浅谈旋喷桩在某地铁车站盾构洞口土体加固的技术参数比选论文_栾磊

中铁十四局大盾构工程有限公司

摘要:旋喷桩作为土体加固的重要方法,现如今,已经被大量运用在盾构洞口法隧道端头井洞口土体加固中。对此,笔者以某地铁工程为例,就旋喷桩在地铁车站盾构洞口土体加固技术,进行简要分析。首先根据实际环境,选择参数试桩,而后根据试桩钻芯取样检测结果,进行有效调整,进而找到适当的技术参数。

关键词:旋喷桩;铁车站盾构洞口土体加固;技术参数比选

以某工程为例,某地铁三区间地铁站施工,三区间全长为2.9km,盾构区间为为2.3km,暗挖区间为0.6km。根据设计方案,车站端头设置盾构的接收与始发井,按照盾构机掉头施工环境,每站全部加宽加深,设计有关盾构端头井结构。

一、工程分析

该工程中,按照施工现场水文和地理特点,在车站两端盾构始发位置和接收位置,对土体使用高压水泥旋喷桩加固技术。其规模为:盾构始发区土体加固长度为8m,接收区域土体加固长度为6m,宽度为12m。盾构掘进路线规模与四周3m。旋喷桩距离为ø600@450,有效桩长12m。该位置中地质状态由上至下为:2.5m杂填土、8.5m粉质黏土、5m黏土、3m粗砂,其余为泥岩。

二、旋喷桩施工技术

旋喷桩土体加固施工主要分为两种方法,即:二重管、三重管。二重管:利用一个轴双重喷嘴在预定深度施工高压浆液与空气,在相互影响下损害土体,喷嘴边喷射边旋转提升,而后生成圆柱团结体。三重管:输送水、气、浆,用高压泵喷射水与空气冲击破坏土体,而后通过抵押注射浆液。这两种技术方法对桩径适应条件如下图(如图一)。

根据该地区的水质地理条件,以及桩径和铺设方法,按照地层岩性特点选择使用施工工艺技术。因此,该工程使用二重管方法展开旋喷桩施工。首先准备旋喷机--打孔--下二重管--接通管路--试喷--旋喷注浆--浆液回灌。

三、技术参数选择

在旋喷桩施工准备阶段,结合多年施工经验与实际状况,将基础参数设置为:水泥浆水灰比为:1:1,空气压力:0.8MPa,水泥浆压力:28MPa,提高速度为15cm/min,旋转速度10rpm。而后根据参数设计后施工试验桩,按照检测桩检测结果进行对此。

四、桩钻芯取样

选择3根实验桩,当桩体在要求强度后进行取样检测。桩编码为3--42,钻芯取样良好,但仍然存在诸多不足。主要基于:第一,当大于16m流入粗砂层厚,芯样中未看见泥浆,与标准要求不符。究其原因:首先,粗砂在水的作用下,密实度提高而造成强度增加。其次,砂层承压水将浆液稀释。第二,状体强度大于设计1MPa标准要求,而考量到盾构进入井下后,旋喷桩强度将会增加而造成盾构刀盘难以钻入井下,进而使刀盘受损影响施工;另一方面,造成材料浪费。就究其原因,水泥浆水灰较大,钻机钻杆速度较慢,进而造成状体状体较大。

五、设计方案选择

根据上述问题,重新制定设计方案,通过研究分析和论证,针对粗砂层至桩底规模选择两项提钻形式,选择不同工艺参数,分别试桩。通过进行质量比较,选择最佳技术参数。

(一)设计方案一

喷水法下钻到达16m标高后,选择16--19规模下钻过程中带浆钻进,当桩底达到标准要求后进行喷浆。这时,把技术参数调整在地下7--16m规模内,提速为25cm/min,16--19规模提升速度在12cm/min,破坏粗砂层土体进而形成水泥复合土(如图二)。

六、设计方案比较

(一)施工效果比较

原有钻桩12根视为实验桩,每项设计方案钻桩6根,待桩体达到要求后,选芯取样,其型号为11--55、11-56、8--55、8--56。得出芯样:16--19m粗砂层下为一般水泥土,通过实验监测得出:桩身强度超过1MPa。所以,相对于两项施工设计,全部能够达到端头井洞口土体加固要求。

(二)水泥用量比较

在施工效果上,两种施工方案效果相近。其次,进行水泥用量比较,设计方案二相对于设计一,水泥使用超出1.1t。所以,通过综合研究对比,选择设计方案一技术为最后施工参数。

七、施工建议

盾构法在端头井洞口土体加固作为施工的重要组成部分,要按照洞口端头井位置实际地理条件、水质等条件,综合对工程环境、施工工期、安全性等条件,选择加固方法,同时保证施工与设计方案要求相同,确保加固质量,保证盾构在施工过程中的施工安全。

(一)施工过程分析

该工程中,使用二重管旋喷桩加固端头井洞口土体方法,有效过显著。但要做好质量控制管理,确保桩体连接的有效性,提升加固土体均匀性。此外,也需要考虑到在加固阶段。钻头、钻杆会掉入情况出现,一旦出现这样的情况,需要立即将其打捞上来,防止盾构机刀盘发生损坏。

(二)端头井洞口挡土结构拆卸

当拆卸端头井洞口位置挡土结构前,首先需要进行钻孔,掌握旋喷桩加固土地状态不。若在拆卸后出现渗水情况,将发生安全病患,并且想要修复具有较大困难,需要投入大量人力、物力。

(三)施工流程选择

盾构法土体加固过程中,现有的挡土墙结构外侧和加固连接区域,一般视为薄弱区域,浆液与现有当如结构连接不良因素影响外,包含端头井洞口位置施工流程质量和施工便捷性、经济影响等。通常情况下,端头井洞口区域游端头井基坑围护、降水井、洞口土体加固等多项施工环节。对此,笔者认为:首先需要进行端头井基坑围护施工,而后进行降水井施工,最后开挖施作渣土坑,防止高压注浆加固过程中影响降水井,同时确保端头井坑土方开挖的有序进行。所以,制定有效方法提升土体质量同时,也要注重施工流程的选择。

(四)调整泥土应力

盾构机由端头井洞口加固位置开始,对泥土应力、推理、速度等进行相应调整。但是要注意泥土压力大小,不可过大或过小。一旦加固效果不理想,尤其在旋喷桩中出现接缝问题,施工的旋喷桩在垂直位置没有发挥固定作用,而提高了土体重量,刀盘上端土体应力掉落,造成洞口发生土体塌落,出现冒顶问题,影响施工。

(五)参入复合水泥浆液

现阶段,多数盾构法隧道设计要求端头井洞口土体加固为:加固后强度>1.0MPa渗透指数<1.0*10-8cm/s。针对旋喷桩施工分析,砂性土中加固强度较为容易,剩余量较大,但是渗透系数实现有一定难度,并且需要考量渗透系统标准。若加入膨润土、黏土等复合性水泥浆液取缔水泥浆,进行加固。这样既能够达到设计方案要求,又能够降低工程经济投入,值得进一步推广应用。

结语:

总而言之,通过实际工程比较,选择支挡的旋喷桩参数施工,对取样结合进行调整而后进行比较。对此,笔者分别从:工程分析、旋喷桩施工技术、技术参数选择、桩钻芯取样、设计方案选择、设计方案比较,六方面以实验调查进行分析。通过参数对此,选择出最适合参数,而降低施工资金投入,提升旋喷桩施工质量土体加固效果。

参考文献:

[1]王凯.地铁盾构机进出洞洞门土体注浆加固技术[J].施工技术,2016(S1).

[2]杜贻蛟.WSS注浆技术在城市地铁盾构施工中加固土体的应用[J].工程建设与设计,2016(13)

论文作者:栾磊

论文发表刊物:《基层建设》2017年4期

论文发表时间:2017/5/24

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