旋喷桩在盾构法隧道端头井洞口土体加固工程中的应用

　收稿日期:2009-06-25　作者简介:高成梁(1979-),男(汉族),甘肃兰州人,长春工程学院讲师,岩土工程专业,硕士,从事岩土工程教学和科研工作,吉林省长春市朝阳区同志街3066号,gaotian_csu@ 。

旋喷桩在盾构法隧道端头井洞口土体

加固工程中的应用

高成梁1

,梁小强

2

(1.长春工程学院,吉林长春130021;2.中南大学,湖南长沙410083)

摘　要:盾构法隧道在进行盾构机的始发或到达作业时,当既有端头井洞口挡土墙结构凿除后,保证该位置土体在盾构机刀盘贯入或脱离地层前一段时间内的稳定就成了盾构机始发或到达施工的关键。结合工程实例,从高压注浆原理、注浆参数和施工工艺等方面阐述了二重管旋喷桩在盾构法隧道端头井洞口土体加固工程中的应用。再者,针对旋喷桩加固以及与其相关的盾构始发或到达施工技术方面的一些问题也提出了一些建议和看法。关键词:旋喷桩;盾构法隧道;洞口;加固中图分类号:U455.4 文献标识码:A 文章编号:1672-7428(2009)12-0069-04

Appli ca ti on of H i gh 2pressure Sp i ra l Jet Grouti n g P iles i n Sh i eld Tunnel Port a l So il Re i n force m en t Eng i n eer i n g /

G AO Cheng 2liang 1,L I G X iao 2qiang 2

(1.Changchun I nstitute of Technol ogy,Changchun J inlin 130021,China;2.Cen 2tral South University,Changsha Hunan 410083,China )

Abstract:W hen the shield launching or arrival is under constructi on in the shield tunnel,it becomes the key t o keep the s oil stability in a peri od of the ti m e bef ore the r otary cutter head of shield machine penetrating int o or drilling thr ough the stratu m.Based on the engineering case,this paper discussed the app licati on of dual p i pe highp ressure s p iral jet gr outing p iles in shield tunnel portal s oil reinforce ment about the p rinci p le of highp ressure gr outing,the gr outing para meters and the constructi on technol ogy .And s ome suggesti ons are put f or ward f or s p iral jet p ile reinf orce ment and constructi on issues on shield launching or arrival .

Key words:s p iral jet gr outing p iles;shield tunnel;portal;reinf orce ment

0　引言

随着城市的发展,交通状况的日益恶化,越来越多的城市开始修建地铁,以改善城市的交通状况。如北京、上海、广州等修建地铁比较早的城市,正努力修建更多的地铁线路,使得地铁线路逐步网络化;沈阳、西安、成都、杭州等城市正在修建自己的第一条地铁线路;其他一些城市,诸如长沙、武汉、长春、哈尔滨等也已做好了地铁建设的计划和蓝图,正待付诸实施。可以说,全国各地掀起了修建地铁的高潮。从这些已经修建和正在修建的地铁线路来看,采用盾构机进行隧道建设在城市地铁修建中占了大多数,特别是土压平衡盾构机更是在城市地铁施工

中发挥了其安全、快速、环保的特点[1]

,已经成为地铁隧道施工的主流技术。

盾构法是利用盾构机在地面以下进行暗挖隧道

的一种施工方法[2]

,它具有自动化程度高、作业环境安全、施工速度快、成型隧道质量好、对周边环境影响小等优点。盾构始发和到达施工是盾构法施工

技术中的重要内容。一般地,盾构始发、到达接收时首先需要拆除端头井挡墙结构(竖井封门),该作业施工时间较长,临空面较大,这对维护洞口土体稳定极为不利,因此需要在盾构始发、到达接收前对隧道洞口土层进行加固,切实有效地控制洞口周围土体变形,从而保证盾构始发和到达的安全。端头井洞口土体加固方法多种多样,本文中采用了二重管高压旋喷桩对一端头井洞口土体进行了加固,基本保证了盾构机在整个始发和到达阶段的施工安全。

1　工程概况

沈阳地铁1号线第五合同段重工街站～启工街站区间隧道位于沈阳市铁西区,里程为DK6+0521818～8281040,区间长度为7751222m 。区间隧道为单洞单线圆形断面,线间距为13m 。区间线路沿铁西区建设西路南侧绿化带走行,先东西向延伸约500m 后折向东南,线路纵向呈“V ”形坡,最大纵坡为25‰。区间隧道结构底最大埋深191723m

(覆土厚度131723m),最小埋深13186m(覆土厚度7186m),属中浅埋隧道。于区间里程DK7+600处设置一同废水泵房合建的联络通道。

盾构隧道采用一台 6270mm的土压平衡盾构机(T M625P MX-3)掘进。隧道衬砌采用单层钢筋混凝土装配式衬砌错缝拼装,整环衬砌由6块钢筋混凝土管片组成,即3块标准环(A型管片)、2块邻接环(B型管片)和1块封顶块(K型管片)组成。衬砌管片外径6000mm,内径5400mm,厚度300 mm,纵向长度1200mm。区间隧道及其联络线隧道的防水等级为二级。

2　工程地质和水文地质

2.1　工程地质

根据岩土工程勘察报告及现场踏勘调研,重工街站～启工街站区间隧道所在场地范围内主要为道路及绿化带,地势平坦开阔,地面标高介于40115～40180m之间,最大高差0165m。所处地貌单元为浑河冲洪积扇,微地貌为浑河高漫滩及古河道。

由于该区间为单洞单线,有4个端头井洞口土体需要加固。其中,2个为始发洞口,另2个为到达洞口。各个端头井洞口位置处场地地表为人工填土及市政路面,勘察深度内各主要地层具体特性如下:

①杂填土,杂色,松散,由粘性土、砂、碎石、砖块、建筑垃圾等组成,层厚约0180m;

③

1

粉质粘土,黄褐、黑褐色,可塑,摇振反应无,刀切面较光滑,干强度中等,韧性中等,可见铁锰结核及铁质浸染,层厚约312m;

③

4

中粗砂,黄、黄褐色,中密状态为主,稍湿～饱和,分选较差,磨圆一般,含砾及少量卵石,可见最大粒径约为50mm,层厚约为4185m;

④

1

粉质粘土,黄褐、灰黑色,可塑,刀切面较光滑,无摇震反应,韧性中等,干强度中等,该层分布较普遍,层厚约为2135m;

④

3

粉细砂,黄褐色,中密为主,饱和,分选较好,该层分布较普遍,层厚约为018m;

④

5

砾砂,黄、黄褐、灰褐色,密实,饱和,分选差,磨圆中等,混少量粘性土,含卵石,可见最大粒径75mm,局部混少量粘性土,层厚约为7m;

⑤

2

粉土,棕黄、灰色,中密,饱和,见云母,摇震反应低,层厚1120m。

根据设计及隧道洞口位置情况,需要加固地层

主要为③

4、④

1

、④

3

、④

5

。

2.2　水文地质

拟建场地区段地下水由上至下分为松散岩类孔隙潜水(稳定水位埋深一般为7150～9140m),更新统松散岩类孔隙潜水、承压水(稳定水位埋深11146 m)。地下水迳流条件良好。主要受人工开采、地下水渗透等因素控制。主要含水层渗透性强,迳流通畅,其渗透系数在50～180m/d。

由于本加固工程属于临时措施,无需考虑地下水的腐蚀性。

3　端头井洞口土体加固设计

盾构始发洞口土体加固平面范围为8m×12 m,盾构到达洞口土体加固平面范围为6m×12m,如图1所示。始发或到达加固长度以隧道中心线标高为准,向上6m,向下6m,共12m。钻孔深度为18～19m,从地表到地下6～7m为无效钻孔,如图2所示。设计采用二重管旋喷桩加固,旋喷桩成桩桩径800mm,间距600mm,搭接200mm。按设

计

图1　

端头井洞口加固平面图

图2　端头井洞口加固剖面图