地鐵工程盾構(gòu)下穿高鐵橋樁段橋樁加固技術(shù)

張志鵬

(中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300350)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了交通行業(yè)的快速發(fā)展，但是隨著城市人口數(shù)量增加，給城市交通提出了更高的要求。在此過程中，要想保證城市交通運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性，在進(jìn)行地鐵工程盾構(gòu)下穿高鐵橋樁段橋樁施工過程中，必須把加固技術(shù)運(yùn)用其中。但是從目前情況來說，在進(jìn)行地鐵工程盾構(gòu)下穿高鐵橋樁段橋樁施工過程中，因?yàn)槭艿礁鞣N施工因素的影響，導(dǎo)致施工難度比較大，一旦操作失誤，必將會(huì)引發(fā)施工問題，無法保證工程施工質(zhì)量。因此在進(jìn)行地鐵施工過程中，需要結(jié)合工程實(shí)際情況，把加固技術(shù)運(yùn)用其中，通過優(yōu)化施工思路和方案，加強(qiáng)施工各個(gè)環(huán)節(jié)把控，不僅保證工程整體施工質(zhì)量安全，還能減小周圍建筑物影響高鐵運(yùn)營的安全。

一、工程概述

興業(yè)北街站～犀浦站盾構(gòu)區(qū)間，全長約1356 m，本區(qū)間由興業(yè)北街站雙線始發(fā)，兩臺盾構(gòu)機(jī)向犀浦站掘進(jìn)，在犀浦站端頭側(cè)穿成灌高鐵郫縣特大高架橋橋樁，橋墩采用M型橋墩，該墩是一個(gè)3柱式鋼架墩，區(qū)間隧道距181號橋樁最小凈距約5.3m，距180、182號橋樁分別17.6m、16.2m。盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿橋樁段地層主要為稍密卵石土層及中密卵石土層，地下水位實(shí)測值為6m-8m。區(qū)間隧道距離181號橋樁較近，側(cè)穿前需對橋樁進(jìn)行加固。盾構(gòu)側(cè)穿平面圖見圖1。

在此工程中，由于所處地理環(huán)境比較復(fù)雜，水泥-水玻璃雙液漿的配比是工程質(zhì)量控制核心要素。結(jié)合地質(zhì)詳勘資料，興～犀盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿的地層為稍密卵石土層和中密卵石土層，雙液漿初凝時(shí)間較短，注漿要求必須達(dá)到設(shè)計(jì)的擴(kuò)散半徑，又不能因漿液擴(kuò)散半徑過大而造成材料浪費(fèi)成本增加，因此選擇合適的配合比既能夠控制漿液流動(dòng)范圍，又能達(dá)到加固土體的效果，降低成本。并且該工程區(qū)間隧道距離181號橋樁較近，施工困難。根據(jù)地質(zhì)詳勘資料，橋樁地層是稍密卵石土層、中密卵石土層、密實(shí)卵石土層，工程性質(zhì)好，強(qiáng)度大。橋樁加固不能擾動(dòng)橋樁周圍土體，鉆孔難度大，技術(shù)要求高，施工較困難。加固區(qū)域緊鄰犀浦地鐵站、成灌高鐵，過往人員車輛繁忙，保護(hù)目標(biāo)較多，需要協(xié)調(diào)工作量大。

圖1 盾構(gòu)側(cè)穿平面圖

二、地鐵工程盾構(gòu)下穿高鐵橋樁段橋樁加固技術(shù)

（一）盾構(gòu)側(cè)穿橋樁加固方法

該工程兩側(cè)采取長度為20.58mφ108@700mm的鋼管隔離樁，并且在隔離樁之間設(shè)定了型號為20.58mDN80@700mm的袖閥管，并根據(jù)橋樁實(shí)際情況，對周圍土地進(jìn)行加固處理，在加固過程中采用的漿液主要以水泥-水玻璃雙液漿為主。橋樁加固平面布置圖見圖2。

圖2 橋樁加固平面布置圖

在進(jìn)行跟管鉆進(jìn)施工過程中，需要根據(jù)過程實(shí)際情況，結(jié)合工程坐標(biāo)，明確放射隔離樁控制點(diǎn)，同時(shí)設(shè)定好控制樁位置。鉆孔機(jī)結(jié)合測量結(jié)果隔離樁和袖閥管中心點(diǎn)位，核查位置偏差不得超過5cm。采用傳統(tǒng)鉆頭進(jìn)行打孔，孔徑長度為0.5m左右，給跟管鉆進(jìn)提供條件。鉆孔鉆進(jìn)施工過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況邊添加鉆桿邊添加套管。在跟管鉆進(jìn)設(shè)計(jì)深度以后，停止鉆進(jìn)施工。在鋼花管安裝過程中，需要在完成鉆孔工作以后進(jìn)行，適當(dāng)?shù)靥嵘撎坠苤苻D(zhuǎn)速率。在完成尺寸為φ146×6mm跟管工作之后，利用φ108鋼花管將其安置到孔底中，做好加固處理工作。之后拔出地質(zhì)套管，在拔管時(shí)需要防止鋼花管被拔出。每間隔5m位置在鋼花管中安置一個(gè)對中環(huán)，對中環(huán)在現(xiàn)場應(yīng)用尺寸為8mm圓鋼焊接而成。

（二）袖閥管注漿施工

在本工程施工過程中，在鋼管隔離樁位置設(shè)定袖閥管注漿對橋樁實(shí)施加固。袖閥管注漿施工流程見圖3：

圖3 袖閥管注漿施工流程

在進(jìn)行鉆孔施工過程中，同上述流程相同，根據(jù)工程實(shí)際情況安裝套殼料、袖閥管及固管止?jié){。在鉆到設(shè)計(jì)深度以后，需要進(jìn)行孔洞清理，并利用鉆桿泵將套殼料傳遞到孔底，在孔口移出原漿液以后，對原漿液濃度進(jìn)行測量，滿足工程施工要求之后停止注入套殼料。根據(jù)注漿段實(shí)際情況，依照施工要求進(jìn)行袖閥管施工。要想防止受到孔內(nèi)浮力影響，無法保證孔內(nèi)浮力施工的通暢性，應(yīng)該第一時(shí)間向管內(nèi)注水。在固管止?jié){過程中，把注漿管插入到外花管與孔壁之間的環(huán)形間隙中，同時(shí)將止?jié){固管料壓入在孔口上部2m位置處，直到孔口返止?jié)鉂{為止。利用速凝水泥漿當(dāng)作止?jié){固管料，在水泥漿中，水和水泥的比例為1∶1.5。根據(jù)工程實(shí)際情況，由黏土和水泥根據(jù)配比要求制定套殼料，水泥和黏土以及水之間的比例為 1∶（1～1.5）∶（1.5～1.88），并且漿液重量大約是1.5，漏斗黏度25s左右。在注漿過程中，應(yīng)該把雙栓塞芯管插入孔底以備灌漿。雙栓塞芯管應(yīng)該進(jìn)行加固連接，在氣密性測量滿足相關(guān)要求之后才能應(yīng)用。在灌漿的早期階段，利用漿料將套殼料壓破。在施加壓力時(shí)，如果壓力突然降低，進(jìn)料量不斷升高，則預(yù)示已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“開環(huán)”。在完成開環(huán)施工以后，需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行注漿，根據(jù)每組注漿參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以50cm為單位，設(shè)定一個(gè)灌漿段，灌注漿液為水泥-水玻璃雙液漿。要想防止發(fā)生串漿現(xiàn)象，在注漿過程中需要采取“隔一注一”方式進(jìn)行。

（三）水泥-水玻璃雙液漿配比測定

在進(jìn)行漿液配比過程中，水灰比采用固定值1：1的方式，只要在改變水泥漿液與水玻璃漿體積比和水玻璃漿液濃度兩項(xiàng)進(jìn)行試驗(yàn)。

圖4 水泥漿∶水玻璃（體積比）——水玻璃濃度——初凝時(shí)間關(guān)系圖

根據(jù)圖4可以得知，水玻璃中Be值相對偏低的情況下，將無法滿足該工程加速水泥漿凝固效果；而水玻璃中Be值在9Be′～30Be′時(shí)，不會(huì)給雙液漿的初凝時(shí)間帶來比較明顯的影響；如果水玻璃濃度變化范圍是14Be′～36Be′，雙液漿終凝時(shí)間不會(huì)出現(xiàn)較大改變；在水玻璃濃度逐漸降低的情況下，雙液漿的終凝時(shí)間將會(huì)隨之升高，在雙液漿終凝時(shí)間出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)以后，將會(huì)發(fā)生終凝時(shí)間直線上升的狀況。

假設(shè)漿液終凝時(shí)間比較長，漿液將會(huì)出現(xiàn)自由擴(kuò)散現(xiàn)象，不但無法滿足橋樁加固效果，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)材料的大量消耗。但是，要想滿足漿液初凝和終凝之間時(shí)間差要求，應(yīng)該在注漿過程中，做好泥漿擴(kuò)散半徑的把控工作，保證漿液擴(kuò)散不得太遠(yuǎn)。

經(jīng)過上述分析成果可以得知，采取不同水灰比的漿液和一定水玻璃雙液漿注漿加固過程中，雙液漿初凝時(shí)間不會(huì)出現(xiàn)較大變化。但是在不同水泥漿和水玻璃體積比的情況下，將會(huì)出現(xiàn)經(jīng)過一個(gè)拐點(diǎn)以后的雙液漿終凝時(shí)間不斷升高，同時(shí)變化量較大。要想更好地滿足工程施工要求，減少材料消耗，節(jié)省工程成本，在曲線拐點(diǎn)附近選擇水泥漿-水玻璃雙液漿體積配比和水玻璃濃度應(yīng)該根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇。通過工程現(xiàn)場實(shí)際情況的考核以及現(xiàn)場檢測，最終采用的水灰比是1∶1，水玻璃濃度17Be′。

（四）質(zhì)量保證措施

在進(jìn)行工程施工之前，采用的施工方式為“先探后挖”，明確核查各個(gè)管線具體分布位置。在出現(xiàn)串漿現(xiàn)象以后，現(xiàn)場諸多注漿機(jī)可以同時(shí)進(jìn)行注漿施工，在注漿過程中，應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行漿孔清理，待該串漿管注漿的情況下，除掉堵塞物，利用鋼絲或者對應(yīng)長度的細(xì)圓鋼進(jìn)行管道清理。直到?jīng)]有異物之后，才能繼續(xù)注漿。在完成注漿工作以后，把水管插入到袖閥管中，泵入清水，沖刷袖閥管內(nèi)殘留水泥漿。在完成清洗施工以后，需要借助膠布將管口封死，從而便于在橋樁位置出現(xiàn)幾何變形的情況下可以第一時(shí)間重新注漿。在施工過程中，應(yīng)該做好監(jiān)管工作，及時(shí)反饋相關(guān)信息，并修改注漿參數(shù)。在注漿中，需要觀察地面和橋樁實(shí)際情況。例如，出現(xiàn)被加固橋樁上抬情況，注漿應(yīng)該立即暫停。

三、結(jié)束語

總而言之，在進(jìn)行地鐵施工過程中，因?yàn)槭艿降刭|(zhì)環(huán)境因素影響，要想保證施工質(zhì)量，需要采用加固施工工藝，從而保證地鐵工程盾構(gòu)下穿高鐵橋樁段橋樁施工質(zhì)量安全。通過采用雙液漿配比施工工藝，不但能夠縮短施工期限，同時(shí)還能在盾構(gòu)掘進(jìn)過程對地層擾動(dòng)下實(shí)現(xiàn)理想的止水緩流作用，提升工程抗?jié)B能力和整體性，從而達(dá)到橋樁保護(hù)加固效果，保障高鐵行車安全。