盾构进出洞平注浆加固施工技术.doc

盾构端头井水平注浆加固施工技术 李义堂 李天果 【摘要】通过盾构洞门搭设水平注浆孔对洞身土体进行水泥—水玻璃双液浆注浆加固，可以确保盾构机进出洞门的安全，达到加固洞身土体的目的。 【关键词】盾构端头井 水平注浆 加固 施工 1、工程概况 天津市区至滨海新区快速轨道交通工程中山门西段工程大直沽西路站至东兴路站盾构区间，起迄里程为DK5+727.4~DK6+601.4，全长为874米，地面高程为+2.84m。区间采用两台川崎盾构机（主机长度为9.4m）先后从东兴路站始发，大直沽西路站接收掘进施工方案。 盾构区间采用35cm厚预制钢筋混凝土管片错缝拼装而成，管片内径为5.5m，外径为6.2m，洞门预埋钢环内径为6.7m。 1.1盾构接收井端头加固原设计情况 盾构接收井设计加固范围：沿线路方向加固长度为4米，洞圈周边各3米，采用高压旋喷桩加固方式，加固体强度qu28=0.8～1.0MPa，抗渗等级为1.0×10-8m/s。 1.2接收盾构端头井水文、地质条件 1.2.1地质条件 盾构施工区域地貌属海积～冲积平原，地形平坦，地层为第四系松散堆积层，土层主要由粘性土、粉土、砂土组成。 根据地质勘察资料分析，盾构接收井区域内地层从上到下依次为：杂填土、冲填土、粉质粘土、粉土、粉砂等地层，隧道洞身及基底地层为古河道冲积形成的③粉质粘土、粉土与粉砂层非稳定分布，根据勘查资料，隧道洞身围岩属于I类围岩类型，围岩土质结构松散，稳定性极差，洞身易发生过大变形，在地下水作用下易产生涌水、流砂等工程地质问题。盾构接收井区域地质横剖面图如图1所示。 为了进一步确定隧道基底地层情况，根据设计接收井端头加固要求完成端头井加固后，在洞门分别距离钢环底部0.3m、0.6m各打两个（水平间距为1.5m）探孔，距离钢环底部0.3m两孔与地连墙呈40°角，距离钢环底部0.6m两孔与地连墙呈65°角。根据实际钻探情况显示，在钻杆钻至4米左右（加固区外）时，管口流出泥水，主要成分为粘土和粉砂，随后5、6分钟变为黄褐色、黄色的粉砂涌水，且流量很快增大，此时，为防止泥沙大量涌出，现场立即停止钻进，紧急安装止水阀门将管口封堵。探孔流出的土质情况如图2所示。 1.2.2水文情况 本场地内表层地下水类型为第四系孔隙潜水，第Ⅲ陆相层粉砂及粉土中的地下水具有微承压性。潜水地下水位埋藏较浅，水位埋深1.0～2.65m左右，潜水位变幅的多年平均值为0.8～1.0m。经过地质勘探，地下微承压水稳定水位埋深为3.19m。 2、延长接收井土体加固范围 结合盾构机及接收井的地质情况可以看出：盾构到达端设计土体加固长度为4m，而盾构机主机长度为9.4m，当盾构刀盘掘至洞门处时，盾尾仍在原状土体中，盾尾注浆位置距离土体加固区仍有5m长的距离。洞门直径为6.7m，盾构刀盘开挖直径为6.37m，盾体直径为6.34m，洞身土体尤其是盾体下部的粉砂层在地下水作用下极易产生涌水、流砂或液化，而此时盾尾壁后注浆又无法封堵，极可能通过盾体与加固土体间隙、洞门与盾体空隙涌出洞门，造成地面大幅沉降、塌陷、隧道结构下沉等严重安全、质量事故。若地层中存在的承压水从洞门涌出时，甚至会造成地面建筑物、地下管线、成形车站隧道结构、盾构设备等难以恢复的破坏事故。 因此，结合地质水文条件，必须加长盾构达到端土体加固长度，使盾构机安全通过加固范围，根据盾构机的长度及接收井端地质条件，将接收井端土体加固长度延伸至11m，盾构机周边土体加固范围不变，仍为3m。 3、加固方案的比选 由于盾构端头井区域是车站施工材料运输车辆的必经通道，而高压旋喷桩、搅拌桩等施工必须将原路面结构层全部破除，而且旋喷桩施工产生大量泥浆，泥浆拉运、废弃很困难，将严重影响周边文明施工环境，并且旋喷桩施工加固一个洞门11m的范围需要2~3个月的时间，施工周期比较长，而水平注浆加固需1个月左右；水平注浆土体加固方案是通过洞门位置打设注浆孔，通过注浆管将水泥—水玻璃双液浆压入土体中，从而达到固结、挤密土体的目的，它不需要破除地面，带来的危害主要是造成地面隆起量较大。而盾构端头井范围内的地下管线已经全部切改，周边建筑物均在15m以外，因此，水平注浆造成的地面隆起对周边环境影响不大，并且水平注浆加固 通过对现场施工条件、施工环境以及施工工期的对比分析，采用水平注浆加固方案可以满足施工要求。 4、水平注浆施工 因施工工期要求紧，地面场地狭小，地下管线较多，加固施工采用水平双液注浆施工方案，即在洞门沿直径Φ4.7m的周边和洞门底板以上一定高度内布置钻孔，进行水泥—水玻璃双液注浆，加固挤密、固结洞圈四周土体，使之形成一道帷幕加固体，从而达到止水加固土体的目的。 4.1施工准备 根据现场实际情况，采用扣件式脚手架搭设一个长12m、宽7m的工作平台，平台面采用3cm的