孫國(guó)強(qiáng)
摘 要 針對(duì)某地鐵1號(hào)隧道段實(shí)際情況,對(duì)其盾構(gòu)施工中高壓旋噴樁施工技術(shù)進(jìn)行深入分析,提出施工中需要的要點(diǎn),并最后經(jīng)實(shí)踐得出該隧道所用高壓旋噴樁施工技術(shù)合理可行,沉降控制效果顯著,值得類似工程參考借鑒的結(jié)論。
關(guān)鍵詞 地鐵盾構(gòu)施工;沉降控制;高壓旋噴樁
如今,我國(guó)城市地鐵建設(shè)快速進(jìn)行和發(fā)展,很多地鐵隧道施工都采用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行。但由于開(kāi)挖擾動(dòng)較大,盾構(gòu)施工中容易產(chǎn)生沉降。為有效控制沉降,以免對(duì)施工安全和質(zhì)量造成影響,有必要采用合理可行的技術(shù)措施。高壓旋噴樁就是一種合理有效的沉降控制技術(shù)措施。
1工程概況
某地鐵1號(hào)線中心站總長(zhǎng)為1.072km左右,該段起點(diǎn)里程號(hào)為K31+791.16,終點(diǎn)里程號(hào)為K32+863.46,隧洞的直徑為6.2m。在該段隧道中,有一個(gè)呈V字形的縱坡,坡度不等,最大可達(dá)24.48%。該段隧道的頂部埋深在8.1~15m范圍內(nèi),平曲線段的最小直徑為1400m。隧道需要從待開(kāi)發(fā)區(qū)中穿過(guò),區(qū)域以農(nóng)田與民居為主,場(chǎng)地開(kāi)闊,采用盾構(gòu)法施工??紤]到受各方面因素的影響,隧道盾構(gòu)施工中可能產(chǎn)生一定程度的沉降,為盡可能減少或避免沉降,經(jīng)研究決定采用高壓旋噴樁來(lái)控制沉降[1]。左右線盾構(gòu)全開(kāi)挖設(shè)置高壓旋噴樁后的沉降云圖如圖1所示,高壓旋噴樁加固如圖2所示。
2高壓旋噴樁的原理和優(yōu)點(diǎn)
考慮到地連墻與混凝土灌注樁不僅成本較高,而且施工周期還很長(zhǎng),所以本次提出采用高壓旋噴樁代替隔離墻(樁)的沉降控制方法。
高壓旋噴樁最早由日本提出,其加固過(guò)程可以分成以下兩個(gè)階段:其一,成孔,采用鉆機(jī)預(yù)成功,確保噴射頭可以到達(dá)設(shè)計(jì)要求的深度;其二,噴射加固,以不低于15MPa的壓力持續(xù)噴射水泥漿,并對(duì)鉆桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和上提。因高壓旋噴射流會(huì)對(duì)土體進(jìn)行切削,并同時(shí)進(jìn)行攪拌混合,所以會(huì)使水泥和土體形成一個(gè)柱狀加固體,也就是旋噴樁,多個(gè)旋噴樁相互疊合即可起到起隔水、擋土和控制沉降的作用。
高壓旋噴樁主要具有以下幾個(gè)方面優(yōu)點(diǎn):①不會(huì)受到土層、土體顆粒粒徑、土體密度、所用硬化劑的黏性及硬化所需時(shí)間等因素的太多影響,可在多種土質(zhì)類型中使用,如淤泥質(zhì)土、黏性土和砂土等;②可采用廉價(jià)水泥為硬化劑,土體將加固后強(qiáng)度很高,一般情況下形成的樁體,其強(qiáng)度都能達(dá)到0.5~10MPa;③可以有針對(duì)性和計(jì)劃性的將漿液注入地層內(nèi),形成按一定間隔距離分布的樁,也可形成一整片樁,作為帷幕墻。另外,實(shí)際的加固深度可任意確定與調(diào)節(jié),無(wú)論是連續(xù)還是分段都可;④成孔使用鉆機(jī)進(jìn)行,除了能形成垂直樁,還能形成水平樁或者是傾斜樁;⑤在施工過(guò)程中可作為一種臨時(shí)性的措施來(lái)使用,當(dāng)然也可作為一種地基加固措施;⑥排出的泥漿支持二次回用,對(duì)施工環(huán)境的改善和節(jié)省運(yùn)輸及處理費(fèi)用都有利。
3施工技術(shù)
就目前來(lái)看,高壓旋噴樁主要包含以下幾種方法:?jiǎn)喂芊ā㈦p管法、三管法和多管法,不同施工方法的加固原理完全相同。該工程根據(jù)土質(zhì)情況,結(jié)合現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備,設(shè)計(jì)決定采用雙管法進(jìn)行施工。施工時(shí),應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行以下各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo):①樁徑按800mm控制;②樁孔中心之間的距離按600mm控制;③水泥摻量按20%~30%的范圍控制;④漿液壓力不低于25MPa;⑤氣壓不低于0.7MPa;⑥漿液的流量按100~120L/min的范圍控制;⑦漿液噴射過(guò)程中鉆桿的提升速度按照15~20cm/min范圍控制;⑧漿液的配比采用1.0;⑨成樁后,垂直度偏差不能超過(guò)1%。
3.1 施工工藝
施工開(kāi)始前,以現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境為依據(jù),結(jié)合地下埋設(shè)物具體位置,對(duì)樁孔位置進(jìn)行復(fù)核,若樁位和現(xiàn)有地下埋設(shè)物之間有沖突,應(yīng)對(duì)樁位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
(1)將鉆桿頭與孔位的正中心對(duì)準(zhǔn)時(shí),要使鉆機(jī)始終保持垂直,確保成孔后的垂直度能夠達(dá)到要求。將鉆機(jī)擺放到位后,進(jìn)行水平校正,確保鉆桿的軸線和鉆孔中心完全對(duì)準(zhǔn)。對(duì)于噴漿用注漿管,且傾斜度不能超過(guò)1%。
(2)鉆孔方式有很多,實(shí)際情況中要根據(jù)地層地質(zhì)情況,結(jié)合樁深及現(xiàn)有機(jī)具設(shè)備確定。如果地層較為堅(jiān)硬,建議采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。采用雙管法進(jìn)行噴漿時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮地質(zhì)鉆機(jī)。鉆孔時(shí),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際孔位和設(shè)計(jì)要求的孔位之間不能有5cm以上的偏差。
(3)將注漿管放到地層中設(shè)計(jì)要求的深度。如果鉆孔借助的是振動(dòng)鉆機(jī),則可將插管的過(guò)程和鉆孔結(jié)合到一起進(jìn)行。當(dāng)使用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí),需在鉆孔結(jié)束后及時(shí)將芯管取出,然后再把注漿管插入到設(shè)計(jì)要求的深度。插管時(shí),為避免泥沙進(jìn)入導(dǎo)致噴嘴被堵,可在插管的同時(shí)進(jìn)行噴水,但要注意需將壓力控制在1MPa以內(nèi),否則可能導(dǎo)致孔壁坍塌。
(4)完成插管后,按照從上到下的順序開(kāi)始旋噴和提管,在提管的過(guò)程中必須保持噴漿,在注漿的過(guò)程中要注意對(duì)漿液的凝結(jié)時(shí)間及流量大小等進(jìn)行檢查,實(shí)際的旋轉(zhuǎn)速度要和漿液的流量良好匹配,否則樁徑或樁體的質(zhì)量無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)提出的要求,并且提升的速度還要和旋轉(zhuǎn)良好配合,施工時(shí)做好相關(guān)記錄。
(5)施工完成后,對(duì)注漿管等所有機(jī)具設(shè)備進(jìn)行沖洗,以免管內(nèi)或機(jī)內(nèi)殘留的泥漿凝固,影響下一次使用。沖洗時(shí),可以將泥漿更換為清水,持續(xù)噴射。
3.2 技術(shù)要求
(1)對(duì)于高壓旋噴樁,其沉降控制效果和土質(zhì)、技術(shù)參數(shù)關(guān)系密切?;诖?,在正式施工前,有必要先進(jìn)行試樁,通過(guò)試樁能確定適宜的技術(shù)參數(shù),如樁徑、噴射距離和漿液等,之后以此為基礎(chǔ)進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn),如承載力試驗(yàn)和滲水試驗(yàn)等,確定參數(shù)能否達(dá)到要求,若能達(dá)到要求,則即可在施工中嚴(yán)格執(zhí)行。
(2)開(kāi)工前以現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境及現(xiàn)有地下埋設(shè)物實(shí)際情況為依據(jù)對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核。
(3)施工時(shí)注意鉆機(jī)和注漿泵之間的距離不能太遠(yuǎn),而且實(shí)際孔位和設(shè)計(jì)要求的位置不能超過(guò)50mm的偏差。當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔位、孔深或地下障礙物等和地質(zhì)報(bào)告不相符時(shí),應(yīng)在做好記錄的同時(shí)及時(shí)協(xié)調(diào)處理。
(4)注漿管進(jìn)入到土層內(nèi),且噴嘴到達(dá)設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高后,方可開(kāi)始噴漿。噴漿參數(shù)滿足規(guī)定后,按照旋噴噴射要求開(kāi)始提管,以此從下到上的進(jìn)行噴漿。對(duì)注漿管進(jìn)行分段提升的過(guò)程中,要注意搭接長(zhǎng)度必須達(dá)到100mm以上。
(5)如果在高壓噴漿時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力突然大幅度下降或上升,應(yīng)停止噴漿,并查明原因立即采取措施處理[2]。
(6)施工中認(rèn)真做好參數(shù)記錄與出現(xiàn)的所有異?,F(xiàn)象。
3.3 漿液要求
(1)在漿液配制時(shí)使用的水泥應(yīng)根據(jù)漿液的具體類型來(lái)選擇,如普通型漿液、早強(qiáng)型漿液或抗?jié)B型漿液等,但無(wú)論哪一種水泥類型,都不能使用已經(jīng)受潮和變質(zhì)及指標(biāo)無(wú)法達(dá)到要求的,該工程主要使用的是32.5普硅水泥。
(2)漿液拌和時(shí)使用的水應(yīng)清潔沒(méi)有雜質(zhì),且不能有侵蝕性,pH值始終,通常采用人畜飲用水。若對(duì)水質(zhì)有懷疑,應(yīng)委托有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)。
(3)為了對(duì)漿液的性能予以改善,使其達(dá)到早強(qiáng)或提升其抗?jié)B性,可采用以下幾種類型的外摻劑:當(dāng)需要促凝和早強(qiáng)時(shí),按照2%~4%的摻量摻加氯化鈣;當(dāng)需要提升抗?jié)B性,并加快初凝時(shí)間,延緩終凝時(shí),可分別按照2%~4%和10%~50%的摻量添加水玻璃與膨潤(rùn)土。
(4)漿液的拌和必須達(dá)到均勻,保證可噴性,噴漿前檢查管道是否被堵塞或存在塊狀物,當(dāng)發(fā)現(xiàn)堵塞時(shí),應(yīng)及時(shí)清理,另外,漿液要在其初凝時(shí)間以內(nèi)用完,若超時(shí),不得使用,需將其視作廢料及時(shí)處理。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,地鐵盾構(gòu)施工中為了對(duì)可能產(chǎn)生的沉降予以嚴(yán)格控制,可采用高壓旋噴樁技術(shù)。目前,該段地鐵隧道的高壓旋噴樁施工已經(jīng)順利完成,經(jīng)檢查,其施工質(zhì)量合格,盾構(gòu)施工時(shí)產(chǎn)生的沉降處在允許范圍之內(nèi),說(shuō)明高壓旋噴樁發(fā)揮出了良好的作用效果,所用施工技術(shù)措施合理可行,值得類似地鐵隧道工程參考借鑒。
參考文獻(xiàn)
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