三軸攪拌樁聯(lián)合降水施工聯(lián)絡(luò)通道的工法

1、三軸攪拌樁聯(lián)合降水施工聯(lián)絡(luò)通道的工法摘要：杭州地鐵1號線8號盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道埋深淺，周圍土質(zhì)為砂質(zhì)粉土，含水量高。考慮到路面情況具備進(jìn)行加固的條件；場地附近無重要建筑物，具備降水條件；且與冷凍法相比，采用地面加固聯(lián)合降水的施工方案可節(jié)省資金，也不影響隧道施工，決定采用三軸攪拌樁聯(lián)合降水工法。施工中解決了降水等技術(shù)問題，保證了聯(lián)絡(luò)通道施工期間的土體穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：地鐵工程；三軸攪拌樁；降水杭州地鐵1號線全長61.67km，根據(jù)地下軌道交通的設(shè)計(jì)要求，需在相鄰隧道間設(shè)聯(lián)絡(luò)通道來確保防災(zāi)救援及排水要求1,2。目前常用的聯(lián)絡(luò)通道施工方法有冷凍法加固，洞內(nèi)開挖；地面加固，洞內(nèi)開挖；頂管法施工3等。冷凍法加

2、固，洞內(nèi)開挖法因有凍土帷幕止水性好、強(qiáng)度較高、對周圍環(huán)境無污染的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，如上海地鐵聯(lián)絡(luò)通道46、廣州地鐵聯(lián)絡(luò)通道7和南京地鐵聯(lián)絡(luò)通道8等；但其施工成本很高，一座聯(lián)絡(luò)通道的造價(jià)在280350萬元，且不能達(dá)到永久改良土體的目的；凍融引起的后期沉降較大，持續(xù)時(shí)間較長6。一旦冷凍法失效則后果十分嚴(yán)重，如上海地鐵4號線曾發(fā)生因管理失誤致使凍結(jié)失效引起的流沙事故。紅普路站九堡站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道所在位置隧道埋深較淺，路面情況具備加固條件，場地附近無重要建筑物，具備降水條件；且與冷凍法施工相比，采用地面加固能節(jié)省資金，對土體的加固持久；另外，采用地層加固施工在時(shí)間方面不影響盾構(gòu)隧道的施工?？紤]到已有的攪

3、拌樁土體永久性加固施工的成功案例911，且相對單軸與雙軸攪拌，三軸攪拌更有效率，以及在飽和粉砂地層中單獨(dú)利用加固無法取得隔水效果，決定對該聯(lián)絡(luò)通道采用三軸攪拌樁聯(lián)合降水施工方法來保證土體穩(wěn)定。工程概況杭州地鐵1號線紅普路站九堡站區(qū)間（樁號K25+982.83K27+066.78）,右線全長1085.26m，左線全長1044.55m,基本呈東西走向，為地下雙線單圓盾構(gòu)隧道，隧道外徑6.2m，設(shè)計(jì)使用年限100年。為防災(zāi)救援及排水的要求口，2,需在站間樁號K26+500.00處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，通道處軸線間距12.064m。結(jié)構(gòu)覆土厚度8.5-9m,最深處距地表13.7m。1.1地質(zhì)概況根據(jù)鉆孔揭露的

4、地層結(jié)構(gòu)、巖性特征、埋藏條件及物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合靜力觸探曲線和詳勘地質(zhì)資料，本工程第四系地層厚約55m,勘探深度內(nèi)主要為第四系沖海相、海相及河流相沉積物。聯(lián)絡(luò)通道周圍土質(zhì)為砂質(zhì)粉土，含水量高，若處理不當(dāng)易產(chǎn)生流沙等不良地質(zhì)災(zāi)害。聯(lián)絡(luò)通道自上而下所處土層為：砂質(zhì)粉土夾粉砂，全場分布，層厚1.908.10；砂質(zhì)粉土，全場分布，層厚0.703.40m；粉砂夾砂質(zhì)粉土，全場分布，層厚1.411.0m；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，全場分布，層厚2.909.80m（圖1）。J2lij艸5.66-昌-m士我粉砂：陽菇咼程S.O75S15-Z5-3(y-353;x小巾勵(lì)協(xié)史粉r：-i中娜砂耆1圄i聯(lián)絡(luò)迪迫加面直地曲剖新示

5、:意1.2聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)概況聯(lián)絡(luò)通道采用新奧法施工，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)與二次襯砌間設(shè)置防水層，其工程結(jié)構(gòu)由兩個(gè)與隧道相交的喇叭口、通道等組成（圖2）。右線6g聞2聯(lián)宰通道結(jié)構(gòu)小恿聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)計(jì)參數(shù)為：（1）初期支護(hù)：格柵拱+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土（厚度為300mm）；（2）二次襯砌：C30模筑防水混凝土（厚度為450mm）。為保證施工期間土體穩(wěn)定，需事先對通道周圍土體進(jìn)行地層加固和降水。三軸攪拌樁聯(lián)合降水施工根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)計(jì)方案，先在地面對土體利用三軸攪拌樁加固，根據(jù)施工深度布置降水，為聯(lián)絡(luò)通道施工創(chuàng)造條件，然后在隧道內(nèi)以暗挖方式為主體，以新奧法施工理論為指導(dǎo)，應(yīng)用短段掘襯技術(shù)，按工程結(jié)

6、構(gòu)特點(diǎn)分區(qū)分層分工序施工建造聯(lián)絡(luò)通道。2.1三軸攪拌樁加固施工方案2.1.1加固方案為確保施工過程中開挖土體有一定的自承力和自承時(shí)間，為新奧法開挖方案的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造前提條件，該做法也可減少降水產(chǎn)生的沉降對已建成盾構(gòu)隧道和周圍建筑的影響。杭州地鐵1號線8號盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道選用三軸攪拌工法加固，根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道上方和周邊土體的荷載情況，將聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì)位置周邊土體分為3個(gè)區(qū)進(jìn)行加固。加固區(qū)的平面和立面如圖3所示，I區(qū)（弱加固區(qū)）水泥摻量10%；II區(qū)（強(qiáng)加固區(qū)）水泥摻量20%,無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu為1.21.5MPa；III區(qū)（強(qiáng)加固區(qū)）水泥摻量20%，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu為1.21.5MPa，且保證樁底進(jìn)入1

7、隔水層3.5m（按設(shè)計(jì)要求）；樁徑850mm,搭接250mm。這樣設(shè)計(jì)既可滿足施工需要，又可進(jìn)一步節(jié)省造價(jià)。U)Iu:7(X)0|舶00111枕few2000(hM3咲堆通逍加固做法朋意f韻平面圖剖面圖為確保ill區(qū)形成隔水帷幕，需使樁之間形成有效搭接，因此應(yīng)盡可能在ill區(qū)采用套打一孔法施工，由工藝原因不能套打的部位由1排變成3排施工，以確保樁體的隔滲功能。2.1.2施工技術(shù)參數(shù)影響攪拌樁強(qiáng)度及抗?jié)B性能的主要因素有地基土層性質(zhì)、水泥用量、攪拌水泥土的均勻性和施工深度等。對于特定土層條件，主要是控制水泥用量及水灰比，確保一定的泵送壓力，合理選擇下沉與提升速度，使形成的樁體滿足設(shè)計(jì)所規(guī)定的強(qiáng)度和

8、抗?jié)B要求，從而保證加固后土體的穩(wěn)定性。施工中須加強(qiáng)以下各主要施工參數(shù)的控制。水泥摻入比：I區(qū)(弱加固區(qū))10%,II區(qū)及III區(qū)(強(qiáng)加固區(qū))20%。注漿流量：150250L/min/臺(tái)，鉆桿在下沉和提升時(shí)均需注入水泥漿液。漿液配比：水：水泥=1.52.0。水泥采用32.5級普通硅酸鹽水泥。泵送壓力：1.52.5MPa。速度控制：下沉1.0m/min,提升1.52m/min。鉆桿下沉與提升速度須滿足攪拌樁水泥漿設(shè)計(jì)注入量的必需時(shí)間。在鉆桿下沉與提升過程中，應(yīng)按技術(shù)交底要求均勻、連續(xù)地注入拌制的水泥漿液鉆桿提升完畢時(shí)，設(shè)計(jì)水泥漿液全部注完，攪拌樁施工結(jié)束。樁長：I區(qū)(弱加固區(qū))4.5m；II區(qū)(強(qiáng)

9、加固區(qū))13m；III區(qū)(強(qiáng)加固區(qū))21.4m。2.1.3主要施工技術(shù)措施選擇合理的施工加固順序，結(jié)合三軸攪拌樁施工工藝，為滿足場地要求，先沿隧道縱向施工左線隧道加固區(qū)左側(cè)7排，然后沿隧道縱向施工右線隧道加固區(qū)右側(cè)5排，最后沿隧道橫向施工16排完成整個(gè)加固區(qū)的加固工作。為保證三軸攪拌樁加固的連續(xù)性和接頭質(zhì)量，水泥攪拌樁采用單側(cè)擠壓式連接的搭接方式，確保攪拌樁間的搭接質(zhì)量，進(jìn)一步達(dá)到加固的目的。樁與樁搭接時(shí)間不應(yīng)大于24h；如超過則在第二根樁施工時(shí)增加注漿量20%，同時(shí)減慢提升速度。為確保III區(qū)的隔水帷幕作用，加固采用跳槽式雙孔全套復(fù)攪式施工，如圖4所示；1、11區(qū)則采用單側(cè)擠壓式施工。2.2

10、降水措施2.2.1降水做法降水前，先通過管片上預(yù)留的注漿孔進(jìn)行二次注漿，以防地下水通過管片壁后的空隙形成滲流通道而影響降水效果。以右線管片為例，在預(yù)留管片所在環(huán)和其前后各兩環(huán)范圍內(nèi)的每片管片(即第441環(huán)至第448環(huán))采用3個(gè)注漿孔注漿，而第440環(huán)和第449環(huán)因距離施工位置較遠(yuǎn)，只在每片管片中央的注漿孔注漿。注漿總量達(dá)50t，以確保管片背后的密水性。在壁后注漿后打入18號共8個(gè)水井進(jìn)行降水處理。由于場地限制，沿加固區(qū)外緣與左右線垂直的方向布置了3對水井，其中沿左、右線內(nèi)側(cè)分別為7，8號水井和3，4號水井。因聯(lián)絡(luò)通道施工從右線開始，故在右線右側(cè)增加了5，6號水井以確保開挖順利進(jìn)行。同時(shí)，沿隧道

11、的平行方向因沒有隧道阻隔地下水，滲流場梯度較平，考慮到抽水機(jī)的功率和場地限制，在距加固區(qū)較遠(yuǎn)處布置了降水井，以確保降水深度。圖5為降水井平面布置。抓固土體范陽lHOO右線隧道申心22.2.2注意事項(xiàng)降水施工需注意兩點(diǎn)，一是在通道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)75前不能停止降水，且應(yīng)保證降水到位；二是考慮對環(huán)境影響，即不能引起附近建筑物的過大沉降（或差異沉降）和馬路下管道的差異沉降過大。對此采取如下措施：（1）降水實(shí)行現(xiàn)場24h值班制，確保供電，時(shí)刻監(jiān)視水位變化（2）布置周圍環(huán)境的觀測工作，包括地面沉降觀測（降水區(qū)域外3040m）和建筑物沉降觀測（對建筑物東西南北四面均需設(shè)觀測點(diǎn)）并做記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。施

12、工效果本工程三軸攪拌樁聯(lián)合降水施工取得了良好的效果，提高了土體加固區(qū)的強(qiáng)度和抗?jié)B性，保證了土體的穩(wěn)定，從而確保了聯(lián)絡(luò)通道的開挖、襯砌及工程順利完工（圖6）。本工程總造價(jià)約100萬，比凍結(jié)法施工低20%。4結(jié)語杭州地鐵是杭州市的特大型市政工程，本聯(lián)絡(luò)通道所連通的隧道埋深較淺，路面情況具備進(jìn)行加固的條件，且場地附近無重要建筑物，具備降水條件，所以采用地面加固聯(lián)合降水的施工方法。地鐵1號線8號盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道采用三軸攪拌樁對施工區(qū)域進(jìn)行分區(qū)加固，符合實(shí)際工程特點(diǎn)，但在飽和粉砂地層中單獨(dú)利用加固無法取得隔水效果。通過隧道盾構(gòu)管片中預(yù)留的注漿孔注漿，切斷地下水滲流通道確保了降水效果。設(shè)置水井降水為聯(lián)絡(luò)通

13、道施工創(chuàng)造了條件。由于加固區(qū)土體的變形模量增大，使降水產(chǎn)生的固結(jié)沉降能控制在允許范圍內(nèi)。與冷凍法相比，采用三軸攪拌樁聯(lián)合井點(diǎn)降水施工保證土體的穩(wěn)定性，不但能使土體得到永久性的加固，且節(jié)省資金，在時(shí)間方面也不會(huì)影響盾構(gòu)隧道的施工，獲得了較好的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)GB50307-1999,地下鐵道輕軌交通巖土工程勘測規(guī)范S.李大勇，王暉，張慶賀.地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工的安全保證措施J.建筑技術(shù)，2004,35(11):821-822.劉典基南京地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工工法淺析J.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2004：97-100.臧小龍.西藏南路越江隧道聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工J.低溫建筑技術(shù)，2010,32(4)：74-76.胡向東，陳蕊雙層越江隧道聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工技術(shù)J.低溫建筑技術(shù)，2006，(5)：64-66.徐晶.凍結(jié)法在上海地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中的應(yīng)用J.中國市政工程，2004，(5)：63-65.鄭彭生廣州地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工監(jiān)測分析J.中國市政工程，2010，(5)