盾构隧道进出洞地基加固处理.doc

盾构隧道进出洞地基加固处理【摘要】通过对上海市某地铁盾构进洞中所遇到的问题和处理措施的研究,说明目前盾构进出洞中普遍存在的问题,并对相应的地基加固措施进行一定的比较和分析,指出了进洞土体为砂土时应注意的问题及相应的补救措施,并进一步提出了采用高压旋喷作为地基加固手段的缺陷。【关键词】地基加固,槽壁,高压旋喷引言 目前,地下工程的建设正在如火如荼的进行中,其中,又以地铁的建设尤为突出,正是因为它的高风险性,所以才给予了高度的重视。盾构进出洞土体的加固方法有降水法、注浆法、深层搅拌桩法、SMW法、高压喷射搅拌桩法、冻结法1,此外还有双重钢板法和开挖回填法等。但是各种地基加固方法都有其优缺点,一般的进出洞都是采取其中的一两种方法对地基进行加固2,而上海市某地铁车站盾构进洞时却先后采用了三种地基加固方法,情况比较罕见。1、车站接收井处地质情况与周围环境情况1.1 车站接收井处地质情况 盾构进洞时所处土层为3-2层灰色砂质粉土和层淤泥质黏土,总体来说土层含水量大、透水性高,3-2层灰色砂质粉土层含水量、孔隙比相对较小,且强度较高、压缩性低、渗透性好,在受到施工扰动时,土体结构极易发生破坏;层淤泥质黏土,含水量大、孔隙比大,呈流塑软塑状态,且强度低、压缩性高、渗透性弱、灵敏度高。1.2 车站出入洞口管线情况 在基坑外由内向外依次布置有DN500中压煤气管(0.6)、DN300低压煤气管(0.5)、DN300自来水管(0.6)共6根地下管线,距基坑距离2.5 m5.5 m,埋深均在1 m以内,所有管线全部位于旋喷加固区域范围内,对周围环境的保护要求较高。2、洞口地基加固2.1 车站出入洞口最初地基加固 车站北端头井进出洞区域土体采用三重高压旋喷桩进行加固,旋喷桩加固土体按设计桩径1 200 mm,桩中心间距1 000 mm布置,桩搭接200 mm;排间距900 mm,排间搭接300 mm,排间错位500 mm,呈梅花状布置。 车站北端头井进出洞加固宽度为盾构中心两侧各6.35 m(即宽12.7 m)。加固深度为盾构中心线上下各6.35 m(即桩长12.7 m)。 由于基坑开挖及结构施工时,北端头井连续墙墙体发生位移(8 cm10 cm),使连续墙与已经连为一体的旋喷桩水泥土体产生缝隙,造成了洞门开凿时有较大的地下水及雨水涌出4。为确保盾构进出洞的安全,根据甲方设计要求,对其进行双液注浆(压密注浆)充填。2.2 第二次充填注浆(压密注浆)地基加固 本次填充注浆共布置孔位23个,具体分布如图1所示。浆液配合比为A液(质量比):水水泥(32.5普硅水泥)陶土粉=0.510.05,B液采用水玻璃(35 Be);其中,A液B液=1.1(体积比)。 注浆施工中每注浆50 cm拔管一次,注浆压力基本上控制在0.5 MPa以下。施工顺序采取先两侧后中间,以防浆液损失。 为了保证盾构进洞的安全,对第二次充填注浆进行效果检查,结果在样洞的观察中发现仍旧有流砂涌出,所以,进行了第三次补充注浆施工。2.3 第三次补充注浆地基加固介绍 为确保盾构进洞安全,决定采用分层注浆工艺对进洞区域进行双液补充注浆加固,改善进出洞口上土体,见图2。但是,之后没有对土体的最终加固效果进行检查,为盾构进洞时出现的险情埋下了伏笔。3、盾构进洞3.1 盾构第一次进洞 盾构进洞采取措施:洞门分块割除过程中尽管土体自立性良好,及时做好应急措施在洞圈内焊接两道钢板并填充海绵,增加保险系数,之后开始第一次进洞,推进2环后险情严重,洞门右下侧漏砂严重,立即开始封堵洞门,封堵好以后再进行注浆,分别对隧道内后5,4,3环注浆(单液浆),其中4,5环一只孔注了6 t水泥(没有压力,说明土体中存在渗漏通道),洞圈上方和弧形板正面注单液和双液浆。3.2 盾构第二次进洞 盾构第二次进洞,推进4环后大量漏砂,为确保地面管线安全,因此保留部分盾尾在土体内,立即进行抢险封堵(聚氨酯和双液浆注浆)。在推好4环后对后5环和后3环注聚氨酯(2 t),后4环L1注双液浆(水泥8.4 t、水玻璃5 t),后6环D块注双液浆(水泥1.6 t、水玻璃0.5 t)。 漏砂原因分析:槽壁做好就进行地基加固,基坑开挖过程中槽壁向基坑内侧位移,导致渗漏通道形成,同时盾构进洞时盾构四周与加固土体之间产生通道,造成盾构进洞时流砂涌出,尽管对其进行了双液浆的压密注浆处理,之后又用分层注浆工艺对进洞区域进行双液补充注浆加固,进一步改善进出洞口上土体,但是最终的加固效果仍不理想。3.3 盾构第三次进洞 由于两次进洞后及时对洞圈和后3环进行了注浆,杜绝了渗水通道,使第三次进洞得到了保障。 对于前两次进洞过程中洞门一侧严重的漏泥漏砂现象,还有一个重要的原因:由于最初采用高压旋喷桩进行地基加固,原状地基土含水量大、透水性高,所以经旋喷桩加固的土体还兼作止水帷幕,可是旋喷桩组成防渗帷幕结构,旋喷桩桩间必须确保交圈,保证防渗漏效果,所以对施工工艺要求较高,同时为了避免相邻钻孔在旋喷时串孔,必须采用跳孔施工,还能起到阻止或缓解地面附加沉降的作用,尤其是对淤泥质土层。所以高压旋喷桩施工的控制难度很大,稍有不慎,桩间搭接就难以保证,旋喷桩就将失去其止水帷幕的功能,国内外大量事实表明,用旋喷桩作为止水帷幕将承受很大的安全风险。 从以上盾构进洞时的地基加固和进洞措施来看,由于最初的地基加固存在漏洞,对周边的施工情况考虑不周详,导致了后续一系列的补救措施,不但影响了正常的工程进度,更严重的是对施工造成了风险,由于应对措施得当,才避免了险情的进一步发展,对我们是一个很好的经验教训。4、结语 虽然地基加固的方法很多,工艺也相对成熟,但是针对本次进洞中遇到的三次地基加固,三次进洞的特殊情况及其采取的应对措施,可以得出以下结论: 1)进洞段土体含有大量的砂质粉土,而且基坑附近管线众多,没有对地基进行降水处理,由于地基加固存在漏洞,在孔隙水存在的情况下,砂土受到盾构施工扰动后发生流砂现象,为确保进洞的安全,地基的加固处理,必须从根本上杜绝砂质粉土发生流砂的可能。 2)由于最初的高压旋喷桩地基加固是在地下连续墙完成后进行的,虽然做到了和地墙的紧密连接,但是后续的基坑开挖和车站结构施工对其产生了明显的扰动,导致连续墙与已经连为一体的旋喷桩水泥土体产生缝隙,留下了安全隐患。为了避免此类现象的发生,加固区与槽壁间预留3 cm50 cm,等结构做好后再补充加固,一定要保证围护结构与加固土体成为一体,从根本上消除内部渗水、流砂通道的形成、发生。加固区与槽壁间预留3 cm50 cm,等结构做好后再补充加固,一定要保证围护结构与加固土体成为一体,从根本上消除内部渗水、流砂通道的形成。 3)进洞地基的二、三次加固分别运用压密注浆和分层注浆,均采用双液浆,从结果来看没有达到预期效果,建议进洞前对最后的10环管片进行二次注浆或压注聚氨酯,确保形成闭合环,以封堵流砂通道,避免流砂从洞门管片的周围空隙中涌入。 4)采用高压旋喷桩对地基进行加固,桩与桩之间的搭接均匀程度难于确定,一旦桩间出现渗漏通道,整个地基的加固就难保证,安全风险很大,实际施工中,加固地基的同时需要起到隔水帷幕作用的时候,应尽量避免采用高压旋喷桩。参考文献:1 秦一雄,胡向东.盾构出洞冻结法加固施工技术J.低温建筑技术,2007(