盾构到达端头加固失效再处理技术

76　2010(07)　CONSTRUCTIONMECHANIZATION建筑机械化　2010(07)　77在盾构到达施工中，如果到达端头地层条件较差，洞门破除或盾构进洞时，洞门处可能会漏水、涌砂，导致上部土层坍塌、地面沉陷、隧道变形等事故。为了减少盾构到达施工风险，通常采用搅拌桩、旋喷桩或注浆等方法对到达端头进行预加固处理。由于处理方法本身工艺缺陷和质量控制等原因，经常出现加固效果不满足要求的情况，需进行再加固处理。如果盾构已进入加固区，再加固处理难度将会大大增加。本文通过工程实例介绍一种盾构端头再加固处理技术。1　工程概况深圳地铁5号线(环中线)是深圳大运会重要工程之一，是深圳市近期线网的骨干线路。临海站～宝华站盾构区间属5号线中施工难度较大、工期较紧的工程项目，采用两台德国海瑞克Ø6250mm土压平衡盾构施工。隧道内径5400mm，外径6000mm，区间右线长585.702m，左线长607.707m，区间总长1193.409m。盾构线路从临海站始发西行，到达宝华路后沿宝华路北上，到达宝华站南端盾构吊出井。宝华站南到达端头地层主要为填土、淤泥、粉质粘土，隧道埋深17.5m。隧道底部以下以砾砂、粉砂层为主，洞身周围为全断面砂层，属软弱地层，地下水丰富，稳定性很差，存在涌砂、坍塌危险。该端头原先采用Ø600旋喷桩进行加固处理，且在洞门镜面进行了水平注双液浆。加固后进行了地面取芯和洞门水平探孔检查，加固效果良好。但当左线盾构碰壁后，再次在洞门处打水平探孔检查，出现大量水夹带中细砂喷出，且压力较大。说明加固体已失效，必需采取再加固处理措施。2　工程地质1）水文地质　地下水补给来源主要为大气降水、海水等地表水的渗透，地下水与海水存在互补。由于地层的渗透性差异，砂层中的水略具承压性，与海水形成连通性。因南端头属填海区，且靠近海边，地下水极其丰富，前期已经施作的降水井，在不间断抽水的情况下，只能将水位降至16m左右，无法降至洞门范围以下。2）地层类别　根据地质勘察报告以及地质纵断面图，到达端头隧道拱顶及洞身范围主要为：①1填土、②1淤泥、③5粉质粘土，隧道底板以下以③11砾砂、③7粉砂层为主，洞身周围为全断面砂层属软弱地层。淤泥、砂层厚，地下水丰富，稳定性很差，存在涌砂、坍塌危险（如图1）。盾构到达端头加固失效再处理技术Retreatmenttechniqueofshieldarrivalendsocketstrengthenfailure陈钦亮1，钟志全2CHENQin-liang,ZHONGZhi-quan(1.广东建科建设监理有限公司，广东广州510000;2.广东华隧建设股份有限公司，广东广州510000)[摘要][关键词]盾构到达是盾构法施工中的重大风险点之一。当盾构到达端地层自稳性较差时，通常会采用搅拌桩、旋喷桩或注浆等方法进行端头预加固处理。但也存在盾构进入加固区后发现加固效果不满足要求的情况，这时再加固处理的难度很大。本文通过实例介绍一种盾构碰壁后端头加固失效再处理技术，以供同仁参考。盾构到达；端头加固；加固失效；再加固ShieldEquipment&Project盾构工程3　原加固方案到达端头井外地层原采用密排∅600旋喷桩进行加固处理，左线加固平面尺寸为12.1m×6m，右线加固平面尺寸为12.1m×5.1m，旋喷桩深至隧道底部以下2.5m；在地面设置3个降水井，到达期间进行降水，将地下水位降低至洞门范围以下，确保施工安全（见图2）。由于加固效果不理想，左线盾构碰壁后，洞门处底部探孔出现流水涌砂现象，加上地下水位过高，水量大，不具备正常破除洞门条件。图1左线到达端头地层分布图图2端头原旋喷桩加固方案4　再加固处理技术措施4.1　再加固处理方案由于到达端头原有加固体失效，洞门与地下水已连通，而且地下水源补给丰富，因此盾构顺利进洞到达的关键在于隔断洞门与地下水的连接通道，同时采用的再处理措施以不能破坏已成形的管片隧道为原则。根据以上思路，在左线实施了以连续墙+钢板桩+袖阀管注浆+降水井组合形成止水帷幕的再加固处理方案，即在原加固体四周施作一道素混凝土连续墙+钢板桩的框架，钢板桩在盾构隧道正上方位置，钢板桩与隧道管片间的间隙采用隧道内袖阀管注浆封堵。右线因盾构未到达加固区，则采用连续墙+降水井组合形成止水帷幕。因为左线盾构已经顶到车站端头连续墙，为了将盾构全部包在止水帷幕中，连续墙+钢板桩形成的框架为13.3m×22.4m，而右线盾构还未到达端头位置，则全部采用连续墙为止水帷幕，尺寸为10.4m×9.9m。具体布置如图3所示。连续墙透过③11砾砂层，深度约为22.7m。左线隧道上方位置使用的钢板桩加固区域长度为7m，每根钢板桩需要打入的深度应经严格计算，保证钢板桩与成型管片保持300mm的距离，以防对成型隧道造成破坏。素混凝土连续墙、钢板桩与隧道关系如图4所示。图3连续墙布置方式改进后的实施对策4.2　施工重难点4.2.1　钢板桩、管片、素混凝土连续墙的搭接要严格控制好三者之间的尺寸，特别是钢板盾构工程ShieldEquipment&Project76　2010(07)　CONSTRUCTIONMECHANIZATION建筑机械化　2010(07)　77在盾构到达施工中，如果到达端头地层条件较差，洞门破除或盾构进洞时，洞门处可能会漏水、涌砂，导致上部土层坍塌、地面沉陷、隧道变形等事故。为了减少盾构到达施工风险，通常采用搅拌桩、旋喷桩或注浆等方法对到达端头进行预加固处理。由于处理方法本身工艺缺陷和质量控制等原因，经常出现加固效果不满足要求的情况，需进行再加固处理。如果盾构已进入加固区，再加固处理难度将会大大增加。本文通过工程实例介绍一种盾构端头再加固处理技术。1　工程概况深圳地铁5号线(环中线)是深圳大运会重要工程之一，是深圳市近期线网的骨干线路。临海站～宝华站盾构区间属5号线中施工难度较大、工期较紧的工程项目，采用两台德国海瑞克Ø6250mm土压平衡盾构施工。隧道内径5400mm，外径6000mm，区间右线长585.702m，左线长607.707m，区间总长1193.409m。盾构线路从临海站始发西行，到达宝华路后沿宝华路北上，到达宝华站南端盾构吊出井。宝华站南到达端头地层主要为填土、淤泥、粉质粘土，隧道埋深17.5m。隧道底部以下以砾砂、粉砂层为主，洞身周围为全断面砂层，属软弱地层，地下水丰富，稳定性很差，存在涌砂、坍塌危险。该端头原先采用Ø600旋喷桩进行加固处理，且在洞门镜面进行了水平注双液浆。加固后进行了地面取芯和洞门水平探孔检查，加固效果良好。但当左线盾构碰壁后，再次在洞门处打水平探孔检查，出现大量水夹带中细砂喷出，且压力较大。说明加固体已失效，必需采取再加固处理措施。2　工程地质1）水文地质　地下水补给来源主要为大气降水、海水等地表水的渗透，地下水与海水存在互补。由于地层的渗透性差异，砂层中的水略具承压性，与海水形成连通性。因南端头属填海区，且靠近海边，地下水极其丰富，前期已经施作的降水井，在不间断抽水的情况下，只能将水位降至16m左右，无法降至洞门范围以下。2）地层类别　根据地质勘察报告以及地质纵断面图，到达端头隧道拱顶及洞身范围主要为：①1填土、②1淤泥、③5粉质粘土，隧道底板以下以③11砾砂、③7粉砂层为主，洞身周围为全断面砂层属软弱地层。淤泥、砂层厚，地下水丰富，稳定性很差，存在涌砂、坍塌危险（如图1）。盾构到达端头加固失效再处理技术Retreatmenttechniqueofshieldarrivalendsocketstrengthenfailure陈钦亮1，钟志全2CHENQin-liang,ZHONGZhi-quan(1.广东建科建设监理有限公司，广东广州510000;2.广东华隧建设股份有限公司，广东广州510000)[摘要][关键词]盾构到达是盾构法施工中的重大风险点之一。当盾构到达端地层自稳性较差时，通常会采用搅拌桩、旋喷桩或注浆等方法进行端头预加固处理。但也存在盾构进入加固区后发现加固效果不满足要求的情况，这时再加固处理的难度很大。本文通过实例介绍一种盾构碰壁后端头加固失效再处理技术，以供同仁参考。盾构到达；端头加固；加固失效；再加固ShieldEquipment&Project盾构工程3　原加固方案到达端头井外地层原采用密排∅600旋喷桩进行加固处理，左线加固平面尺寸为12.1m×6m，右线加固平面尺寸为12.1m×5.1m，旋喷桩深至隧道底部以下2.5m；在地面设置3个降水井，到达期间进行降水，将地下水位降低至洞门范围以下，确保施工安全（见图2）。由于加固效果不理想，左线盾构碰壁后，洞门处底部探孔出现流水涌砂现象，加上地下水位过高，水量大，不具备正常破除洞门条件。图1左线到达端头地层分布图图2端头原旋喷桩加固方案4　再加固处理技术措施4.1　再加固处理方案由于到达端头原有加固体失效，洞门与地下水已连通，而且地下水源补给丰富，因此盾构顺利进洞到达的关键在于隔断洞门与地下水的连接通道，同时采用的再处理措施以不能破坏已成形的管片隧道为原则。根据以上思路，在左线实施了以连续墙+钢板桩+袖阀管注浆+降水井组合形成止水帷幕的再加固处理方案，即在原加固体四周施作一道素混凝土连续墙+钢板桩的框架，钢板桩在盾构隧道正上方位置，钢板桩与隧道管片间的间隙采用隧道内袖阀管注浆封堵。右线因盾构未到达加固区，则采用连续墙+降水井组合形成止水帷幕。因为左线盾构已经顶到车站端头连续墙，为了将盾构全部包在止水帷幕中，连续墙+钢板桩形成的框架为13.3m×22.4m，而右线盾构还未到达端头位置，则全部采用连续墙为止水帷幕，尺寸为10.4m×9.9m。具体布置如图3所示。连续墙透过③11砾砂层，深度约为22.7m。左线隧道上方位置使用的钢板桩加固区域长度为7m，每根钢板桩需要打入的深度应经严格计算，保证钢板桩与成型管片保持300mm的距离，以防对成型隧道造成破坏。素混凝土连续墙、钢板桩与隧道关系如图4所示。图3连续墙布置方式改进后的实施对策4.2　施工重难点4.2.1　钢板桩、管片、素混凝土连续墙的搭接要严格控制好三者之间的尺寸，特别是钢板盾构工程ShieldEquipment&Project78　2010(07)　CONSTRUCTIONMECHANIZATION建筑机械化　2010(07)　79桩、素混凝土两者与管片之间的尺寸，保护好成型隧道。在钢板桩与管片之间、钢板桩与素混凝土连续墙之间、管片与素混凝土连续墙之间或多或少存在空隙，而这些空隙就是本方案实施的最大风险所在，所以需要把这些空隙通过深孔注浆进行封堵，以达到止水的效果。4.2.2　新旧连续墙的搭接新旧连续墙之间很难达到紧密搭接。通过采用方锤对接头部位进行修刷，把旧连续墙该部分尽可能的冲刷平整，使新旧连续墙的搭接尽可能紧密的搭接，防止该处渗漏。4.2.3　降水井的布置已经施工的素混凝土连续墙、隧道上方的钢板桩围幕，都是减少水源的措施。在保留原有3个降水井的基础上增加5个降水井（见图3）。在素混凝土连续墙加固区内外各有4个降水井，8个降水井同时进行降水，以加固区外侧降水为主，内侧降水为辅的方针，将水位降至隧道底以下。4.2.4　隧道内注浆钢板桩、管片、素混凝土连续墙之间缝隙采用注浆封堵。首先计算钢板桩位置对应的管片环号，然后对该环及相邻环管片进行整环隧道内袖阀管注浆。注浆时应注意以下事项。1）控制注浆压力对隧道的影响　此工艺只是对隧道周围地层进行加固，不需太大的压力，而且可以多次重复注浆，能够确保注浆加固的效果。根据以往管片补充注浆经验，注浆压力一般设定为外界水压+0.5～1MPa。注浆加固时每次只作单孔注浆，严格控制在外界水压+1MPa以下。实践经验证明，在该压力以下进行管片补充图4素混凝土连续墙、钢板桩与隧道关系示意图注浆对管片结构无影响，不会造成管片变形，但注浆时必须要有专人观察，并定期监测管片。2）防止注浆施工过程喷涌　由于隧道埋深大，而且加固区地层主要以粉砂、粗砂层为主，因此在隧道内成孔时，须防止管内产生喷涌。注浆时采用特制的复合袖阀