杭州地铁隧道盾构出洞加固设计

杭州地铁隧道盾构出洞加固设计

0进出洞土体加固由于结构通常在车站端部交付的车站端头结构，因此有必要打破车站端墙结构在车站端段爆炸的防护结构。如果坍塌时土壤的自稳性不足，端头土壤的稳定性容易丧失，并且容易发生溢流等事故。因此，通常有必要在坍塌前加固车站端的土层。同样道理,为了盾构出洞安全也需对出洞区域车站端头的洞口土体进行加固。文献介绍了武汉轨道交通二号线一期工程盾构进出洞土层加固方案,文献介绍了上海某地铁盾构隧道进出洞地基加固处理技术。文献通过南京地铁许府巷站—玄武门站区间盾构隧道的施工,详尽地介绍了土压平衡盾构机的进出洞施工技术和盾构机调头技术、进出洞端头土体加固方案的选择及始发与到达掘进的施工流程及施工难点控制。文献针对深圳地铁富水、含砂土层中端头水平深孔注双液浆加固问题,实践表明该地层条件下采用水平深孔注浆可以满足盾构安全始发的要求,特别是在地面条件不具备的情况下,具有较好的推广价值。根据不同的地质条件有不同的土体加固方法,比如:高压旋喷桩、深层水泥搅拌桩、袖阀管注浆、冻结(水平和垂直)、SMW工法、井点降水等,设计应根据车站端头具体的工程地质条件及水文地质条件,选择一种或者多种洞口加固措施,确保施工的安全、进度、质量和经济性。本文主要介绍杭州地铁4号线东冠路站—坚塔路站区间隧道盾构进出洞加固设计,供今后类似工程参考。1地下水的来水趋势杭州地铁4号线东冠路站—坚塔路站区间为单圆盾构区间,隧道设计起止里程为:左线K2+765.735~K3+500.106,长链1.781,区间全长为736.152m;右线K2+765.735~K3+500.106,区间全长为734.371m。区间在K3+150.000设置一个联络通道。地下水位一般为1.30m~2.30m,根据区域水文地质资料,浅层地下水水位年变幅为1.0m~2.0m。顶板以上土层为(1)1-1杂填土、(1)2素填土、(2)1砂质粉土、(3)1砂质粉土和(3)2砂质粉土。隧道范围内主要土层为(3)3粉砂夹砂质粉土、(3)5粉砂夹砂质粉土和(3)6粉砂,局部为(3)2砂质粉土和(3)2夹砂质粉土。隧道下卧土层为(3)7-1粉砂夹淤泥质粉质粘土、(3)7-2层状粉砂、(3)7-3粉砂夹淤泥质粉质粘土、(8)1粉质粘土、(9)1粉质粘土、(9)2含砂粉质粘土、(9)夹含粘性土粉砂、(12)0含粘性土粉砂和泥质粉砂岩。2结构输入孔加固设计2.1高压旋喷桩施工1)加固体采用三轴水泥搅拌桩+三重高压旋喷桩进行加固,三重高压旋喷桩作为止水帷幕位于搅拌桩与车站端墙围护结构(连续墙)间,以增加加固区与车站结构的整体性。2)设计加固范围如图1所示。3)在车站基坑开挖前,应先施工盾构井处的搅拌桩,待三轴深层搅拌桩加固区的强度和抗渗性等达到要求以后再进行基坑开挖;等到车站主体结构做完后,再来处理加固区与基坑围护结构之间的接缝。接缝的宽度宜控制在0.3m~0.4m左右,先在接缝的两端施工高压旋喷桩,待两端的高压旋喷桩强度达到要求以后,再施作两端间的接缝。4)三轴搅拌桩采用ue788850@600mm,三重高压旋喷桩采用ue788650@400mm;强加固区搅拌桩水泥掺量取20%,弱加固区搅拌桩水泥掺量取10%,旋喷桩水泥用量一般情况下采用450kg/m3,但施工前必须进行试桩,并根据加固效果,调整并确定施工工艺及各项施工参数。5)三轴搅拌桩的主要施工参数要求如下:注浆压力0.4MPa~0.6MPa,下沉速度:0.8m/min~1.1m/min,提升速度0.8m/min~1.1m/min,搅拌转速16r/min,浆液流量80L/min~120L/min,水灰比1∶1.5~1∶2.0。6)高压旋喷桩的主要施工参数要求如下:压缩空气压力0.7MPa,浆液压力:25MPa~28MPa,提升速度0.1m/min~0.15m/min,旋转速度14r/min。浆液流量80L/min~120L/min,水灰比1∶1。7)加固完成后,必须进行钻孔取芯试验以检查加固效果,其中强加固区(A区)无侧限抗压强度不小于1.0MPa;弱加固区(B区)无侧限抗压强度不小于0.5MPa。2.2水泥搅拌桩设计1)地基加固前应事先通过开挖样沟或其他探摸措施,排摸管线的走向、障碍物的位置等。2)车站槽壁施工和地基加固同步进行,开挖后加固体会有一定的位移量,引起渗水通道,为此要留出夹挡施工的位置(50cm左右)。3)加固施工前应根据设计进行工艺性试桩,数量不得少于2根;施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直,桩位的偏差不得大于50mm;搅拌桩的垂直偏差不得超过1/150;成桩直径和桩长不得小于设计值。4)水泥搅拌桩施工步骤:a.搅拌机械就位;b.预搅下沉;c.喷浆搅拌提升;d.重复搅拌下沉;e.重复搅拌提升至孔口。5)搅拌头翼片的配置应确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌,以达到加固密实均匀的目的;搅拌预下沉时不宜冲水,可以通过重复喷浆搅拌方法达到桩身强度为变参数的目的,搅拌次数以二次喷浆三次搅拌为宜。6)施工前应确定搅拌机械的灰浆输浆量、灰浆经输送管到达搅拌机喷浆口的时间、起吊设备的提升速度等施工参数,并保持出浆口压力稳定,用流量泵控制输浆速度,确保输浆速度与搅拌提升速度同步,浆液压力不得小于0.5MPa。7)制备好的浆液不得离析,泵浆必须连续,注浆泵出口压力应控制在0.4MPa~0.6MPa。8)桩搅拌时前两次的提升速度均应控制在1m/min以内。9)桩与桩搭接时间不应大于10h,相搭接宽度应不小于10cm;如搭接时间超过12h,则需在第二根桩施工时增加注浆量20%,同时减慢提升速度。2.3搅拌桩水基承载力1)现场实际使用的固化剂和外掺剂必须按设计要求进行配置,加固土的强度试验进行材料质量检验合格后方可使用。2)应及时检查施工记录,根据预定的施工工艺对搅拌桩进行质量评定。3)在搅拌桩成桩后7d内,使用轻便触探仪钎探,以判断桩身强度,同时检查搅拌均匀程度。检验的桩数一般应占搅拌桩的2%,且每端头井不少于5根。4)对每台班的浆液水灰比、水泥掺量与施工工艺均应进行不得少于3次检查;每台班取2根桩,每根桩取3个不同深度的试样制作3组水泥土试块,测定无侧限抗压强度值与抗渗透系数。5)桩体施工完28d后应钻芯取样测定无侧限抗压强度,每端头井取总桩数的1%且不得少于3根,单根取芯试样不少于5组,每组不得少于3个试块,钻取桩芯采用ue788110mm钻头,钻芯应连续钻取桩体内桩芯。2.4旋喷桩施工要点1)旋喷桩施工应有可靠的计量装置,其喷浆系统应配备有压力计、流量表等检测装置,同时还应有喷浆过程中对提升速度进行控制的速控装置和措施。注浆泵与钻机距离根据施工场地布置,一般控制在50m~80m范围内。2)旋喷桩施工前应在监理工程师的监督下,标定喷浆压力、浆液流量、喷嘴提升速度等指标。3)水泥浆应在旋喷前1h内搅拌,旋喷过程中,钻孔中正常的冒浆量需控制在20%以下。4)旋喷桩成桩过程中钻杆的旋转和提升必须连续不中断。5)旋喷桩发生故障时立即停止提升和旋喷,排除故障后进行复喷,复喷高度应不小于50cm。6)旋喷桩拆卸钻杆继续旋喷时,需保持钻杆有20cm的搭接长度。7)施工过程中必须有专人进行详细的施工记录,包括测量定位、喷浆压力、浆液流量、浆液配比、喷嘴提升速度、成桩深度及复喷等。3国内外盾构隧道施工风险本文详细介绍了杭州地铁4号线东冠路站—坚塔路站区间隧道盾构进出洞加固设计,包括加固长度、宽度,三轴搅拌桩+单排三重高压旋喷桩加固方法及其详细的工艺要求和技术参数以及质量控制与检验要求。盾构隧道施工