摘要：端头加固在盾构施工中具有重要作用。本文结合合肥地区建设经验，综合考虑地层、盾构机选型、地下水条件，研究探讨不同盾构加固施工方法在工程中的适用性，对以后合肥轨道交通建设具有一定的指导意义。
关键词：合肥地铁；地层；端头加固；素桩加固；高压喷射注浆；冷冻法
1、引言
随着城市公共交通的发展，越来越多的城市修建地铁，以合肥为例，合肥市到2021年的轨道交通线网将由16条地铁线路构成共计176.9千米的网络，目前合肥轨道交通1号线已通车运营,2、3、4、5号线正在进行建设，盾构隧道在建设过程中得到广泛应用，端头加固占用及其重要的地位。本文结合合肥轨道交通既有工程建设情况，研究针对不同地层的盾构端头加固方式。
2、合肥地区工程水文地质
2.1工程地质情况
合肥市轨道交通沿线地貌单元主要为南淝河河床及河漫、南淝河一级阶地、南淝河二级阶地。南淝河河漫滩与一级阶地为全新统黏土、粉质黏土、粉土及粉细砂层；南淝河二级阶地填土层以下分布厚层粘土，具有弱膨胀潜势，下伏基岩为第三纪、白垩纪泥质砂岩、砂质泥岩。
2.2、水文地质情况
合肥市轨道交通沿线地下水类型按赋存条件主要有第四纪松散岩类孔隙水（上层滞水、潜水、承压水）和碎屑岩孔隙裂隙水。
3、端头加固方法研究
为确保盾构机顺利进出盾构井，必须事先对洞口一定范围土体进行预加固，防止发生失稳坍塌、渗水或涌水。盾构加固方法与工程土质、地下水、盾构机的形式、隧道覆土、周围环境等条件有关，具体加固范围、加固强度、加固后土体渗透性等技术方案应根据以上等因素综合确定。
加固径向范围为隧道范围上、下、左、右各3m，加固长度在始发时不宜小于1.0倍的盾构机长度，接收时不宜小于1.0倍的盾构机长度加3m；加固体强度不应小于0.5MPa～0.8MPa，但也不宜大于2 Mpa；渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s，具体可根据土质、地下水、盾构机的形式、覆土、周围环境等条件进行调整。
结合合肥既有线路建设经验，根据不同地层情况，区间端头常用加固方式有素桩加固、高压喷射法、冷冻法、素桩+水平注浆加固等。
1）素桩加固
盾构端头素桩加固工法是利用钻机从地表直接成孔，随后浇筑低强度（5MPa<月龄期抗压强度<15MPa）水中不分离的砂浆或混凝土，待砂浆或混凝土固结后，在水平方向抵抗土体的侧压力，在竖向桩体为桩周边土体提供负摩阻力，保持桩体之间土体的稳定。
盾构端头素桩加固工法也可根据侧压力等情况在桩体内添加玻璃纤维筋，以提高桩体的抗弯能力，同时实现盾构的直接切割，或与注浆加固工法结合使用，提高桩体之间土体的稳定性。
素桩加固施工适用地层主要是黏土、水量贫乏、含水率小的土层。合肥大多位于二级阶地的黏土地层，此方法在3号线中首次尝试，取得初步预期效果，并将在后续工程中予以推广。
2）高压喷射注浆加固
高压旋喷桩是利用工程钻机，将旋喷注浆管置于预定的地基加固深度，通过钻杆旋转，徐徐提升钻头，将已经配置好的浆液，用一定的压力从喷嘴中喷射液流，冲击土体，把土和浆液搅拌成混合体，随后凝聚固结，形成连续搭接的水泥加固体。
高压喷射注浆加固施工适用地层主要是粉质黏土、粉土、粉砂、含水率大的土层。端头加固设计可采用∅600@400旋喷桩（双重管工艺）或∅800@500旋喷桩（三重管工艺），加固范围为隧道上下、左右各3.0m，加固区的长度始发为6m，接收为8m。为便于盾构掘进，加固后的地基应具有良好的均匀性和自立性，其无侧限抗压强度建议不小于1.0MPa，渗透系数均≤1.0X10-7/cm/s。
施工完毕后应选择地质条件较复杂的地段或注浆时有异常现象的注浆孔采用低应变法和钻芯法相结合的方法检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性，采用水平探孔检测加固土体的渗透性，若达不到上述指标，应采取补加固措施，如采用水平深孔注浆加固等。
3）冷冻法加固
冷冻法是在地层中打设钻孔埋人钢管，在预埋钢管中加盐水或液氮， 通过盐水或液氮循环使周围地层制冷、冻结, 形成冻结壁保护层，地下工程在保护层下施工。保护层能保证地层稳定，同时还能起隔水作用，保证施工安全。
冷冻法施工适用地层主要是砂层、淤泥、含水率大的土层。端头加固若采用冻结法，存在冻结土膨胀车站端头侧墙变形的影响，同时施工成本很高，受地表条件限制，在合肥邻近南淝河土质较差地段车站端头使用
过此工法，基本取得了预期加固效果，其他区域应用较少。
4）素桩+水平注浆加固
素桩+水平注浆加固即采用针对加固区域土岩结合地层采用多种加固方式达到加固地层目的的加固方法。该加固方法适用于隧道位于黏土层和风化岩层结合的土层，即黏土层水量贫乏、含水率小，采用素桩+桩间注浆，风化岩层含有基岩裂隙水，水量微弱，具有弱承压性，采用洞内水平注浆，如图1所示。
5）工法比较
根据轨道交通隧道端头位于地层的实际情况，选择合理的端头加固方法，可有效降低工程造价，提高加固效果，满足盾构始发、接收的要求。以上工法综合比较详见表1。
5.结论
通过合肥既有轨道交建设盾构始发接收的情况来看，针对不同地质条件，以上加固方法均取得了不错的效果。
随着合肥轨道交通工程建设的不断发展，盾构隧道将不断应用于地铁建设当中，根据不同地质、水文条件，合理的选择端头加固方式方法，可安全、经济、有效的满足盾构始发、接收的条件，以上加固方法可为后期类似工程建设提供借鉴。
参考文献
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论文作者:王金山
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
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