盾构始发和到达端头加固施工工艺工法.docx

盾构始发和到达端头加固施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-DT-0405-2011城市轨道交通工程有限公司王联江1前言1.1工艺工法概况盾构始发和到达时，工作面将处于开放状态且持续时间较长，工作面的稳定与否 直接影响盾构始发和到达安全对始发和到达端头地层加固，要使加固体的强度，均 匀性和止水性满足长时间开放状况下洞门的稳定性要求，并满足设计和相关规范要 求，防止出现工作面涌泥、涌砂，甚至坍塌等情况的发生，确保盾构施工安全顺利盾构始发和接收端头加固常规采用的方法主要有：注浆法、深层搅拌桩、高压旋 喷桩、冻结法、素砼地下连续墙（钻孔灌注桩）以及降低地下水位等工法其主要目 的是提高软弱地基的承载力，降低地下水位，保证地基的稳定，防止出现工作面涌泥、 涌砂，甚至坍塌等情况的发生，确保盾构施工安全顺利1.2工艺原理由于盾构始发和接收时的荷载较大，端头所处地层土质又较软弱，强度不足或压 缩性大，不能在天然地基上直接施工时，可针对不同情况，采取各种人工加固处理的 方法，以改善地基性质，增加土体的稳定性，减少地基变形和基础埋置深度地基加 固的原理是：将土质由松变实，将土的含水量由高变低，起到固结、稳定、止水的效 果，即达到地基加固的目的。

2工艺工法特点2.1根据盾构隧道所处的地层情况，结合现场实际情况，确定技术可行，经济合 理的加固方案2.2常规采用深层搅拌桩，加固体均匀性好，强度、止水性和抗渗性满足设计要 求2.3组合采用加固+降水的方案，在满足施工的前提下，大大降低了施工风险2.4采用监测信息化技术指导施工，使施工质量、安全始终处于受控状态2.5提高土的抗剪强度，防止过大的剪切变形和剪切破坏，提高地基承载力；2.6降低土的压缩性，减小地基变形和不均匀沉降；2.7改善土的渗透性，减小渗流量，防止地基渗透破坏；2.8改善土的特性，减轻振动反应，防止土体液化3适用范围本工艺工法适用于盾构始发和到达施工4主要引用标准4.1《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）；4.2《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446）；4.3《地基与基础工程施工及验收规范》（GB50208）；4.4《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202）；4.5其他国家现行有关施工及验收规范、质量技术标准5施工方法盾构端头加固体的强度、均匀性及止水性是施工控制的三个重要方面加固效果 应满足洞门破除后加固体能有效抵挡洞门处水土压力，有一定的强度，整体性和自稳 能力，且能有效封堵地下渗水。

端头土体加固方案设计应在对地质条件、地面环境和 地下管线详细调查了解的基础上，充分考虑场地条件施工工期等要求，经技术、经济 比较后确定安全可靠的加固方案在加固方案的选择上，不论采用哪种方案进行加固， 一定要考虑在加固体和围护结构之间设孔注浆，以封堵加固体与围护之间的施工冷 缝，封堵可能存在的来水通道5.1端头加固范围为保证洞门破除的安全和盾构机始发进入加固体（或到达时破开洞门）时端头土 体的自稳性和水稳性，盾构始发和到达端头需进行加固处理，其加固范围一般为隧道 上下左右各3m，加固长度始发端头为盾构机盾尾完全进入橡胶帘布时盾构机全部在加 固体并且至少还有2m在加固体内，到达端头为盾构机破开土体露出刀盘时盾构机已 经进入加固体2m同时要求在加固体与围护结构之间设置一排注浆孔，在盾构始发前， 需进行压密注浆，封堵可能产生的施工冷缝5.2端头加固方法目前常见的端头加固方法主要有：注浆法、深层搅拌桩、高压旋喷桩、冻结法、 素砼地下连续墙（钻孔灌注桩）以及降低地下水位等工法，各工法见表1表1端头加固工法汇总表工法名称简述工法特点适用范围高压旋喷有单重管、二重管、三重 管以及近几年出现的多重 管法，在地基加固、提高 地基承载力、改善土质进 行护壁、挡土、隔水等起 到很好的作用。

① 可指定加固某一深度的土 层② 可克服渗透系数很小的细颗粒土层中无法进行灌浆的 土体加固③ 在间距狭小处可施工④ 结合定喷法，可有效的形成 垂直向、水平向或封闭式隔水 墙⑤ 使用方便，移动灵活适用于砂土、粘性土、淤泥 土及人工填土 等土质深层搅拌桩通过深层搅拌机器搅拌均 匀，使水泥类悬浊液在原 地层中与土体反复均匀混 合，水泥固结后，形成水 泥土加固体① 固化桩与原地基构成复合 地基，改善承载力和变形模 量② 能自立支护挡土，③ 桩体连接成壁后有隔水帷 幕作用④ 施工中无振动，无噪声、无 污染，对周边建构筑物和地下 管线影响小适用于粘性 土、砂性土等 地层中施工工法名称简述工法特点适用范围⑤施工机具简单，操作方便，造价低降水法人工降低地下水位是在施 工范围内埋设一定数量的 滤水管（井）用抽水设备 抽其井内水，降低地下水 位到有利工程施工，在过 程中保持不间断抽水，使 工作面土体始终保持干 燥，从根本上防止流砂现 象发生，同时动水压力减 少或消除，土体竖直面更 为稳定① 盾构工作井施工中，防止井 内涌泥或产生流砂② 盾构隧道施工中，稳定开挖 面土体，防止盾尾漏泥漏水③ 井点降水尤其适用盾构的 进出洞施工。

适用土层为粉 砂、砂质粉土、 粉质粘土冻结法当用其他方法难以达到稳 定开挖面土体时，采用冻 结法可取得较好的效果， 可使不稳定的含水地层能 形成强度很高的冻土体， 形成完整的防水屏蔽，起① 可有效隔绝地下水，其抗渗 透性能是其它任何方法不能 相比的，对于含水量大于10% 的任何含水、松散，不稳定地 层均可采用冻结法施工技术；② 冻土帷幕的形状和强度可使用范围冻结 法适用于地下 水大，但流动 性较小的地 层；粉细砂层 厚度大目前工法名称简述工法特点适用范围到隔水和挡土墙的作用视施工现场条件，地质条件灵在地铁盾构隧活布置和调整，冻土强度可达道掘进施工、5-10Mpa，能有效提咼工效；双线区间隧道③冻结法是一种环保型工法，旁通道和泵房对周围环境无污染，无异物进井施工、地下入土壤，噪音小，冻结结束后，工程堵漏抢救冻土墙融化，不影响建筑物周施工等方面得围地下结构；到了广泛的应④冻结施工用于桩基施工或 其它工艺平行作业，能有效缩 短工期5.3加固方案设计举例根据地质条件和以往设计、施工经验，端头加固方案往往是几种工法的单独使用 或组合使用，根据工程具体情况而定举例如下：【例1】苏州地铁1号线会展中心站端头隧道范围内地层为粉砂层，为良好的赋 水、透水底层，隧道埋深为9.27m，经采用中600mm@300mm单重高压旋喷桩配合 中850mm@600mm三轴深层搅拌桩进行端头加固施工，其中单重高压旋喷桩在车站顶板 完成后施工。

在加固体外侧和中部设置共3个降水井备用（围护桩背后漏水检测中若 发现有漏水、漏砂现象，进行降水作业）降水作业在盾构始发时进行图【例2】武汉地砂互层、粉细砂，承压卄g铀1壊州会展中心廉始发端头加固平面示意图地层为粉质粘土与粉土、粉［于绝对标高18.29〜19.18m,承压水头标高年变化幅度在3.0〜4.0m之间经采用巾800mm@600mm三重高压旋喷 桩配合水平注浆，辅助以降水进行加固图2武汉工业四路站盾构始发端头加固平面示意图【例3】广州地铁3号线客〜大区间大塘站北端头地层由上而下依次为：＜1＞杂填 土、＜2-1＞淤泥及淤泥质土层、＜4-1＞冲洪积土层、＜5-1＞可塑或稍密状残积土层、＜5-2＞ 硬塑或中密状残积土层、＜6＞全风化泥岩、＜7＞强风化粉砂岩等地层例4】南京地铁2号线集庆门大街站端头隧道范围内地层为淤泥质粉质粘土（②-2b4）、粉砂（②-2d3）、淤泥质粉质粘土（②-3b3-4）和②3c2-3粉土，地下水 具有承压性，承压含水层中地下水与长江及秦淮河均有一定的水力联系盾构接收有 涌砂涌水的风险由于一期的常规法端头加固失效后，经专家评审，采用冷冻法进行 端头加固图3南京集庆门大街站站盾构接收端头加固平面示意图6工艺流程及操作要点端头土体加固方案设计应在对地质条件、地面环境和地下管线详细调查了解的基础上，充分考虑场地条件施工工期等要求，经技术、经济比较后确定安全可靠的加固6.1施工工艺流程6.1.1地基土加固搅拌桩构筑导墙流程图旋喷桩报监理工程三轴搅拌机定水泥浆拌制丁制彳E试—机 块就_ 位残土处理图5旋喷桩施工工艺流程图水泥材质检施工完毕安装孔口管图6注浆加固工艺流程图6.1.2降水施工图7轻型井点降水工艺流程图6.1.3冷冻法加固图8冻结加固工艺流程图6.2操作要点目前常见的端头加固方法主要有：注浆法、深层搅拌桩、高压旋喷桩、冻结法、 素砼地下连续墙（钻孔灌注桩）以及降低地下水位等工法。

根据施工原理和施工方法 一般分为3类：一是旋喷、搅拌、素墙等地基土加固类型；二是降水固结类型；三是 冷冻法加固6.2.1搅拌桩施工要点开机前必须探明和清除一切地下障碍物，须回填的部位要分批回填夯实，以确保 桩的质量桩机行驶路轨和轨枕不得下沉，桩机垂直偏差不大于1%水泥宜采用P042.5级普通硅酸盐水泥，参入比8%〜16%，可根据情况参入不同类 型外加剂桩与桩搭接时间不应大于24h，若超过，应在第二根桩施工时增加20%注浆量， 同时减慢提升速度；若相关时间太长，第二根无法搭接，应在设计认可下采取局部补 桩或注浆措施6.2.2旋喷桩施工要点设备安装平稳对正，开孔前须严格检查桩位和开孔角度确保引孔深度达到设计要求保持引孔泥浆性能，孔壁完整，不坍孔，确保高喷管顺利下至孔底高喷管下至距孔底0.5m时，应先启支浆泵送浆，同时旋转下放，下到孔底（开 喷深度）后，再启动高压泵和空压机，各项参数正常后方可提升高喷作业中，必须注意观察气、浆压力和流量达到设计要求，发现异常，要立即 停止提升，查明原因，及时处理分节拆卸高喷管时，动作要快，尽量缩短停机时间因故停机（卸管或处理故障） 时，需将近高喷管下放至超过原高喷深度0.3〜0.5m处，重新开机作业，以避免固结 体出现新层。

6.2.3注浆法施工要点注意测量钻孔中的涌水量，并做好记录注浆时必须观测井壁变化，发现有漏浆时，根据现场情况采取切实可靠措施当达到规定注浆压力时，持续10分钟即停止注浆注浆间歇或注浆结束必须冲洗注浆管路注浆加固实施前，应进行工艺性试验，调整水灰比和注浆压力，要求扩散半径0.4 〜0.6m6.2.4降水法施工要点成孔用泥浆护壁，孔口设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑 安装水泵前，用压缩空气洗井法清洗滤井，冲除尘渣，直到井管内排出的水由浑 变清，达到正常出水量为止水泵安装后，对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查，合格后进行试抽水， 满足要求后转入正常工作观测井中地下水位变化，作好详细记录6.2.5冻结法施工要点开孔间距误差控制在±20mm内在打钻设备就位前，用仪器精确确定开孔孔位， 以提高定位精度按要求钻进、用灯光测斜，偏斜过大则进行纠偏钻进3m时，测斜一次，如果 偏斜不符合设计要求，立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔 仍然超出设计规定，则进行补孔冻结管（含测温管）采用丝扣联接加焊接管子端部采用底盖板和。