道周围形成厚度为3.0 m的环向加固体。

      本方案造价低,但对地面交通影响大,不利于环保。另外旋喷桩施工压力大,需在暗挖隧道后施作,联络通道结构需采取加强措施。

2.2 洞内二重管注浆加固

      针对隧道地层的软土松软、承载力低,塑性、流动性的特点,采用二重管化学注浆工艺。

      注浆方式:采用水平向双重管注浆施工工艺,即从f8暗挖联络通道北端墙注浆,可在暗挖隧道施工完成后施作。注浆固结范围:在通道上下形成厚度约3.0 m,周围3.0 m的注浆固结体,考虑水平注浆端头影响效果,则拟定加固范围约10 m。注浆设计:利用隧道端墙作为工作面设置注浆孔。全程压力注浆,并具有一定的交叉范围,钻孔孔径42,以盾构开挖轮廓线为界以外间距为400 mm×400 mm,以内间距为600 mm×600 mm,环向梅花形排布注浆孔,扩散半径为0.6 m,从而在通道周围形成厚度3.0 m的环向加固体。

      经业主、监理单位、施工单位共同讨论,经过经济分析比较,采用洞内旋喷桩加固相对比较经济,最终选用第二种变更方案。

3、洞内二重管双液注浆施工

3.1 施工方法

      根据设计要求,采用ZLJ-250型钻机成孔,SYB-60/50型注浆泵注浆,为了保证注浆效果及掌子面安全,在施工中先施作两圈止浆墙,以防止注浆浆液向外围扩散;为了确保掌子面安全,每隔5个孔打设一个泄压孔,起到排水作用;为防止注浆过程中压力过大,将注浆中的水从泄压孔中导出,保证掌子面稳定,提高注浆的加固效果。具体见图2

3.2 施工工艺及流程

      定孔位→钻机就位→钻孔至设计深度→高压注浆→提升(冲洗管道)→移位,重复上述流程。

3.3 工艺要求

      1)定孔位:根据设计要求,对准孔位,根据不同入射角度钻进,要求孔位偏差不大于2 cm,入射角度偏差不大于1°。2)钻机就位:钻机按指定位置就位,并在技术人员指导下调整钻杆的垂直度。对准孔位后,钻机不得移位,也不得随意起降。3)钻进成孔:第一个孔施工时,要慢速运转,掌握地层对钻机的影响情况,以确定在该地层条件下的钻进参数。密切观察溢水出水情况,出现大量溢水出水时,应立即停钻,分析原因后再进行施工。4)提升钻杆:严格控制提升幅度,每步不大于20 cm,匀速上升,注意注浆参数变化。5)注浆:a.注浆压力、提升速度。注浆压力采用0.5 MPa~2.0 MPa,稳压:1.0 MPa~2.0 MPa。根据监测、扩散半径等参数调整注浆压力,加固区端头1 m范围内注浆压力根据横通道边墙稳定情况适当减小,并采取降低提升速度的措施进行加强,严格控制注浆压力,同时密切关注注浆量,进行阶梯回抽喷射,一般后退分段长度为15 cm,喷射速度15 L/min~20 L/min,在特殊的注入场合,可以根据各方面要求达到10 L/min的喷射速度。b.注浆顺序。为了防止浆液流失,先在注浆加固体四周注浆,使其形成一个封闭圈,然后注浆顺序为外部区域由外向内,内部区域由内向外,同一圈孔间隔顺序注浆。

3.4 注浆材料及配比

      喷浆材料采用水泥+水玻璃双液浆,设计配合比如下:

      水泥浆液:水泥∶水=0.6∶1。

      水玻璃溶液:35 Be′。

      浆液凝结时间:30 s~60 s(根据地质条件可作适当调整)。

      两种浆液在注入前必须拌和均匀,并经常检查两种浆液混合后的凝结时间是否符合设计要求,及时调整浆液配比。

3.5 注浆结束标准和注浆效果评定

      预注浆及围岩注浆后,在分析资料的基础上进行了注浆效果检查,采用钻孔取芯法对注浆效果进行检查,本设计要求加固后的土体承载力强度值不小于0.8 MPa,经过取芯抗压检查,承载力达到了设计要求,保证了盾构的顺利始发。

4、结语

      由于西安地质构造地裂缝较多,在每个区间隧道设计和施工中均有盾构区间和暗挖区间并存的现象,在盾构通过暗挖隧道时的端头加固在地面条件不允许的情况下可改为洞内进行加固,以上仅是一个施工范例,希望能够为以后的类似地铁端头加固施工起到借鉴的作用。

[1] 张凤祥,傅德明.盾构隧道施工手册[M].北京:人民交通出版社,2005:351-410.

[2] 董建刚.盾构隧道渗漏的预防及封堵技术[J].山西建筑,2008,34(27):317-318.