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《此文章摘錄自北京市城德建設(shè)工程有限公司技術(shù)交流版塊》
—北京城市鐵路14標(biāo)段區(qū)間隧道通過建（構(gòu)）筑物底的加固—
崔志杰1 惠麗萍1 王志德2 曾湘德2 王榮權(quán)2
(1.北京市城建設(shè)計(jì)研究院，北京 100037)
(2.北京市城德建設(shè)工程有限公司，北京 100029)
摘 要：文章介紹了北京城市鐵路14標(biāo)段區(qū)間隧道右線通過建材大廈東側(cè)拱形門頭和空調(diào)冷卻塔地下時(shí)，采用旋噴樁墻和二重管無收縮漿液注漿施工技術(shù)，保證了建（構(gòu)）筑物的安全，保證了工期。
關(guān)鍵詞：旋噴樁；防滲；二重管；注漿；加固；安全
1 工程概況
北京城市鐵路14標(biāo)段里程K39 + 302.59 ~ K39 + 482.817區(qū)間隧道段在建材大廈主樓東側(cè)的地下通過，其右線隧道穿過大廈東門廳拱形門頭和空調(diào)冷卻塔的基礎(chǔ)下面。采用淺埋暗挖方法施工，平面位置見圖1。隧道結(jié)構(gòu)為雙連拱斷面，中洞法施工，即先施作中洞，再施作左右邊洞，最后形成雙連拱斷面。由于此段地層回填土較厚，且土質(zhì)較松散，因此施作中洞時(shí)造成建材大廈東門廳拱形門頭和空調(diào)冷卻塔不均勻下沉，下沉量為4 mm ~14mm，造成了為了門頭和冷卻塔基礎(chǔ)的局部?jī)A斜。為保障建（構(gòu)）筑物的安全和正常使用，進(jìn)行了綜合保護(hù)和土層加固處理。
該工程綜合保護(hù)和土層加固處理的范圍及工藝和技術(shù)為：
a .對(duì)建材大廈主樓的保護(hù)，即在主樓和區(qū)間隧道之間施作擋土防滲墻，避免因隧道開挖施工造成大樓基礎(chǔ)地基土流失而影響大廈的安全。擋土防滲墻采用高壓旋噴注漿工法。
b .大廈東門廳拱形門頭鋼拱腳基座及側(cè)墻條形基礎(chǔ)地基加固頂升，使已下沉的拱形門頭抬高，滿足規(guī)范要求。同時(shí)對(duì)地基加固，以保證區(qū)間隧道開挖貫通時(shí)基礎(chǔ)的穩(wěn)定。地基加固及頂升采用二重管無收縮漿液注漿施工技術(shù)
c.冷卻塔的基礎(chǔ)地基加固及頂升，采用二重管無收縮漿液注漿施工技術(shù)。
2 場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件
該場(chǎng)地地層由人工堆積層和第四紀(jì)沉積層組成，現(xiàn)分述如下：
2.1人工堆積層：(本場(chǎng)區(qū)填土的最大厚度為7.0 m)
素填土①層：主要為粘質(zhì)粉土和粉質(zhì)粘土，暗褐黃色~黃褐色，可塑~軟塑，夾薄層砂卵石填土，含少量灰渣及腐植物；
雜填土①1層：雜色，松散，主要成分為磚塊、灰渣、碎石、建筑垃圾，局部為殘留水泥路面。
2 . 2 第四紀(jì)沉積層：
粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土③層：褐黃色~黃褐色，濕~飽和，可塑~硬塑，含云母、氧化鐵等；
重粉質(zhì)粘土③1層：褐黃色~棕黃色，濕，可塑，呈透鏡體分布，含氧化鐵；
砂質(zhì)粉土③2層：褐黃色~黃褐色，飽和，硬塑，呈透鏡體分布，含氧化鐵及少量砂粒；
粉細(xì)砂③5層：褐黃色，密實(shí)，飽和；該層層底標(biāo)高為25.99 ~28.37 m。
2.3 地下水：
上層滯水：實(shí)測(cè)水位標(biāo)高為35.65 ~38.59 m，水位埋深為2.5 ~6.35 m，賦存于雜填土①1層、素填土①層、粘質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土③層，主要補(bǔ)給來源為大氣降水。
潛水：實(shí)測(cè)水位標(biāo)高為37.29 ~35.04 m，水位埋深2.98 ~7.54 m，賦存于粉細(xì)砂③5層。
3 高壓旋噴擋土防滲樁墻設(shè)計(jì)和施工
3.1設(shè)計(jì)
沿建材大廈全長，即里程K39 + 302.59~K39 + 482.817段，在大廈與城鐵區(qū)間隧道之間施作擋土防滲墻，墻長約157.6 m.。采用雙排高壓旋噴咬合樁構(gòu)成墻。樁徑φ500 mm，樁頂標(biāo)高37.000 m，樁端標(biāo)高29.000 m，旋噴樁長8.0 m，樁間距450 mm，排間距346 mm，呈梅花形排列，設(shè)計(jì)總樁數(shù)638根，形成寬0.89 m，高8.0 m， 長157.6 m的擋土防滲樁墻根據(jù)地下市政管線分布情況，樁墻位置最終確定在污水溝與熱力管線之間，考慮地下市政管線的具體情況，樁墻位置可略作調(diào)整，但必須連續(xù)，不得中斷。見圖2。
3.2 施工
(1)主要設(shè)備
該工程共投入兩臺(tái)套旋噴設(shè)備，主要機(jī)械設(shè)備見表1。
(2)施工工藝及主要技術(shù)參數(shù)
采用二重管高壓旋噴工藝，選用PO32 .5普通硅酸鹽水泥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試噴實(shí)驗(yàn)后決定主要有效參數(shù)：
①高壓水：壓力P = 20 Mpa ~ 25 Mpa， 水量Q =60 L/ min ~70 L/ min。
②壓縮空氣：壓力P = 0.5Mpa ~ 0.7 Mpa，風(fēng)量Q =0.8 m3 / min ~1.0 m3 / min；
③漿液：壓力P = 0.5Mpa ~ 0.7 Mpa；漿液比重 1.65 ~ 1.67。
④提升速度：15 cm / min ~20 cm/
min。
⑤旋轉(zhuǎn)速度：16r / min 。
(3)施工工藝
①流程圖(見圖3)
② 施工順序
a .定位放線
按設(shè)計(jì)要求放線定孔位，反復(fù)量測(cè)孔距，誤差不大于5cm，并準(zhǔn)確測(cè)量孔口地面高程。應(yīng)經(jīng)甲方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理多方核驗(yàn)認(rèn)可。
b .鉆孔
采用XXY-100型鉆機(jī)鉆進(jìn)，泥漿護(hù)壁。鉆進(jìn)過程中，須隨時(shí)注意觀察鉆機(jī)的工作情況，鉆孔垂直度偏差控制在0.5 % 范圍內(nèi)。
c.下噴射管
將高噴臺(tái)車移至孔口，先進(jìn)行地面試噴以調(diào)整噴射壓力。為防止水嘴和氣嘴堵塞，下管前可用膠布包扎。下噴射管至設(shè)計(jì)噴射深度。
d.制漿
按設(shè)計(jì)要求制備漿液，并準(zhǔn)確測(cè)量漿液比重。高噴灌漿采用PO 32.5普通硅酸鹽水泥。根據(jù)地層條件，可以利用回漿與水泥料混合拌制水泥漿液，根據(jù)灰漿漿液比重適當(dāng)調(diào)整水泥加入量。漿液比重控制在1.65~1.67。
e.噴射提升
噴射管下至設(shè)計(jì)深度，開始送入符合要求的水、氣、漿。待漿液冒出孔口后，即按設(shè)計(jì)的提升速度、旋轉(zhuǎn)速度，自下而上開始噴射、旋轉(zhuǎn)、提升，到設(shè)計(jì)的終噴高度停噴，并提出噴射管。
f.回灌
噴射灌漿結(jié)束后，應(yīng)利用水泥漿進(jìn)行回灌，直到孔內(nèi)漿液面不下沉為止。
g.沖洗
噴射結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)將管道沖洗干凈，以防堵塞。
(4)高壓旋噴擋土防滲樁墻注漿孔位布置(見圖4)
(5)特殊情況處理
孔口不返漿時(shí)，查明原因停止提升噴射管，通過停噴、靜噴、或加大漿液稠度，多次反復(fù)直至返漿。因停電、機(jī)械事故而停噴繼續(xù)開噴時(shí)，應(yīng)將噴射管下插50 cm，以保證樁墻的連續(xù)性。
(6)完成工作量
施工期間，實(shí)施兩機(jī)組同時(shí)作業(yè)。其中，1#機(jī)組成樁299根，2#機(jī)組成樁339根，總成樁638根。累計(jì)完成旋噴樁5104延米，上部引孔空鉆孔累計(jì)4083延米。水泥用量為1914 t，泥漿外運(yùn)9856 m3。
3.3工程質(zhì)量評(píng)述
將先期施作的旋噴樁頂作至地表，作為質(zhì)量檢查試驗(yàn)樁。從開挖情況看，旋噴樁樁徑為600 mm ~700mm。兩排旋噴樁構(gòu)成的擋土止水墻厚為950 mm ~1050 mm。由于墻身為水泥與土混合的固結(jié)體，其強(qiáng)度和密實(shí)性比原土有較大提高，能滿足擋土防滲保護(hù)建（構(gòu)）筑物的要求。
4 二重管無收縮漿液注漿加固設(shè)計(jì)和施工
4.1設(shè)計(jì)
(1)拱形門頭基礎(chǔ)地基加固及基礎(chǔ)頂升(見圖片1)
拱形門頭基礎(chǔ)地基加固范圍為：南、北兩側(cè)上頂寬4.3 m ，下底寬6.5m ，深6.5 m，長13.0 m。東側(cè)上頂寬1.5 m，下底寬3.5 m ，深4.5 m，長24.7 m，見圖5、圖6 。基礎(chǔ)頂升允許傾斜度3 ‰ ，區(qū)間隧道開挖貫通時(shí)，基礎(chǔ)沉降控制在5 mm以內(nèi)。
(2)空調(diào)冷卻塔基礎(chǔ)地基加固和頂升(見圖片2)
空調(diào)冷卻塔基礎(chǔ)地基加固范圍為：每側(cè)寬出基礎(chǔ)邊線0.5 m，即寬5.7 m，長33.5 m，深3.5 m，見圖7。加固后的地基應(yīng)滿足地下區(qū)間隧道開挖通過時(shí)，變形控制在規(guī)范允許范圍。
4.2施工工藝的選擇
該工程主要以改變土層的密實(shí)度、滲透性及抗壓強(qiáng)度為目的，使基礎(chǔ)下土層增加粘結(jié)性及抗壓強(qiáng)度，從而穩(wěn)固地基和基礎(chǔ)，保護(hù)建（構(gòu)）筑物。同時(shí)，采用二重管無收縮雙液垂直與傾斜回抽注漿相結(jié)合的施工工藝，通過注漿方向、注漿壓力、注漿量的控制，實(shí)施動(dòng)態(tài)注漿，即根據(jù)建（構(gòu)）筑物不均勻下沉的具體情況和區(qū)間隧道開挖時(shí)建（構(gòu)）筑物的地基變形情況，調(diào)整注漿參數(shù)，達(dá)到頂升已沉降的基礎(chǔ)，控制其沉降量及沉降差的目的。該工藝采用兩種漿液（A液和B或C液），漿液無收縮，對(duì)土層有較強(qiáng)的滲透作用和固結(jié)作用。施作時(shí)采用電子監(jiān)控手段，可根據(jù)需要定壓、定向、定量施作，亦可以調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間。經(jīng)過幾年的工程實(shí)踐，積累了成功的施工經(jīng)驗(yàn)。目前，此工藝已成為先進(jìn)的、成熟的工藝。
|
表2 雙重管無收縮雙液注漿主要設(shè)備 |
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序號(hào) |
設(shè)備名稱 |
型號(hào) |
功率(kw) |
數(shù)量 |
用途 |
|
1 |
鉆機(jī) |
ZJ1500/2000 |
15 |
6 |
鉆孔 |
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2 |
雙液注漿泵 |
SYB-60/5 |
7.5 |
6 |
注漿 |
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3 |
立式雙層攪拌器 |
SJB-300*2 |
3 |
2 |
攪拌灰漿 |
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4 |
電焊機(jī) |
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30 |
1 |
電焊 |
4.3施工
(1)施工主要設(shè)備
該工程施工共投入六臺(tái)套注漿設(shè)備，主要機(jī)械設(shè)備見表2。
(2)注漿材料
注漿材料特性：對(duì)地下水而言，不易溶解；對(duì)不同地層，凝結(jié)時(shí)間可調(diào)節(jié)；對(duì)含砂層能控制滲透距離。
注漿材料配比：
A 液：水:水玻璃 = 0.65 : 1
C 液：水:水泥: H劑 : C劑
= 1:0.44:0.0168:0.0032
(3)注漿加固施工工序
鉆注漿孔 —→ 注入漿液 —→ 每一注漿孔完成后、拔出注漿管、封堵注漿孔 —→ 進(jìn)入下一注漿孔施工。
(4)注漿壓力
綜合考慮注漿目的和結(jié)構(gòu)所能承受的壓力，施工時(shí)注漿壓力一般控制在0.3 Mpa ~ 0.6 Mpa。
4.4 注漿孔布置
(1)東側(cè)門廳拱形門頭基礎(chǔ)地基加固注漿孔布置見圖8，注漿孔縱向間距1.0 m ~1.2 m?？孜徊贾帽荛_市政管道。
注漿順序?yàn)橄却怪焙笮毕?。垂直孔注漿后首先在基礎(chǔ)周圍形成帷幕，防止斜孔注漿時(shí)漿液外泄，保證注漿范圍和質(zhì)量。
(2)空調(diào)冷卻塔基礎(chǔ)地基加固注漿孔布置見圖9?？孜徊贾帽荛_市政管道。
4.5 注漿施工監(jiān)測(cè)及結(jié)果
鑒于該工程注漿處理的特殊性，根據(jù)施工進(jìn)度對(duì)在施段跟綜監(jiān)測(cè)，對(duì)注漿技術(shù)參數(shù)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)控。
先期注漿施工的東側(cè)門廳拱形門頭，共布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)14個(gè)。2002年1月5日施工進(jìn)場(chǎng)開始監(jiān)測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，除控制其下沉外，截止到2月15日，門廳拱形門頭整體平均抬高16 mm，最大值為21.7 mm、最小值為2.7 mm。各觀測(cè)點(diǎn)均高于初始值，注漿抬高效果明顯。冷卻塔共布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)13個(gè)，整體抬高明顯，最大抬高值為31.3 mm、最小抬高值為1.5 mm，僅有一個(gè)點(diǎn)未抬起，但也滿足設(shè)計(jì)提出–5 mm的要求。
區(qū)間隧道開挖貫通時(shí)進(jìn)行了沉降觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果見表3 ，觀測(cè)點(diǎn)布置見圖10。
4.6完成工作量及工期
施工期間，共完成注漿孔218根，合1526延米；共耗水泥250 t，水玻璃877 t。總工期為48 d。
5 綜合施工質(zhì)量評(píng)價(jià)
該工程是通過注漿工藝對(duì)淺埋暗挖地下隧道施工通過較弱地層綜合處理的一個(gè)典范。即采用咬合旋噴樁在隧道與建筑物基礎(chǔ)間形成擋土防滲墻，以解決因施工擾動(dòng)引起建（構(gòu)）筑物地基土松散、流失危及安全。又采用二重管無收縮雙液注漿，實(shí)現(xiàn)較大基礎(chǔ)的加固、穩(wěn)定和頂升糾偏等。同樣是注漿施工，由于其施工工藝的不同，注漿材料的不同，施工技術(shù)參數(shù)的不同，產(chǎn)生了對(duì)地基土不同作用，達(dá)到了不同的綜合處理和地基加固的目的。
旋噴樁施工的擋土防滲墻和二重管無收縮雙液注漿施工的地基加固，都極好地滿足了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了預(yù)期的目的。建材大廈及其東門廳拱形門頭、空調(diào)冷卻塔得以保護(hù)。該段區(qū)間隧道于2002年2月25日順利貫通。
