土體加固技術在跨地鐵基坑施工中的應用論文

　　摘 要:介紹了南京火車站站前廣場地下停車場基坑西出口跨地鐵盾構段開挖前的土體加固技術,通過監測,證明采用多種土體加固技術相結合對跨地鐵段基坑土體進行處理是行之有效的。

　　關鍵詞:土體加固,地鐵,基坑

　　在基坑開挖施工中,土體加固技術常用于加固被動土壓力區。土體加固有利于控制基坑變形、滲漏水、坑底回彈、沉降及其他環境效應等。主要方法有[1]:坑內降水、水泥攪拌樁、高壓旋噴、壓力注漿、人工挖孔樁、化學加固法,因水泥攪拌法較經濟且加固質量易于控制,所以,較為常用。其原理均是通過不同的手段提高土體的物理力學指標。在一些特殊的基坑工程中,綜合應用多種土體加固技術,有利于基坑的開挖與周邊的環境安全。

　　1 工程概況

　　南京火車站站前廣場地下停車場西出口基坑騎跨地鐵1號線盾構雙線隧道,基坑底距盾構管片頂最小距離為1.67ｍ,騎跨盾構隧道段長度約76.5ｍ。在騎跨盾構隧道處基坑圍護采用1200@1150的挖孔咬合樁,樁長8.2ｍ～16.0ｍ,坑內盾構隧道外側3ｍ處設四排800鉆孔抗拔樁(每排5根),以加固盾構隧道四周土體及防其上浮。挖孔咬合樁外側采用800@500的二重管高壓旋噴樁作止水帷幕(樁長16ｍ),總長39.5ｍ。坑內采用二重管旋噴滿布加固,加固區(距Ｄ1軸)長36.4ｍ,在盾構隧道外加固深度在開挖面以下8.95ｍ,盾構隧道處逐根縮短,其基坑開挖面以下的水泥摻量由現場試噴確定,開挖面以上的旋噴水泥摻量減半。基坑支撐采用609×11ｍｍ鋼支撐,間距為4.8ｍ,設上下兩道鋼支撐。基坑降水采用管井與輕型井點降水,且盾構隧道兩側對稱降水,地下水位降至標高3.0ｍ。

　　地鐵盾構的保護要求很高,主要是對隧道位移、錯臺、環縱縫張開量等的要求較嚴。如果這些情況一旦發生且超過允許量,可能導致隧道滲漏、管片破壞等情況的發生,甚至導致隧道外部泥砂從管片間縫隙流入隧道造成更為嚴重的后果。為此,隧道設計院與地鐵指揮部提出盾構隧道的保護要求:盾構隧道絕對最大沉降不超過15ｍｍ,最大隆起變形不超過10ｍｍ,變形曲率半徑必須大于15ｋｍ,相對變形必須小于1/2500,施工產生的振動對盾構隧道引起的峰值速度不大于2.5ｃｍ/ｓ。綜合考慮這些因素,主要采取了以下加固措施。

　　2 盾構隧道頂壓密注漿

　　2.1 施工組織

　　盾構隧道管片與旋噴樁及挖孔咬合樁樁底間隙采用壓密注漿進行封堵,漿液采用水泥與水玻璃液漿,采用32鍍鋅鋼管為注漿管。注漿參數:水泥水灰比Ｗ∶Ｃ=1.33～1.5∶1,水玻璃濃度35Ｂｅ′,緩凝劑1.5%,水泥∶水玻璃=1∶1(體積比),注漿壓力0.6ＭＰａ～1.0ＭＰａ,注漿孔間距50ｃｍ,以梅花形布置。

　　為保證盾構隧道結構安全,注漿孔底標高控制在距盾構隧道結構外側15ｃｍ處,進場兩臺注漿機,每條隧道共分兩次對稱注漿。

　　2.2 注意事項

　　1)施工時必須嚴格按對稱施工,并加強隧道內監測控制。

　　2)注漿過程中密切注視注漿壓力,防止爆管傷人。

　　3)當注漿壓力突然升高時,要立即暫停注漿,查明原因后再繼續施工。

　　4)施工中派技術人員全過程跟蹤旁站,并記錄注漿孔的位置、漿液配合比、注漿壓力、每孔注漿量等。

　　5)嚴格控制注漿持荷時間,以3ｍｉｎ為宜,不得太長,以免造成隧道變形及位移。

　　3 基坑內土體旋噴加固

　　3.1 施工組織

　　西出口騎跨地鐵盾構段坑內采用800@600二重管高壓旋噴樁滿樘加固,加固區長度約36.4ｍ,共1055根。盾構隧道附近土體加固深度從基坑底至距盾構管片50ｃｍ范圍,盾構隧道兩側土體加固樁深度在開挖面以下8.95ｍ,高壓旋噴樁在加固面以上繼續注漿提升,水泥摻量減半。待止水帷幕施工結束后,4臺機械進入基坑內進行滿樘加固。為確保地鐵盾構隧道結構安全,坑內加固遵循“分步、對稱、跳幅、慢速”原則。

　　3.2 注意事項

　　1)施工前根據設計計算出整個過地鐵段的旋噴樁根數且畫出其樁位圖,用竹簽或短鋼筋在現場標注出各樁的樁位。2)盾構隧道范圍內的旋噴樁施工時,機械要對稱布設,同時施工,以保證盾構隧道兩端壓力均衡。3)嚴格控制其施工參數,在盾構隧道范圍內漿壓控制不得大于20ＭＰａ,氣壓控制在0.7ＭＰａ,旋噴提速在盾構隧道范圍(距盾構隧道結構2.4ｍ范圍內)開挖面以下為10ｃｍ/ｍｉｎ,開挖面以上為20ｃｍ/ｍｉｎ;其他部位提速開挖面以下為15ｃｍ/ｍｉｎ,開挖面以上為30ｃｍ/ｍｉｎ。水泥摻量由現場試噴確定。4)鉆機安放保持水平,鉆桿保持垂直,其傾斜度不得大于1.5%。鉆孔的位置與設計位置的偏差不得大于50ｍｍ,鉆機就位后經檢查達到要求后方可開鉆。5)噴漿前必須保證高壓設備及管路系統完好,制備好的漿液不得離析,泵送必須連續,拌制漿液的箱數、泵送漿液的時間等應有專人記錄。6)噴漿中途拆卸鉆桿時,為保證樁身的連續性,重新噴漿孔段要與前段搭接0.1ｍ～0.2ｍ。7)確保每米水泥用量。主要通過控制注漿管提升速度來確保。做好漿桶的標定及記錄。

　　4 降水措施

　　4.1 施工組織

　　基坑降水采用管井(井內徑300)與輕型井點降水相結合的方式,在地鐵盾構隧道兩側對稱降水,地下水位降至標高3.0ｍ。開挖前提前3周降水,每個斷面兩個降水井,既作降水井,兼作回灌井以控制地下水位。過地鐵盾構段基坑三個斷面共設六個降水井,井深12ｍ,為保證降水效果與準確控制水位保持在標高3.0ｍ位置,在每個斷面的兩個降水井間各設一口水位觀察井,并在基坑北側圍護樁外的兩隧道間設一口水位觀察井,井深12ｍ。

　　4.2注意事項

　　1)基坑降水采用管井(井內徑300)與輕型井點降水相結合的方式,在地鐵盾構隧道兩側對稱降水,地下水位降至標高3.0ｍ處。開挖前提前3周降水,每個斷面兩個降水井,既作降水井,兼作回灌井以控制地下水位。2)保證基坑在開挖前3周開始降水。3)項目部派專人負責降水及觀察水位,每天至少均勻間隔測量詳細做好水位記錄,確保水位控制在標高3ｍ位置。4)過地鐵段底板混凝土澆筑時,將坑內水位觀察井與基坑北側的降水井封堵,剩余的三口降水井待土方回填完后封堵。

　　5 結語

　　通過壓密注漿對盾構隧道周邊進行加固,旋噴加固坑內(盾構影響范圍內)開挖土體,通過降水改善周邊土體的物理力學指標。與西出口僅一步之隔的龍蟠路新隧道,開挖前地鐵已有2ｍｍ的回彈量,采取了同樣的加固方案,經人工抽土條開挖,至頂板澆筑完畢。監測數據反映,僅有8ｍｍ左右的回彈,很好地證明了多種土體加固技術相結合對跨地鐵段基坑土體進行處理是行之有效的。

　　參考文獻:

　　[1]龔曉南.深基坑工程設計施工手冊[Ｍ].北京:中國建筑工業出版社,1998.

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