端头加固（通用5篇）
端头加固 篇1
摘要：为满足盾构始发接收的需要、研究富水软土地区盾构端头的加固方案、探寻盾构端头加固范围的准确计算方法,以宁和中黄区间盾构端头加固为例,用对比研究、理论计算相结合的方法,研究盾构端头加固方案的适用性、选取最适合本工程项目的加固方案,对加固范围进行了理论计算。研究表明:(1)端头加固方式的选择主要受周围环境和工程地质条件制约;(2)将盾构端头加固地层简化为四周简支的弹性圆板,根据加固土体的强度反算加固范围,计算结果能满足工程需要;(3)现场施工显示端头加固体与盾构井围护桩之间的间隙是加固的簿弱环节,端头加固时须采取有效措施进行补强。本工程采用搅拌加固与冷冻法补缝的措施,达到了良好的加固效果。
关键词：盾构隧道,端头加固,加固范围计算
在城市地铁建设过程中,盾构法以其机械化程度高、安全性好、适应性强等特点得到了普遍的运用。但由于盾构机体积大、设备复杂、地质条件多样等特点,在软土地层内的盾构始发和接收是盾构法施工过程中的重要风险点和难点。为保证在软土地层内成功进行盾构始发和接收,避免发生涌砂涌水等事故的发生,通常会对隧道洞口地层进行一定长度的预加固,为盾构始发和接收提供良好的端头地层条件[1,2,3,4,5,6]。目前较为常用的加固方法主要有:旋喷法、搅拌法、注浆法和冻结法。针对不同地层和外部条件,需要研究相适应的加固方法及加固范围。
本文以宁和城际线中黄区间盾构区间端头加固为例,研究了不同加固方法的适用性和经济性,针对周围条件和地层情况,选取适合本工程的加固方案;通过理论计算确定加固范围;后续施工过程验证了加固方案和加固范围的合理性,可为类似工程提供参考。
1 工程概况
宁和城际结中黄区间地面对应为现状道路,两侧为商业楼房及居民楼,道路下方市政管线较少,区间采用盾构法施工。
中黄区间东端头所处地区属长江漫滩和冲积平原,根据地勘报告,拟建场地地层如下:①-1杂填土,①-2素填土,②-2b4淤泥质粉质粘土,②-3d3粉细砂(中密)(中等液化),②-4d2粉细砂(中密),②-5dl粉细砂(密实)。
盾构区间端头位于②-3d3粉细砂(中密)(中等液化),②-4d2粉细砂(中密)地层内,盾构端头地质剖面如图1所示。
盾构端头所处位置地下水位较高,为地面以下1m。地层内所含地下水主要为潜水和微承压水,微承压水主要存在于②-5d1地层内,各地层参数见表1。
2 端头加固方案研究
在富水软土地区进行盾构始发和接收时,盾构始发和接收端头受地下水影响,极易发生涌水、流砂和地面沉降等险情,在盾构始发和接收前须对端头地层进行加固和地下水封堵的处理,常用的措施主要有旋喷法加固、搅拌法加固、注浆法加固和冻结法加固,各种方法的适用性及特点见表2。
注浆法加固可分为地面竖向注浆和盾构井内水平向注浆。注浆法施工机械简单,对施工空间要求相对较小;对于地层含水较少、孔隙不大的地层具有较大的优势;注浆法的加固效果难以控制,在含水量较大的地层注浆效果难以保证,同时注浆压力易引起地面沉降甚至冒浆,污染环境。
高压旋喷法加固技术成熟,施工机械较复杂,需大型的施工机具和施工空间。加固效果较好,但加固体受地层均匀性和地下水含量影响大,在软土体区运用多。地层越均匀,加固效果越好。
三轴搅拌法加固技术成熟,施工机械复杂,须有较大的地面空间。加固效果好,通过反复搅拌土体可以和加固材料充分混合,对软土地层具有较高的适用性。由于加固机械的限制,搅拌法仅能用于含水软土地层,在硬质地层、含较大砾块的地层搅拌法难以施工。
冷冻法是一种物理加固方法,通过降低土体的温度,使土体完成冻结,从而达到临时加固地层的效果。冻结法可水平冻结,也可以竖向冻结,冻结机械位置灵活,冻结管施工空间要求小;地层在冻结加固结束后自然解冻,对环境和地层不产生污染;冻结效果主要受地层含水量、地下水流速和渗透性决定,在含水地层内运用较多。冷冻法总体施工费用较高。
宁和城际中黄盾构区间始发接收端头所处地层条件差、含水量高,地面现状为市政道路,道路两侧有较多市政管线。从经济性方面考虑,不宜全部采用冻结法加固;从环境影响和加固效果方面考虑,不易采用注浆和旋喷法加固;从地质条件和端头始发接收要求考虑,不宜采用注浆法和旋喷法加固。经过综合比较,盾构端头采用三轴搅拌加固(图2),在加固体与盾构井围护结构之间的部分采用冷冻法进行补强。
3 端头加固设计计算
3.1 端头加固范围
盾构始发接收端头加固范围须根据盾构机长度,按满足地下水渗透性的要求进行初步确定,然后对加固范围进行验算。加固范围需整体包含盾构机长度并进行适当加长,保证盾构始发和接收时,加固体可维持周围土体的稳定和完全封堵周围地下水。根据盾构机尺寸,为确保盾构始发接收安全,此盾构始发端头的加固长度初步取为6m (从盾构井外侧沿隧道方向)。盾构井横向加固范围按盾构隧道轮廓外3m范围进行加固。
加固体采用搅拌法施工,加固体与盾构井围护结构之间采用单排冷冻管冻结补强。
3.2 加固体强度及整体性计算理论
将盾构井端头加固地层简化为弹性圆板,在外侧土水压力作用下,按弹性力学原理,计算加固体强度和整体稳定性,如图3所示。
加固体强度计算公式和整体稳定性计算公式如公式(1),(2)所示。
式中:r为盾构井端墙开洞半径;t为加固土体的厚度;σt为加固土体极限抗拉强度,取极限抗压强度的0.1倍;Kt为安全系数,取1.5;w为作用于盾构端头开洞中心位置的侧向静止土水压力(砂性土水土分算,粘性土水土合算);μ为土体泊松比,取0.2。
盾构始发和接收洞门破除后,洞外加固土体在上部土体和地面超载作用下,可能产生向洞内的整体滑动,假定滑动面以端墙洞门外侧顶点O为圆心,开洞直径D为半径为滑动面,引起滑动力矩为:
式中:D为洞口开孔直径;q为地面超载;Q为洞口上部覆土自重;γ为加固后土体重度。
用于抵抗下滑力矩的力矩为:
式中:为隧道上方未加固土体抗滑力矩;为隧道范围内未加固土体抗滑力矩:,为隧道范围内加固土体抗滑力矩;Cu为土体加固前的粘聚力;Cut为土体加固后的粘聚力;H为洞口上部覆土厚度;D为洞口开洞直径;θ为下滑角;Ke为抗滑移安全系数。
3.3 端头加固计算
本区间端头加固时,根据初定加固范围和地层信息,进行强度计算和稳定性验算,根据公式(1),(2)计算最小加固长度:
含水丰富的砂性土、淤泥质土经加固处理处,土体抗压强度一般为0.8～1.5MPa,本次计算取为1.0MPa。
满足强度要求的加固长度t≥4.54m。
根据端头土体整体稳定性要求,计算加固体长度:地面超载q=70kPa,加固体上部覆土自重Q=906.69kN,加固体重度y=20kN/m3。根据公式(3)可得:
根据公式(4)可得:
根据公式(6)得:满足稳定性要求的加固长度t≥5.64m。
因此,经计算满足强度和稳定性要求时,加固体长度t最小为5.64m,为满足盾构始发时的防水要求,取6m作为加固长度。
4 施工效果
经过理论端头加固范围的理论推算,得到准确的加固长度,按理论计算值进行施工。在加固施工结束后30,40,50d,分别取芯检验,三轴搅拌加固体的抗压强度最小值分别为0.8,1.0,1.5MPa,实际加固效果比计算值高。
加固体与端头围护结构之间的竖向冻结系统在搅拌加固后20d开始运行。由于采用单排冻结管,且冻结管紧靠加固体和盾构井围护结构,冻结效果相对较差。直到冷冻加固30d时,加固体与盾构井围护结构之间才形成了完成的阻水冻结壁。盾构于端头加固后53d始发,洞门破除后,无渗漏水,盾构始发顺利。
5 结束语
宁和城际中黄区间盾构始发端头采用地面三轴搅拌加固、冷冻法补缝的措施加固盾构始发端头,加固体强度达到设计要求,地下水得到有效处理。目前,盾构已顺利始发,取得了良好的效果,经验可为类似工程提供参考。
(1)在含水量较大的粉细砂软土地层内,盾构区间端头采用搅拌法加固、冷冻法补缝的加固措施端头阻水效果好,能达到盾构始发对端头地层强度的要求。加固体与盾构井围护桩之间的缝隙是簿弱环节,须采取相应处理措施,冷冻法可得到较理想效果。
(2)将盾构端头加固体简化为弹性圆板,对加固进行强度计算和稳定性验算的方法能够满足普通盾构井端头加固计算的需要,但由于各盾构区间所处地层千差万别,对于复合地层内的端头加固计算方法有待进一步的研究。
参考文献
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端头加固 篇2
盾构出入始发和到达洞门时, 由于无法建立与土体平衡的压力, 当始发到达端头土层自稳性较差时, 可能出现漏水、漏砂, 最终导致地面坍塌甚至淹没隧道等事故, 因此须对端头位置地层进行加固。常用的加固方法是从地面做旋喷桩或搅拌桩, 但当加固深度较大或不具备从地面加固条件时, 这些方法无法实施或质量较难保证, 而采用水平MJS工法可有效解决这一问题。以下通过工程实例介绍水平MJS工法在盾构端头加固中的应用。
2 工程概况
深圳市地铁某工程为两站两区间, 其中区间隧道单线总长约1.5km, 隧道外径6 000mm、内径5 400mm, 管片宽1 500mm、厚300mm。工程采用2台6250型复合式土压平衡盾构施工。
该工程两隧道以上下叠线形式到达终点站, 其中上线隧道到达端头洞身范围主要地层为<3-6>卵石层和<8-2>强风化变质砂岩, 隧道拱顶覆土主要为<3-6>卵石层、<3-3>粉细砂层和<3-2>粘性土, 拱部覆土层自稳定性差, 因此盾构到达前必须进行端头加固。原设计拟采用旋喷桩加固, 加固范围:隧道方向为9m, 竖向为隧道顶以上3m至隧道底以下2m, 横向为隧道边界各外扩3m, 加固最深处埋深约19m。具体见图1。
但由于征地困难且涉及较多的管线迁改, 没有从地面进行加固的条件, 因此为解决盾构到达端头加固问题, 项目部采用了水平MJS工法进行端头加固。
3 MJS工法介绍
MJS工法是“全方位高压喷射技术”的简称。该工法是在传统高压喷射注浆工艺基础上配备了量测和调控地内压力的装置, 可通过自动调节地内压力有效控制地层变形, 并且保证了成桩质量 (图2) 。MJS工法特点如下。
1) 适用性强该工法可以运用于水平、倾斜或垂直注浆加固施工。喷射流初始压力可达40MPa, 加固体的形状可以360°范围自由设定, 加固深度或长度可达约60m, 成桩直径可达2.8m, 因此可应用的范围很广, 适用性很强。
2) 成桩质量好由于能有效控制地内压力, 水泥浆液扩散不受周边水土压力的影响, 与周边土体混合比较均匀, 扩散范围也较一致, 因此其桩身质量较好, 强度一般可大于1.5MPa。
3) 对周边土体扰动少传统的旋喷桩施工, 废泥浆是在气举压力作用下, 由钻杆与原状土之间的间隙自然排出。施工深度越深, 气举压力会越弱, 废泥浆无法排出导致地内压力增加。地内压力增加不仅会使高压喷嘴的喷射半径下降, 而且导致周围地层产生较大变形、地表隆起等现象。而MJS工法采用多孔管钻进, 具有专用的泥浆抽取管, 能将地下的废泥浆强制抽出, 并有地内压力监测和自动调节设备, 能对地内压力进行调控, 因此可最大程度减少对周边土体的影响。
4) 自动化程度高该种设备控制系统集成度高, 操作简单, 关系质量的各种参数均为提前设定, 并能实时记录施工数据, 不仅减轻了操作人员的劳动强度, 而且减少了人为因素造成的质量问题。
4 到达端头MJS加固方案
4.1 加固设计
由于盾构到达端头没有地面加固条件, 只能在车站内进行端头加固, 为保证加固效果, 端头处采用了水平MJS进行加固。MJS桩径为2.6m, 咬合0.3m, 加固范围与原设计方案一样, 即隧道轴线方向 (纵向) 长9m, 宽12m, 厚度10m, 即隧道顶以上3m, 隧道底以下1m。加固范围详见图3。
4.2 MJS水平加固施工
1) 施工步骤MJS工法加固土体分为2个阶段。第一阶段为削孔阶段, 削孔时将1.5m的钻杆和前端装置连接, 顶出多孔管, 直到计划施工深度。若地基较硬, 需要长距离施工时, 可用多层双孔管施工, 成孔过程也可采用G2-A工程钻机或阿特拉斯钻至设计深度, 预先成孔, 成孔直径为200mm左右 (图4) 。第二阶段为摇摆喷射阶段, 通过安装在钻头底部侧面的特殊喷嘴, 置入土体深度后, 用高压泵等高压发生装置, 以40MPa左右的压力将硬化材料从喷嘴喷射出去, 并一边将多孔管抽回 (图5) 。由于高压喷射流具有强大的切削能力, 土体在高压射流切割下, 原有土体结构破坏, 土体和水泥浆液搅拌混合并固化成有一定强度的固结体。
2) 施工要点 (1) MJS工法摇摆喷射是采用步进喷射, 即一步一步向上喷, 一步作为一个步距, 通常每一个步距为25mm, 每一个步距来回喷射一个单位时间, 单位时间根据摇摆角度确定; (2) MJS工法具有量测和调控地内压力系统, 地内压力是通过调节排泥口大小从而调节排出废泥浆的流量来控制。泥浆排出是由于倒吸水流的作用, 使排泥口的内部与外部形成压力差, 外面的泥浆被强制吸入, 水流具有向上的动力, 推动泥浆排出。当施工深度超过5m时, 钻杆中间需配备倒吸空气适配器, 倒吸空气适配器能够产生强大动力, 帮助泥浆顺利排出; (3) 浆液水灰比为1.5:1, 为防止粗粒混入堵塞喷嘴, 水泥在配制前要过筛, 成浆后还要进行过滤, 要求粗粒直径不大于2mm。
5 实施效果
加固碹体端头的轨楔及使用 篇3
料石砌碹这一支护形式技术可靠、经济实用, 服务年限长, 应用范围广。在基建矿井、采深较大的矿井井巷施工中经常使用。
当掘进工作面采用短段掘砌, 一次成巷作业时, 碹体端头到迎头空间距离受到一定限制。碹体端头在迎头爆破强大冲击波作用下经常被炸毁, 甚至整个碹体端头坍塌, 使正规循环作业被打乱, 工程质量下降, 支护费用增加。
针对上述情况, 设计了一种加固碹体端头的轨楔, 对碹体端头进行加固, 提高其抗冲击波强度。经在宁夏煤业 (集团) 公司灵武矿区灵新矿井下试验、使用, 效果较好。
2、轨楔的形状及使用方法
2.1 形状
轨楔由煤矿常用的15型道轨加工而成 (如图1) , 前端锥角8°;刃尖底宽28mm, 便于楔入钻孔, 其余轨身底宽37mm, 上有Φ23mm拆卸孔, 便于轨楔从碹体上卸下。
2.2 使用方法
轨楔加固碹体端头, 两帮对称布置 (图2) , 每侧边墙6根, 每排3根, 排距0.5m、间距0.5m。边墙砌筑到加固位置时, 先做好预留孔, 待整个碹体砌好后再用风钻在壁后岩体凿一Φ28mm、深50mm钻孔, 将轨楔插入宽300mm、高200mm预留孔, 用大锤将其打入碹体壁后深入岩体40mm, 尾端与碹体切面基本持平。拆卸时, 先用大锤震击轨楔, 用Φ22mm钢钎插入拆卸孔将其抽出, 预留孔用碎石, 砂浆填满捣实。
3、工作原理及支护状态
3.1 轨楔工作原理
轨楔加固碹体端头的工作原理是:轨楔在外力作用下强行通过碹体端头砌体预留孔和壁后岩体钻孔, 楔入岩体一定深度, 将碹体、壁后充填物、岩体连成一个整体, 提高其整体强度, 足以抵抗强大的冲击波。轨楔锥角8°, 小于碹体结构的摩擦角12°, 因此整个装置处于稳固的摩擦自锁状态。
3.2 碹体端头支护状态
3.2.1 爆破与支护
灵新矿岩巷多采用1.8—2.6m中深孔光面爆破, 使用炸药为2#岩石铵锑炸药和乳化炸药, 巷道围岩多为砂岩、页岩, 普氏系数f=3～7;巷道断面半圆直墙拱形, 8～14m2左右;掘进工作面采用锚杆临时支护, 支护距离1.5～2.5m, 永久支护采用料石砌碹, 料石规格350×350×200mm, 壁后充填厚度200mm 。
3.2.2 冲击波强度对碹体端头的影响
炸药爆破冲击波为动荷载, 对碹体端头产生超压作用, 经计算表明, 距离迎头3.1m以内的碹体墙身在迎头爆破时将受到大于自身纵向抗压强度的冲击波超压作用而破坏。
计算表明, 碹体端头在距迎头4.94m以外, 其抗剪强度才能抵抗冲击波超压的破坏作用。
墙身抗压强度和结构抗剪强度低于冲击波超压作用值将导致碹体端头被毁坏。
3.2.3 加固后的碹体端头强度
根据轨楔工作原理, 参考地下工程结构锚固桩加固机理, 进行轨楔加固碹体端头墙身纵向抗压强度计算。
计算结果表明:经过轨楔加固后, 碹体端头1.85m以后墙身纵向抗压强度得到大幅度提高, 完全能够抵抗爆破冲击波超压作用。
碹体端头距离迎头2.9m以后抗剪强度均能满足抵抗爆破冲击波超压的剪切破坏作用。
端头加固 篇4
某盾构区间采用盾构法施工,该施工区域地势相对平坦,地面标高在7.40 m左右,地貌类型属长江地漫滩。盾构始发处土层条件比较恶劣,盾构推进的土层为②-3b3-4淤泥质粉质黏土、②-3c2-3粉土,处于隧道下部的土层为②-3d2-3粉细砂,对盾构始发施工十分不利,是始发控制的重点,盾构始发时需要采取降水等技术措施。根据上述地层情况,按其水文地质特性,场地内土层中的地下水分为两种类型,即:上、中部主要以淤泥质粉质黏土为主,该地层中的地下水属于孔隙潜水;而下部粉土、砂性土中的地下水为承压水。潜水含水层主要补给来源为大气降水、地表径流及人工用水的补给。深部承压含水层中的地下水与长江及秦淮河均有一定的水利联系。
2 盾构端头井加固方案及施工工艺
2.1 端头井加固方案
由于始发处地质条件比较恶劣,端头加固采用搅拌桩加固,搅拌桩加固范围为围护结构向外9.0 m,以洞圈两侧为界限各延伸3 m,深度为洞圈底向下3 m,洞圈顶向上3 m以上区域为弱加固区,如图1所示。
车站端头隔水帷幕采用SMW工法桩,在盾构始发时,刀盘靠上洞门后进行型钢的拔除。
2.2 水泥搅拌桩施工工艺
三轴搅拌桩施工主要技术参数如表1所示。
3 端头井加固辅助措施
端头井基坑外采取了三轴搅拌加固措施,围护结构与加固体之间也采取了加固措施。根据其他车站盾构始发的经验,在加固效果完好的情况下是完全可以正常推进的,由于南京市河西地区地质条件软弱,存在丰富的地下水,砂性地层中还存在较高水头的承压水,与长江和秦淮河水系有一定的联系,有条件时尽量降低地下水位以降低工程施工风险。本项目盾构始发时,降水井作为安全储备,结合工程容易出现加固区与基坑围护结构之间接合缝渗水漏砂和加固区末端地下水顺着盾壳流向洞门两个风险点,并考虑加固效果进行降水井点的布置,如图2所示。在降水井旁布置一口观测井,以及时了解地下水位变化的情况。
4 结语
通过以上的分析可以看出:
1)端头井加固是一道复杂的施工工序,必须认真对待。水泥搅拌桩在粉质黏土地层中加固效果较为理想,基本上能够满足盾构始发施工的要求。
2)盾构始发前,在允许降低地下水位的前提下,尽可能降低地下水位,以提高开挖面稳定性和减少涌水涌砂事故发生。
摘要：结合南京某车站盾构端头井加固工程,介绍了盾构端头井加固方案及施工工艺,阐述了端头井加固辅助措施,指出端头井加固是一道复杂的施工工序,必须认真对待,盾构始发前应尽可能降低地下水位。
关键词：地铁,水泥搅拌桩,端头井,加固方案
参考文献
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端头加固 篇5
某工程北端头为盾构始发井, 加固范围为6m×12m, 旋喷桩数量左右线各220根, 共440根;南端头为盾构接收进, 加固范围为8m×12m, 旋喷桩数量左右线各300根, 共600根。
旋喷桩设计加固长度为10m, 桩径800mm, 桩间距为600mm梅花形布置, 相邻桩体咬合200mm。
2 施工方法
2.1 施工原理
高压喷射注浆法是利用钻机把特殊喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后, 以高压设备使浆液或水成为高压流从喷嘴中喷射出来, 冲击破坏土体;同时钻杆以一定的速度向上旋转提升, 使浆液与土颗粒强制冲击和搅动, 待浆液凝固后, 使注入的浆液和土拌和形成新的固结体。
2.2 施工流程
旋喷桩施工工艺流程如图1所示。
(1) 平整场地
(1) 挖好排浆沟, 设置临时设施;
(2) 清除施工范围以内的建筑垃圾和杂物, 并对地面进行平整压实。
(2) 测量定桩位
按规定对施工场地的基准点、基轴线及水准点实施引进, 经反复核对及各方签证后方可使用。要把标定的基准点做出明显的标志和编号, 同时还要做好保护工作。使用全站仪等, 采用极坐标法进行桩位的放样。对施工范围内的全部的桩进行测量定位, 还要做好明显牢固的桩位标志, 做好测量记录, 以便复核。
(3) 钻机就位
把钻机安装到设计桩位位置, 钻杆头一定要对准孔位中心。为保证钻孔达到设计要求的垂直度, 钻机就位后, 还要做水平校正, 钻机钻杆应采用钻杆导向架进行定位, 使钻杆轴线垂直对准钻孔的中心位置, 其倾斜度不得大于0.5%, 钻头对正桩位中心, 对点误差不大于20mm, 钻杆与钻孔方向应保持一致。
(4) 钻孔插管
钻孔插管的目的是为将喷嘴注浆管插入预定的土层中, 钻孔与插管同时施工为一道工序, 钻孔过程中作好详细的钻孔记录。插管过程中, 为防止泥砂堵塞喷嘴及塌孔, 采取边射水边插管的方法。开始钻孔时, 喷射水压力0.5MPa提高到1.0MPa。一根钻杆用完后, 停止射水, 接长钻杆, 继续施钻直到达到设计标高为准。射水成孔的同时插管至设计桩底标高位置, 此时水压不宜大于1.0MPa, 以防由于压力过高造成坍孔。
(5) 泥浆制备
浆液配合比由我单位项目部实验室负责设计, 设计时必须严格按要求配置水泥浆, 水灰比为1:1, 即每方水泥浆使用730kg水泥。待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。现场实际使用的搅拌罐为准1.1m×1m, 按照浆液60cm深搅拌量计算为0.56m3, 每罐的水泥使用量为409kg。
(6) 喷射注浆
(1) 喷射注浆前必须要检查高压设备和管路系统, 还要对安全阀使用前进行鉴定, 以确保其运行安全可靠, 注浆管接头的密封环必须无破损, 密封性能良好, 注浆管及喷嘴内不得有任何杂物。
(2) 当喷射注浆管插入预定深度后, 由下而上进行喷射注浆, 采用的参数如下:
浆液压力:一般为20~30MPa, 实际浆液压力依据现场试桩进行确定。
(3) 旋喷使用的水泥必须为不过期、无结块, 采用42.5普通硅酸盐水泥, 浆液易在旋喷前半小时以内配制, 搅拌时间不得少于10分钟, 浆液必须搅拌均匀, 浆液存留不得超过4小时, 当未用完的浆液超过4小时, 通过试验证明其性能符合要求后方可使用, 水泥浆比重控制在1.5。
(7) 冒浆处理
在喷浆过程中, 冒浆量一定要控制在20%注浆量以内, 大于20%或者完全不冒浆时, 务必要查明原因并采取相对应的补救措施。造成冒浆过大的主要原因:有效喷射范围与注浆量不相适应, 注浆量大大超出喷浆固结所需要的浆量造成的。要想减少冒浆, 应采取提高喷射压力, 或者加快旋转速度。同时为了确保桩质量, 对冒了地面的浆液将不再利用。针对不冒浆应采取的措施:其一, 在浆液中掺入适量的速凝剂, 以达到缩短固结时间, 使浆液在一定的土层范围内凝固;其二, 在地层空隙地段增大注浆量, 填满空隙后方可再继续正常喷浆。喷射过程中钻杆的旋转和提升必须始终保持连续不断, 若是发生故障, 应当立即停止提升和旋喷, 以防止桩体中断, 同时立即进行检查来排除故障
(8) 拔管、冲洗
拔管与冲洗当喷射提升到停灰面高度后, 立即结束旋喷、拔出注浆管, 用清水彻底清洗泥浆泵、高压泵和管路、管内、机内不得残存的浆液和其他杂物, 在机具冲洗时严禁泥浆到处漫溢。
(9) 桩机移位
待所有的旋喷机注浆管提到地面后, 首先关闭电机, 然后将桩机移至下一桩位, 重复上述施工过程。
3 施工存在问题及原因分析
旋喷桩施工前虽然打设了试桩, 但观察范围仅限于土层, 未观察到砂层中的成桩情况, 因此施工时未考虑砂层中的浆液配比, 导致砂层中成桩强度过高造成盾构无法掘进。
4 补救措施
4.1 桩体破碎拔除
根据工程特点, 考虑到设备的垂直度、刀头受力均匀程度、刀头磨损等因素, 结合障碍物的特殊性, 针对本工程须碎除的旋喷桩情况, 选用全进口的RT-200H型360°全回转套管钻机进行地下障碍物的清除施工。
根据360°全回转套管钻机施工要求, 还需配备55t吊车 (带自由落钩功能) 一台, 挖掘机一台, 其他小型配套设备若干。
根据直径0.8米的桩径, 选用直径为2.0米的双壁中空钢套管将桩体整体套入, 分段碎除。
采用直径2米套管钻进8~10m后, 通过履带吊采用冲抓斗将套管内渣土抓出, 抓取套管内土时, 注意测量管内土面高度, 确保土面距离刀头3~5m。
露出旋喷桩桩头后, 在套管内壁和桩体外壁间插入楔形锤, 钻机驱动套管旋转时, 通过楔形锤带动套管内桩体转动, 将桩体扭断, 根据以往施工经验扭断的桩体长度一般为1米~2米左右, 然后吊出楔形锤, 再下钢丝绳套或采用冲抓斗将扭断的桩体取出, 以此类推, 直至设计标高。
地下障碍物完全清除完毕后, 即进行套管内土体回填施工, 回填采用三七灰土, 完成后回填夯实完成后的土体强度达到0.8MPa。
4.2 垂直深孔注浆
(1) 浆液类型:水泥、水玻璃双液浆, 水泥浆:水玻璃 (体积比) =1:1, 水泥:水=1:0.8, 水玻璃:水=1:1;
(2) 浆液扩散半径:深孔注浆为R=500mm, 注浆孔间距1m×1m交错布置;
(3) 注浆压力:对深孔注浆的初压为0.3~0.75MPa, 终压为1.0MPa, 在终压状态下当每分钟进浆量小于3L或注浆压力在终压状态逐步升高可停止注浆;
(4) 加固长度:对地面以下7m范围内土体进行加固;
(5) 注浆量:每孔注浆量应控制在2m3左右。
5 结束语
综上所述, 随着我国地铁建设的快速发展, 地铁盾构施工得到广泛应用。然而端头加固是盾构始发、到达技术的最为重要的一个环节, 端头加固的成败直接关系到盾构能否安全始发、到达。因此必须做好端头加固施工控制, 才能保证盾构施工的顺利进行。而高压旋喷注浆具有使加固体强度高、加固后土体均匀、加固体形态可控、经济实用以及在施工过程中基本无环境污染等优点, 在本工程中将得到极好的运用。
摘要：盾构端头的加固是盾构始发、到达的一个及其重要的组成部分, 在盾构施工过程中, 洞门塌方事故时有发生, 端头加固的成功与否直接影响到盾构能否安全始发、到达。基于此, 本文结合某工程盾构端头加固工程实践, 就盾构端头土体加固的施工要点进行了探讨, 可供同行参考。
关键词：盾构施工,端头加固,旋喷桩施工
参考文献
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