一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法.pdf

本发明公开了一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其以素连续墙为主，旋喷桩为辅助的加固模式；本发明由于采用素连续墙在局部的支撑下，可以承受外部土水压力，确保掌子面稳定，盾构始发前可以提前破除洞门，避免与盾构组装调试冲突；联络通道位置开舱和施工均能安全快速进行；施工工艺简化，素连续墙要求相对简单，无需专门制作接头，施工过程中采用冲桩机连续冲孔即可；采用素连续墙加固后，加固范围明显减小，特别适用于施工场地小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程场地，加固周期短，达到强度所需龄期短，整个端头加固的造价相对较低。

1.  一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其特征在于：该方法以素连续墙为主，旋喷桩为辅助的加固模式。

2.  根据权利要求1所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其特征在于：所述素连续墙的工艺流程为：测量放线、导墙施工、泥浆的制备和使用、成槽施工、浇筑水下混凝土。

3.  根据权利要求1所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其特征在于：所述旋喷桩的工艺流程为：测量放线、引孔、浆液配制、旋喷注浆。

4.  根据权利要求1所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其特征在于：所述素连续墙采用C15水下混凝土制作而成。

5.  根据权利要求1所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其特征在于：所述素连续墙完成后，首先回填空桩，接着整平场地，最后施工旋喷桩。

一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法
技术领域
本发明涉及一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，适用于地铁隧道盾构施工，主要应用于软弱地层盾构端头加固和开舱换刀加固施工中。
背景技术
随着社会的发展，地下工程越来越多，尤其在能源、通讯及城市市政工程建设方面非开挖施工技术的应用越来越广泛，而盾构施工技术又是非开挖方式中的前沿技术，在地铁施工中被广泛应用。目前深圳地区的地铁施工中，地质复杂多变，尤其是填海区，地层相当软弱，稍有扰动，即会造成严重后果。
借鉴国内盾构工程施工经验，盾构工程在始发、到达和联络通道施工期间出现问题的概率很高，尤其是加固体未能达到理想效果或失效时，极其容易发生严重的安全事故，轻则地面产生较大沉降，重则危及设备、人员的安全。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在软弱地层，确保加固体的有效性，确保盾构始发和联络通道施工的安全进行的施工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其以素连续墙为主，旋喷桩为辅助的加固模式。
作为上述技术方案的改进，所述素连续墙的工艺流程为：测量放线、导墙施工、泥浆的制备和使用、成槽施工、浇筑水下混凝土；所述旋喷桩的工艺流程为：测量放线、引孔、浆液配制、旋喷注浆。
作为上述技术方案的进一步改进，所述素连续墙采用C15水下混凝土制作而成；所述素连续墙完成后，首先回填空桩，接着整平场地，最后施工旋喷桩。
本发明的有益效果是：(1)素连续墙在局部的支撑下，可以承受外部土水压力，确保掌子面稳定，盾构始发前可以提前破除洞门，避免与盾构组装调试冲突；联络通道位置开舱和施工均能安全快速进行。(2)施工工艺简化，素连续墙要求相对简单，无需专门制作接头，施工过程中采用冲桩机连续冲孔即可。(3)采用素连续墙加固后，加固范围明显减小，特别适用于施工场地小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程场地，加固周期短，达到强度所需龄期短，整个端头加固的造价相对较低。
具体实施方式
本项施工方法在深圳地铁2号线2203标得以成功使用，应用效果良好，盾构始发均顺利完成，在联络通道加固位置进行了常压开舱，检修更换刀具，节省了施工工期，目前整个工程已经基本完成，增加了社会效益和经济效益，保证了工程的进度和安全，受到广泛的好评。
该项施工方法包括素连续墙和单管旋喷桩施工，主要施工过程如下所述：
素连续墙施工：
素连续墙施工主要包括测量放线、导墙施工、泥浆的制备和使用、成槽施工、浇筑水下混凝土。
(1)测量放线
根据测量控制点，准确测放出连续墙中轴线，经复核后，开始导墙基槽开挖。
(2)导墙施工
导墙的形式为“”型，导墙高度为1.5m，面板厚度150mm，长度500mm，垂直段厚度200mm，高度1350mm。导墙内净距控制为850mm，导墙的混凝土设计强度等级为C20。
导墙施工时，首先按素连续墙轴线位置放线放坡开挖土方。开挖后基底回填粘土100～150mm，铺平夯实，然后绑扎导墙钢筋、立模、浇筑导墙混凝土，待混凝土达到强度，拆模后加内撑，导墙内外回填粘土，夯实。当导墙的混凝土强度达设计强度的75％时，即可进行成槽施工。
导墙质量控制标准：
①内墙面与连续墙纵轴线平行度为±10mm；
②内外导墙间距为±10mm；
③导墙内墙面垂直度为0.5％；
④导墙内墙面平整度3mm；
⑤导墙顶面平整度为5mm。
(3)泥浆的制备和使用
根据实际情况主要采用原土造浆，当原土造浆不能满足要求时，采用膨润土造浆。膨润土在使用前需经过取样，进行泥浆配比试验和物理分析，必要时要进行化学分析和岩矿鉴定。将合格的膨润土放入泥浆搅拌机中进行充分搅拌6～8min，并入池存放24小时以上使之充分水化，才能交付使用。
膨润土造浆的主要成分是膨润土、掺合物和水。
掺合物主要有羧甲基纤维素(CMC)和烧碱(Na2CO3)，分别起增大泥浆粘度和增多膨润土颗粒表面吸附的负电荷的作用。
(4)成槽施工
本项施工方法中所涉及的工程量较小，一般情况下采用冲桩机冲孔成槽，然后用方锤修孔。
成槽时，应加强观测，若槽壁发生较严重的坍塌，应及时分析原因，妥善处理。本场地多为冲积平地，淤泥层较厚，地下水丰富，对槽壁的稳定性尤其要密切注意，保持槽内泥浆液面高于地下水位1.0m以上。
槽段开挖完毕，应检查槽位，槽深、槽宽及槽壁垂直度，槽壁垂直度偏差应小于0.5％。
成槽完毕后，对于含砂率大，沉渣厚的孔需采用空气吸泥反循环法进行清底，成孔阶段及清孔后泥浆指标控制，成槽过程中用泥浆循环法清渣，即将皮管通向孔底并泵进新浆，使泥渣上浮；最后清槽时，采用空气吸泥法反循环清孔，同时补充新鲜泥浆，保持所要求泥浆液面标高的相对稳定。
(5)水下混凝土灌注
选用商品细石混凝土，混凝土由搅拌车通过场内施工道路直接运送到浇筑点，卸入导管顶的漏斗内。要求搅拌站的混凝土供应强度不少于30m3/h，以确保连续灌注。混凝土导管使用3mm钢板制作成顺直、密封的Φ250mm导管，导管最底端段长度大于4m，使用前进行试拼试压，压力为0.6～1.0Mpa，采用预制混凝土隔水栓。
水下混凝土灌注，一般采用两根导管，分别由专用提升架或冲桩机悬吊提升，导管底端离槽底0.4m，首批入槽混凝土量应不小于5.0m3，以保证开塞后导管埋管深度不小于0.5m。要求混凝土面上升速度不小于2m/h，槽内混凝土面高低差小于0.3m，中途因故停顿时间小于30min，导管埋深控制在2～4m之间，导管间距不大于3m，导管距槽段两端不大于1.5m，为保证地下墙顶端混凝土质量，混凝土浇灌顶面标高比设计标高高出50cm。
在灌注混凝土前，按混凝土∶泥浆＝5∶1的比例掺入泥浆，并搅拌均匀，适量降低混凝土强度，避免盾构机刀盘经过时，混凝土强度过高，损坏刀盘、刀具。
为了确保墙体密实及接头防漏水，将采取以下措施：
①保证混凝土的质量，必须有质检员、材料员、试验人员在现场对每车混凝土进行验收，严格控制混凝土水灰比、坍落度。
②保证浇灌连续和速度均匀，槽段内混凝土面上升速度＞2m/h，高低差＜0.3m，中途因故停顿时间＜30min。
③保证有足够埋管深度，并控制在2～4m的范围，控制首批入槽时混凝土埋管深度＞0.5m，首批入槽混凝土量≥5m3。
④混凝土导管分布位置必须合理，混凝土导管距离槽端小于1.5m，两管距离小于3m，保证接头处的混凝土面均匀上升，不致于夹泥。
⑤按规定要求控制泥浆指标，保证泥浆质量。
⑥因素连续墙不安装接头，故施工二期槽段时，咬合一期槽段50cm，将一期槽段已经浇筑混凝土的接头位置混凝土重新冲孔，进行二次混凝土浇筑，避免连续墙接缝处出现大的缝隙，导致素连续墙加固体系失效。
旋喷桩的工艺流程为：
素连续墙施工完成后，回填空桩，整平场地，施工单管旋喷桩。单管旋喷桩施工主要包括测量放线、引孔、浆液配制、旋喷注浆等。
(1)引孔
采用XY-100型地质钻机钻孔，钻孔孔径为φ130。钻孔时钻机要平衡，开孔孔位要准确，钻孔垂直度偏差≤1％，确保旋喷管能顺利导入孔底。在砂层等不利地层处钻孔时，采用泥浆护壁，泥浆的主要性能指标控制为：比重1.2～1.3，粘度25～30S，含砂率＜5％。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm。
(2)插管
当钻孔完成后即将旋喷管插至孔底。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1MPa。
(3)浆液配制与喷射作业
施工前应检查高压设备及管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。注浆管的接头密封圈必须良好。
旋喷桩应以设计要求的技术参数进行旋喷，提升速度为0.15～0.25m/min；注浆泵压力不小于25Mpa，浆液为32.5普通水泥浆，水灰比为0.5，水泥用量为200Kg/m。
在旋喷过程中，经常检查水泥浆泵压力，注浆管提升速度及孔口冒浆情况，并随时做好记录。喷射时应先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管，由下而上喷射注浆。
旋喷桩的水泥浆在旋喷前1小时以内搅拌，旋喷过程的冒浆量控制在10～25％，相邻两桩间的间隔时间不少于48小时。
端头加固和联络通道加固中主要隐患为地下水的存在，如果能够有效隔绝地下水对掌子面的侵蚀，即可有效确保掌子面稳定。本发明在端头加固和联络通道加固中采用素混凝土连续墙，并以单管旋喷桩辅助，可以有效的隔绝地下水，确保加固效果。在实际施工中，实现了在富含水软弱地层中常压开舱，加固体中无明显漏水；洞门无明显渗水，加固效果良好，掌子面土体稳定，确保了施工安全。
本施工方法有以下优点：
(1)素连续墙在局部的支撑下，可以承受外部土水压力，确保掌子面稳定，盾构始发前可以提前破除洞门，避免与盾构组装调试冲突；联络通道位置开舱和施工均能安全快速进行。
(2)施工工艺简化，素连续墙要求相对简单，无需专门制作接头，施工过程中采用冲桩机连续冲孔即可。
(3)采用素连续墙加固后，加固范围明显减小，特别适用于施工场地小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程场地，加固周期短，达到强度所需龄期短，整个端头加固的造价相对较低。