張朝彪 劉軍華

上海市機(jī)械施工集團(tuán)有限公司 上海 200000

1、工程概況

1.1 快速路結(jié)構(gòu)概況

前湖大道快速路工程新建豐和南橋梁分為東西兩幅單箱四孔鋼筋砼箱涵橋，橋跨布置為凈12.3m+16.2～16.59m+16.2～16.59m+12.3m，單幅寬為22.75m。中間有QN(S)U45節(jié)段U型槽寬度為14.5米,因在現(xiàn)狀河道內(nèi)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用U型槽形式。垂直方向有南昌市軌道交通2號線直接下穿前湖快速路工程箱涵橋和U型槽結(jié)構(gòu)底板，結(jié)構(gòu)底板厚度為1.2米，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，0.15米素混凝土墊層，U型槽地基承載力要求120KPa。軌道交通2號線穿越區(qū)域要求地基無側(cè)限達(dá)到0.8Mpa。

1.2 地質(zhì)、水文情況

根據(jù)地質(zhì)勘察報告鉆孔編號Z255-1和Z255-2，本區(qū)域地質(zhì)依次為（1）人工填土，雜色，雜填，以碎石、砂土、磚塊等組成，土石等級為Ⅰ，松土，承載力容許值200kpa。（2）黏土，可塑，黃褐色，干強(qiáng)度高，切面光滑，無搖振反應(yīng)，土石等級為Ⅱ，普通土，承載力容許值130kpa。（3）粉質(zhì)黏土，黃褐色，軟塑，干強(qiáng)度及韌性中等，土石等級為Ⅰ，松土。（4）細(xì)砂，黃褐色，松散，很濕，局部見團(tuán)狀黏土，承載力容許值150kpa。（5）中砂，灰黃色，稍密，很濕，主要礦物質(zhì)成分以石英長石為主，承載力容許值200kpa。（6）粗砂，灰黃色，中密，很濕，偶見貝殼與云母碎屑，主要礦物成分以適應(yīng)長石為主，含有5%直徑4.5-5cm的礫石，土石等級為Ⅱ，普通土，承載力容許值300kpa。（7）強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖，紅色-紫紅色，厚層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖芯呈碎塊狀及短柱狀，土石等級為Ⅳ，軟石。

不良地質(zhì)埋深一般在Q4黏性土底部或砂層頂部，一般埋深在5-6m以下，U型槽開挖時會引起局部塌方。要特別注意人工填土和軟弱土。人工填土厚度從0.5～9.9m，結(jié)構(gòu)松散填料不均，大多數(shù)以黏性土為主，混有砂礫石等，暗埋箱涵及U型槽開挖時需要注意填土坍塌及測向滲水。軟弱土零星分布于黏性土層中及粉砂層，一般埋深在5-6m以下，暗埋箱涵及U型槽處開挖深度范圍內(nèi)，地層主要以（0）層人工填土和黏土及粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、中粗砂組成。再下主要為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

地下水主要為孔隙水，水力特性以承壓水為主，水位變幅2-3m/年。受大氣降水補(bǔ)給，地下水的變化受大氣降雨影響顯著，水流向贛江低地排泄及人工開采排泄。地下水以系桿拱橋?yàn)榻缦?，小里程至系桿拱橋地下砂層較薄且不連續(xù)，地下水量預(yù)計(jì)較小，系桿拱橋至大里程方向，地下砂層厚且連續(xù)，地下水發(fā)育，含水層透水性強(qiáng)，水量豐富，單井涌水量3000t/d。

1.3 近接位置關(guān)系

即將建設(shè)的地鐵2號線為分離式隧道，與前湖快速路垂直相交，隧道掘進(jìn)尺寸為6.34米；隧道間凈距為6米，下穿前湖快速路工程，U型槽分南北2條。隧道穿越中砂、粗砂層，處于底板下3至4米，最近為3.442米。見圖1 U型槽與隧道關(guān)系及旋噴樁布置斷面圖。

圖1 U型槽與隧道關(guān)系及旋噴樁布置斷面圖

2、城市快速路地基加固關(guān)鍵技術(shù)

在綜合各方面安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后，確定前湖快速路工程在地鐵2號線隧道掘進(jìn)前先期施工；前湖大道快速路工程該節(jié)點(diǎn)基坑采用分級放坡，噴射混凝土支護(hù)形式，確保無支護(hù)樁穿越設(shè)計(jì)隧道內(nèi)?？焖俾分黧w結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要施工流程為土方開挖→邊坡支護(hù)→基坑降水→基坑開挖→穿越區(qū)域加固→加固檢測→快速路結(jié)構(gòu)施工→輔道道路施工→地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)。

2.1 加固總體方案

閉合框架箱型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)落在粉砂或細(xì)砂層，考慮地跌2號線后期施工需要，對本箱涵橋基礎(chǔ)底土層進(jìn)行預(yù)先加固處理，以滿足后期地鐵施工和運(yùn)營主體結(jié)構(gòu)本身安全需要。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和加固試驗(yàn)效果：

（1）在地鐵隧道范圍內(nèi)，包含中間U型槽，采用Φ800mm@600mm的高壓旋噴樁滿堂加固；高壓旋噴樁共有5789根，其中地基加固為5058根，止水封端為731根（封堵墻同樣采用Φ800mm@600mm的高壓旋噴樁），樁頂標(biāo)高為15.5m，樁底為1.74m。

（2）在地鐵隧道范圍外箱涵橋以內(nèi)外加1米，考慮到影響減弱及壓密注漿成本較低，采用壓密注漿工藝施工；在加固范圍內(nèi)有1500個注漿孔，孔頂標(biāo)高為15.5m，孔底標(biāo)高為1.74m，入強(qiáng)風(fēng)化0.6m。

（3）為確保壓密注漿的效果，在其外圍區(qū)域采用Φ800mm@600mm進(jìn)行封閉。

2.2 施工參數(shù)

（1）高壓旋噴樁，在地鐵隧道范圍內(nèi)，包含中間U型槽，采用Φ800mm@600mm的高壓旋噴樁滿堂加固。采用三重管法連續(xù)不間斷作業(yè)，根據(jù)最終的施工總結(jié)，具體參數(shù)如下：水灰比=1：1，水泥種類：P.O.42.5，水泥摻量：25%，每延米水泥用量271kg（含溢漿量損失），高壓泵：20MPa，空壓機(jī)：0.7MPa，泥漿泵：3～5MPa，噴嘴個數(shù)：2個，噴嘴直徑2－3mm，流量：應(yīng)大于80－120L/min，下鉆速度：宜為1m/min，提升速度：宜為15－20cm/min；地基加固所用高壓旋噴達(dá)5058根，邊緣止水731根。

（2）在地鐵隧道范圍外箱涵橋以內(nèi)外加1米，采用壓密注漿工藝施工，根據(jù)相關(guān)資料進(jìn)行推算注漿半徑為0.35m，在現(xiàn)場壓密注漿作業(yè)開始前進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，按試驗(yàn)結(jié)果選定施工參數(shù)后進(jìn)行規(guī)模壓密注漿工藝施工。具體參數(shù)如下：漿液配比：水：灰：水玻璃=1.0：2.0：0.05；注漿率（20%～25%）；水泥為PO42.5；下沉速度：＜1m/Min；提升速度：＜15cm/Min；每立方米土體水泥用量：418kg；注漿壓力：0.3-0.8Mpa；注漿深度：按入強(qiáng)風(fēng)化0.6m控制；注漿間距：梅花形1～1.5m布孔位，總注漿孔3213個。

2.3 施工注意事項(xiàng)

①施工前，應(yīng)重點(diǎn)做好技術(shù)策劃，尋求與地鐵2號線各參建單位共同制定該節(jié)點(diǎn)的總體實(shí)施思路，確定目標(biāo)最終參數(shù)，由重點(diǎn)辦召集協(xié)調(diào)，形成相關(guān)會議記錄。

②根據(jù)地鐵2號線設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合本工程的圖紙進(jìn)行位置關(guān)系分析，確定地鐵穿越區(qū)域和快速路結(jié)構(gòu)區(qū)域，加強(qiáng)測量精度的控制，確定并標(biāo)識出高壓旋噴樁加固區(qū)域，壓密注漿區(qū)域，做好相應(yīng)的測量成果交底。

③施工期間，安排專人對關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和測量，總體上根據(jù)理論和實(shí)際水泥用量進(jìn)行比較和分析，過程中對各個技術(shù)參數(shù)（水灰比、壓力、速度，順序等）進(jìn)行測量和儀表識讀，做好記錄，確保后期土體的加固效果，杜絕減料現(xiàn)象的發(fā)生。

④高壓噴射注漿因故停噴后重新恢復(fù)施工前，應(yīng)將噴頭下放0.5米，采取重疊搭接噴射處理后，方可繼續(xù)向上提升及噴射注漿，并應(yīng)記錄中斷深度和時間。停機(jī)超過3h時，應(yīng)對泵體輸漿管路進(jìn)行清洗后方可繼續(xù)施工。壓密注漿原則是先進(jìn)行上部封漿，即在地面以下1m范圍內(nèi)低壓注漿，形成頂部封閉漿液；再進(jìn)行深度注漿，每0.5米注漿一次；注漿壓力提高0.3-0.8Mpa；壓漿順序按梅花1.5m間距實(shí)施，施工時順序按隔一孔間跳打施工原則；自下而上分層注漿；

⑤重視施工期間地下既有管線的保護(hù)，考慮到現(xiàn)狀前湖地面輔道大量的強(qiáng)電，最高達(dá)110KV，弱電，自來水，燃?xì)獾裙芫€，開工前務(wù)必對既有管線進(jìn)行詳細(xì)的圖紙查閱和現(xiàn)場開挖探查，確定其類別，走向，位置關(guān)系，使用功能等，特別是涉及到加固（壓密注漿）區(qū)域及高壓旋噴樁距管線較近，為了保證在施工期間不影響現(xiàn)有管線的正常使用，需要施工過程中增設(shè)相關(guān)管線的保護(hù)措施，制定詳細(xì)的管線保護(hù)方案。

⑥基坑開挖后，根據(jù)要求進(jìn)行地基承載力實(shí)驗(yàn)和樁基取芯實(shí)驗(yàn)，確保加固效果滿足0.8Mpa要求。施工期間和后期的試驗(yàn)建議邀請地鐵各參建方來現(xiàn)場察看，防止后期一些不必要的麻煩，也有利于2個工程之間密切溝通和協(xié)調(diào)。

3、加固效果

基坑開挖后，根據(jù)地基承載力、取芯試驗(yàn)結(jié)果，外觀上加固土體均勻，未出斷樁現(xiàn)象，加固無側(cè)限抗壓達(dá)到了要求的0.8MPa。通過對各個參數(shù)的精確控制，解決了砂層中注漿達(dá)到均勻性的技術(shù)難題，提高了加固區(qū)域的整體地基穩(wěn)定性。

4、結(jié)論和建議

面對地鐵盾構(gòu)穿越快速路箱涵橋和U型槽垂直距離小，安全風(fēng)險高的難題，通過前期的技術(shù)策劃，巧妙地選擇先施工快速路再施工地鐵，規(guī)避地鐵先施工，快速路后施工所產(chǎn)生保護(hù)地鐵的巨額費(fèi)用及很高的施工安全風(fēng)險，通過選擇合理的技術(shù)方案，采用高壓旋噴樁和壓密注漿相結(jié)合的施工方法，達(dá)到了在細(xì)砂、中砂、粗砂等復(fù)雜地層中加固效果大于等于0.8MPa要求，有效解決了地鐵盾構(gòu)穿越南昌市前湖快速路工程復(fù)雜地層掘進(jìn)安全問題和后期運(yùn)營結(jié)構(gòu)安全問題。對今后類似的工程情況，具有較高的參考價值，也積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，目前前湖快速路和地鐵2號線施工期間和運(yùn)營情況均良好。