岩溶发育地区盾构施工端头加固处理技术的探讨.doc

岩溶发育地区盾构施工端头加固处理技术的探讨 　　摘要：盾构端头加固是盾构机始发（到达）技术的重要组成部分。洞门涌水、涌砂、塌方在盾构施工中屡见不鲜；端头加固的成功与否直接影响到盾构机能否安全始发（到达）。文章结合工程实例，详细阐述在岩溶发育地区，盾构端头加固技术方法，有效克服地下水丰富、砂层深厚、溶洞发育等不利因素，确保了盾构机安全始发（到达）。 　　 　　关键词：岩溶地区盾构端头加固施工技术探讨 　　中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 　　 　　1.工程概况 　　某地铁盾构区间工程位于广州北部岩溶发育地区，溶（土）洞发育，地下水丰富，上覆深厚砂层，线路区间从A车站始发，沿花都区重要干道，穿越河流、高速公路路基后到达B车站。经综合比选，采用两台泥水平衡盾构机进行施工。为了确保盾构始发（到达）的安全，需对相应端头进行加固处理。 　　2.工程地质和水文情况 　　2.1工程地质 　　该工程位于广花盆地，地貌上属于河流冲击洪积平原，地势平坦。岩土工程勘察报告显示：该场地主要为人工填土层，厚度2.2～3.2m；冲积～洪积砂层，厚度5.5～17.0m，分别为粉细砂层、中粗砂层及砾砂层；冲积～洪积土层，厚度为3.0～4.3m，主要为：流塑～软塑状冲积～洪积粘性土层，可塑状冲积～洪积粘性土层；残积土层，厚度1.55～5.7m，泥灰岩、炭质灰岩微风化带，厚度为0.80～13.50m，石灰岩微风化带，厚度0.10～40.60m；下覆基岩主要为石炭系岩层。岩溶主要发育在石炭系石灰岩中。盾构始发(到达)端头加固范围内均揭露有溶洞，共5个，高度分别是1.0m～2.8m不等。 　　2.2水文环境 　　根据岩土工程勘察报告：地下水类型主要为第四系松散土层孔隙水，碎屑岩类裂隙水及碳酸盐类裂隙溶洞水。勘察所揭露的区间地下水水位埋藏，初见水位埋深为0.40～7.30m，平均埋深为2.61m，稳定水位0.70～8.70m，平均埋深为4.13m。第四系孔隙水与地表水具有水力联系，主要由大气降补给，经测试，其渗透系数为1.90～12.2m/d，属强透水含水层。 　　3.盾构施工端头的安全风险 　　3.1加固体强度不足，发生过大沉降变形，甚至沉陷。 　　3.2洞门发生漏水，进而涌水、涌砂、水土流失、地面坍塌，甚至危及周边建构筑物安全。 　　3.3盾构击穿加固体和地面，无法建立有效的土压（泥水）平衡，直接影响始发或到达安全。 　　4.端头加固处理的技术方法 　　4.1加固形式的选定 　　4.1.1由于地质条件较为复杂，为保证盾构始发（到达）安全，经综合比选，选用外包素砼连续墙＋双管旋喷桩＋降水井的方式，进行全断面加固法处理。即：加固范围为车站端头外10m，左右线隧道中心线外扩5m，外包600mm厚的素砼连续墙，并从地面施工至隧道底下3m，连续墙包围内设置Φ800mm的双管旋喷桩，桩间间距650mm，咬合150mm，旋喷桩加固深度从盾构隧道结构顶砂层以上0.5m到进入微风化岩0.5m，具体如（图1）所示。 　　图1：端头加固范围示意图（单位：mm） 　　 　　4.1.2各加固环节作用分析 　　考虑地层条件和旋喷桩的特点，采用溶洞超前预处理、外包素砼连续墙、旋喷桩、降水井等综合技术措施，克服地层条件等不利因素，提高加固体的质量，以达到加固目的。分析见（表1）所示： 　　表1 　　 　　 　　 　　 　　4.1.3由表1分析可知，旋喷桩施工是端头加固的核心内容；成桩质量好坏影响整个端头加固处理的成败。经过比选，选用二重管旋喷桩进行加固。二重管法又称浆液、气体喷射法，是利用二层射管，将高压力水泥浆液和空气同时横向喷射。浆液在四周形成的空气膜的条件下喷射，加固范围较大，达到加固土体的作用。 　　4.2施工顺序 　　溶洞处理→素砼连续墙→旋喷桩→降水井 　　4.3材料选用 　　4.3.1溶（土）洞处理： 采用42.5R的普通硅酸盐水泥配置浆液，水灰比为1：1。 　　4.3.2连续墙：外包连续墙分两类槽段，其中A类槽段长为6m的标准连续墙，B类槽段为“L”型连续墙，用于外包折角位置；采用C20塑性砼。 　　4.3.3双管旋喷桩：采用42.5R硅酸盐早强水泥配置浆液，水灰比为1:1～1：1.2。 　　4.3.4降水井：采用直径Φ600mm的降水井。 　　4.4 工程施工技术要点 　　4.4.1溶洞处理 　　在端头隧道影响范围内（连续墙结构外3m范围、隧道结构线外2米范围），探孔发现的无充填或半充填溶洞，采用水泥浆进行充填预处理。水灰比：1：1；注浆压力0.4～0.6MPa。 　　4.4.2素砼连续墙 　　（1）成槽应间隔1～2段跳段进行，成槽至浇筑砼，槽壁暴露时间不超过24小时。 　　（2