专利名称：一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法
技术领域：
本发明涉及一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，适用于地铁隧道盾构施工，主要应用于软弱地层盾构端头加固和开舱换刀加固施工中。
背景技术：
随着社会的发展，地下工程越来越多，尤其在能源、通讯及城市市政工程建设方面非开挖施工技术的应用越来越广泛，而盾构施工技术又是非开挖方式中的前沿技术，在地铁施工中被广泛应用。目前深圳地区的地铁施工中，地质复杂多变，尤其是填海区，地层相当软弱，稍有扰动，即会造成严重后果。
借鉴国内盾构工程施工经验，盾构工程在始发、到达和联络通道施工期间出现问题的概率很高，尤其是加固体未能达到理想效果或失效时，极其容易发生严重的安全事故，轻则地面产生较大沉降，重则危及设备、人员的安全。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种在软弱地层，确保加固体的有效性，确保盾构始发和联络通道施工的安全进行的施工方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其以素连续墙为主，旋喷桩为辅助的加固模式。
作为上述技术方案的改进，所述素连续墙的工艺流程为测量放线、导墙施工、泥浆的制备和使用、成槽施工、浇筑水下混凝土；所述旋喷桩的工艺流程为测量放线、弓l孔、浆液配制、旋喷注浆。
作为上述技术方案的进一步改进，所述素连续墙采用C15水下混凝土制作而成；所述素连续墙完成后，首先回填空桩，接着整平场地，最后施工旋喷桩。
本发明的有益效果是(1)素连续墙在局部的支撑下，可以承受外部土水压力，确保掌子面稳定，盾构始发前可以提前破除洞门，避免与盾构组装调试冲突；联络通道位置开舱和施工均能安全快速进行。(2)施工工艺简化，素连续墙要求相对简单，无需专门制作接头，施工过程中采用冲桩机连续冲孔即可。(3)采用素连续墙加固后，加固范围明显减小，特别适用于施工场地小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程场地，加固周期短，达到强度所需龄期短，整个端头加固的造价相对较低。
具体实施例方式
本项施工方法在深圳地铁2号线2203标得以成功使用，应用效果良好，盾构始发均顺利完成，在联络通道加固位置进行了常压开舱，检修更换刀具，节省了施工工期，目前整个工程已经基本完成，增加了社会效益和经济效益，保证了工程的进度和安全，受到广泛的好评。'该项施工方法包括素连续墙和单管旋喷桩施工，主要施工过程如下所述
素连续墙施工-
素连续墙施工主要包括测量放线、导墙施工、泥浆的制备和使用、成槽施工、浇筑水下混凝土。
(1) 测量放线
根据测量控制点，准确测放出连续墙中轴线，经复核后，开始导墙基槽开挖。
(2) 导墙施工
导墙的形式为"i r"型，导墙高度为1.5m，面板厚度150mm，长度500mm，垂直段厚度200mm，高度1350mm。导墙内净距控制为850mm，导墙的混凝土设计强度等级为C20。
导墙施工时，首先按素连续墙轴线位置放线放坡开挖土方。开挖后基底回填粘土 100 150mm，铺平夯实，然后绑扎导墙钢筋、立模、浇筑导墙混凝土，待混凝土达到强度，拆模后加内撑，导墙内外回填粘土，夯实。当导墙的混凝土强度达设计强度的75%时，即可进行成槽施工。
导墙质量控制标准
① 内墙面与连续墙纵轴线平行度为士10mm;
② 内外导墙间距为土10mm;
③ 导墙内墙面垂直度为0.5%;
④ 导墙内墙面平整度3mm;⑤导墙顶面平整度为5mm。
(3) 泥浆的制备和使用根据实际情况主要采用原土造浆，当原土造浆不能满足要
求时，采用膨润土造浆。膨润土在使用前需经过取样，进行泥浆配比试验和物理分析，必要时要进行化学分析和岩矿鉴定。将合格的膨润土放入泥浆搅拌机中进行充分搅拌6 8min，并入池存放24小时以上使之充分水化，才能交付使用。膨润土造浆的主要成分是膨润土、掺合物和水。惨合物主要有羧甲基纤维素(CMC)和烧碱(Na2C03)，分别起增大泥浆粘度和增多膨润土颗粒表面吸附的负电荷的作用。
(4) 成槽施工
本项施工方法中所涉及的工程量较小，一般情况下采用冲桩机冲孔成槽，然后用方锤修孔。
成槽时，应加强观测，若槽壁发生较严重的坍塌，应及时分析原因，妥善处理。本场地多为冲积平地，淤泥层较厚，地下水丰富，对槽壁的稳定性尤其要密切注意，保持槽内泥浆液面高于地下水位l.Om以上。
槽段开挖完毕，应检査槽位，槽深、槽宽及槽壁垂直度，槽壁垂直度偏差应小于0.5%。
成槽完毕后，对于含砂率大，沉渣厚的孔需采用空气吸泥反循环法迸行清底，成孔阶段及清孔后泥浆指标控制，成槽过程中用泥浆循环法清渣，即将皮管通向孔底并泵进新浆，使泥渣上浮；最后清槽时，采用空气吸泥法反循环清孔，同时补充新鲜泥浆，保持所要求泥浆液面标高的相对稳定。(5)水下混凝土灌注
选用商品细石混凝土，混凝土由搅拌车通过场内施工道路直接运送到浇筑点，卸入导管顶的漏斗内。要求搅拌站的混凝土供应强度不少于30m3/h，以确保连续灌注。混凝土导管使用3mm钢板制作成顺直、密封的0)250mm导管，导管最底端段长度大于4m，使用前进行试拼试压，压力为0.6 1.0Mpa，采用预制混凝土隔水栓。
水下混凝土灌注， 一般采用两根导管，分别由专用提升架或冲桩机悬吊提升，导管底端离槽底0.4m，首批入槽混凝土量应不小于5.0m3，以保证开塞后导管埋管深度不小于0.5m。要求混凝土面上升速度不小于2m/h，槽内混凝土面高低差小于0.3m，中途因故停顿时间小于30min，导管埋深控制在2 4m之间，导管间距不大于3m，导管距槽段两端不大于1.5m，为保证地下墙顶端混凝土质量，混凝土浇灌顶面标高比设计标高高出50cm。
在灌注混凝土前，按混凝土泥浆=5: 1的比例掺入泥浆，并搅拌均匀，适量降低混凝土强度，避免盾构机刀盘经过时，混凝土强度过高，损坏刀盘、刀具。
为了确保墙体密实及接头防漏水，将采取以下措施①保证混凝土的质量，必须有质检员、材料员、试验人员在现场对每车混凝土进行验收，严格控制混凝土水灰比、坍落度。
保证浇灌连续和速度均匀，槽段内混凝土面上升速度>
2m/h,高低差〈0.3m,中途因故停顿时间<30min。
③ 保证有足够埋管深度，并控制在2 4m的范围，控制首批入槽时混凝土埋管深度〉0.5m，首批入槽混凝土量》5m3 Q
④ 混凝土导管分布位置必须合理，混凝土导管距离槽端小于1.5m,两管距离小于3m，保证接头处的混凝土面均匀上升，不致于夹泥。
⑤ 按规定要求控制泥浆指标，保证泥浆质量。
⑥ 因素连续墙不安装接头，故施工二期槽段时，咬合一期槽段50cm，将一期槽段已经浇筑混凝土的接头位置混凝土重新冲孔，进行二次混凝土浇筑，避免连续墙接缝处出现大的缝隙，导致素连续墙加固体系失效。
旋喷桩的工艺流程为
素连续墙施工完成后，回填空桩，整平场地，施工单管旋喷桩。单管旋喷桩施工主要包括测量放线、弓l孔、浆液配制、旋喷注浆等。
(1)引孔
采用XY-100型地质钻机钻孔，钻孔孔径为(j)130。钻孔时钻机要平衡，开孔孔位要准确，钻孔垂直度偏差《1%,确保旋喷管能顺利导入孔底。在砂层等不利地层处钻孔时，采用泥浆护壁，泥浆的主要性能指标控制为比重1.2~1.3，粘度25 30S，含砂率<5%。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm。
(2) 插管
当钻孔完成后即将旋喷管插至孔底。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过lMPa。
(3) 浆液配制与喷射作业施工前应检査高压设备及管路系统，其压力和流量必须满
足设计要求。注浆管的接头密封圈必须良好。
旋喷桩应以设计要求的技术参数进行旋喷，提升速度为0.15 0.25m/min;注浆泵压力不小于25Mpa，浆液为32.5普通水泥浆，水灰比为0.5，水泥用量为200Kg/m。
在旋喷过程中，经常检査水泥浆泵压力，注浆管提升速度及孔口冒浆情况，并随时做好记录。喷射时应先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管，由下而上喷射注浆。
旋喷桩的水泥浆在旋喷前1小时以内搅拌，旋喷过程的冒浆量控制在10 25%，相邻两桩间的间隔时间不少于48小时。
端头加固和联络通道加固中主要隐患为地下水的存在，如果能够有效隔绝地下水对掌子面的侵蚀，即可有效确保掌子面稳定。本发明在端头加固和联络通道加固中采用素混凝土连续墙，并以单管旋喷桩辅助，可以有效的隔绝地下水，确保加固效果。在实际施工中，实现了在富含水软弱地层中常压开舱，加固体中无明显漏水；洞门无明显渗水，加固效果良好，掌子面土体稳定，确保了施工安全。本施工方法有以下优点U)素连续墙在局部的支撑下，可以承受外部土水压力，确保掌子面稳定，盾构始发前可以提前破除洞门，避免与盾构组装调试冲突；联络通道位置开舱和施工均能安全快速进行。
(2) 施工工艺简化，素连续墙要求相对简单，无需专门制作接头，施工过程中采用冲桩机连续冲孔即可。
(3) 采用素连续墙加固后，加固范围明显减小，特别适用于施工场地小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程场地，加固周期短，达到强度所需龄期短，整个端头加固的造价相对较低。
权利要求
1.一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其特征在于该方法以素连续墙为主，旋喷桩为辅助的加固模式。
2. 根据权利要求l所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工 方法，其特征在于所述素连续墙的工艺流程为测量放线、 导墙施工、泥浆的制备和使用、成槽施工.，浇筑水下混凝土。
3. 根据权利要求l所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工 方法，其特征在于所述旋喷桩的工艺流程为测量放线、 弓l孔、浆液配制、旋喷注浆。
4. 根据权利要求l所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工 方法，其特征在于所述素连续墙采用C15水下混凝土制作 而成。
5. 根据权利要求l所述的一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其特征在于所述素连续墙完成后，首先回填空桩， 接着整平场地，最后施工旋喷桩。
全文摘要
本发明公开了一种盾构施工中软弱地层加固的施工方法，其以素连续墙为主，旋喷桩为辅助的加固模式；本发明由于采用素连续墙在局部的支撑下，可以承受外部土水压力，确保掌子面稳定，盾构始发前可以提前破除洞门，避免与盾构组装调试冲突；联络通道位置开舱和施工均能安全快速进行；施工工艺简化，素连续墙要求相对简单，无需专门制作接头，施工过程中采用冲桩机连续冲孔即可；采用素连续墙加固后，加固范围明显减小，特别适用于施工场地小、地下管线密集、地面交通繁忙、距离地面建筑物基础比较近的工程场地，加固周期短，达到强度所需龄期短，整个端头加固的造价相对较低。
文档编号E21D11/04GK101603426SQ20091004093
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者伦 何, 孙建敏, 方启超, 觉 易, 奕 李, 昭 王, 赖伟文, 晖 赵, 陈小勇 申请人:广东华隧建设股份有限公司