濟(jì)南市地鐵工程盾構(gòu)側(cè)穿中央廣場(chǎng)承重樁專項(xiàng)施工方案研究

王 凱

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司 河北涿州 072700）

1 工程概況

本地鐵工程位于山東省濟(jì)南市。本標(biāo)段盾構(gòu)隧道共一個(gè)區(qū)間，即歷下廣場(chǎng)站至綢帶公園站區(qū)間。該區(qū)間由歷下廣場(chǎng)站小里程端引出依次下穿解放東路、橫十路、橫八路接入綢帶公園站南端頭井。

左線793.615m（實(shí)際788.298m，有5.317m 短鏈），右線860.812m。盾構(gòu)側(cè)穿地下空間樁基里程為SK1+103.080~ SK1+146.720（XK1+107.806~ XK1+146.720），側(cè)穿范圍長(zhǎng)度為左線39m、右線44m。

2 工程地質(zhì)

盾構(gòu)側(cè)穿中央廣場(chǎng)承重樁基地層為15-1 層碎石，22-1 強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r、21-1 強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、21-4 層溶洞、21-2 中風(fēng)化灰?guī)r，區(qū)間大部分位于21-2 中風(fēng)化灰?guī)r。圍巖等級(jí)為Ⅲ～Ⅵ級(jí)。中央廣場(chǎng)樁基地質(zhì)縱剖面圖如圖2 所示。

3 區(qū)間與中央廣場(chǎng)承重樁相對(duì)關(guān)系

濟(jì)南CBD 中央公園地下空間項(xiàng)目位于山東省濟(jì)南市東部燕山新區(qū)，規(guī)劃CBD 中央公園及城市代征道路新濼大街、橫七路地塊內(nèi)。該項(xiàng)目屬于地下公共建筑。

擬建區(qū)間在SK1+103.080~ SK1+146.720（XK1+107.806~ XK1+146.720）處下穿地下空間開(kāi)發(fā)結(jié)構(gòu)，該處地下空間采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)形式，樁徑1000mm，樁長(zhǎng)12.9 米，地下空間結(jié)構(gòu)底板距離區(qū)間隧道拱頂最近處約3.3m。

（1）區(qū)間與中央廣場(chǎng)承重樁相對(duì)關(guān)系

區(qū)間盾構(gòu)側(cè)穿地下空間承重樁基，地質(zhì)以粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r為主，隧道位于水位線以上，在中建八局地下空間施工場(chǎng)地內(nèi)隧道埋深約3.3m；其中左線隧道邊緣距西側(cè)樁基約為4665mm，距東側(cè)樁基約為3135mm（隧道直徑6400 mm，開(kāi)挖直徑6680mm），其中右線隧道邊緣距西側(cè)樁基約為3100mm，距東側(cè)樁基約為3750mm（隧道直徑6400 mm，開(kāi)挖直徑6680mm）。隧道結(jié)構(gòu)距樁基較近，由于樁基抗剪能力差，盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中可能會(huì)對(duì)樁基產(chǎn)生側(cè)壓力，嚴(yán)重時(shí)影響樁基的正常使用。其相對(duì)位置關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖1 區(qū)間平面圖

圖2 中央廣場(chǎng)樁基地質(zhì)縱剖面圖

（2）側(cè)穿樁基周圍環(huán)境

區(qū)間側(cè)穿樁基段地面為地下空間施工場(chǎng)地，北側(cè)為綢帶公園站接收端結(jié)構(gòu)，周圍無(wú)重要構(gòu)、建筑物，無(wú)地下管線，如圖4 所示。

圖3 區(qū)間隧道與地下空間相對(duì)位置圖

4 施工進(jìn)度計(jì)劃

圖4側(cè)穿樁基周圍環(huán)境

盾構(gòu)側(cè)穿地下空間樁基里程為SK1+103.080~ SK1+146.720（XK1+107.806~ XK1+146.720），側(cè)穿范圍長(zhǎng)度為左線39m、右線44m。盾構(gòu)側(cè)穿地下空間樁基范圍內(nèi)實(shí)行不間斷連續(xù)掘進(jìn)，中途不停機(jī)。

結(jié)合當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)施工條件及本區(qū)間地質(zhì)條件，平均單班可掘進(jìn)3～5 環(huán)，預(yù)計(jì)7 天即可到達(dá)中央廣場(chǎng)南端頭樁基，12 天即可到達(dá)綢帶公園南端頭井。

5 施工方案

由于掘進(jìn)地層為全斷面巖層，地層具備較好自穩(wěn)能力，盾構(gòu)側(cè)穿樁基時(shí)以正常掘進(jìn)為主，并加強(qiáng)對(duì)地面及樁基的監(jiān)測(cè)，發(fā)生沉降時(shí)以洞內(nèi)注漿為主，嚴(yán)重時(shí)進(jìn)行地面注漿加固地層。

5.1 盾構(gòu)掘進(jìn)

（1）根據(jù)左線掘進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行計(jì)算總結(jié)優(yōu)化，側(cè)穿樁基的掘進(jìn)參數(shù)如下表所示。

表1 掘進(jìn)參數(shù)表

（2）掘進(jìn)中盡量保持勻速前進(jìn)，不可速度驟升驟降，嚴(yán)格控制出土量盡量減少超挖或欠挖；

（3）盾構(gòu)司機(jī)必須選用有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)，以便掘進(jìn)數(shù)據(jù)異常時(shí)能迅速進(jìn)行反應(yīng)操作；

（4）嚴(yán)格控制出土量，出土量過(guò)大時(shí)及時(shí)向值班領(lǐng)導(dǎo)反饋，值班領(lǐng)導(dǎo)安排進(jìn)行地面注漿進(jìn)行地層加固；

（5）過(guò)匝道期間制定領(lǐng)導(dǎo)值班制度，掘進(jìn)過(guò)程中安排專人進(jìn)行地面巡視，發(fā)現(xiàn)異常立即通知值班領(lǐng)導(dǎo)；

（6）盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制姿態(tài)在±30mm 之內(nèi)，盡量少做糾偏動(dòng)作，即使做糾偏動(dòng)作，幅度也不宜過(guò)大；

（7）施工時(shí)應(yīng)對(duì)隧道及匝道結(jié)構(gòu)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，隆陷控制值為+10～-30mm，監(jiān)測(cè)值達(dá)到預(yù)警值（預(yù)警值為控制值的70%）時(shí)應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位并制定處理方案，樁基傾斜度控制值為2‰；

（8）嚴(yán)格控制管片拼裝質(zhì)量，為防止因管片的變形而引起地層的過(guò)度擾動(dòng)，管片螺栓必須做到三次復(fù)緊：即拼裝管片時(shí)一次擰緊，推出盾尾后二次擰緊，后續(xù)盾構(gòu)掘進(jìn)至每環(huán)管片拼裝前，對(duì)相連已成環(huán)的3 環(huán)范圍內(nèi)管片螺栓進(jìn)行全面檢查并復(fù)緊。

5.2 洞內(nèi)二次加固

5.2.1 洞內(nèi)二次加固原則

盾構(gòu)側(cè)穿樁基時(shí)，掘進(jìn)出土過(guò)多造成沉降超限，則需要進(jìn)行洞內(nèi)二次加固。需要進(jìn)行洞內(nèi)二次注漿加固的標(biāo)準(zhǔn)：

（1）地面沉降達(dá)到控制值（3cm）；

（2）樁基傾斜達(dá)到控制值（2‰）；

（3）管片存在下沉現(xiàn)象。

5.2.2 洞內(nèi)二次加固方法及加固范圍

洞內(nèi)使用靜壓注漿機(jī)進(jìn)行二次加固。加固范圍為沉降點(diǎn)對(duì)應(yīng)環(huán)及該環(huán)前后各3 環(huán)范圍，如圖5 所示。

5.2.3 加固施工工藝

每環(huán)上部120o注2 個(gè)孔，下部120o注2 個(gè)孔，注漿時(shí)先注下部點(diǎn)位再注上部點(diǎn)位，如圖6 所示。注漿時(shí)進(jìn)行跳環(huán)施工，每次跳一環(huán)。使用電鉆在注漿孔底部鉆孔，鉆桿長(zhǎng)度大于700mm，將注漿孔打通后，在注漿孔上擰上注漿頭，注漿頭上接上閥門及三通，三通連接注漿管。使用靜壓注漿機(jī)注射雙液漿（即水泥漿與水玻璃混合）。注漿壓力0.15～0.3MPa。注漿施工完后，使用快速水泥對(duì)注漿孔進(jìn)行封堵，并擰上防水蓋。

圖5 洞內(nèi)加固范圍示意圖

圖6 每環(huán)注漿點(diǎn)位選擇范圍示意圖

表2 雙液漿材料配比表

5.3 地面加固措施

5.3.1 洞內(nèi)二次加固原則

盾構(gòu)側(cè)穿樁基時(shí)，推力土倉(cāng)壓力過(guò)大造成地層側(cè)壓力過(guò)大或掘進(jìn)出土過(guò)多造成沉降超限。 需要進(jìn)行地面注漿加固的標(biāo)準(zhǔn)：

（1）地面沉降大于控制值洞（3cm）；

（2）樁基傾斜達(dá)到控制值（2‰）；

（3）洞內(nèi)注漿達(dá)不到加固保護(hù)樁基效果。

5.3.2 地面注漿加固方法及加固范圍

使用高壓注漿進(jìn)行地面注漿加固，加固范圍為沉降或樁基傾斜位置前后各3m 范圍內(nèi)，樁間距600mm，平行于樁基設(shè)置4 排旋噴樁（樁基兩側(cè)分別平行設(shè)置2 排），旋噴樁深度為隧道底部下1m。

5.3.3高壓旋噴樁加固原理

利用鉆孔通過(guò)高壓清水旋轉(zhuǎn)噴射切割清洗和壓風(fēng)機(jī)氣舉清渣把樁兩側(cè)中夾層的黏土從夾層中清理出來(lái)，然后高壓注入水泥漿液，水泥漿液在清洗后形成的空隙部位擴(kuò)散滲透，填充到風(fēng)化巖的裂隙中，與松散破碎的巖塊、黏土重新膠結(jié)成為整體，有效的加固樁基兩側(cè)的地層，填補(bǔ)空洞。

5.3.4 施工工藝及參數(shù)

（1）鉆孔：使用地質(zhì)鉆孔機(jī)進(jìn)行鉆孔。

（2）壓力清水沖洗清孔：使用鉆孔機(jī)從孔底開(kāi)始噴射高壓水，轉(zhuǎn)動(dòng)注漿管使高壓水旋轉(zhuǎn)切割松散巖和泥巖，以每分鐘0.5 米的速度向上緩慢提升（提升的高度為樁底到穩(wěn)定巖面的距離），將樁底到巖面的鉆孔沖刷擴(kuò)大，被沖刷掉的巖土在高壓水的作用下被沖上樁頂，從注漿導(dǎo)管排出樁外。直到由鉆孔底向上完全返出清水即可終止注水；

（3）水泥漿液配制：水灰比：水灰比為0.5～1.0，一般采取先稀后濃的原則灌注，水泥選用42.5R普硅水泥，水泥漿：水玻璃=1:1（體積比）；

（4）高壓注漿：使用注漿機(jī)將水泥漿液通過(guò)注漿管從孔底開(kāi)始注漿，壓力達(dá)到2.5MPa 后向上提升0.3m，直至將孔注滿為止；

（5）補(bǔ)漿：噴射結(jié)束后，水泥漿不斷析水固結(jié)，漿面隨之下降，此時(shí)應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充水泥漿液，直至液面不再下降為止。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以濟(jì)南市地鐵工程為基礎(chǔ)，研究了歷下廣場(chǎng)站至綢帶公園站區(qū)間的地質(zhì)特點(diǎn)以及該區(qū)間與中央廣場(chǎng)承重樁相對(duì)關(guān)系，提出了盾構(gòu)側(cè)穿中央廣場(chǎng)承重樁專項(xiàng)的施工進(jìn)度和施工方案，分別從盾構(gòu)掘進(jìn)，洞內(nèi)二次加固，地面加固措施三個(gè)方面研究了施工的具體措施和方法。以上提到的施工技術(shù)可為后續(xù)施工和其他的地鐵施工提供借鑒和指導(dǎo)。