王同緒

西安地鐵二號線一期工程小寨—緯一街盾構(gòu)區(qū)間,盾構(gòu)通過f8地裂縫暗挖段,f8盾構(gòu)始發(fā)端頭剛好位于緯二街十字路口,無法在地表進行端頭加固,經(jīng)過討論,施工方案變更為采用洞內(nèi)二重管注漿加固,下面結(jié)合f8地裂縫暗挖隧道洞內(nèi)雙重管注漿,對盾構(gòu)洞內(nèi)雙重管注漿端頭加固技術及應用進行討論。

1 f8地裂縫暗挖隧道段盾構(gòu)始發(fā)端頭加固設計

原設計在f8始發(fā)端加固長度為8 m二重管旋噴樁,樁徑800 mm,樁間距600 mm,搭接200 mm,梅花形布置,使端頭部分形成一個加固實體。每條隧道加固范圍為8 m×12 m。

旋噴樁加固深度均為隧道管片底部以下3 m至管片頂部以上3 m(每根樁旋噴長度為12 m,其余為空孔)。加固完成后進行地表硬化和洞門灌注樁鑿除,為盾構(gòu)始發(fā)作好準備;設計圖見圖1。

2 變更方案簡介及優(yōu)缺點

2.1 地面旋噴樁與洞內(nèi)二重管相結(jié)合加固方案

針對水管影響范圍無法施作或未達到設計要求的部位采取洞內(nèi)二重管注漿加固的施工方案,其方案為:洞內(nèi)聯(lián)絡通道爬高段初期支護采用工字鋼代替鋼拱架支撐,間距由500 mm調(diào)整為400 mm,對結(jié)構(gòu)薄弱的部位架設斜撐。

f8暗挖隧道北端對管線影響范圍內(nèi)采取二重管注漿措施,其注漿固結(jié)范圍:北端東西走向管線影響位置為聯(lián)絡通道向北5.0 m的范圍,南北管線影響位置為4.0 m的范圍。注漿方式:采用雙重管注漿施工工藝,即從f8暗挖隧道初期支護端頭墻端施作。注漿設計:固結(jié)體與地面旋噴樁加固固結(jié)體必須咬合,形成一個整體,采用鉆孔孔徑42,以盾構(gòu)開挖輪廓線為界以外間距為400 mm×400 mm,以內(nèi)間距為600 mm×600 mm,環(huán)向梅花形排布注漿孔,全程壓力注漿,從而在隧道周圍形成厚度為3.0 m的環(huán)向加固體。

本方案造價低,但對地面交通影響大,不利于環(huán)保。另外旋噴樁施工壓力大,需在暗挖隧道后施作,聯(lián)絡通道結(jié)構(gòu)需采取加強措施。

2.2 洞內(nèi)二重管注漿加固

針對隧道地層的軟土松軟、承載力低,塑性、流動性的特點,采用二重管化學注漿工藝。

注漿方式:采用水平向雙重管注漿施工工藝,即從f8暗挖聯(lián)絡通道北端墻注漿,可在暗挖隧道施工完成后施作。注漿固結(jié)范圍:在通道上下形成厚度約3.0 m,周圍3.0 m的注漿固結(jié)體,考慮水平注漿端頭影響效果,則擬定加固范圍約10 m。注漿設計:利用隧道端墻作為工作面設置注漿孔。全程壓力注漿,并具有一定的交叉范圍,鉆孔孔徑42,以盾構(gòu)開挖輪廓線為界以外間距為400 mm×400 mm,以內(nèi)間距為 600 mm×600 mm,環(huán)向梅花形排布注漿孔,擴散半徑為0.6 m,從而在通道周圍形成厚度3.0 m的環(huán)向加固體。

經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理單位、施工單位共同討論,經(jīng)過經(jīng)濟分析比較,采用洞內(nèi)旋噴樁加固相對比較經(jīng)濟,最終選用第二種變更方案。

3 洞內(nèi)二重管雙液注漿施工

3.1 施工方法

根據(jù)設計要求,采用ZLJ-250型鉆機成孔,SYB-60/50型注漿泵注漿,為了保證注漿效果及掌子面安全,在施工中先施作兩圈止?jié){墻,以防止注漿漿液向外圍擴散;為了確保掌子面安全,每隔5個孔打設一個泄壓孔,起到排水作用;為防止注漿過程中壓力過大,將注漿中的水從泄壓孔中導出,保證掌子面穩(wěn)定,提高注漿的加固效果。具體見圖2。

3.2 施工工藝及流程

定孔位→鉆機就位→鉆孔至設計深度→高壓注漿→提升(沖洗管道)→移位,重復上述流程。

3.3 工藝要求

1)定孔位:根據(jù)設計要求,對準孔位,根據(jù)不同入射角度鉆進,要求孔位偏差不大于2 cm,入射角度偏差不大于1°。2)鉆機就位:鉆機按指定位置就位,并在技術人員指導下調(diào)整鉆桿的垂直度。對準孔位后,鉆機不得移位,也不得隨意起降。3)鉆進成孔:第一個孔施工時,要慢速運轉(zhuǎn),掌握地層對鉆機的影響情況,以確定在該地層條件下的鉆進參數(shù)。密切觀察溢水出水情況,出現(xiàn)大量溢水出水時,應立即停鉆,分析原因后再進行施工。4)提升鉆桿:嚴格控制提升幅度,每步不大于20 cm,勻速上升,注意注漿參數(shù)變化。5)注漿:a.注漿壓力、提升速度。注漿壓力采用0.5 MPa～2.0 MPa,穩(wěn)壓:1.0 MPa～2.0 MPa。根據(jù)監(jiān)測、擴散半徑等參數(shù)調(diào)整注漿壓力,加固區(qū)端頭1 m范圍內(nèi)注漿壓力根據(jù)橫通道邊墻穩(wěn)定情況適當減小,并采取降低提升速度的措施進行加強,嚴格控制注漿壓力,同時密切關注注漿量,進行階梯回抽噴射,一般后退分段長度為15 cm,噴射速度 15 L/min～20 L/min,在特殊的注入場合,可以根據(jù)各方面要求達到10 L/min的噴射速度。b.注漿順序。為了防止?jié){液流失,先在注漿加固體四周注漿,使其形成一個封閉圈,然后注漿順序為外部區(qū)域由外向內(nèi),內(nèi)部區(qū)域由內(nèi)向外,同一圈孔間隔順序注漿。

3.4 注漿材料及配比

噴漿材料采用水泥+水玻璃雙液漿,設計配合比如下:

水泥漿液:水泥∶水=0.6∶1。

水玻璃溶液:35 Be′。

漿液凝結(jié)時間:30 s～60 s(根據(jù)地質(zhì)條件可作適當調(diào)整)。

兩種漿液在注入前必須拌和均勻,并經(jīng)常檢查兩種漿液混合后的凝結(jié)時間是否符合設計要求,及時調(diào)整漿液配比。

3.5 注漿結(jié)束標準和注漿效果評定

預注漿及圍巖注漿后,在分析資料的基礎上進行了注漿效果檢查,采用鉆孔取芯法對注漿效果進行檢查,本設計要求加固后的土體承載力強度值不小于0.8 M Pa,經(jīng)過取芯抗壓檢查,承載力達到了設計要求,保證了盾構(gòu)的順利始發(fā)。

4 結(jié)語

由于西安地質(zhì)構(gòu)造地裂縫較多,在每個區(qū)間隧道設計和施工中均有盾構(gòu)區(qū)間和暗挖區(qū)間并存的現(xiàn)象,在盾構(gòu)通過暗挖隧道時的端頭加固在地面條件不允許的情況下可改為洞內(nèi)進行加固,以上僅是一個施工范例,希望能夠為以后的類似地鐵端頭加固施工起到借鑒的作用。

[1]張鳳祥,傅德明.盾構(gòu)隧道施工手冊[M].北京:人民交通出版社,2005:351-410.

[2]董建剛.盾構(gòu)隧道滲漏的預防及封堵技術[J].山西建筑,2008,34(27):317-318.