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地铁盾构钢套筒接收与旋喷桩端头加固对比分析

时间:2020-09-27    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大


地铁盾构钢套筒接收与旋喷桩端头加固对比分析
赵伟
(中铁十八局集团市政工程有限公司,天津 300222)
摘 要:地
,
,
工过程中
,对
,
,
采用钢套筒接收方式施工效果更佳,工期更短、成本更低.
关键词:地铁盾构;钢套筒接收;旋喷桩端头加固
中图分类号:U231.3
文献标志码:A
文章编号:2095 3550(2018)03 0032 04
Contrastanalysisofmetroshieldsteelsleeve
receivingandjetgroutingpileendreinforcement
ZHAOWei
(ChinaRailway18thBureauGroupMunicipalEngineeringCo.,Ltd.,Tianjin300222,China)
Abstract:Theshieldreceivingandlaunchingofthemetrosectionareveryimportant.Thispaper
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收稿日期:2018 04 21
作者简 介:赵 伟,男,湖 南 常 德 人,工 程 师,研 究 方 向 为 路 基、
桥梁市政、轨道交通施工.
E mail:wz2000tbm@163.com
地铁盾构区间施工时,始发与接收过程中可能
会出现涌水、涌砂、地面沉陷及周围建筑物沉降变
形超限等事故,是盾构区间掘进的重大风险源.对
于盾构始发和接收的安全保证措施,传统工艺
主要采用旋喷桩和冻结法端头加固处理工法
[1
].
结法端头加固由于施工控制工艺要求较高且造价
较高,相比于旋喷桩加固工法较少采用.旋喷桩加
固工法对洞口端头地质的要求为淤泥、淤泥质土、
黏性土、粉质黏土、粉土、沙土、黄土及人工填土中
的素填土和碎石土,但对粒径过大,含有过多的砂
砾石、坚硬黏性土以及含有大量纤维质的腐殖质土
、地
线
、存
,
,
,存
[2
].
,
固效果较好,而对比始发端的
接收端,管线复杂、构筑物占用面积较大、加固深度
超过21
m,用旋
部分
加固,
质量难于保
[
3].
基础上,始发端左右 线
法,接收端左右线采用了钢套筒接收工法,并对两
种技术的施工方式进行了对比分析,结果表明,采第3期
赵伟:地铁盾构钢套筒接收与旋喷桩端头加固对比分析
3
3
用钢套筒接收技术能够缩短工期、减少投资、更好
地规避施工风险.
1 工程背景
1.1 工程概况
南宁地铁某区间设计起止里程为右线 DK25+
050.426—DK25+856.4,右线长805.974m;左线
DK25+050.426—DK25+856.4,短链0.005(断前
DK25+599.995,断 后 DK25+600),左 线 长
8
05
.
96
9
m
.暗
间均采用盾构法施工.
1.
2
始发端左右线洞底为 栠1 砾质黏性土层;洞身
为栠1砾质黏性土层;洞顶为栠1砾质黏性土层,上部
为素填土.
到达端左右线洞底为栤3中风化混合岩层和栤2
强风化混合岩层;洞身为栤2强风化混合岩层和栤1
全风化混合岩层;洞顶栤1全风化混合岩层和栞3卵
石;上部为粗砂和素填土.
地下水主要为孔隙水和裂隙水.孔隙水主要赋
存在冲洪积圆砾层 中,其 次 赋 存 在 冲 洪 积 黏 性 土
层、残积砾质黏性土和粉质黏土、全风化混合岩中,
基岩裂隙水主要赋存于强风化及中等风化混合岩
中.施工期间稳定地下水位埋深 3~4.8m.
1.3 问题背景
设计始发 接 收 端 均 采 用 浂600mm 旋 喷 桩 加
固,平面加固范围为7.5m暳12m,加固实桩长度始
发段 7m,加 固 深 度 18m,接 收 端 加 固 实 桩 长 度
11m,加固深度21m.
始发端加固深度较浅,且地质为砾质黏性土,
满足加固的所有条件,施工按照原设计要求采用旋
喷桩加固.
接收端按照原设计要求采用旋喷加固方式存
在以下影响因素:
1)加固区域位于现状道路上需要占道才能进
行端头加固.
2)加固区域地下管线众多.左右线加固施工需
破除横穿左右线的长7.5m,宽4.3m,厚0.6m 的
管线桥面板,下部铺设的 DN1000 和 DN400 给水
管、DN200燃气管、通信及电力管线均需改迁.
3)右线顶部有一个在使用的8.6m暳4m 的雨
水箱涵,占用大部分加固位置,加固质量难以控制.
鉴于以上因素对加固区的影响,为保证工期,
在确保安全、质量的前提下,经深入勘察、调研、邀
请专家论证,征得建设单位和设计的同意,决定在
接收端采用钢套筒接收工法代替传统的旋喷加固
接收工法.
2 施工方案对比
2.1 旋喷桩加固施工
1)旋喷桩加固施工原理.旋喷浆液时,高压喷
射流边旋转边缓慢上升,对注浆孔周围的土体进行
切削破坏,周围土体被破坏后,一部分细小土颗粒
被喷射浆液置换,并随着液流被携带到地表,其余
的土颗粒则与浆液搅拌混合,在旋喷动压、离心力
和重力的共同作用下,土颗粒在横断面按质量大小
重新有规律地排列,小颗粒大多在中间部位,大颗
粒多数向外侧或边缘部分移动,形成浆液主体,经
过搅拌混合、压缩和渗透等作用过程,并间隔一定
时间后,浆液主体便凝固成强度较高,
透系数较
小的水泥土网络结构固结体,即旋喷桩
[
4].
2)旋喷桩加固施工工艺.钻机就位:平整场地,
施工放样,钻机水平校正,使钻杆轴线垂直对准孔
位 中 心,钻 孔 位 置 与 设 计 位 置 的 偏 差 不 得 大 于
50mm.
钻孔:旋喷钻杆钻入地层,并到达设计的深度.
如果遇到坚硬岩石和地表硬化,难以钻入,需要用
地质钻或取芯机进行引孔.
旋喷 注 浆:旋 喷 钻 杆 钻 孔 并 到 达 预 定 深 度
后,按配合比搅拌浆液.自下而上进行旋喷作业,
边旋转,边提升旋喷管,跟踪检查浆液初凝时间、
注浆流量、风量、压力和旋转提升速度等参数,并
作好记录,钻 杆 喷 嘴 提 升 到 设 计 实 桩 的 标 高 后,
旋喷作业结束.
冲洗机具:旋 喷 注 浆 施 工 完 毕 后,应 将 钻 杆
等机具设备 冲 洗 干 净,管 内、机 内 不 得 残 存 水 泥
浆.冲洗时,将注浆泵的吸管移到水箱内,向上喷
射,靠高速水 流 将 泥 浆 泵、注 浆 管 内 的 浆 液 全 部
排除.
移动机具:将 钻 机 等 设 备 移 到 新 的 孔 位 上,
为下一个孔的旋喷 注 浆 作 准 备.具 体 过 程 如 图 1
所示.
3)旋喷桩质量标准及检查方法.质量检查标准
见表1. 2.2 盾构钢套筒接收施工
1)盾构钢套筒 接 收 施 工 原 理.盾 构 钢 套 筒 接
收的原理就 是 模 拟 地 下 的 水 土 压 力 状 况 及 覆 土
条件下,在隧道口密封连接一个略大于盾构机盾
体长度的、具有一定刚度和强度的密闭压力容器
来满足在盾构机掘进出洞门,盾尾脱出洞门钢环
时,密闭容器能够保证一定的刚度和承受施工开3
4
江 苏 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
第18卷
挖面和盾尾 之 间 的 构 筑 间 隙 还 未 来 得 及 进 行 盾
尾注浆填充 封 闭 前 产 生 可 能 失 水 和 涌 泥 沙 产 生
的压力和冲击力[5].
图1 旋喷桩施工工艺流程
Fig.1 Constructionprocessofjetgroutingpile
表1 旋喷桩施工施工允许偏差和质量检查方法
Tab.1 A
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序号
项目名称
技术标准
检查方法
1 钻孔垂直度允许偏差
曑1.5%
实测或经纬仪测钻杆
2 钻孔位置允许偏差
50mm
尺量
3 钻孔深度允许偏差
暲200mm
尺量
4 桩体直径允许偏差
曑50mm
开挖后尺量
5 桩身中心允许偏差
曑0.2D
开挖桩顶下
500mm 处用尺量,
D为设计桩径
6 水泥浆液初凝时间 不超过20h
7
水泥土强度 Qu(28)曒1.2MPa
试验检验
8
水灰比
1~1.5暶1
试验检验
2)盾构钢套筒接收施工流程.钢套筒制作:其
制作经专业厂家根据设计院提供的施工图纸负责
施做.工厂定制施做完成,验收合格后,运送到施工
现场,准备安装使用.
钢套筒的安装:安装预埋件.主体底板施工时,
放样预埋件位置,其要以钢套筒尺寸为标准设计出
来,钢套筒中心到基座底部高程是3410mm,根据
设计图纸和盾构机 外 径 确 定,与 之 所 对 应 的 高 度
上,在其平面位置将钢板预埋进去.安装钢套筒.总
体安装顺序以对应编号为主,钢套筒安装成功的关
键是在于过渡连接环与洞门钢环的气密性的好坏,
主要措施是将过渡连接环与洞门钢环满焊,做无损
探伤检测,各构件之间的密封处理采用构件之间加
橡胶垫和涂抹油脂的方式,安装完成后,再通过气
密性监测检查,判断是否合格.
洞门破除:破除洞门的机会要合适,在距贯通
面还有15~20m 时破除施工,采用膨胀剂膨胀结
合人工打孔从上至下、从中心至两侧、分块、分层依
次破除洞门外层围护结构.如果围护结构施工时配
筋为玻璃纤维筋,可以考虑不破除,直接由盾构刀
盘切削.破除过程中配备专职安全员进行监督,杜
绝安全事故的发生.
端盖安装及密封检测:洞门破除完成后及时清
理碎渣及杂物,并对安装的端盖打压试验.主要检
测钢套筒圆度、钢套筒密封性、钢套筒焊缝.
反力架及 横 撑 安 装:反 力 架 给 钢 套 筒 提 供 反
力,安装的反力架不能接触端盖.
钢套筒填料:为防止盾构机叩头,需要在钢套
筒底部45曘圆弧范围内回填厚度约20cm 的碎石或
者低强度砂浆.当钢套筒密封验收完毕,向钢套筒
内填料(粗砂),以中粗砂为主,或填质量较好,块头
较小的盾构掘进碎石渣土.
盾构接收及吊出:掘进过程中对出土的控制与
推进速度的相互关系必须把握好,一方面要避免切削
混凝土将其堵塞,另一方面要确保套筒中填砂不能被
大量携带出,协调好钢套的外围距离,保证推进合理,
使得盾构机运行姿态可控,确保其在规定范围内.当
机器进入到套筒中,及时进行盾尾注浆,确保将盾尾
和洞口之间的构筑间隙结构位置被封堵,注浆的数量
以压力控制为主,当仓压不正常上升时,停止注浆,停
止一段时间后,再进行注浆,注浆过程严格监控钢套
筒内的压力.当循环注浆结束,浆液达到一定的强度,
将减压口打开,观察是否有水和泥浆涌出,慢慢地将
钢套筒内压力降低,严密观察液位是否上升,正常可
以泄压至常压,可以把土仓的观察孔打开,再次对液
位观察,如无异常,可以把土仓门打开,无异常之后,
将钢套筒填料孔打开,观察注浆情况,保证可以将钢
套筒上半部拆开,将盾构机有序吊出.
钢套筒的拆除:拆解流程及步骤与安装工序相
反,起吊设备及要求与安装一致.本工程钢套筒接收
施工总流程如图2所示.
3 施工质量的对比
线
,无
,
且隧
浅,
术,
果良好,取芯检测强 度 和 渗 水 系 数 均 满 足 设 计 要
求,满足始发要求,施工过程中,左右线均安全顺利
始发.
区间左右线接收端如果由于洞顶存在的构筑
物和管线占用位置较多和加固深度的原因,旋喷加第3期
赵伟:地铁盾构钢套筒接收与旋喷桩端头加固对比分析
3
5
固的质量出现固结体强度不均匀、缩颈,钻孔困难
偏斜、冒浆等施工问题,会严重影响旋喷施工的进
度与质量,且旋喷桩加固的特点是整体性,如果个
别桩位质量控制不好,不能形成有效搭接,会大大
降低止水的整体效果.而针对该工程埋深、地质、地
表管线构筑物的实际情况,接收端采用了钢套筒接
收方式,现场接收情况表明施工效果更佳,确保了
在接收时隔断了地下水的涌入,未发生涌水、涌砂
及地面沉陷事故,达到了预期的效果.
图2 钢套筒接收施工总流程
Fig.2 Ge
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4 工期及费用的对比
区间始发端,左右线旋喷实桩合计6290m,实
际施工工期65d.接收端旋喷实桩合计8320m,预
计要90d.采用安装和拆除钢套筒,合计为15d,
大大减少了地面道路交通导改的时间.接收端用钢
套筒接收工法代替旋喷桩施工工法,考虑钢套筒的
租赁费用和循环使用次数,比旋喷桩两个端头旋喷
桩加固节省造价超过130万元.
5 结语
随着地铁建设技术不断发展,结合国内外有关
地铁盾构施工始发和接收的辅助新技术,不断推陈
出新,针对繁纷复杂避免不了的地下构筑物、管线
条件和多变的工程地质条件,在地铁盾构区间始发
和接收的施工环节,应用钢套筒接收,在与原有端
头加固工法应用对比分析、优选的基础上,选用始
发和接收端的加固方式.推广钢套筒始发和接收工
法,可以有效减少盾构始发和接收的风险,增加工
期的可控性,减少其 他 加 固 技 术 对 地 面 交 通 的 干
扰,同时也大大节约了造价.
参考文献:
[1] 李金锋.杭州地铁盾构到达钢套筒接收技术[J].施工
技术,2017,46(S1):697灢701.
[2] 陆鹏程.钢套筒结构安全性分析及其在盾构接收中的
工程应 用 [J].中 国 市 政 工 程,2017(6):69灢73,113灢
114.
[3] 李文,袁天海,郭谱.地铁盾构钢套筒接收施工技术
方案研究[J].施工技术,2016,45(11):76灢79.
[4] 赵立锋.土压平衡盾构到达钢套筒辅助施工接收技术
[J].铁道标准设计,2013(8):89灢93.
[5]
,洪
,
.盾构施工技术[M].北京:人
,
20
09
.
(编辑:司元雷)

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