摘要:在砂性土层中采用深层搅拌法结合高压旋喷法和井点降水进行地基处理 ,保证了大型泥水平衡盾构的顺利进洞。对加固区范围的确定、 深层搅拌桩和高压旋喷桩及井点降水的施工、 施工效果的预检均作了较详细的叙述 ,为今后类似工程提供借鉴。
1 工程概况
上海市翔殷路隧道为双向 4 车道公路隧道 ,自浦西翔殷路、 军本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供工路交叉口的东侧起 ,穿越黄浦江后与浦东东塘路、 浦东北路相交 ,相接于规划中的五洲大道。翔殷路隧道外径为« 11. 36 m ,内径为« 10. 40m ,长1 537 m ,采用 « 11. 58 m泥水平衡式盾构掘进施工 ,由浦东始发井出洞 ,至浦西接收井进洞。接收井位于浦西翔殷路与军工路之间 ,平面尺寸为 38. 0 m×22. 5 m ,设计洞门直径为 « 12 m ,洞门中心标高为 - 7. 468 m ,地面标高为 + 5. 00 m。 2 地质情况 根据地质报告 ,盾构进洞口各土层物理力学性质见表 1。
盾构进洞时 ,除底部位于 ④ 号土层外 ,绝大部分位于易发生流砂的 ② 3 灰色本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供砂质粉土层中。
3 施工方案
在以往的大直径泥水平衡式盾构进出洞口地基处理中 ,一般采用人工冻结的方法。冻结法具有加固土体强度高、 止水性强的优点 ,但也存在着加固体受动水影响大、 解冻后土体承载力降低等缺点。本工程若采用人工冻结的方法 ,由于盾构进洞时下部为淤泥质粘土 ,则冻融效应比较明显;由本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供于盾构进洞时冻结管要预先拔除 ,而盾构大部分位于砂质粉土中 ,一旦发生渗漏 ,则易造成冻结加固体的破坏。因此 ,本工程选用了深层搅拌法结合高压旋喷法和井点降水进行地基处理。
3. 1 施工工况 本工程盾构进洞采用的施工工况是:盾构预先进入加固区 ,待本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供盾构靠上地下连续墙后 ,再凿除洞口钢筋混凝土完成进洞。#p#分页标题#e#
3. 2 加固区基本形式 根据以上确定的施工工况 ,已没有必要采用大厚度的加固区来保证洞口稳定 ,但盾构在进洞时 ,由于大部分位于易产生流砂的砂质粉土中 ,很可能会出现沿盾构刀盘和壳体之间的建筑空隙涌水、 涌砂的险情。通常的处理方法为采用大厚度的加固区覆盖盾构机和后面的 2～3 环管片 ,在管片和加固区之间进行注浆封闭止水 ,加固区厚度要达到 15 m ,这样的处理方法费用很高 ,在工期和施工场地方面也不能满足本工程的要求。本工程采用厚度为 3. 5 m 的加固区 ,加固本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供区后面设置两排搅拌桩作为侧向止水帷幕 ,在止水帷幕后面设置大口径降水井管 ,降低盾构进洞时的地下水位 ,解决涌水、 涌砂问题。
3. 3 加固区范围的确定 (1)顶部范围 加固区顶部范围取为塑性区范围 ,加固区顶部最小范围可按公式(a)计算[1 ],加固区顶部和侧向范围计算见图 1。
(3)底部范围 确定加固区底部位于进洞口底部 3 m ,进入 ④灰色淤泥质粘土层本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供(弱透水层) 3. 5 m 左右 ,以充分保证底部的稳定性。
3. 4 高压旋喷桩 由于深层搅拌加固区无法与地下连续墙体直接连接 ,故采用 « 1 200 三重管高压旋喷桩 ,对深层搅拌加固区与地下连续墙之间(0. 5 m 间隙)的土体进行加固 ,使两者紧密连接 ,形成封闭区。 3. 5 加固区的平、 剖面图(见图 2)
4 施工
盾构进洞口地基处理的施工程序为:深层搅拌桩施工 → 高压旋喷桩施工 → 盾构靠上地下连续墙并释放泥水压力 → 井点降水施工。
4. 1 深层搅拌桩施工
为保证加固区的强度和均匀性 ,采用三轴 « 650mm深层搅拌桩机进行施工;为保证加固区的完整性和封闭性 ,搅拌桩的平面布置为梅花形 ,桩间搭接20 cm ,排距 40 cm;靠近洞口的 2 排搅拌桩和侧向止水帷幕中靠近盾构的 1 排桩 ,采用套孔工艺施工 ,以保证加固区防水性能;加固区单桩水本#p#分页标题#e#论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供泥掺入比为20 %。 在靠近洞口的搅拌桩施工时 ,发现部分区域的地下连续墙存在坍方现象 ,在较深处形成障碍物 ,只得将搅拌桩位向后移动 20～30 cm才能进行施工。
4. 2 高压旋喷桩施工
对地下连续墙情况正常、 能正常进行搅拌桩施工、 并能在距连续墙 20～30 cm 进行高压旋喷桩施工的区域 ,仍采用原方案制定的三重管旋喷设备施工 ,桩径1. 2 m ,桩间距0. 9 m ,施工深度同深层搅拌桩。
在地下连续墙有较大坍方的区域 ,特别是深层搅拌桩需进行避让施工的区域 ,旋喷桩施工位置距地下连续墙距离 60～70 cm ,采用常规的三重管高压旋喷桩(桩径 « 1. 2～1. 5 m)无法满足封闭要求。针对这一情况 ,本工程采用了双高压旋喷新工艺进行高压旋喷桩施工。该工艺在三重管旋喷工艺的基础上 ,将原低压充填浆改为高压喷射浆 ,增加了喷射切削土体的能量 ,在与本工程类似的土层中进行过成桩试验 ,桩径超过 2 m。在本工程中 ,确定设计桩径为2 m ,桩心距1. 1 m ,满足了加固体的封闭要求。
4. 3 施工效果预检
(1)为确保盾构进洞安全 ,在盾构到达前 ,对深层搅拌桩和高压旋喷桩进行了取芯本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供检验 ,芯样完整、均匀 ,28 d无侧限抗压强度达到或超过0. 8 MPa (超出方案要求的 0. 6 MPa) 。
(2)在进洞口处 ,钻孔穿透地下连续墙 ,观察漏水情况。在刚钻穿混凝土时 ,有几个孔喷出水 ,但经过短时间后 ,就无漏水现象。这是因地下连续墙局部坍方所形成的突起 ,旋喷施工存在局部死角 ,形成加固体与地下连续墙之间的 “包水” 情况 ,其实这对盾构进洞是没有影响的。为安全起见 ,还是在连续墙和加固体之间进行了注浆处理 ,其中大部分孔已注不进浆液 ,进一步证明了加固体良好的密封性。
4. 4 井点降水
为防止盾构泥水在压力作用下堵塞井点滤网(造成涌水、 涌砂的险情) ,影响降水效本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供果 ,故降水施工(井点管埋设和降水)须在盾构机靠上地下连续墙 ,并卸除泥水压力后进行。本工程降水主要是排除进洞口附近 ② 3 灰色砂质粉土层中的地下水 ,因此 ,设置大口径井点管(因受力不大 ,采用塑料管)深度为 20 m ,滤网设置在②3 土层中(地下 - 6～ - 18 m) 。井点管埋设完毕 ,即进行降水 ,因 ②3 土层透水性很好 ,降水效果明显。 #p#分页标题#e#
4. 5 施工效果
经深层搅拌桩 +高压旋喷桩的地基处理和井点降水处理后 ,洞口的土体稳定 ,2 条隧道的本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供盾构机在进洞全过程中 ,未发生任何漏水、 漏砂现象 ,对周边环境的影响也很小。
5 结语
(1)本工程的成功 ,证明深层搅拌桩 +高压旋喷桩的加固形式完全适用于大型泥水平衡式盾构的进出洞加固。
(2)本工程采用井点降水方法成本论文由上海论文网 www.zhonghualw.com整理提供功解决了在砂性土层中泥水平衡式盾构进洞时的涌水、 涌砂问题 ,为类似工程提供借鉴。
(3)盾构进出洞是盾构施工的风险点 ,根据工程要求、 地质情况确定合理的施工方案是确保盾构进出洞安全、 控制工程造价的重要保证。
参 考 文 献
1 候学渊 ,钱达仁 ,杨林德.软土工程施工新技术.安徽科学技术出版社 ,1997.
