浅谈富水层中城市地铁端头加固的应用

　　摘要：本文根据盾构机始发、接收端头土体加固工程施工过程中富水层及砂层影响三轴搅拌桩施工质量的问题，提供了三轴搅拌施工参数及问题解决方法，以求为今后三轴搅拌桩施工提供实践依据。
　　关键词：三轴搅拌桩、端头加固、富水层
　　一、前言
　　随着我国城市的发展，地面交通状况逐渐恶化，越来越多的城市开始修建地铁来缓解地面交通压力。盾构法作为城市地铁隧道施工的工法之一，具有施工过程安全、施工进度快、施工对周围环境污染小、地表沉降易于控制、受地面交通、风雨条件制约因素少等众多优点，已成为世界城市线形地下空间开发利用的主流施工技术。而端头加固指盾构机在进、出洞过程中对洞门处土体进行改良，使这一区域内土体具有具有良好的均匀性和自立稳定性。
　　二、工程概况
　　苏州市轨道交通1号线工程项目I-TS-14标土建工程为星港街站～会展中心站区间，会展中心站～华池街站区间，两个采用盾构法施工的区间隧道工程，盾构掘进总里程为6156.92m，金鸡湖中间风井位于星港街站～会展中心站区间、金鸡湖岛上，场地开阔，岛上是绿化带，岛四周为金鸡湖，湖水深1.8～3.7m；属人工填土。冬季观测井中水位标高＋0.1m，水系发育，地层中含水量大。
　　中间风井到达端和始发端加固长度均为10m，加固区域为隧道结构上下、两侧各3m，4个端头共由448幅850mm@600mm三轴搅拌桩咬合250mm组成；并采用800mm@600mm旋喷桩进行冷缝处理。
　　三、富水层中三轴搅拌桩端头加固施工方法
　　正式施工前，在金鸡湖A岛进行2根试桩，3天后取芯，芯样在砂层中不连续，呈流塑状，芯样中水泥含量少。
　　通过对地质报告中对地层土性质、含水率、抗剪力、所含矿物质、有机物及地下水侵蚀性进行研究后初步推断不能成桩原因为土体中含水率过高所致。通过试验，三轴搅拌桩水灰比调整为1：1，并参入水泥质量1％的速凝剂，在砂层区域进行复搅，施工过程及方法如下：
　　⑴桩位放样：根据建设单位提供的坐标基准点，由现场技术人员放出桩位，施工过程中桩位误差必须小于20mm。
　　⑵桩机就位
　　①移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到3‰以内。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。
　　②桩机应平稳、平整，每次移机后可用水平尺或水准仪检测桩机平台的平整，并用线锤对立柱进行垂直定位观测以确保桩机的垂直度，并用经纬仪经常校核，经纬仪检测频率为每天至少一次。
　　③三轴搅拌桩桩机定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm。
　　
　　图3.1搅拌桩施工顺序示意图
　　④工程实施过程中，严禁发生定位桩及定位线移位，一旦发现挖机在清除导槽沟时碰撞定位桩及定位线使其跑位，立即重新放线，严格按照设计图纸进行施工。
　　⑶桩机垂直度校正
　　桩架垂直度指示针可调整桩架垂直度，并用线锤经纬仪进行校核。在桩架上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在3‰以内。
　　⑷桩长控制标志
　　搅拌桩桩长控制很重要，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。
　　⑸水泥浆液拌制
　　水泥浆在搅拌桶中按规定的水灰比配制拌匀后排入存浆桶，再由2台泥浆泵抽吸加压后经过输浆管压至钻杆内注浆孔。水泥浆液的水灰比严格控制在1：1。
　　⑹桩机钻杆下沉与提升
　　按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。现场设专人跟踪检测、监督桩机下沉、提升搅拌速度，可在桩架上每隔1m设明显标记，用秒表测试钻杆速度以便及时调整钻机速度，以达到搅拌均匀的目的，在桩底部分适当持续搅拌注浆至少30秒，确保水泥土搅拌桩的成桩均匀性并做好每次成桩的原始记录。
　　⑺注浆、搅拌、提升
　　开动灰浆泵，待纯水泥浆到达搅拌头后，按计算要求的速度提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和原地基土充分拌和，直至提升到离地面50cm处或桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。搅拌桩桩体应搅拌均匀，表面要密实、平整。桩顶凿除部分的水泥土也应上提注浆，确保桩体的连续性和桩体质量。
　　⑻三轴搅拌桩参数选择
　　三轴搅拌桩参数选择见下表：
　　表3.1三轴搅拌桩施工参数
　　
　　  空搅=199Kg
　　11 桩长 24.554（实桩标高：+2～-22.554）
　　四、效果检查
　　施工完后对端头加固进行取芯，在砂层中取出芯样连续，芯样水泥含量高，呈硬塑状态，加固质量好。
　　后续施工金鸡湖A岛风井始发及接收洞门凿除过程中没有出现涌水、涌泥及坍塌现象，盾构机的始发及到达过程也没有出现地下水渗漏及泥砂涌入的情况，加固达到了预期目标。
　　五、结束语
　　随着我国地下空间大力开发利用，今后地下工程得到了长足的发展,对于处于该领域先进技术行列的盾构工程，无疑需要广大工程技术人员不断的探索和努力，希望结合自身工程实践得出的一点经验能为同行提供借鉴。
　　参考文献
　　1、《实用桩基工程手册》史佩栋主编中国建筑出版社，1999
　　2、《盾构始发与到达端头土体加固分析》李大勇王晖铁道工程学报，2006年2月第87～89页