N080607217吳鵬德南京地鐵某盾構(gòu)隧道端頭施工質(zhì)量控制

1、N080607217 吳鵬德南京地鐵某盾構(gòu)隧道端頭施工質(zhì)量控制本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：南京地鐵某盾構(gòu)隧道端頭施工質(zhì)量操縱及盾構(gòu)始發(fā)實測研究學(xué)院：南方學(xué)院專 業(yè)：土木工程（建筑工程） 學(xué)號：N080607217學(xué)生姓名： 吳鵬德 指導(dǎo)老師：張婷職稱：講師二 0 一二年五月二十一日 摘要盾構(gòu)始發(fā)端頭地層的穩(wěn)固性專門重要，這也是盾構(gòu)始發(fā)風(fēng)險所在。如 何確定土體加固的范疇，保證該時期加固土體的強(qiáng)度和安全性，是盾構(gòu)隧 道施工中必須解決的咨詢題。結(jié)合南京地鐵綠博園站端頭盾構(gòu)始發(fā)工程， 討論軟土地區(qū)常用加固方式，加固所采納的技術(shù)參數(shù)以及施工質(zhì)量操縱。 通過查閱資料和初步研究，本文得出：關(guān)于軟土地區(qū)，多采納

2、水泥土深層 攪拌樁 +高壓旋噴樁（或注漿）的加固方式，土體擾動極限平穩(wěn)理論運(yùn)算得 出的橫向加固尺寸小于構(gòu)造要求，只要能夠滿足構(gòu)造要求，土體在抗擊擾 動上就有足夠的安全系數(shù)。盾構(gòu)始發(fā)是盾構(gòu)隧道施工中的事故多發(fā)時期， 不管采取何種方法，土體加固和改良的成效是質(zhì)量操縱的關(guān)鍵，綠博園監(jiān) 測又在專門大程度上指導(dǎo)著工程的進(jìn)程，因此盾構(gòu)隧道端頭施工質(zhì)量操縱 及盾構(gòu)始發(fā)實測顯得專門重要，要專門注意盾構(gòu)隧道端頭加固的施工質(zhì)量 操縱以及工程監(jiān)測。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)始發(fā)；加固土體；設(shè)計方法；安全性；質(zhì)量操縱；工程 監(jiān)測。ABSTRACTKey words：shield machine launching；reinforc

3、ed soil ；design method； safety； quality control ； engineering monitoring.名目1 盾構(gòu)隧道技術(shù)的進(jìn)展 11.1 國外盾構(gòu)隧道技術(shù)進(jìn)展 11.2 我國盾構(gòu)隧道技術(shù)的進(jìn)展 11.3 盾構(gòu)隧道端頭加固方法 32 高壓噴射注漿法 42.1 高壓噴射注漿技術(shù)的進(jìn)展 4起源42.1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀 52.2 高壓噴射注漿法分類 62.3 高壓噴射注漿加固差不多原理 8102.4 高壓噴射注漿工法適用范疇及特點(diǎn)2.5 工程實例 143 深層攪拌樁法 143.1 深層攪拌法技術(shù)進(jìn)展 14起源143.1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀 153.2 深層攪拌

4、樁法加固型式的分類 173.3 深層攪拌樁法水泥加固土的原理 183.4 深層攪拌法的適用范疇 203.4.1 對地質(zhì)勘察的要求 203.4.2 適用土質(zhì)與加固深度 203.4.3 適用工程對象 213.5 工程實例 214 盾構(gòu)隧道端頭加固施工質(zhì)量操縱 224.1 工程概況 224.1.1 工程位置 224.1.2 地質(zhì)情形 234.2 端頭加固施工操縱措施 2525綠博園站的端頭井加固施工方法的選擇4.2.2 技術(shù)要求及工作量統(tǒng)計 254.2.3 加固強(qiáng)度檢驗方法 264.2.4 高壓旋噴樁施工工藝及技術(shù)要求 274.2.5 攪拌樁質(zhì)量通病防治 284.2.6 凍結(jié)加固方式及技術(shù)要求 29

5、4.2.7 施工質(zhì)量操縱措施 315 綠博園站盾構(gòu)始發(fā)實測 325.1 監(jiān)測方案 325.1.1 監(jiān)測目的 325.1.2 監(jiān)測項目 335.1.3 測點(diǎn)布置 335.1.4 監(jiān)測方法 345.1.5 監(jiān)測頻率 375.1.6 警報值 385.1.7 監(jiān)測儀器 385.1.8 監(jiān)測措施 385.2 始發(fā)監(jiān)測結(jié)果分析 395.2.1 監(jiān)測過程 395.2.2 監(jiān)測情形分析 405.2.3 凍結(jié)運(yùn)算公式 435.2.4 監(jiān)測結(jié)論 45 小結(jié) 461 盾構(gòu)隧道技術(shù)的進(jìn)展1.1 國外盾構(gòu)隧道技術(shù)進(jìn)展1.2 我國盾構(gòu)隧道技術(shù)的進(jìn)展盾構(gòu)隧道技術(shù)即是盾構(gòu)隧道掘進(jìn)技術(shù)，是隨著盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)持續(xù)進(jìn)展創(chuàng) 新而持續(xù)進(jìn)展

6、的。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，現(xiàn)代盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)集機(jī)、 電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧 道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)已廣泛用于地鐵、鐵路、公路、 市政、水電隧道工程。我國的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)制造和應(yīng)用始于 1963 年，上海隧道工程公司結(jié)合 上海軟土地層對盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)、預(yù)制鋼混凝土襯砌、隧道掘進(jìn)施工參數(shù)、隧 道接縫防水進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究。 研制了 1臺直徑4.2m的手掘式盾構(gòu)進(jìn) 行淺埋和深埋隧道掘進(jìn)試驗，隧道掘進(jìn)長度68m。1965 年，由上海隧道工程設(shè)計院設(shè)計、江南造船廠制造的 2 臺直徑 5. 8m的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)了 2條地鐵區(qū)間隧

7、道，掘進(jìn)總長度120 0m。1966 年，上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采納由上海隧道工程設(shè)計院設(shè)計、江南造船廠制造的我國第一臺直徑 10.2m超大型網(wǎng)格擠壓盾構(gòu) 掘進(jìn)機(jī)施工，輔以氣壓穩(wěn)固開挖面，在黃浦江底順利掘進(jìn)隧道，掘進(jìn)總長 度 1322m。70年代，采納1臺直徑3.6m和2臺直徑4.3m的網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)，在 上海金山石化總廠建設(shè) 1 條污水排放隧道和 2條引水隧道，掘進(jìn)了 3926m 海底隧道，并首創(chuàng)了垂直頂升法建筑取排水口的新技術(shù)。1980 年，上海市進(jìn)行了地鐵 1 號線試驗段施工，研制了一臺直徑 6.41 m 的刀盤式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，后改為網(wǎng)格擠壓型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，在污泥質(zhì)粘土地 層中掘進(jìn)

8、隧道 1230m。1985年，上海延安東路越江隧道工程1476m圓形主隧道采納上海隧道股份設(shè)計、江南造船廠制造的直徑11.3m網(wǎng)格型水力機(jī)械出土盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。1987年上海隧道股份研制成功了我國第一臺© 4.35m加泥式土壓平穩(wěn)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，用于市南站過江電纜隧道工程，穿越黃浦江底粉砂層，掘進(jìn)長度583m,技術(shù)成果達(dá)到80年代國際先進(jìn)水平，并獲得1990年國家科技 進(jìn)步一等獎。1990 年,上海地鐵 1 號線工程全線開工, 18km 區(qū)間隧道采納 7 臺由法 國 FCB 公司、上海隧道股份、上海隧道工程設(shè)計院、滬東造船廠聯(lián)合制造 的© 6.34m 土壓平穩(wěn)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。每臺盾構(gòu)月

9、掘進(jìn)200m以上，地表沉降操 縱達(dá)+1-3cm。1996年，上海地鐵2號線再次使用原7臺土壓盾構(gòu)，并又 從法國F米T公司引進(jìn)2臺土壓平穩(wěn)盾構(gòu)，掘進(jìn)24千米區(qū)間隧道。上海地 鐵 2 號線的 10 號盾構(gòu)為上海隧道公司自行設(shè)計制造。90年代,上海隧道工程股份有限公司自行設(shè)計制造了 6臺 © 3.86.34 m 土壓平穩(wěn)盾構(gòu),用于地鐵隧道、取排水隧道、電纜隧道等,掘進(jìn)總長度 約10km。在90年代中，直徑1.53.0m的頂管工程也采納了小刀盤和大刀 盤的土壓平穩(wěn)頂管機(jī),在上海地區(qū)使用了 10余臺,掘進(jìn)管道約 20km。 199 8年，上海黃浦江觀光隧道工程購買國外二手© 7.65

10、m鉸接式土壓平穩(wěn)盾構(gòu),經(jīng)修復(fù)后掘進(jìn)機(jī)性能良好,順利掘進(jìn)隧道 644m。1996年，上海延安東路隧道南線工程1300m圓形主隧道采納從日本引 進(jìn)的© 11.22m泥水加壓平穩(wěn)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。1998 年,上海隧道股份成功研制國內(nèi)第1臺© 2.2m泥水加壓平穩(wěn)頂管 機(jī),用于上海污水治理二期過江倒虹管工程,頂進(jìn)1220m。1999年5月，上海隧道股份研制成功國內(nèi)第1臺3.8mx 3.8m矩形組合 刀盤式土壓平穩(wěn)頂管機(jī)，在浦東陸家嘴地鐵車站掘進(jìn) 120m,建成2條過街 人行地道。2000年 2月,廣州地鐵 2號線海珠廣場至江南新村區(qū)間隧道采納上海 隧道股份改制的 2臺 ©

11、 6.14米復(fù)合型土壓平穩(wěn)盾構(gòu),在珠江底風(fēng)化巖地層 中掘進(jìn)。2000 年,南京地鐵一號線開工,南京第一臺盾構(gòu)機(jī)開始上線工作。2002 年 3 月,南京第二臺盾構(gòu)機(jī)土壓平穩(wěn)式盾構(gòu)機(jī)在南京地鐵一號線 張府園站下井施工。2004年 12月,最大規(guī)模的盾構(gòu)水下公路隧道上海崇明隧道采納超大型 泥水平穩(wěn)盾構(gòu)，隧道長2X 8955m,采納盾構(gòu)法施工，其中盾構(gòu)段長7470m, 盾構(gòu)隧道直徑15m,內(nèi)徑13.7m,是世界上最大直徑的盾構(gòu)隧道， 也是世界 上最長的水底隧道之一。2005 年 4 月,南京長江隧道使用泥水平穩(wěn)盾構(gòu),代表我國當(dāng)今水下隧道建設(shè)最高水準(zhǔn),隧道將在水下 60多米深處穿越長江,水壓達(dá)到每平方厘

12、米 6.5 公斤,也是全球隧道承擔(dān)壓力最高記錄。2010年10月,南京地鐵 10號線 DA10-TA03 標(biāo)施工采納泥水平穩(wěn)盾構(gòu)。中國的地鐵和軌道交通歷經(jīng)近 40 年的進(jìn)展,從無到有、從慢到快,已 建成了一定數(shù)量的地鐵,取得了明顯的成就,積存了比較豐富的體會,修 建技術(shù)也得到了迅速的進(jìn)展和進(jìn)步,但在規(guī)劃、設(shè)計、施工和治理、運(yùn)營 等方面也有一些深刻的教訓(xùn)。在修建技術(shù)上與發(fā)達(dá)國家相比也有相當(dāng)?shù)牟罹?有許多尚待解決的咨 詢題。我國已建和在建的都市地鐵數(shù)量僅為現(xiàn)狀規(guī)劃數(shù)量的10多,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我國經(jīng)濟(jì)迅速進(jìn)展和人民群眾日益加大的交通需求,以后地鐵和 軌道建設(shè)任務(wù)十分艱巨,這對我們寬敞地鐵工作者既是大好

13、機(jī)遇,也是嚴(yán) 肅的挑戰(zhàn)。我國地域?qū)挸?地質(zhì)多樣,環(huán)境各異,加之人們對地鐵建設(shè)的安全、 環(huán)保、質(zhì)量、速度和經(jīng)濟(jì)要求的日益提升,對地鐵建設(shè)提出了全方位的更 高的要求,需要連續(xù)努力。相信,只要寬敞地鐵工作者攜手合作、持續(xù)創(chuàng) 新,一定能夠不辱使命,制造出我國地鐵事業(yè)的美好改日。1.3 盾構(gòu)隧道端頭加固方法盾構(gòu)法確實是利用盾構(gòu)機(jī)械在地下進(jìn)行隧道開挖的一種施工方法,它 振動小、噪聲低、施工速度快、勞動強(qiáng)度低,而且對周圍環(huán)境阻礙小。在 整個隧道開挖過程中,盾構(gòu)始發(fā)和到達(dá)技術(shù)是其中的重要內(nèi)容。端頭塌方 在盾構(gòu)施工事故中極為常見,端頭土體的穩(wěn)固是要緊阻礙因素,這就需要 對端頭進(jìn)行加固,端頭土體加固的成功與失敗直

14、截了當(dāng)阻礙到盾構(gòu)機(jī)能否 安全始發(fā)達(dá)到。盾構(gòu)隧道端頭封門拆除后掌子面暴露時,端頭土體容易產(chǎn) 生滑坡坍塌和涌水。因此,必須對封門后一定范疇的土體進(jìn)行加固,使其 強(qiáng)度提升,滲透性減弱。盾構(gòu)隧道端頭常用的加固方式有高壓噴射注漿法、深層攪拌法、 SMW 工法、人工凍結(jié)法、注漿法、素砼灌注樁法和降水法等。 土體加固能夠采納一種工法或多種工法相結(jié)合的加固手段，加固方式選擇 的要緊依據(jù)有：土質(zhì)種類（粘性土，砂性土，砂礫土，腐植土等） ；加固深 度和范疇；加固的要緊目的 （防水或強(qiáng)度提升）；土體滲透系數(shù)和貫入次數(shù)； 工程的規(guī)模和工期等。加固方式能夠分為以下二大類： （1）化學(xué)加固方法 （高壓噴射注漿法、 深層攪

15、拌法、 素砼灌注樁法等）；（2）物理加固方式 （凍 結(jié)法、降水法等） 。關(guān)于軟土地區(qū)，常用的加固方式有水泥土深層攪拌樁 + 高壓旋噴樁，素 SMW 工法樁（三軸攪拌樁） +高壓旋噴樁，高壓旋噴樁等。 采納最多的是素 SMW 工法樁（三軸攪拌樁） +高壓旋噴樁（或注漿）的加 固方式 ,當(dāng)受地面環(huán)境限制或具有含水砂層時， 可采納水平凍結(jié)法進(jìn)行加固。 本文要緊研究內(nèi)容為：高壓噴射注漿法、深層攪拌法、凍結(jié)法。2 高壓噴射注漿法2.1 高壓噴射注漿技術(shù)的進(jìn)展2.1.1 起源 高壓噴射注漿法創(chuàng)始于日本，它是在靜壓注漿法的基礎(chǔ)上，采納高壓 水射流切割技術(shù)而進(jìn)展起來的。它完全改變了化學(xué)注漿法的漿液配方和工 藝

16、措施的傳統(tǒng)做法，以水泥為要緊原料。高壓噴射注漿確實是利用鉆機(jī)鉆 孔，把帶有噴嘴的注漿管插至土層的預(yù)定位置后，使?jié){液成為 20Mpa 以上 的高壓射流，從噴嘴中噴射出來沖擊破壞土體。部分細(xì)小的土料隨著漿液 冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力，離心力和重力等作用下，與漿液 攪拌混合，并按一定的漿土比例有規(guī)律地重新排列。漿液凝固后，便在土 中形成一個固結(jié)體與樁間土一起構(gòu)成復(fù)合地基，具有增加地基強(qiáng)度、提升 地基承載力、減少地基的變形、止水防滲、減少支擋建筑物土壓力、防止 砂土液化和降低土的含水量等多種功能，達(dá)到地基加固的目的。120 世紀(jì) 60 年代末，日本 N， IUT 公司（ Nakanishil

17、nstituteTechn010gy Co, LTD）在承建日本大阪地下鐵道的開挖工程中，先用凍結(jié)法因凍冰融 解而改為靜壓注漿法，由于漿液多從土層交界而溢走，仍不能達(dá)到地基加 固和止水目的,中西涉先生成功地將水力采煤技術(shù)原理應(yīng)用到靜壓注漿中,以高壓水泥漿噴射沖擊土體把土打碎，漿液與土粒自行拌和，在土層中形 成一圓柱狀固結(jié)體，當(dāng)聯(lián)成群體后地基便具有了良好的加固和截水成效； 盡管當(dāng)時旋噴柱直徑僅0. 3 0. 35m，可它的意義重大，從此發(fā)明了高壓 噴射注漿法，定名為CCP工作法（ChemicalCharningPileOrPatterr）,我國稱 單管法。1973年它得到在莫斯科召開的第八屆國際

18、土力學(xué)會議（1SSMFE） 各國代表的注目與好評。國內(nèi)外現(xiàn)狀為了持續(xù)滿足大直徑、低成本和快施工的需求，在20世紀(jì)70年代中期，日本又開發(fā)出JSC工作法（JumboS） ecialGrouting工作法，我國現(xiàn)稱 二重管法），其旋噴柱直徑0. 5 1.0m，繼而又開發(fā)出CJG工作法（Colu mnJetGrouting工法，我國現(xiàn)稱三重管法）；從20世紀(jì)；80年代開始，開發(fā) 出的差不多上較大直徑旋噴柱或者能夠操縱樁形的SSS-MAN工作法、RJP工作法、MJS （九重管）工作法和有攪拌作用的噴射注漿的工作法，如CCP- V工作法、CCP-H工作法和JMM;工作法，形成了純噴射注漿和攪 拌注漿兩大

19、并列體系。；其中+以RJP工作法技術(shù)先進(jìn)且設(shè)備較少，易于操 作。日本始終保持著咼壓噴射注漿的世界領(lǐng)先地位，先后向歐美和亞洲許 多國家作了技術(shù)輸出，帶動了意大利、法國、德國、美國、瑞典、俄羅斯、 泰國、新加坡、韓國等國家高壓噴射注漿技術(shù)的進(jìn)展，盡管這些國家起步 晚于我國，但進(jìn)展較快在生產(chǎn)建設(shè)中成效專門好。我國是在日本之后，研究開發(fā)和應(yīng)用都較早的國家。1972年開始試驗研 究，70年代中期開始施工了。自1972年以來，我國近幾百項工程實踐均取 得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)成效，高壓旋噴地基處理技術(shù)已列入我國現(xiàn)行 的建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（11GJ79-2002）。高壓噴射注漿法的概況所謂高壓噴射注漿，確

20、實是利用鉆機(jī)把帶有噴嘴的注漿管鉆進(jìn)至土層的預(yù)定圖2-1旋噴固結(jié)體位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成 為20MPa左右的高壓流從噴嘴中 噴射出來，沖擊破壞土體。當(dāng)能量 大、速度快和呈脈動狀的噴射流的動壓超過土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，土粒便從土體剝落下來。一部分細(xì)小的土粒隨 著漿液冒出水面，其余土粒在噴射流的沖擊力、離心力和重力等作用下， 與漿液攪拌混合，并按一定的漿上比例和質(zhì)量大小有規(guī)律的重新排列。漿 液凝固后，便在土中形成一個固結(jié)體。固結(jié)體形狀和噴射移動方向有關(guān)， 一樣分為旋轉(zhuǎn)噴射(簡稱旋噴)和定向噴射(簡稱定噴)，兩種注漿形式， 旋噴時，噴嘴-面噴射-面旋轉(zhuǎn)和提升，固結(jié)體呈圓柱狀，如圖 2-1所示 旋 噴

21、要緊用于加固地基、提升地基的抗剪強(qiáng)度、改善土的變形性質(zhì)，使其在 上部結(jié)構(gòu)荷載直截了當(dāng)作用下不產(chǎn)生破壞或過大的變形；也能夠組成閉合 的帷幕，用于截阻地卜水流和治理流砂。定噴寸，噴嘴一面噴射一面提升， 噴射的方向固定不變，岡結(jié)體形如壁狀，通常用于基礎(chǔ)防滲、改善地基上 的水流性質(zhì)和穩(wěn)固邊坡等工程。我國的絕大多數(shù)單位擁有 CJG三重管的技術(shù)，擁有CCP單管和JSO二 重管的單位較少。高壓噴射注漿在我國垃用較廣，解決了一批其他施工方 法難以奏效的困難地基和復(fù)雜的工程咨詢題，已成為我國常用的施工方法 之一，列入了我，國國家標(biāo)準(zhǔn)地基與基礎(chǔ)工程及驗收規(guī)范(CB202-1983)和國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑地基處理技術(shù)規(guī)

22、范(JGJ79- 2002)和部分省市的地基處理規(guī)范中。2.2高壓噴射注漿法分類作為地基加固，通常采納旋噴注漿形式，使加固體在土中成為平均的 圓柱體或異形圓柱體。當(dāng)前，高壓噴射注漿法的差不多種類有：單管法、二重管法、三重管 法和多重管法等四種方法。它們各有特點(diǎn)，可按照工程要求和土質(zhì)條件選 用。圖2-2單管旋噴注漿示意圖(1) 單管法，單管旋噴注漿是利用鉆 機(jī)等設(shè)備，把安裝在注漿管(單管j底部 側(cè)面的專門噴嘴，置人土層預(yù)定深度后， 用高壓泥漿泵等裝置，以320MPa左右的 壓力，把漿液從噴嘴中噴射出去沖擊破壞 土體，同時借助注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動，使?jié){液與從土體上崩落下來的土攪拌混合，通過一定時

23、刻凝固，便在土中 形成圓柱狀的固結(jié)體，如圖2-2所示。日本稱之為CCP工作法。圖2 3(2) 二重管法，使用雙通道的二重注漿管。當(dāng)二重注漿管鉆進(jìn)到土層 的預(yù)定深度后，通過在管底部側(cè) 面的一個同軸雙重噴嘴；同時噴 射出高壓漿液和空氣兩種介質(zhì) 的噴射流沖擊破壞土體，即以高 壓泥漿泵等高壓發(fā)生裝置噴射 出20MPa左右壓力的漿液，從 內(nèi)噴嘴中高速噴出，并用0, 7 MPa左右壓力把壓縮空氣從外噴嘴中噴出，在高壓漿液流和它外圈圍繞氣流的共同作用下，破壞土體的 能量明顯增大，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)和提升，最后在土中形成圓柱狀固 結(jié)體。固結(jié)體的直徑明顯增加，如圖 2-3所示，日本稱這種方法為JSG工 作法。

24、(3) 三重管法，使用分不輸送水、氣、漿三種介質(zhì)的三重注漿管。在圖24三重管旋噴注漿示意圖以咼壓泵等咼壓發(fā)生裝置產(chǎn)生 20 MPa左右的高壓水噴射流的周圍， 圍繞一股0.7MPa左右的圓筒狀氣 流，進(jìn)行高壓水噴射流和氣流同軸 噴射沖切土體，形成較大的間隙， 再另由泥漿泵注入壓力為25MP a的漿液填充，噴嘴作旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動，最后便在土中凝固為直徑較大的圓柱狀固結(jié)體，如圖2-4,日本稱這種方法為CJP工作法。«a* 髙空犀朮fit井(4) 多重管法，這種方法 第一需要在地面鉆一個導(dǎo) 孔，然后置人多重管，用逐 步向下運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)超高壓水射流（壓力約40MPa）切削破壞四周的土體，經(jīng)高壓水沖

25、擊下來的土和石， 隨著泥漿趕忙用真空泵從多重管中抽出。如此反復(fù)的沖和抽，便在地層中 形成一個較大的空間。裝在噴嘴鄰近的超聲波傳感器及時測出空間的直徑 和形狀，最后按照工程要求選用漿液、砂漿、礫石等材料填充之。因此在 地層中形成一個大直徑的柱狀固結(jié)體，在砂性上中最大直徑可達(dá)4m,如圖2-5所示，日本稱之為SSS- MAN工作法。圖2-5多重管旋噴示意圖以上四種高壓噴射注漿法中，前三種屬于半置換法，即高壓水（漿） 攜帶一部分土顆粒流出地面，余下的土和漿液攪拌混合凝固，成為置換狀 態(tài)；后一種屬于全置換法，即高壓水沖擊下來的土全部被抽出地面而在地 層中形成一個空泛；（空間），以其他材料充填之，成為全置

26、換狀態(tài)。高壓 噴射注漿固結(jié)體的形狀及作用見圖 2-1。表2-1高壓噴射注漿固結(jié)體的形狀及作用加固方法噴射方法形狀高壓噴射注漿法截水墻法（定噴）垂直墻狀（縱向截水墻）水平板狀（橫向截水墻）樁法（旋噴）柱列狀（截水墻、擋土墻）群狀（地基加固）2.3高壓噴射注漿加固差不多原理高壓水噴射流的性質(zhì)高壓冰噴射流是通過高壓發(fā)生設(shè)備，使它獲得龐大 能量后，從一定形狀的噴嘴，用一種特定的流體運(yùn)動方式，以專門高的速(2-1)(2-2)度連續(xù)噴射出來的、能量高度集中的一股液流。從流體力學(xué)明白, 高壓連續(xù)射流的速度和功率可按下列公式運(yùn)算：式中vO噴嘴出口流速（m/s）p噴嘴入口壓力（Pa） pO噴口出口壓力（Pa）

27、r水的重度（N/m3）g重力加速度（9.8m/s2）噴嘴流速系數(shù)，良好的圓錐形噴嘴約0.97(2-3)高壓水噴射流的流量運(yùn)算公式為式中Q流量（m3/s）u流量系數(shù)A0噴嘴出口面積（m3） p噴嘴入口壓力（Pa）r水的重度（N/m3）g重力加速度（9.8m/s2）在高壓高速的條件下，噴射流具有專門大的功率，即在單位時刻內(nèi)從 噴嘴中射出的噴射流具有專門大的能量。若某個力在時刻t內(nèi)做的功是W，則它的功率P為（2-4） 噴射壓力所做的功A，如圖2-6所示，表示作用在活塞上的總壓力P總=pA （A為活塞承壓面積）推動活塞移動距離L,即W= p總L=pAL=pV，噴射流的功率為（2-5）將式（2-3）代入

28、式（2 5）,整理得出噴射功率運(yùn)算公式：（2-6）式中P噴射流的功率（kW）dO噴嘴直徑（cm）p泵壓（Pa）如果噴射流的壓力分不為 10X 106Pa 20X 106pa、30X 106Pa 40X 1 06pa和50X 106Pa,噴嘴出口孔徑為3.0mm,噴射壓力為10MPa、20MPa、 30MPa、40MPa 和 50MPa,以 136m/s、192m/s、243m/s、280m/s和 313m/s的速度連續(xù)持續(xù)地從噴嘴中噴射出來，則它們攜帶了 8. 5kW、24 kW、44kW、68kW和95kW的龐大能量。2.4高壓噴射注漿工法適用范疇及特點(diǎn)高壓噴射注漿要緊特點(diǎn)以高壓噴射流直截了

29、當(dāng)沖擊破壞土體，漿液與 土以半置換或全置換凝固為固結(jié)體的高壓噴射注漿法，從施工方法、加固 質(zhì)量到適用范疇，不但與靜壓注漿法有所不同，而且與其他地基處理方法 相比，亦有獨(dú)到之處。高壓噴射注漿法的要緊特點(diǎn)如下：（I）適用的范疇較廣旋噴注漿法以高壓噴射流直截了當(dāng)破壞并加固土體，固結(jié)體的質(zhì)量明 顯提升。它既可用于工程新建之前，也可用于工程修建之中，專門是用于 工程落成之后，；顯示出不損壞建筑物的上部結(jié)構(gòu)和不阻礙運(yùn)營使用的長 處。高壓旋噴注漿加固地基技術(shù)，要緊適用于脆弱土層，如第四紀(jì)的沖（洪） 積層、殘積層及人工填土等。這些正是建筑物地基常顯現(xiàn)病害需要進(jìn)行處 理的地層。我國的實踐證明，砂類土、粘性土、黃

30、土和污泥都能進(jìn)行噴射 加固，成效較好，解決了小顆粒土不易注漿加固的難題。但關(guān)于礫石直徑 過大、礫石含量過多及有大量纖維質(zhì)的腐植土，噴射質(zhì)量稍差，有時甚至 還不如靜壓注漿的成效。關(guān)于地下水流速過大噴射漿液無法在漿管周圍凝 固、無填充物的巖溶地段、永凍土和對水泥有嚴(yán)峻腐蝕的地基，均宜采納 高壓噴射注漿法。從固結(jié)體的目前性質(zhì)來看，噴射注漿法宜作為地基加固和基礎(chǔ)防滲之 用。按用途，可分為增加地基強(qiáng)度、擋土圍堰及地下工程建設(shè)、增大土的 摩擦力及粘聚力、減小振動防止砂土液化、降低土的含水量、防滲帷幕、 防止洪水沖刷等七類工程二十個方面，有用旋噴的工程種類見表2-2。表2-2旋噴的工程種類用途噴射注漿法用途

31、成效增加地基強(qiáng)度提升地基承載力整治局部地表下沉樁基礎(chǔ)應(yīng)力擴(kuò)散擋土圍堰及底下工程愛護(hù)臨近構(gòu)筑物地下工程建設(shè)市政排水管道工程防止基坑底部隆起增大土的摩擦力防止小型坍方滑坡錨固基礎(chǔ)減小振動防止液化減小設(shè)備基礎(chǔ)振動防止砂土液化降低土的含水率整治路基翻漿冒泥防止地基凍脹防滲帷幕水庫壩基防滲礦山井巷帷幕防止管道漏氣地下連續(xù)墻的補(bǔ)缺防止涌砂冒水防止洪水沖刷防止橋渡、河堤及水工建筑物基礎(chǔ)的沖刷(2) 施工簡便旋噴施工時，只需在土層中鉆一個孔徑為 50mm或300mm的小孔，便 可在土中噴射成直徑為0.44.0m的固結(jié)體，因而能貼近已有建筑物基礎(chǔ)建 設(shè)新建筑物。此外能靈活地成型，它既可在鉆孔的全長成柱型固結(jié)體，

32、也 可僅作其中一段，如在鉆孔的中間任何部位。(3) 固結(jié)體形狀能夠操縱為滿足工程的需要，在旋噴過程中，可調(diào)整旋噴速度和提升速度、增 減噴射壓力，可更換噴嘴孔徑改變流量，使固結(jié)體成為設(shè)計所需要的形狀。 高壓噴射注漿法所形成的固結(jié)體形狀與噴射流移動方向有關(guān)，一樣分為旋 轉(zhuǎn)噴射（簡稱旋噴）、定向噴射（簡稱定噴）和擺動噴射（簡稱擺噴）三種 型式，如圖27所示旋噴法施工時、噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)并提升，固結(jié)體呈圓柱狀a )圖27高壓噴射注漿的三種型式a）圓柱形b）壁板形c）扇形1 一樁2 一射流3 一冒漿4 一噴射注漿5 一板6 一墻要緊用于加固地基，提升地基的抗剪強(qiáng)度、改善土的變形性質(zhì)，也可 組成閉合的

33、帷幕，用于截阻地下水流和治理流砂。旋噴法施工后，在地基 中形成的圓柱體稱為旋噴樁。定噴法施工時，噴嘴一面噴射一面提升，噴 射方向固定不變，固結(jié)體形如板狀或壁狀。擺噴法施工時，噴嘴一面噴射 一面提升，噴射的方呈較小角度來回擺動，固結(jié)體形如較厚墻狀。定噴及 擺噴再種方法通常用于基坑防滲、改善地基土的水流性質(zhì)和穩(wěn)固邊坡等工 程。（4）既可垂直噴射亦可傾斜和水平噴射一樣情形下，采納在地面進(jìn)行垂直噴射注漿，而在隧道、礦山井巷工 程、地下鐵道等建設(shè)中，亦可采納傾斜和水平噴射注漿。（5）有較好的耐久性在一樣的脆弱地基加固中，漿液與土粒強(qiáng)制攪拌混合，漿液凝固后， 在土中形成一個圓柱狀固結(jié)體（即旋噴樁） ，以達(dá)

34、到加固地基或止水防滲的 目的，能預(yù)期得到穩(wěn)固的加固成效并有較好的耐久性能可用于永久性工程。（6）料源寬敞價格低廉 噴射的漿液是以水泥為主十化學(xué)材料為輔，除了在要求速凝超早強(qiáng)時 使用化學(xué)材料以外，一樣釣地基工程的使層材料寬敞，般使用價格低廉 的 425 號一般硅酸鹽水泥。若處于地下水流速快或含有腐蝕性元素、土含 水量大或固結(jié)強(qiáng)度要求高的場合下，則可按照工程需要，在水泥中摻人適量的外加劑，以達(dá)到速凝、高強(qiáng)、抗凍、耐蝕和漿液 不沉淀等成效。此外，還能夠在水泥中加入一定數(shù)量的粉煤灰，這不但利 用了廢材，又降低了注漿材料的成本。（7）漿液集中，流失較少 噴漿時，除一小部分漿液由于采納的噴射參數(shù)不適用等緣

35、故，沿著管 壁冒出地面外，大部分漿液均集合在噴射流的破壞范疇內(nèi)，專門少顯現(xiàn)在 土中流竄到專門遠(yuǎn)地點(diǎn)的現(xiàn)象。（8）設(shè)備簡單，治理方便 高壓噴射注漿全套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、機(jī)動性強(qiáng)、占地少，能在 狹窄和低矮的現(xiàn)場施工。施工治理簡便，在單管、二重管、三重管噴射過 程中，通過對噴射的壓力、吸漿量和冒漿情形的量測，即可間接地了解旋 噴的成效和存在的咨詢題，以便及時調(diào)整旋噴參數(shù)或改變工藝，保證固結(jié) 質(zhì)量。在多重管噴射時，更能夠從屏幕上了解空間形狀和尺寸后再以漿材 填充之，施工治理十分有效。（9）生產(chǎn)安全 高壓設(shè)備上有安全閥門或自動停機(jī)裝置，當(dāng)壓力超過規(guī)定時，閥門便 自動開啟泄?jié){降壓或自動停機(jī)，可不能因堵

36、孔升壓造成爆破事故。此外高 壓膠管（5619mm的三層鋼絲裹繞高壓膠管安全使；用壓力達(dá) 40MPa,爆 破壓力120MPa）是不易損壞的，只要按規(guī)定進(jìn)行愛護(hù)治理，能夠講是安全 的。10）無公害施工時機(jī)具的振動專門小，噪聲也較低，可不能對周圍建筑物帶來振 動阻礙及噪聲、公害，更不存在污染水域、毒化飲用水源的咨詢題。2.5 工程實例 以廣州市軌道交通三號線北延線二標(biāo)盾構(gòu)始發(fā)洞門端頭土體加固工程 三重管法為例。該工程為地鐵盾構(gòu)始發(fā)洞門端頭土體加固工程 ,地點(diǎn)位于廣 州市廣州大道北路段 ,施工項目有鉆孔樁檔土 ,還要在樁與樁之間進(jìn)行止水。 按照設(shè)計 ,止水樁必須進(jìn)入粉質(zhì)粘土 ,施工形式、旋噴采納三重管

37、樁施工法、 三重管樁施工時的深度約為 17.5 米。 基坑下面的地質(zhì)情形是 :紅、黃色粉 土,砂層比較厚 ,約 2-4米不等 ,樁底為粉質(zhì)粘土。 因為該工程工期比較緊 ,必 須日夜開班。甲方須及時做好三通一平的工作 ,配合乙方施工 ,乙方須在正式 開工時 ,及時做好引孔工作 ,使三重管有足夠的孔進(jìn)行施工。而在幾種加固方 法中，高壓旋噴注漿法加固費(fèi)用低、施工工藝簡單、施工進(jìn)度快、施工加 固質(zhì)量和成效可靠等優(yōu)點(diǎn)，故采納高壓旋噴樁注漿方案。3 深層攪拌樁法3.1 深層攪拌法技術(shù)進(jìn)展3.1.1 起源采納石灰、水泥等固化劑加固脆弱地基的歷史是十分久長的。古埃及 曾用石灰、燒石膏和砂子來加固大金字塔的地基

38、和尼羅河河堤。而在古羅 馬帝國那坡里城的居民曾用當(dāng)?shù)卮罅慷逊e的火山灰摻入不同比例的生石灰 制成一種稱之為羅馬水泥的固化劑。在我國，春秋戰(zhàn)國往常就用石灰、粘土和砂子三合土修建驛邋北京順 義縣挖掘到的漢墓中的石灰純度和煅燒程度與近代石灰相同。秦始皇時代 的萬里長城和黃河千里堤防均采納石灰加固的土料建筑。1824 氧英國阿斯皮琴第一制造出硅酸鹽水泥并取得專利。 1885年又在 德國提出了用硅酸鹽水泥作為注漿材料的專利申請。 1915 年日本在長崎縣 松島煤礦豎井開挖工程中采納水泥灌漿進(jìn)行止水。 1917 年美國開始用水泥 拌和粘土作為道路的基層； 1920 年又用石灰拌和粘土作為路基建于 1945

39、年 的德克薩斯高速公路基層的石灰加固成效至今仍為人們所承認(rèn)。這種水泥 土（或石灰土）是按地基加固需要的范疇，從地表挖取 06 1.0m 深的軟 土，并在鄰近用機(jī)械或人工拌入水泥或石灰，然后放回原槽壓實，即為軟 土的淺層攪拌加固。用這種方法加固軟土的深度大多小于Im，專門少超過3m。深層攪拌法則是利用特制的機(jī)械在地基深處就地加固軟土，而無需將 軟土挖出。其加固深度可在5m以上，按照目前的施工記錄，最大的加固深 度已達(dá) 60m。美國在第二次世界大戰(zhàn)后曾研制開發(fā)成功一種就地攪拌樁（ MIP 工 法），即用空氣壓縮機(jī)從持續(xù)旋轉(zhuǎn)的中空軸的端部向周圍已被攪松的土中壓 入水泥漿，經(jīng)葉片的攪拌而形成水泥土樁。

40、這種樁的單根樁徑為（長度一 樣為6m,最長可達(dá)10 12m）。3.1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀1 953年日本清水建設(shè)株式會社從美國引入這種施工方法。1967年日本運(yùn)輸省港灣技術(shù)研究所土工室參照 MIP 工法的特點(diǎn),開始研制石灰深層攪 拌施工機(jī)械。 1 974年由于大型軟土地勘口固工程的需要,港灣技術(shù)研究所 又和川崎鋼鐵公司及不動建設(shè)株式會社聯(lián)合對石灰深層攪拌機(jī)械進(jìn)行改 制,開發(fā)研制成功了水泥深層攪拌機(jī)械,從而形成一種用水泥深層攪拌加 固軟土的新方法, 取名為 CMC 工法。這種方法用于加固鋼鐵廠礦石堆場地 基，加固深度可達(dá)32m。水泥系深層攪拌加固法的顯現(xiàn)，趕忙引起日本各 個施工企業(yè)和科研單位的注意,

41、在短短的幾年內(nèi)相繼開發(fā)研制出加固原理 相同、固化劑配方相近,但施工機(jī)械型式各異、規(guī)格不同、施工效率不等的多種深層攪拌機(jī)械，各自形成了不同名稱的深層攪拌方法。例如竹中土 木株式會社和東洋建設(shè)株式會社開發(fā)的深層化學(xué)攪拌法（ DCM 工法），清 水建設(shè)株式會社的深層水泥攪拌法 （DeMIC 工法），東亞建設(shè)工業(yè)株式會社 的深層水泥固結(jié)法（ DCCM 工法）等。這些深層攪拌機(jī)械一樣具有偶數(shù)個 攪拌軸（2根、4根或8根），每個攪拌葉片的直徑最大可達(dá)1. 25m, 次 加固面積最大可達(dá)9. 5m。常在港工建筑中的防波堤、碼頭岸壁及高速公 路高填方下深厚層軟土地基加固工程中應(yīng)用。到 1983年止,日本采納深

42、層 攪拌法加固海底軟土的工程量已達(dá) 5400km;加固陸上軟土 2200km,最近 幾年中每年加固土量已達(dá)1600km,躍成為在日本軟土地基加固方法中應(yīng) 用得最多的一種方法。例如日本橫濱港大黑埠碼頭采納深層攪拌法加固沿 海軟土，海水深度10m，海水下加固深度達(dá)40m,寬度48m，沿海岸長度 達(dá)到 1. 5公里。加固后的海底水泥土強(qiáng)度達(dá)到 50千帕，在加固體的上面 建筑了重力式碼頭。蘇聯(lián)在 1970年也研究成功一種污泥水泥土樁（類似美 國的 MIP2 法）,用于港灣建設(shè)工程中,污泥土含水量雖高達(dá)100一 120%。但摻入 10 1500 的水泥后,半年齡期強(qiáng)度即可達(dá)到 3000 千帕。運(yùn)算表明,

43、 污泥水泥樁的造價比鋼筋混凝土樁基低 40。北歐諸國（以瑞典為代表） 要緊以生石灰粉作為固化劑,使用單攪拌軸型的深層攪拌機(jī),加固軟土地 基,以此作為低層輕型房屋的地基。1977 年,我國冶金工業(yè)部建筑研究總院和交通部水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計院開始進(jìn)行深層攪拌法的室內(nèi)試驗和機(jī)械研制工作,1978年制造出國內(nèi)第一臺 SJB-l 型雙攪拌軸、中心管輸漿、陸上型的深層攪拌機(jī)及其配套機(jī)械;1979年在塘沽新港開始進(jìn)行機(jī)械考核和攪拌工藝試驗; 1980年初在上海寶山鋼 鐵總廠三座卷管設(shè)備基礎(chǔ)軟土地基加固;工程中,正式采納深層攪拌法獲 得成功。同年 11 月由冶金部主持,全國 30 余個科研、設(shè)計、高校和施工 單位參加

44、,通過了“飽和軟粘：仁深層攪拌加固技術(shù)”鑒定。鑒定認(rèn)為, 深層攪拌加固技術(shù)為我國軟土地基加固增加了一種新方法,今后可逐步推 廣使用。通過幾年的改進(jìn)和定型，1984年國內(nèi)開始批量生產(chǎn)SJB型成套的 深層攪拌機(jī)械,并組建了專門從事深層攪拌法施工的京冶地基基礎(chǔ)技術(shù)公 司。到 1988年 12月為止,已在上海、連云港、南京、昆明、福州,天津等地的工業(yè)廠房、民用住宅、市政擋土設(shè)施工程中打設(shè)攪拌樁 2700 萬根， 累計約 300 萬米。 1980年天津市機(jī)械施工公司等單位對由日本進(jìn)口的螺旋 鉆孔機(jī)械進(jìn)行改裝，制成了單攪拌軸、葉片輸漿型深層攪拌機(jī)，1981 年在天津造紙廠改建工程中應(yīng)用成功。 1985 年

45、又在天津市織物廠后整車間地基 加固工程中推廣了深層攪拌法。 1985年 7 月浙江省建筑設(shè)計院也在衢州市 新建的八層大樓工程中采納深層攪拌法加固人工雜填土地基。1986 年福州大學(xué)和浙江大學(xué)采納 SJB 型深層攪拌機(jī)，在福州高含水量的軟粘土中進(jìn)行 過深層攪拌加固試驗，也獲得較好的成效，采納機(jī)械攪拌加固深厚層軟上 是種理想的方法。低速旋轉(zhuǎn)的攪拌口十片不足以破壞軟土中天然形成的 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)（它正是軟土還具有一定強(qiáng)度的緣故，而又能將固化劑源源持續(xù) 地分散到土顆粒之間，從而使軟土硬化，達(dá)到地基加固的目的。3.2 深層攪拌樁法加固型式的分類 按照目前深層攪拌施工工藝，按地基加固的不同要求，可靈活采納柱 狀

46、、壁狀、格柵狀和塊狀等不同加固型式，深層攪拌樁的具體布置型式見 圖 3-1。（1）柱狀加固 在要求加固的地基范疇內(nèi)，每間隔一定距離布置一根攪拌樁，即為柱 狀加固（參見圖3-1a）。一樣工業(yè)廠房獨(dú)立柱基礎(chǔ)、設(shè)備基礎(chǔ)、獨(dú)立構(gòu)筑物 基礎(chǔ)、多層房屋條形基礎(chǔ)下的地基加固以及用來防止滑坡的抗滑樁、承擔(dān) 大面積地面荷載的地坪樁等常采納柞狀加固型式。（ 2）壁狀和格柵狀加固 將相鄰兩根攪拌樁相互搭接一郎分，以聯(lián)成壁狀加固體，即為躂狀加 固（參見圖3-1b）。將縱橫兩個方向的壁狀加固體相互交叉成方格，即為格 柵狀加固（參見圖3-1c）。壁狀加固體可作為深基坑開挖時的地下?lián)跎蠘?gòu)筑 物，也可用來防止邊坡坍方和岸壁滑

47、動。當(dāng)位于軟土地基上的多層建筑物 的長度與高度的比值大于 2，結(jié)構(gòu)剛度較小，對不平均沉降比較敏銳時，可 采納格柵狀加固型式，以使攪拌樁在地下空間聯(lián)成一個封閉整體，從而提 升建筑物的剛度，增力抗擊不平均沉降的能力。（ 3）塊狀加固OCD圖3-1深層攪拌樁的加固型式將縱橫兩 個方向相鄰的 攪拌樁都搭 接，形成大塊 整體，即為塊 狀加固（參見 圖3-1d）。關(guān)于 上部結(jié)構(gòu)單位 面積荷載大， 不平均沉降嚴(yán) 格操縱的構(gòu)筑 物地基，當(dāng)其 軟土厚度小于10米時，可采納塊狀柱狀加固此外在嗽土地區(qū)格挖加固基坑時, 為防止坑底隆起和封底，也可采納塊狀加固（參見圖固3-1d）。3.3深層攪拌樁法水泥加固土的原理軟上

48、與水泥采納機(jī)械攪拌加固的差不多原理是基于水泥加固土的物理 化學(xué)反應(yīng)過程。它與混凝土的硬化機(jī)理有所不同，混凝土的硬化要緊是水 泥鉛阻填充料（即比表面積小，活性專門弱的石子、砂子）中進(jìn)行水解和 水化作用，因此凝聚速度較快。而在水泥加固七中，由于水泥的摻量專門 ?。▋H占被加固土重的715%）,水泥的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一 定活性的介質(zhì) 土的圍繞下進(jìn)行，因此硬化速度緩慢且反應(yīng)復(fù)雜，因此 水泥加固土（以下簡稱水泥土）強(qiáng)度增長的過程也比混凝土緩慢。一般硅酸鹽水泥要緊是由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二 鐵及三氧化硫等組成，由這些不同的氧化物分不組成了不同的水泥礦物： 硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三

49、鈣、鐵鋁酸四鈣、硫酸鈣等。用水泥加固軟 土?xí)r，水泥顆粒表面的礦物專門快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生 成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鋁酸鈣及含水鐵酸鈣等化合物。各自的反應(yīng)過程如下：(1) 硅酸三鈣(3CaO SiO2):在水泥中含量最高(約占全重的50%), 是決定強(qiáng)度的要緊因素。2(3CaO- Si02)十6H20 3CaO 2Si02 3H20 十 3Ca(OH) 2。(2) 硅酸二鈣(2CaO- Si02):在水泥中的含量約占25%，它要緊產(chǎn) 生后期強(qiáng)度。2 (2CaO - SiO2)十 4H2O3CaO - 2SiO2 3H2O+Ca (OH) 2(3) 鋁酸三鈣(3CaO- A12

50、O3):約占水泥重量的10%，它的水化速 度最快，可促進(jìn)早凝。3CaO A12O3+6H2O- 3CaO A12O3 6H2O(4) 鐵鋁酸四鈣(4 CaO A12O3 Fe2O3):約占水泥重量的10%, 能促進(jìn)早期強(qiáng)度。4CaO A1203 Fe203+2Ca (OH) 2 十 10H2O 一 3CaO A12O3 6H2 0+3CaO Fe203 6H20上述一系列反應(yīng)過程中所生成的氫氧化鈣、含水硅酸鈣能迅速溶于水 中，使水泥顆粒表面重新暴露出來，再與水發(fā)生反應(yīng)，如此周圍的水溶液 就逐步達(dá)到飽和。當(dāng)溶液達(dá)到飽和卮水分子凰然連續(xù)深入顆粒內(nèi)部，但新 的生成物已不能再溶解，只能以細(xì)分散狀態(tài)的膠

51、體析出，懸浮于溶液，形 成膠體。上述4種要緊水泥礦物的水化速度如圖3-2所示。(5) 硫酸鈣(CaSO4):盡管在水泥中的含量僅占35%,但它和鋁 酸三鈣一起與水發(fā)生反應(yīng)能生成一種被稱為“水泥桿菌”的化合物：3CaSO4 十 3CaO A12O3+ 32H20 一 CaO A1203 3CaSO4 - 32H20 按 照電子顯微鏡的觀看，水泥桿菌最初以針狀結(jié)晶的形式在比較短的時刻里 析出，其生成量隨著水泥摻量的多寡和齡期的長短而異。由 X射線衍射試驗結(jié)果可知，這種反應(yīng)過程專門快，反應(yīng)結(jié)果把大量的自由水以結(jié)晶水的圖3-2水泥礦物的水化速度形式固定下來，這 關(guān)于高含水量的軟 粘土的強(qiáng)度增長有 專門

52、意義，使土中 自由水的減少重量約為水泥桿菌生成重量的 46。因此，硫酸鈣的摻量不 能過多，否則這種由 32 個水分子固化形成的水泥桿菌針狀結(jié)晶會使水泥土 發(fā)生膨脹而遭致破壞。因此如果使用合適，在深層攪拌如此一種特定的條 件下，完全能夠利用這種膨脹力對周圍地基產(chǎn)生一種平均的側(cè)向擠壓力， 提升地基加固成效。3.4 深層攪拌法的適用范疇 深層攪拌法作為軟土地基加固的新方法已引起設(shè)計人員的注意，它的 應(yīng)用日漸廣泛。3.4.1 對地質(zhì)勘察的要求 對地質(zhì)勘察的專門要求進(jìn)行深層攪拌法加固軟土地基設(shè)計時，除了要 求常規(guī)的工程地質(zhì)勘察資料以外，對下述各點(diǎn)也應(yīng)予以專門重視。（1）軟土層的分布 要搞清軟土層在擬建場

53、地中的平面分布范疇、厚度；如有數(shù)層還應(yīng)分 不鑒另 0 它們的成因；軟土層中是否有砂性土夾層。（2）土質(zhì)分析 在初步判定用何種水泥加固某種成因軟土?xí)r，應(yīng)進(jìn)行軟土層的粘土礦 物成分分析。但為了初步判定水泥加固土的成效可采納下述簡易判不法： 在擬鑒定的土樣中加入氫氧化鈉溶液，抽出浸出液后觀其顏色，色越深， 加固成效越差。對軟土中有機(jī)質(zhì)含量的定量分析一樣可采納重鉻酸法或者燒失量法進(jìn) 行試驗。另外對土樣的顆粒分析、可溶鹽含量也應(yīng)進(jìn)行一定數(shù)量的試驗。（3）水質(zhì)分析 應(yīng)對擬加固場地地下水的酸堿度（ pH 值）、硫酸鹽含量進(jìn)行分析。適用土質(zhì)與加固深度 深層攪拌法最適宜于加固各種成因的飽和軟粘土。國外使用深層攪

54、拌 法加固的土質(zhì)有新吹填的超軟土、沼澤地帶的泥炭土、沉積的粉土和污泥 質(zhì)七等；加固場所從陸上軟土到海底軟土；加固深度從數(shù)米到五六怵。國 內(nèi)目前采納深層攪拌法加固的土質(zhì)有污泥、污泥質(zhì)土、粘性土和粉土等， 加固場所局限于陸上，加固深度一樣不超過 20 米。用水泥加固土的室內(nèi)試驗表明，有些軟土的加固成效較好，有的較差， 這和軟土的組成嵌。一樣認(rèn)為，含有高嶺土、多水高嶺土、蒙脫土等粘土 礦物的軟土加固成效較好；而含有伊里土、氯化物和水鋁英石等礦物的軟 土以及有機(jī)質(zhì)含量高、酸礦度（ pH 值）較低的粘性土，僅采納水泥進(jìn)行加 固，其成效較差。適用工程對象 采納深層攪拌法能夠加固下列工程的軟土地基： （1）

55、利用通過深層攪拌加固的水泥土作為建筑物或構(gòu)筑物的地基，例 如：墻下條形基礎(chǔ)、柱下單獨(dú)基礎(chǔ)、貯罐基礎(chǔ)、工業(yè)廠房內(nèi)具有地面荷載 的地坪，高填方路堤下的基層、露天堆場堆取料機(jī)基礎(chǔ)等；（2）進(jìn)行大面積地基加固，以防止碼頭岸壁的滑動、深基坑開挖時邊 坡坍塌、基坑底部隆起以及減少軟土中地下構(gòu)筑物的沉降等；（3）可作為海上（水中）堤體的地基；作為地下防滲墻；對樁側(cè)或板 樁背后的軟土加固以增加側(cè)向承載能力。3.5 工程實例隨著都市軌道交通建設(shè)的快速進(jìn)展 ,以往單孔水泥攪拌樁機(jī)加旋噴樁在 盾構(gòu)始發(fā)和吊出端頭加固技術(shù)在一些復(fù)合型地層中也暴露出不太適應(yīng)的特 點(diǎn) ,專門是在砂層、裂隙發(fā)育地層加固后 ,仍發(fā)生突涌水、涌

56、泥砂等現(xiàn)象。廣 州市軌道交通三號線北延段施工 9 標(biāo)盾構(gòu)機(jī)吊出端左右線洞口位于脆弱地 層,需要進(jìn)行端頭地層加固處理。區(qū)間隧道端頭覆土埋深10.281m端頭隧道范疇內(nèi)地層為沖積 -洪積礫砂層 ,具有強(qiáng)透水性的特性， 加固區(qū)域緊鄰人和車 站,在人和車站場地內(nèi)施工 ,工作面比較狹窄。因此綜合所有的不利因素，決 定在盾構(gòu)井吊出端端頭加固施工中 , 領(lǐng)先采納國內(nèi)先進(jìn)的三軸攪拌樁施工 技術(shù)應(yīng)用于盾構(gòu)端頭加固 ,為盾構(gòu)機(jī)安全順利到達(dá)終點(diǎn)制造了良好的條件。 通過三軸攪拌樁應(yīng)用于廣州復(fù)雜地質(zhì)條件下的盾構(gòu)端頭加固技術(shù),也為各界同仁從事同類或相似復(fù)雜地質(zhì)條件下盾構(gòu)機(jī)始發(fā)以及吊出端頭加固工程提 供一點(diǎn)借鑒。4 盾構(gòu)隧

57、道端頭加固施工質(zhì)量操縱 盾構(gòu)法是軟土地區(qū)要緊的施工方法，不管采取何種方法，對土體的加 固和改良的成效是質(zhì)量操縱的關(guān)鍵。4.1 工程概況4.1.1 工程位置 綠博園站位于緯七路越江隧橋南側(cè)匝道接地處，下穿揚(yáng)子江大道，主 體大部位于揚(yáng)子江大道東側(cè)規(guī)劃路（月安街西延）下方，與規(guī)劃九號線于 本站形成換乘，九號線本站為起點(diǎn)站，規(guī)劃為 B 型車 4 節(jié)編組地下車站， 線位大致位于揚(yáng)子江大道下方，車站主體預(yù)留規(guī)劃九號線換乘部分接口。 車站西側(cè)為南京河西機(jī)動車環(huán)保檢測站，檢測站西南為綠博園；揚(yáng)子江大 道東側(cè)車站上方規(guī)劃路（月安街西延）現(xiàn)為未開發(fā)地塊，南北兩側(cè)遠(yuǎn)期規(guī) 劃有濱江綠博城等商住高層。 沿?fù)P子江大道現(xiàn)有 7 路、152路兩條公交線路 在綠博園門口（綠博園站）?？俊Ｆ渲新纷髠?cè)公交站點(diǎn)位于綠博園門口以 南，右側(cè)公交站點(diǎn)位于綠博園門口以北，車站 2 號出入口距右側(cè)站點(diǎn)約 60 m。綠博園站為地下二層島式車站，車站有效站臺中內(nèi)心程為右 DK9+724. 000,起點(diǎn)里程為右 DK9+299.1175，終點(diǎn)里程為右 DK9+820.9428,變坡點(diǎn) 里程為右DK9+500.000。站臺寬13m，地下