采用三轴搅拌桩联合降水施工隧道联络通道的施工工法

2 0 6 建 筑 技 术 Ar ch it e ct u r e T e ch n o l o g y 第 4 3卷第 3期 2 0 1 2年 3月 Vo 1 4 3 No 3 Ma r 2 0 1 2 采用三轴搅拌桩联合降水施工隧道 联络通道的施工工法 杨勇勇 石文广2 赵 宇 尚岳全 1 浙 江大 学防灾 工程研 究所 3 1 0 0 0 0 杭 卅I 2 浙 江大成建 设集 团有限公 司 3 1 0 0 0 0 杭 I I 摘 要 杭州地铁 1 号线8 号盾构隧道联络通道埋深 浅 周 围土质为砂质粉土 含水量高 考虑到路面情况具 备进行加固的条件 场地附近无重要建 筑物 具备降水条件 且与冷冻法相 比 采 用地面加 固联合降水 的施工方 案可节省资金 也不影响隧道施工 决定采用三轴搅拌桩 联合降水工法 施工中解 决了降水等技术问题 保证 了 联络通道施 工期间的土体稳定 关键词 地铁 工程 三轴搅拌桩 降水 中图分类号 T U 7 5 3 3 T U7 5 3 6 6 文献标识码 B 中图分类号 1 0 0 0 4 7 2 6 2 0 1 2 0 3 0 2 0 6 0 4 T RI AXI AL MI XED P I LE J o T DEW AT ER I NG M E THoD F oR CoNS T RU CTI oN oF PA S S AGE CoNNECT G TU I S YANG Yon g y on g SHI W en gu a n g ZHAO Yu SHANG Yu e q u an 1 I n s t i t u t e o f D is a s t e r P r e v e n t io n E n g i n e e ri n g Z h e j ia n g U n i v e r s i t y 3 1 0 0 0 0 H a n g z h o u C h i n a 2 Z h e j i a n g D a e h e n g C o n s t r u ct i o n C o L t d 3 1 0 0 0 0 Ha n g z h o u C h i n a Abs t r a ct T h e b u ri a l d e p t h is s h a l l o w in t h e co n n e ct in g p a s s a g e o f No 8 s h ie l d t u n n e l o f Ha n g z h o u s u b w a y l i n e 1 a n d t h e s u r r o u n d in g e a r t h is s il t y s o ft co n t a in in g h ig h mo is t u r e T ria x ial mix e d p i l e j o i n t d e wa t e r i n g co n s t r u ct io n me t h o d is a d o p t e d i n co n s id e r a t io n o f t h e f o l l o win g p o in t s s u ch a s co n d it i o n s a r e a v a i l a b l e f o r r o a d r e in f o r cin g t h e r e is n o imp o a n t b u il d i n g n e a r t h e co n s t r u ct i o n s it e d e wa t e ri n g co n d it i o n s a r e a v a il abl e a n d co mp a r e d t h f r e e z in g me t h o d the g r o u n d r e i nfo r cin g j o i n t d e wa t e rin g co n s t ruct i o n me tho d ma y s a v e co s t wit h o u t a f f e ct i n g t h e t u n n e l co ns t ruct io n De wa t e r in g a n d o t h e r t e ch n ical p r o b l e ms in co n s t ru ct i o n o r e s ucce s s f u l l y s o l v e d a n d s o il s t a b il i z a t io n is e n s u r e d d u r in g co n s t ruct io n o f co n n e ct in g p a s s a g e Ke y wo r ds s u b wa y e n g i n e e ri n g t r ia x ia l mix e d p il e d e wa t e ri n g 杭州地铁 1 号线全长6 1 6 7 k m 根据地下轨道交通 收稿 日期 2 0 1 1 1 0 1 2 项 目基 金 隧道开挖 工法 模式研究 浙江省 重大 科技专项和 优先主题项 目 2 0 1 0 C 1 3 0 2 9 作 者简介 杨 勇勇 1 9 8 9 一 男 浙 江丽水人 硕士 研究生 e ma i l 2 3 79 8 8 1 0 2 q q co rn 的设计要求 需在相邻隧道间设联络通道来确保 防灾 救援及排水要求 l 2 目前常用的联络通道施工方法有 冷冻法加固 洞 内开挖 地面加 固 洞 内开挖 顶 管法 施 7 3 等 冷冻法加 固 洞 内开挖法 因有冻土帷幕止水 性好 强度较高 对周 围环境无污染的优点 得到广泛 曲度 桩端平整度 桩身强度等按相关规范进行全面验 收 本 工程由于对进场管桩严格验收 整个施工过程中 仅有3 根管桩因桩身质量 问题需补桩 5 1 2桩 位 检 测 由于沉桩采用行列线性流水 施工中在场地边架 设1 台经纬仪结合卷尺对 1 排桩位进行测量 同时在另 一 个方向用垂线校核 效果很好 5 1 3压桩 力 监测 若压桩 过程 中引孔轴线与压桩力轴线偏差较大 会出现因管桩折断而导致压桩力骤减 须进行补桩 5 1 4有效桩长统计 对压入管桩有效桩长进行准确统计既能明确补桩 数量又有利于选取单桩静载试验桩位 统计显示有效 桩长基本介于1 3 5 1 5 0 m之间 其中最长有效桩长 为 1 5 8 m 需接桩0 8 m 共有 1 4 根桩长 不足1 1 m需补桩 5 2 桩 基竣 工检 验 采用低应变 反射波法检测桩身质量 结果显示工 程桩中 I 类桩约占8 0 1 1 类桩 约占2 0 无 类桩和 类桩 单桩承载力现场静载试验全部满足设计要求 参考文献 1 张卫冲 陶永标 砂土地区静压预制桩承载力估 算及挤密效应对承 载力的影响 J 江苏建筑 2 0 0 4 1 4 1 4 3 2 冯 小刚 预应 力管桩 在复 合地 基工 程 中 的应用 J 铁 道建 筑 2 0 1 0 9 7 8 8 0 3 罗战 友 等 预 钻孔措 施对静 压桩挤 土效 应的影 响分析叨 岩土 工程学报 2 0 0 9 6 8 4 6 8 5 0 2 0 1 2年 3月 杨 勇勇 等 采用三轴搅拌桩联合降水施工隧道联络通道的施工工法 2 0 7 应用 如上海地铁 联络通道l 4 卅 广州地铁 联络通道 7 j 和南京地铁联络通道 8 1 等 但其施工成本很高 一座联 络通道的造价在2 8 0 3 5 0 万元 且不能达到永久改 良 土体的 目的 冻融引起的后期沉降较大 持 续时间较 长 q 一旦冷冻法失效则后果十分严重 如上海地铁4 号线 曾发生 因管理失误致使 冻结失效 引起 的流沙事 故 红普路站 九堡站 区间联络通道所在位置隧道埋 深较浅 路面情况具备加固条件 场地附近无重要建筑 物 具备降水条件 且与冷冻法施工相 比 采用地面加 固能节省资金 对土体 的加固持久 另外 采用地层加 固施工在 时间方面不影响盾构隧道 的施工 考虑到已 有的搅拌桩土体永久性加 固施工的成功案例 且相 对单轴与双轴搅拌 三轴搅拌更有效率 以及在饱和粉 砂地层中单独利用加 固无法取得隔水效果 决定对该 联络通道采用三轴搅拌桩联合降水施工方法来保证土 体稳 定 1工程概 况 杭州地铁 1 号线红普路站 九堡站区间 桩号K 2 5 9 8 2 8 3 K 2 7 0 6 6 7 8 右线全长1 0 8 5 2 6 m 左线全长 1 0 4 4 5 5 m 基本 呈东西走 向 为地下双线单圆盾构隧 道 隧道外径6 2 m 设计使用年限1 o 0 年 为防灾救援 及排水的要 求 需在站间桩号 K 2 6 5 0 0 0 0 处设置联 络通道 通道处轴线 间距1 2 0 6 4 m 结构覆土厚度8 5 9 m 最深处距地表1 3 7 m 1 1 地 质概 况 根据钻孔揭露的地层结构 岩性特征 埋藏条件及 物理力学性质 结合静力触探曲线和详勘地质资料 本 工程第四系地层厚约5 5 m 勘探深度 内主要为第四系 冲海相 海相及河流相沉积物 联络通道周围土质为砂质粉土 含水量高 若处理 不当易产生流沙等***地质灾害 联络通道 自上而下 所处 土层为 砂质粉 土夹粉砂 全场 分布 层厚1 9 0 8 1 O 砂 质粉土 全场分布 层厚0 7 0 3 4 0 m 粉砂夹砂 质粉土 全场 分布 层厚 1 4 1 1 0 m 淤泥质粉质粘土 全场分布 层厚2 9 0 9 8 0 m 图1 1 2 联 络通 道 设计概 况 联络通道采用新奥法施工 采用复合式衬砌结构 初期支护与二次衬砌间设置防水层 其工程结构 由两 个与隧道相交的喇叭 口 通道等组成 图2 联络通道 的设计参数为 1 初期支护 格栅拱 钢 筋网 喷 射混凝土 厚度 为3 0 0 ram 2 二次衬砌 C 3 0模筑防水混凝土 厚度为4 5 0 m m 为保证施 工期 一 l 一 驰 性 一 r 9 9 I 一 3 粉 土 夹 粉 尉 I 苫 茼程一 Z 一 6 粉砂夹粉 一 淤泥质粉质 t 一 2 淤泥质粘j 一 3 砂夹 粉土互 一 j 粘 曾砂 耢 厦 固 粉 土 一 1 中细砂 图1 联络通道加固区地 质剖面示意 图2 联络通道结构示意 间土体稳定 需事先对通道周围土体进行地层加 固和 降水 2 三轴 搅拌桩联合降水施工 根据联络通道的设计方案 先在地面对土体利用 三轴搅拌桩加固 根据施工深度布置降水 为联络通道 施工创造条件 然后在隧道内以暗挖方式为主体 以新 奥法施工理论为指导 应用短段掘衬技术 按工程结构 特点分区分层分工序施工建造联络通道 2 1 三轴搅拌桩加固施工方案 2 1 1加 固方案 为确保施工过程中开挖土体有一定的自承力和 自 承时间 为新奥法开挖方案的实现创造前提条件 该做 法也可减少降水产生的沉降对已建成盾构隧道和周围 建筑的影响 杭州地铁1 号线8 号盾构隧道联络通道选用三轴搅 拌工法加 固 根据联络通道上方和周边土体 的荷载情 况 将联络通道设计位置周边土体分为3 个区进行加 固 加固区的平面和立面如图3 所示 I 区 弱加固区 水 2 0 8 建筑技术 第 4 3卷第 3期 泥掺量 1 0 I I 区 强加 固区 水泥掺量2 0 无侧限抗 压 强度q 为1 2 1 5 MP a I I I 区 强加 固区 水 泥掺量 2 0 无侧限抗压强度q 为1 2 1 5 MP a 且保证桩底进 入 1 隔水层3 5 m 按设计要 求 桩径8 5 0 mm 搭接 2 5 0 mm 这样设计既可满足施工需要 又可进 步节 省 造价 左线 右线 I区 7 0 0 J I I l7 0 0 b 图3 联络通道加 固做法示意 a 平面图 b lJ 面 图 为确保 区形成隔水帷幕 需使桩之间形成有效 搭接 因此应尽可能在 区采用套打一孔法施工 由工 艺原因不能套打的部位 由1 排变成3 排施工 以确保桩 体 的隔渗功能 2 1 2施工技 术参数 影响搅拌桩强度及抗渗性能的主要 因素有地基土 层性质 水泥 用量 搅拌水泥土的均匀性和施工深度 等 对于特定土层条件 主要是控制水泥用量及水灰 比 确保一定 的泵送压力 合理选择下沉 与提升速度 使形成的桩体满足设计所规定 的强度和抗渗要求 从 而保证加固后土体 的稳定性 施工中须加强以下各主 要施工参数 的控制 1 水泥掺入比 I 区 弱加 固区 1 0 I I 区及I I I 区 强加 固区 2 0 2 注浆流量 1 5 0 2 5 0 L m in 台 钻杆在下沉和 提升时均需注入水泥浆液 3 浆液配比 水 水泥 1 5 2 0 水泥采用3 2 5 级 普通硅酸盐水泥 4 泵送压力 1 5 2 5 MP a 5 速度控制 下沉 1 0m min 提升 1 5 2m min 钻杆 下沉与提升速度须满足搅拌桩水泥浆设计 注入 量的必需时间 在钻杆下沉与提升过程 中 应按技术 交底要求均匀 连续 地注入拌制的水泥浆液 钻杆提 升完毕时 设计水泥浆液全部注完 搅拌桩施 工结 束 6 桩长 I 区 弱加 固区 4 5 n l I I 区 强加 固区 1 3 IT I I I I 区 强加固区 2 1 4 m 2 1 3主要 施 工技 术措施 1 选择合理的施工加固顺序 结合三轴搅拌桩 施工工艺 为满足场地要求 先沿隧道纵 向施工左线隧 道加 固区左侧7 排 然后沿隧道纵向施工右线隧道加 固 区右侧5 排 最后沿隧道横向施工1 6 排完成整个加固区 的加 固工作 2 为保证三轴搅拌 桩加固 的连续性 和接头 质 量 水泥搅拌桩采用单侧挤压式连接的搭接方式 确 保搅拌桩间的搭接质量 进一步达 到加 固的目的 桩 与桩搭接时间不应大 于2 4h 如超过则在第二根桩施 工时增加注浆量2 0 同时减慢提升速度 为确保 区的隔水帷幕作用 加 固采用跳槽 式双孔全套复搅式 施工 如图4 所示 I 区则采用单侧挤压式施工 卜 卜 卜 L 卜 2 卜 图4 区三轴搅拌 桩旆工顺序示意 2 2降水措 施 2 2 1降水做 法 降水 前 先通过管 片上预留 的注浆 孔进行二次 注浆 以防地 下水通过管片壁后 的空 隙形成渗流通 道而影响降水效果 以右线管片为例 在预留管片所 在环 和其前后各两环范 围内 的每片管 片 即第4 4 1 环 至第4 4 8 环 采用3 个注浆孔注浆 而第4 4 0 环 和第4 4 9 环 因距离施 工位置较远 只在每片管 片***的注浆 孔 注浆 注 浆总量 达5 0 t 以确 保管 片背后 的密 水 性 在壁 后注浆后打入1 8 号共8 个水 井进行 降水处 理 由于场地*** 沿加 固区外缘与左右线垂直的方向 布置了3 对水井 其中沿左 右线 内侧分别为7 8 号水井 2 0 1 2 年 3 月 杨勇勇 等 采用三轴搅拌桩 联合降水施工隧道联络通道的施工工法 2 0 9 和3 4 号水井 因联络通道施 工从右线开始 故在右线 右侧增加了5 6 号水井以确保 开挖顺利进行 同时 沿 隧道的平行方向因没有隧道阻隔地下水 渗流场梯度 较平 考虑到抽水机 的功率和场地*** 在距加固区较 远处布置了降水井 以确保降水深度 图5 为降水井平 面布置 加 固土体范围 通道 中心线 l 8 曼 n 毫 7 号水井 一 8 1 号水井 c 6 8 1 0 I 宝 3 号水 水井2 粤 水 器 8 l璺 隧道边线 l 图6 通道二衬施工现场 加固 符合实际工程特点 但在饱和粉砂地层 中单独利 用加 固无法取得隔水效果 通过隧道盾构管片中预留 的注浆孔注浆 切断地下水渗流通道确保了降水效果 设置水井降水为联络通道施工创造了条件 由于加固 区土体 的变形模量增大 使降水产生的固结沉降能控 制在允许范围内 与冷冻法相 比 采用三轴搅

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