王義鵬

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司，北京 100026）

0 引言

盾構(gòu)機(jī)釋放和達(dá)到前要做好端頭土地加固，加固的主要目的是避免拆出洞口臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)破壞底層穩(wěn)定性，避免地下水流入到工作井中，對(duì)工程施工和工程質(zhì)量造成不良影響。土地加固是否成功，對(duì)盾構(gòu)機(jī)的安全始發(fā)和到達(dá)會(huì)造成直接影響，通過(guò)合理方式對(duì)端頭土地進(jìn)行加固是確保盾構(gòu)施工作業(yè)順利開(kāi)展的一項(xiàng)重要內(nèi)容。對(duì)端頭進(jìn)行加固時(shí)，可以采取單種或多種方式相結(jié)合，這主要取決于地下水位、地質(zhì)情況、盾構(gòu)機(jī)型、施工環(huán)境等多項(xiàng)因素影響。同時(shí)，還要考慮施工作業(yè)的便捷性、經(jīng)濟(jì)性和安全性。

1 盾構(gòu)法簡(jiǎn)介

盾構(gòu)法是暗挖施工作業(yè)中采用的一種全機(jī)械化施工措施。具體施工期間，在地下推進(jìn)盾構(gòu)機(jī)械，利用盾構(gòu)外殼和管片支承四周圍巖，避免發(fā)生坍塌事故，以免影響工程施工進(jìn)度，避免造成人員傷亡。同時(shí)，在開(kāi)挖面前利用切削裝置對(duì)土體挖掘，利用土地機(jī)將開(kāi)挖中產(chǎn)生的土方運(yùn)輸?shù)蕉赐?，利用千斤頂在外部進(jìn)行頂進(jìn)，并拼裝預(yù)制混凝土管片，最終形成隧道結(jié)構(gòu)。合理應(yīng)用盾構(gòu)法，可以加快工程的施工進(jìn)度，確保工程質(zhì)量不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

2 加固端頭土體的目的

2.1 控制沉降避免坍塌。

始發(fā)、達(dá)到前通常要將洞口井壁混凝土鑿除，將鋼筋割斷，保證盾構(gòu)順利進(jìn)出洞。為了保證施工作業(yè)的順利進(jìn)行，工程質(zhì)量能夠達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，洞口混凝土井壁厚度≥80 cm，鑿除作業(yè)費(fèi)時(shí)長(zhǎng)。在進(jìn)行鑿除作業(yè)時(shí)，要避免開(kāi)挖面在空氣中暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起坍塌事故，或?qū)е碌乇戆l(fā)生大范圍沉降。

2.2 控制水土流失

盾構(gòu)始發(fā)進(jìn)入或穿過(guò)加固體時(shí)，在含水量偏高、卵石層等不同類型底層，盾構(gòu)在進(jìn)出洞時(shí)，容易造成水土流失，這會(huì)對(duì)工程的施工和整體質(zhì)量造成直接影響。在應(yīng)用水泥盾構(gòu)時(shí)，水泥壓力作用會(huì)導(dǎo)致加固體發(fā)生水土流失，使水泥無(wú)法處于平衡狀態(tài)，如土地強(qiáng)度達(dá)不到相應(yīng)的要求，在施工期間容易發(fā)生坍塌。

2.3 確保周邊建筑和結(jié)構(gòu)物的安全性

作業(yè)期間如在端頭處存在管線、房屋、道路時(shí)，需要采取措施完成相應(yīng)的保護(hù)作業(yè)。對(duì)工程整體情況進(jìn)行全面分析，在條件允許的情況下，可以改變施工路線。對(duì)工程附近的房屋進(jìn)行鑒定，過(guò)程中要拍照、錄像，獲取一手資料。

3 加固端頭土地的范圍

在進(jìn)行土地加固時(shí)，土地強(qiáng)度不得過(guò)高，考慮到盾構(gòu)機(jī)刀盤配置情況，要確保盾構(gòu)機(jī)能夠順利切割加固體。實(shí)際作業(yè)期間，加固范圍要依據(jù)實(shí)際加固方法和地層的具體情況而定，依據(jù)多年的施工經(jīng)驗(yàn)，以及相關(guān)理論分析，如果在施工期間，采取一般攪拌樁方法進(jìn)行加固處理，始發(fā)加固厚度通?！?.0 m，加固長(zhǎng)度通?！?.0 m。需要注意的是，如果在實(shí)際施工期間遇到了特殊地層，在始發(fā)時(shí)要對(duì)抗?jié)B等因素進(jìn)行全面考慮，要適當(dāng)增加加固寬度，如在粉細(xì)砂層中始發(fā)要增加約10.0 m，到達(dá)增加9.0 m。加固深度通常都在洞口門上部3.0 m，下部2.0 m 范圍內(nèi)，同時(shí)，還要適當(dāng)增加砂層中底部深度，避免發(fā)生管涌現(xiàn)象。

4 端頭加固常用的施工方法

端頭加固是一項(xiàng)復(fù)雜工作，在加固時(shí)可以采取單種或多種方法相結(jié)合，以達(dá)到加固目的。

4.1 攪拌樁施工方法

該方法是軟土地層常用的一種端頭加固方法。在實(shí)際施工期間，通過(guò)應(yīng)用攪拌樁，使端頭土地凝聚力和內(nèi)摩擦角發(fā)生改變，主要適合應(yīng)用在粘土層、淤泥、砂層環(huán)境中。但該方法在砂層中應(yīng)用的加固效果相對(duì)較差，將其應(yīng)用在砂層中要與旋噴樁方法結(jié)合應(yīng)用。該方法在應(yīng)用時(shí)會(huì)受所用設(shè)備性能的限制，因此，加固層深度＞15.0 m 后取得的效果很差，優(yōu)點(diǎn)是工程整體造價(jià)偏低。施工中容易出現(xiàn)的問(wèn)題：加固作業(yè)容易出現(xiàn)中斷、加固強(qiáng)度偏低，作業(yè)期間容易發(fā)生吊鉆頭問(wèn)題。

4.2 旋噴樁施工法

該方法適合在砂層中應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)砂層的合理改造，也可以在粉土、淤泥、粘土層中應(yīng)用。但是，粘著力和砂礫地基的粘土有時(shí)無(wú)法形成質(zhì)量過(guò)硬的改良樁，當(dāng)施工深度＞40.0 m 時(shí)，該方法在應(yīng)用過(guò)程中取得的效果差。其經(jīng)常被應(yīng)用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)與加固體間隙的加固，以及角部加固作業(yè)中。

4.3 注漿法

該方法可以在不同類型的地層中應(yīng)用，特別是在一些深度相對(duì)較深的砂質(zhì)地層、砂礫層中，在地層較好的地段，施工期間可以將該方法與攪拌樁等施工方法結(jié)合應(yīng)用，針對(duì)水量較小地段可以通過(guò)加固方式止水。在注漿時(shí)可以采取單液注漿或雙液注漿，也可以采取跟蹤注漿方式完成相應(yīng)的注漿作業(yè)。從目前情況來(lái)看，在注漿作業(yè)中可以采用的漿液種類有很多，對(duì)施工作業(yè)中采用的漿液的選擇要考慮適用性和經(jīng)濟(jì)性，在全面結(jié)合地質(zhì)、地下水、施工環(huán)境的情況下，最終確定采用何種漿液。此外，需要施工人員注意，在對(duì)該方法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，要對(duì)灌漿引起的地基隆起問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)處理。

4.4 凍結(jié)法

該方法適合應(yīng)用在砂層、砂礫層、淤泥層中，該方法在應(yīng)用期間的凍土強(qiáng)度高、止水性高，對(duì)地下溫度情況進(jìn)行測(cè)量，依據(jù)溫度高度可以對(duì)凍土形成狀態(tài)進(jìn)行確定。凍結(jié)法是一種在施工期間加強(qiáng)管理就可以獲取的方法，該方法具體應(yīng)用具有較高的可靠性，凍土墻能夠長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)，不易發(fā)生改變。需要注意的是，如果存在流動(dòng)水層，則難以保證質(zhì)量。如地下有水流動(dòng)，將阻礙凍結(jié)的實(shí)現(xiàn)，因此，在對(duì)該方法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，要對(duì)地下是否有水流，以及水流的流速和方向進(jìn)行確定。對(duì)于有水流的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)檢查是否依據(jù)計(jì)劃進(jìn)行凍結(jié)，依據(jù)檢查獲取的結(jié)果，采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。針對(duì)透水性大、地下水豐富的砂礫層，必須對(duì)地下是否存在水流進(jìn)行明確，如果情況特殊，需要采取化學(xué)注漿法降低地下水的流速，或者達(dá)到截?cái)嗟叵滤哪康摹?/p>

在對(duì)凍結(jié)法進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要相關(guān)作業(yè)人員注意凍土出現(xiàn)融沉和凍脹效應(yīng)，這會(huì)對(duì)地面沉降和周邊建筑物造成較大影響。融沉和凍脹情況受凍結(jié)規(guī)模、凍結(jié)時(shí)間、地基條件不同而存在差異，通常來(lái)說(shuō)在砂礫層受到的影響小，而在粉砂和粘土受到的影響大。如能夠預(yù)測(cè)到地基凍脹，以及因?yàn)榻鈨龆鸬牡鼗两祵?duì)周圍建筑造成不良影響，要依據(jù)凍脹與解凍沉降情況，采取合理的措施進(jìn)行防護(hù)，并且要對(duì)是否采取凍結(jié)法開(kāi)展施工進(jìn)行探究。溫水循環(huán)是控制解凍引起地基沉降的一種合理方法，施工中可以應(yīng)用此方法，也可以采取化學(xué)注漿工程填充孔隙方法，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制解凍。融沉和凍脹持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，并且會(huì)對(duì)管片發(fā)生的沉隆變形情況造成影響，對(duì)于施工中采用的注漿液要具有良好的抗凍性，對(duì)于施工中采用的管片配筋要進(jìn)行加強(qiáng)，后期還要對(duì)注漿進(jìn)行二次處理。

4.5 降水法

降低地下水位也是施工中常用的一種方法，在一些特殊土質(zhì)下，在工程施工期間，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地基沉降。因此，在施工前，要對(duì)地下水位下降可能會(huì)對(duì)周圍地基造成的影響進(jìn)行詳細(xì)研究，對(duì)具體造成的影響進(jìn)行明確。因此，通常在地下水沉降對(duì)建筑物造成影響較小的情況下對(duì)降水法進(jìn)行應(yīng)用。

5 端頭加固相關(guān)問(wèn)題分析

5.1 事故多發(fā)原因

通過(guò)對(duì)大量工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，端頭土體加固過(guò)程中發(fā)現(xiàn)事故的原因主要有以下5 點(diǎn)：

（1）樁身在工程施工中發(fā)生了偏斜，加固體受外界環(huán)境因素影響出現(xiàn)中斷，樁間存在不咬合情況，這會(huì)對(duì)工程施工開(kāi)展造成不良影響。

（2）進(jìn)行加固處理時(shí)，鋼筋或注漿管有異物落入到隧道內(nèi)。

（3）砂層施工作業(yè)中，采取的參數(shù)存在問(wèn)題，無(wú)法達(dá)到預(yù)期加固效果。針對(duì)這一問(wèn)題，在處理上可以采用試樁或調(diào)整的方式進(jìn)行處理，常用的處理方式有二重管旋噴和三重管旋噴，以及單管旋噴。

（4）維護(hù)結(jié)構(gòu)被過(guò)早破除，會(huì)導(dǎo)致施工期間掌子面長(zhǎng)期暴露在空氣中，或沒(méi)有采取正確的方式對(duì)墻體進(jìn)行拆除。拆除墻體是一項(xiàng)危險(xiǎn)作業(yè)，存在圍巖坍塌危險(xiǎn)。在拆除墻體時(shí)，為了確保施工作業(yè)的順利進(jìn)行，墻體拆除要一小塊一小塊地進(jìn)行，并且在該期間，要確保墻體拆除安裝作業(yè)能夠依據(jù)正確順序進(jìn)行。

（5）未采取合理措施對(duì)洞門進(jìn)行密封處理，始發(fā)注漿等輔助措施存在問(wèn)題。對(duì)于這些問(wèn)題要采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理，降低事故發(fā)生幾率。

5.2 檢測(cè)端頭加固效果

檢測(cè)端頭土地加固效果是降低工程施工安全事故發(fā)生的一項(xiàng)重要手段，因此要做好該項(xiàng)工作。檢測(cè)端頭加固的關(guān)鍵手段如下：

（1）檢測(cè)豎向抽芯。進(jìn)行該項(xiàng)檢測(cè)的目的是對(duì)固體強(qiáng)度是否能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求、是否連續(xù)進(jìn)行判斷，采用試驗(yàn)方式對(duì)固體強(qiáng)度、抗?jié)B性能進(jìn)行精準(zhǔn)判斷。在砂層中要注意加固保持良好的連續(xù)性，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，抽芯率要超過(guò)90%。通常來(lái)說(shuō)，抽芯位置要選擇在樁間咬合位置處。在檢測(cè)期間，要依據(jù)規(guī)范要求確定抽芯數(shù)量，為了確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，每個(gè)端頭的抽芯數(shù)量≥1 根。

（2）檢測(cè)水平抽芯。在洞門加固體內(nèi)打多數(shù)水平探孔，對(duì)滲水情況進(jìn)行觀察，為了順利完成檢測(cè)工作，探孔數(shù)數(shù)量≥6 個(gè)，探孔要由中間向四周均勻分布。

（3）檢測(cè)挖孔樁。在粉細(xì)砂地層環(huán)境下，完成相應(yīng)的加固后，可以采用挖孔樁法完成檢測(cè)工作。

（4）測(cè)溫檢測(cè)。如果采用了凍結(jié)法，可以采取測(cè)溫法進(jìn)行檢測(cè)，在實(shí)際檢測(cè)期間，要對(duì)冷卻溫度和速度進(jìn)行確定。

6 結(jié)束語(yǔ)

端頭土體加固是一項(xiàng)對(duì)技術(shù)要求很高的工作，與一般地基加固存在一定差別，這種差別不僅體現(xiàn)在強(qiáng)度要求上，而且也體現(xiàn)在抗?jié)B透性上。在具體加固時(shí)，應(yīng)當(dāng)在滿足工程具體要求基礎(chǔ)上，對(duì)經(jīng)濟(jì)要求進(jìn)行考慮，選擇一種經(jīng)濟(jì)、合理的加固方法，完成加固作業(yè)。