南京隧道加固公司為您分析盾構(gòu)隧道底層加固措施。城市中的地鐵線路大多是沿著城市主干道布置，盾構(gòu)施工過程中，經(jīng)常發(fā)生盾構(gòu)隧道靠近和下穿路邊建筑物的情況，盾構(gòu)施工會擾動地層和引起地下水滲透流失，會引發(fā)鄰近建筑物地基的沉降。為確保鄰近建筑物的安全，需要對建筑物的地基和基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理。常用的加固處理方法有三類：一是采用注漿或施作旋噴樁等方法改良、加固、強(qiáng)化地基；二是采用加固、托換(樁基)的方法加固建筑物基礎(chǔ)；三是采用施作各種連續(xù)咬合的樁基或地下連續(xù)墻，把盾構(gòu)隧道和建筑物的基礎(chǔ)隔離開，避免、減輕盾構(gòu)隧道施工對建筑物地基和基礎(chǔ)造成影響。在廣州地鐵施工中遇到了盾構(gòu)隧道靠近一處高架橋鉆孔樁基的情況，采用袖閥管注漿加固地基的方法，減輕了盾構(gòu)隧道施工對高架橋鉆孔樁基的影響，保證了高架橋的安全。

1 工程概況

廣州地鐵某號線某區(qū)間全長2 716.4 m，起、終點(diǎn)里程為CK64+351～CK67+060。本區(qū)間盾構(gòu)隧道采用單層管片砌襯，六分塊方案，材料為C50、P12鋼筋混凝土，管片砌襯內(nèi)徑5 400 mm、外徑6 000 mm，厚300 mm，幅寬1 500 mm、1 200 mm。

隧道采用土壓平衡盾構(gòu)施工。在CK65+760處下穿一座橫跨道路的高架橋，高架橋的中線與隧道線路中線的交角為82.36°。盾構(gòu)隧道在CK65+760處管片**部的埋置深度為10.39 m。

高架橋的橋面為兩幅，雙向6車道，兩幅橋的中線間距為15 m，兩幅橋下各設(shè)一個(gè)雙柱式橋墩，每個(gè)墩下有4根?1.2 m的鉆孔樁，鉆孔樁樁長為35.5～36.8 m，樁基承臺尺寸為10.6 m×6.8 m×2.0 m。左線盾構(gòu)隧道管片外緣與高架橋17號墩的4根鉆孔樁凈距只有4.27～4.32 m，右線盾構(gòu)隧道管片外緣與高架橋18號墩的4根鉆孔樁凈距只有4.34～4.42 m。高架橋的橋墩鉆孔樁基與盾構(gòu)隧道的相對關(guān)系如圖1所示。

橋下地層自上而下為厚1.3～3.6 m的全新統(tǒng)人工填土、厚2.1～4.7 m的海陸交互相淤泥、厚3.4～5.8 m的淤泥質(zhì)土、厚9.7～14.8 m的淤泥粉細(xì)砂層、厚4.7～8.3 m的粘性土及沖—洪積砂土及粘性土層，下伏基巖為風(fēng)化程度不等的混合花崗巖。其中，厚度較大、代號為<2-2>的海陸交互相沉積淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層主要為淤泥質(zhì)粉砂、淤泥質(zhì)細(xì)砂，含淤泥質(zhì)及少量**質(zhì)，局部有貝殼碎片，呈深灰色、飽和、松散狀，大范圍分布。盾構(gòu)隧道穿越的地層大部分在泥粉細(xì)砂層和粘性土及沖—洪積砂土及粘性土層中。

2 地基加固方案的選定和設(shè)計(jì)[1]

2.1 地基加固方案的選定

根據(jù)橋下的地質(zhì)條件和盾構(gòu)隧道與高架橋鉆孔樁基之間的距離，決定采取兩項(xiàng)措施對橋下地層進(jìn)行加固：一個(gè)是在盾構(gòu)隧道與高架橋鉆孔樁基之間用袖閥管注漿的方法形成一道隔離墻，把二者隔離開;二是用袖閥管注漿的方法改良、加固盾構(gòu)隧道通過路段的地基土層，提高橋下的這一段土層的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，降低其滲水性，避免和減少盾構(gòu)隧道施工過程中發(fā)生滲水和土層坍陷事故的可能性。

2.2 地基加固方案設(shè)計(jì)

地基加固方案設(shè)計(jì)分為兩部分:①隔離墻部分。在盾構(gòu)隧道與鉆孔樁基之間布置4排@0.80 m袖閥管注漿孔，壓注水泥—水玻璃雙漿液。注漿不但加固了盾構(gòu)隧道與鉆孔樁之間的地基土層，注漿凝固以后的土體還能形成一道防滲隔離墻，防止因地下水大量流失而導(dǎo)致樁基的地基沉陷，隔斷盾構(gòu)隧道施工對高架橋鉆孔樁基的影響。②對盾構(gòu)隧道通過路段的土層進(jìn)行袖閥管注漿，壓注水泥漿液，加強(qiáng)這一段的地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性，降低盾構(gòu)隧道通過時(shí)對周邊土層的不利影響。

(1)經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)得出，注漿壓力在0.8～1.5 MPa時(shí)壓注的水泥—水玻璃雙漿液，擴(kuò)散半徑能夠達(dá)到0.55 m，壓注純水泥漿液時(shí)擴(kuò)散半徑能夠達(dá)到0.65 m。因此，防滲隔離墻的4排袖閥管注漿孔的間距和排距均設(shè)計(jì)為0.8 m，梅花形布置，順盾構(gòu)隧道中線方向每排布置46個(gè)注漿孔，隔離墻長度為37.0 m左右(出兩幅橋墩樁基承臺外緣各5 m以上)，隔離墻寬度為3.2 m左右，加固高度為16 m(盾構(gòu)隧道管片上下各5 m)，每座防滲隔離墻設(shè)置184個(gè)注漿孔。注漿完成后，在盾構(gòu)隧道與鉆孔樁之間形成一道長×寬×高=37.0 m×3.2 m×16 m的防滲隔離墻。4排注漿孔平行盾構(gòu)隧道中線布置。兩個(gè)橋墩旁的兩道防滲隔離墻共計(jì)設(shè)置了2×184個(gè)注漿孔。

(2)盾構(gòu)隧道地基加固注漿孔布置在盾構(gòu)隧道通過的路段上，間距和排距均設(shè)計(jì)為1.0 m，梅花形布置，沿盾構(gòu)隧道中線方向每排布置36個(gè)注漿孔，加固長度為37.0 m左右。在橫向，中線左側(cè)(右側(cè))布置3排注漿孔，加固寬度約為3.5 m左右，注漿范圍可與隔離墻的注漿范圍銜接；中線右側(cè)(左側(cè))布置5排注漿孔，加固寬度約為5.5 m左右，全部加固寬度約為9.0 m左右，加固高度為12 m(盾構(gòu)隧道管片上下各3 m)。每側(cè)共設(shè)置8×36=288個(gè)注漿孔，左、右兩條盾構(gòu)隧道通過路段上共計(jì)設(shè)置了2×288個(gè)注漿孔。袖閥管注漿加固地基的范圍如圖1所示。

3 袖閥管注漿設(shè)備的選型

根據(jù)工地的地層情況以及施工環(huán)境的條件，選用了適合在飽和粉細(xì)砂層中鉆孔的、無錫探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的MD-80AG型跟管鉆機(jī),扭矩：4 500 N·m,轉(zhuǎn)速：12/25/32/45/75/90 r/min,上拔力：65 kN,立軸行程：1 800 mm,鉆桿直徑：89 mm,鉆孔深度100 m,主電機(jī)功率：30 kN,額定加壓力：33 kN,外型尺寸：1 500 mm×900 mm×1 200 mm。注漿機(jī)選用天津聚能廠生產(chǎn)的SPB-120型雙液注漿機(jī)，注漿壓力：0～10 MPa,主電機(jī)功率：18.5 kN。泥漿泵選用PW-120型，壓力：0.5～5 MPa,主電機(jī)功率：4 kN。另配兩臺500 L攪漿機(jī)，分別攪拌水泥漿和水玻璃溶液。

4 施工參數(shù)設(shè)計(jì)

隔離墻段的土層中壓注水泥—水玻璃雙漿液，注漿壓力0.8～1.5 MPa。水泥漿液與水玻璃漿液的體積比為1∶1，水泥漿的水灰比為1∶1～1∶0.8，水泥用R32.5普通硅酸鹽水泥、水泥用量80～100 kg/m，水玻璃用35～40 Be′，雙漿液的黏度≥60 s。

盾構(gòu)隧道通過路段的土層中壓注水泥漿液，注漿壓力0.8～1.5 MPa。水泥漿的水灰比為1∶1，水泥用R32.5普通硅酸鹽水泥,水泥用量100～160 kg/m，水泥漿液的黏度≥60 s。

5 袖閥管注漿關(guān)鍵施工技術(shù)

袖閥管注漿施工的工藝流程如下：場地平整→測量放線、定位→地面澆筑止?jié){面層→鉆機(jī)就位→鉆孔→灌注套殼料→下袖閥管→下注漿管→注漿→注漿完成后拔管、封孔→壓水、取芯試驗(yàn)[2,3]。

5.1 定位、澆筑止?jié){面層、鉆孔

在鉆孔孔口處先澆筑一層1.0 m×1.0 m×0.15 m的C25混凝土止?jié){面層，待混凝土的強(qiáng)度達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，按常規(guī)的方法放好孔位，架設(shè)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。鉆機(jī)要架設(shè)平、穩(wěn)，每次接長鉆桿時(shí)都要檢查鉆機(jī)的平整度和鉆桿的傾斜度。鉆機(jī)開孔時(shí)用?110 mm鉆頭，鉆進(jìn)2 m后換用?89 mm鉆頭，直至鉆到孔底。鉆孔時(shí)采用膨潤土泥漿護(hù)壁，泥漿比重要控制在1.10～1.25之間。鉆進(jìn)過程中要做好記錄，要用中速鉆進(jìn)，控制好鉆進(jìn)速度，保證護(hù)壁泥漿的供應(yīng)，避免塌孔事故的發(fā)生。

5.2 灌注套殼料

套殼料又叫封閉泥漿，其主要功能是在鉆孔內(nèi)圍住、固定PVC外管，使其處于鉆孔的中心，避免注漿時(shí)發(fā)生串漿和冒漿。袖閥管注漿時(shí)，高壓漿液需要先擠碎套殼料后才能進(jìn)入地層中，因此，套殼料被擠的越碎注漿效果就越好，所以要求套殼料要有較高的早期強(qiáng)度、收縮性要小、脆性要高、粘性較低、析水性較小、穩(wěn)定性較好等特性。套殼料是用R32.5普通硅酸鹽水泥+膨潤土+水?dāng)嚢瓒傻某砟酀{，配合比(重量比)一般為1∶1～1.5∶1.9～2.1，使用過程中可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，其比重要控制在1.20～1.35之間。為了提高套殼料的脆性，可摻入少量的粉細(xì)砂或粉煤灰。攪拌程序是先攪拌水和水泥，再加入膨潤土，攪拌均勻后用鉆機(jī)的泥漿泵通過鉆桿將其從鉆孔底部灌注，一邊緩慢地提升鉆桿，一邊控制好注漿量，直至套殼料從孔口溢出來。

中鐵隧道局在深圳地鐵施工中，曾用粗砂或豆石代替套殼料，其方法是將施工工序改為鉆孔之后，先下PVC外管，再在外管四周填充粗砂或豆石，在地面以下3 m段用速凝水泥砂漿封堵，也**了較好的效果。詳見參考文獻(xiàn)[3]。

5.3 下袖閥管

套殼料灌注完畢后要立即下底部安裝有錐形帽的PVC外管，采用逐段壓入的方法進(jìn)行。PVC管下料長度一般為4 m，兩段之間用長0.2 m PVC套管加U-PVC膠合劑粘接牢固，直至將PVC外管壓到孔底。在壓入的過程中，要將PVC外管置于鉆孔的中心，嚴(yán)禁用力太大，以免PVC外管被壓彎或壓斷。為克服套殼料的阻力，可以在PVC管中灌入清水，以增加其重量。PVC外管壓到孔底后，外管露出地面的長度要>0.2 m，管頭上套上管頭，防止雜物落入PVC外管中。

5.4 注漿

套殼料養(yǎng)護(hù)3～5 d強(qiáng)度達(dá)到0.3～0.5 MPa后才能開始注漿。將套好止?jié){塞的內(nèi)管徐徐放入PVC外管中，直至設(shè)計(jì)的注漿部位。注漿開始前先壓注清水，檢驗(yàn)注漿設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。當(dāng)壓注雙漿液時(shí)，兩條管線同時(shí)接到Y形接頭上，同時(shí)注入雙漿。注漿分節(jié)段進(jìn)行，每段300～500 mm，在每段注漿過程中，根據(jù)注漿量和注漿壓力的變化，判別注漿過程是否正常。當(dāng)注漿量達(dá)到預(yù)計(jì)值，注漿壓力保持在2.0 MPa,注漿量穩(wěn)定在0.4 L/min左右,穩(wěn)定壓注15 min后即可停止注漿。在確認(rèn)1段注漿合格，洗管后進(jìn)行2段注漿，如此由下而上逐段進(jìn)行注漿，直至完成整個(gè)鉆孔的注漿工作。

注漿的順序?yàn)椋焊綦x墻部分的注漿孔按先注周邊孔、再注中間孔的順序進(jìn)行。盾構(gòu)隧道通過路段的注漿孔按照從外側(cè)向內(nèi)側(cè)的順序一排一排地注漿。由于注漿孔的距離比較近，每排孔可以采取1、4、7、10，2、5、8、11，3、6、9、12的順序進(jìn)行注漿。

5.5 施工監(jiān)測

注漿時(shí)的施工監(jiān)測主要是在注漿過程中加強(qiáng)對地面隆起情況的巡視，加強(qiáng)對注漿孔串漿、冒漿現(xiàn)象的觀察。用精密水準(zhǔn)儀檢查地面的隆起情況，當(dāng)?shù)孛媛∑鹬颠^30 mm時(shí)應(yīng)停止注漿，分析原因。地面隆起監(jiān)測點(diǎn)的行距×排距按2.0 m×4.0 m布置在注漿場地上，同時(shí)還要對兩個(gè)橋墩承臺的四個(gè)角進(jìn)行水平觀測。監(jiān)測頻率為：盾構(gòu)距立交橋中線前后25 m的范圍以外，每周監(jiān)測1次;進(jìn)入25 m的范圍內(nèi)，每天1次;進(jìn)入15 m的范圍內(nèi)，每天4次。

在盾構(gòu)下穿立交橋的施工過程中，當(dāng)盾構(gòu)開挖工作面在立交橋中線前后25 m的范圍以外時(shí)，實(shí)測地面沉降基本沒有變化;在立交橋中線前后15 m以內(nèi)時(shí)，地面隆起沒有過20 mm，兩個(gè)橋墩承臺的沉降沒有過6 mm,四個(gè)角的沉降差值較大為2 mm。

5.6 注意事項(xiàng)

(1)鉆孔時(shí)要保證鉆機(jī)安裝平穩(wěn)，就位準(zhǔn)確，鉆孔過程中不斷檢查、調(diào)整。確保鉆孔孔位偏差≤5 mm，鉆孔傾斜度≤1%，孔深偏差≤200 mm。

(2)鉆孔過程中要勻速鉆進(jìn)，保證護(hù)壁泥漿質(zhì)量和供應(yīng)，避免塌孔事故的發(fā)生。

(3)壓漿設(shè)備、管線就近安裝，合理布置，線路不宜太長，以免降低注漿壓力。

(4)注漿漿液必須按照設(shè)計(jì)的配合比配制，漿液的粘稠度、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間、防滲性、耐久性等必須滿足設(shè)計(jì)要求。

(5)注漿過程中隨時(shí)注意檢查和記錄注漿壓力、流量、注漿量等，根據(jù)注漿情況判別是否發(fā)生堵孔，是否發(fā)生串漿。若注漿壓力、流量、注漿量與預(yù)計(jì)的情況出入較大時(shí)，要停止注漿，進(jìn)行分析，找出問題并做出處理后才能繼續(xù)注漿。

6 結(jié)束語

在廣州地鐵某高架橋鉆孔樁基地基加固施工中，成功地使用了袖閥管注漿施工技術(shù)，用防滲隔離墻把樁基和盾構(gòu)隧道隔離開，對橋下盾構(gòu)隧道通過路段的土層進(jìn)行注漿加固，提高了土層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，降低了盾構(gòu)隧道施工對周邊土層的不利影響，確保了高架橋的使用安全。