盾构施工中的地层加固
第四篇 ◇ 第十三章 地层加固
第十三章 地层加固
第一节 盾构始发与到达端头地层加固
在本工程中盾构施工段存在两个始发及两个到达端头，盾构需进行4台次始发和4台次到达。为了盾构机始发与到达作业过程中端头上部地层、端头结构的稳定，确保在洞门钢筋割除后隧道洞身地层的稳定，防止在盾构机始发和到达时地下水过量流失，避免盾构机组装、吊出时存在不安全，需对地层条件差，洞门掌子面无法自稳的端头地层进行加固。 一. 各端头地层稳定性分析
本标段的盾构区间隧道各端头地层稳定性分析，见表13.1.1。
表13.1.1 盾构区间隧道各端头地层稳定性分析表
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【同和站～永泰站盾构区间（二）、永泰站、永泰站～嘉禾站盾构区间】土建工程 投标文件 二. 加固范围及加固方法选择
根据招标文件地质勘查资料，盾构吊出井端头地层较好，地层表面为人工填土、粉质粘土层、中粗砂层、残积土层，隧道洞身范围内处于混合花岗岩段，不需要对隧道洞身范围内的大面积地层加固，为了盾构吊出的施工安全，地面采用300mm 的钢筋混凝土硬化加固处理。其余端头均为软弱地层，为了确保盾构始发和到达时端头地层的稳定极为重要，因此，嘉禾盾构井始发端头以及永泰站二次始发端头均需要进行地层加固。永泰站到达端头根据地质详勘后再确定加固方法。
各端头地层加固的方法及范围，见表13.1.2。旋喷桩布置示意图，见图13.1.1，始发端头加固范围，见图13.1.2、图13.1.3，永泰站到达端头加固范围，见图13.1.4、图13.1.5。
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第四篇 ◇ 第十三章 地层加固
表13.1.2 端头加固方法及范围统计表
图13.1.2 始发端头地层加固范围平面图
图13.1.1 旋喷桩布置图
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图13.1.5 到达端头地层加固范围剖面图
图13.1.4 到达端头地层加固范围平面图
图13.1.3 始发端头地层加固范围剖面图
第四篇 ◇ 第十三章 地层加固
三. 加固施工方法及技术措施
1. 旋喷桩的施工工艺
二重管旋喷法是在单管法的基础上又加以压缩空气，并使用双通道的二重灌浆管。在管的底部侧面有一个同轴双重喷嘴，高压浆液从内喷嘴中高速喷出，在射流的外围加以压缩空气喷出，喷嘴边旋转喷射，边提升，在地基中形成较大的负压区，携带同时压入的浆液充填空隙，在土体中形成直径明显增加的柱状固结体，起到加固地基的作用。旋喷注浆施工工艺流程，见图13.1.6。
图13.1.6 旋喷注浆施工工艺流程图
施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位。每根桩的施工顺序为：桩位测放→钻机就位→钻孔→钻进至设计深度→贯入注浆管→试喷射→旋喷提升→至桩顶标高停喷→提钻及冲洗→钻机移位进行下一根桩施工。
⑴施工准备：在桩基施工前，清除设计桩位范围内的杂物、障碍物，平整场地，挖好排浆沟，平整夯实，确保施工钻机保持稳定，做好钻机定位准备工作。
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【同和站～永泰站盾构区间（二）、永泰站、永泰站～嘉禾站盾构区间】土建工程 投标文件 ⑵测量放线：由测量人员依据测量控制桩点，以及根据设计图纸准确定出旋喷桩孔位置，并做好标志。旋喷桩孔的中心允许偏差不大于50mm 。
⑶钻孔：钻机定位平稳，同时调整机架，使钻头对中误差小于20mm ，施工前，钻机要先试运转检查。钻机就位要安放水平，钻杆要必须对准孔位中心且保持垂直，必须用水准尺和垂球检查, 保证其倾斜度不得大于1.0%。为保证钻好的孔在实施旋喷前不坍塌，钻孔时采用重度为1.2～1.3的泥浆护壁。
钻孔过程中详细记录地质分界深度和岩土情况，并与地质图核对，发现异常立即与监理工程师联系，确定处理方案后再按已定方案实施。钻孔完成经检查合格后，用麻袋封堵，以保证注浆时钻孔不至被堵塞。
⑷喷射注浆：在插入旋喷管前先检查高压浆液和空气喷射情况、各部位密封是否封闭，插入后先做高压射水试验，合格后方可喷射浆液。在插管过程中，为防止泥沙堵塞喷嘴，可边射水，边插管，水压力一般不超过1Mpa 。喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷射量后再逐渐提升注浆管，由下而上的顺序进行喷射注浆。喷到桩高后迅速拔出注浆管，用清水冲洗管路，防止凝固堵塞。当喷射结束后，随即在喷射孔内进行自然水压力静压填充灌浆，直到浆面不再下沉为止。在施工过程中，如果遇到个别孔漏浆严重、无返浆等情况，一次喷射无法保证帷幕的整体性，应进行复喷，第二次喷射注浆应在第一次注浆初凝后进行。若出现不返浆或返浆较少时，可采取添加速凝剂或增大注浆量，待正常返浆后再继续作业；若返浆过多，采取提高喷射压力、适当加快提升旋转速度。中间发生故障时，停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障。喷射压力、提升速度对成桩直径有较大的影响，如发现有浆液喷射不足，影响桩体的设计直径时，需要进行复核。高压旋喷注浆施工参数，见表13.1.3。
⑸浆液配置：浆液采用42.5普通硅酸盐水泥和自来水配制，水灰比1.0～1.5，比重1.5～1.6，采用立式搅拌罐搅拌。浆液应旋喷注浆前30～60分钟内拌料搅拌，浆液搅拌后放置不得超过4小时。冒出浆液由泥浆泵抽至沉淀池沉淀处理。
2. 效果检查
在端头加固完成后进行加固效果的检查，检查项目包括两项：第一为强度检查，第二为防水检查。
强度检查：待所加固土体等强之后对其钻孔取芯，并通过试验手段确定水泥土的强度是否达到设计强度，如未达标求则进行二次加固。防水检查：从端头洞
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门处钻检查孔，钻孔深入加固体一定距离，若孔内有水喷出或者有较大的水流，则对端头进行二次防水加固。
表13.1.3 高压喷射灌浆参数一览表
第二节 联络通道地层加固
一. 联络通道地层稳定性分析
本区间共设有四座联络通道，其中2＃联络通道设有废水泵房。联络通道所处的地层主要为人工填土、粉质粘土、中粗砂等自稳性较差的地层。为了使联络通道顺利施工，对联络通道处软弱地层作旋喷加固处理。由于4#联络通道设计在始发井中，与始发井施工同步进行，因此不考虑地层加固。其地层稳定性分析，见表13.2.1。
表13.2.1 联络通道地层稳定性分析表
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二. 加固范围及加固方法选择
各通道地层加固范围和方法，见表13.2.2。通道加固平面图，见图13.2.1；2＃通道加固范围剖面图，见图13.2.2；3#络通道加固范围示意图，见图13.2.3。
表13.2.2 通道加固方法及范围统计表
三. 加固施工方法及技术措施
旋喷桩施工方法及技术措施与端头加固方法相同。
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图13.2.3 3＃联络通道地层加固范围剖面图
图13.2.2 2#联络通道及废水泵房地层加固范围剖面图
图13.2.1 通道地层加固平面图
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