【摘要】通過對深圳地鐵大科區間2# 豎井穿越不良地質地層施工技術及提升系統的分析研究,為地鐵類似工程施工提供經驗借鑒。
【關鍵詞】旋噴止水帷幕 流塑狀粘性土 豎井施工
1 工程概況
深圳地鐵大科區間2# 豎井位于同心路西側的深圳市政府苗圃內,橫通道與隧道相交,里程為右SK3 + 739 。豎井內凈空平面尺寸5 m ×6 m ,深度25.724 m。井身穿過素填土、飽和含水砂層、軟塑～流塑狀砂質粘性土、全風化花崗巖等地層,水位埋深1.93～5.73 m。豎井采用明挖法施工,復合式襯砌結構。
2 施工方法及實施要點
2.1 旋噴止水帷幕的設計和施工
高壓旋噴樁止水帷幕能隔斷地下水的滲流,防止基坑開挖出現涌砂。樁的直徑與土質、施工方法等有關,需根據試驗和工程實際確定,本工程考慮施工不確定因素,決定采用雙重止水樁,樁體直徑為60 cm。
水泥漿液的用量按下式計算:
Q =0125πD2 Hα(1 + β) 式中 Q — 硬化劑的用量(m3) ; D — 設計的加固直徑(m) ; H — 設計樁長(m) ; α 混合系數,α = 1.1～1.3 , 與加固直徑和土質有關; β 作業損失系數。
設計旋噴樁直徑D = 60 cm ,作業損失系數β按10 %計算,可得單位長度旋噴樁水泥漿用量為340～400 L/m。
井口段富水地層設雙排<600 旋噴樁形成帷幕止水,樁長17 m ,共124 根,采用雙重管法施工。旋噴材料為普通水泥漿,水灰比0.75～1.00 ,添加水泥重量2 %的CaCl2 作速凝劑,漿液宜在旋噴前一小時以內攪拌。鉆機安放要求水平, 鉆桿垂直, 其傾斜度≯1.5 % ,注漿管分段提升的搭接長度≮100 mm ,旋噴冒漿量應控制在10 %～25 % ,相鄰兩樁施工間隔時間≮ 48 h ,間距應≮2 m。
2.2 豎井施工
2.2.1 井口鎖口段施工
豎井井口段深3 m ,埋置在素填土地層中。井口基坑最大開挖平面尺寸8.6 m ×9.6 m。井口設置C15 混凝土擋水埝,高出地表30 cm。豎井鎖口段為C25 鋼筋混凝土。井口段鑿除1 m 旋噴樁頭后采用WY60 反鏟開挖,一次挖至地表下3 m ,周邊留30 cm ,基坑隱蔽報檢后綁軋結構鋼筋,設置各種管線、提升架及梯子間預埋件,立模后整體灌注C25 混凝土。
2.2.2 井身段開挖和初期支護
井身標準段平面開挖尺寸6.4 m ×7.4 m ,人工配合風鎬向下開挖,每循環下挖進尺為一榀鋼筋格柵間距(0.5～0.75 m) ,中間設置集水坑,集水坑先行施工, 然后向井壁擴挖,修邊成形。開挖成型后先初噴5 cm 厚C20 混凝土,然后掛網,布設L = 3.0 m <22 系統錨桿,環向間距1 m ,梅花型布置。架立環形格柵鋼架, 復噴C20 混凝土至設計厚度30 cm ,完成初期支護。當下挖至馬頭門上方時,安設兩榀上下重疊的鋼格柵加強馬頭門支護。施工過程中因設旋噴樁止水段,雖然井身穿過飽和含水砂層,但能安全施工,帷幕止水效果良好。
豎井開挖超過旋噴樁止水帷幕深度后( 地表下17.5 m 處),由于地下水豐富,砂質粘性土地層出現涌砂涌泥現象。為保證安全,施工時根據地質情況變更原設計<22 砂漿錨桿為<42 超前注漿小導管,沿井壁灌注水泥2水玻璃雙液漿,進行超前預加固。雙液漿體積比1∶1 ,水泥漿水灰比0.8 ,水玻璃濃度35 Be ,小導管長3.5 m ,環向間距0.5 m ,俯角30°,每次開挖循環進尺50 cm。成功地穿過了流塑狀砂質粘性土地層。
2.3 馬頭門施工
豎井進入橫通道處俗稱“ 馬頭門”,是施工開挖的薄弱點。由于馬頭門范圍井身段為軟塑狀砂質粘性土,施工時根據地質情況變更原設計拱頂單排<42 超前注漿小導管為雙排小導管,并增設邊墻<42 超前注漿小導管一排,小導管長3.5 m , 外插角14°,壓注水泥-水玻璃雙液漿。由于豎井已開挖至設計深度,并完成了井底二次襯砌混凝土封底,因此馬頭門破口需搭設臨時工作平臺,然后在豎井壁上按設計開挖輪廓線放樣,施作拱部<42 超前小導管,小導管按設計間距環向布置。待水泥-水玻璃雙液漿壓注結束4 h 后,破除馬頭門上半斷面井壁初期支護,進尺50 cm , 立即進行上臺階初期支護,架立格柵鋼架,打設<42 鎖腳小導管并嚴格注漿, 網噴至設計厚度。拱腳設I20 型鋼支撐,縱向焊<22 連接筋加強整體性。如此循環,進尺為單榀格柵鋼架間距,馬頭門處要并立兩榀格柵鋼架加強支護。待上臺階進尺5 m 后,噴混凝土封閉上臺階掌子面,破除下臺階井壁初期支護,接長上臺鋼格柵, 及時封閉馬頭門初期支護,在完成馬頭門并立兩榀格柵鋼架后,即正式形成橫通道施工工作面。
2.4 豎井二次襯砌
在開挖及初期支護完成后,首先完成井底二次襯砌,待馬頭門初期支護封閉后,由下往上逐節施作井身二襯結構,剩余豎井二襯施工共分3 次從下向上進行, 與最先灌注的鎖口段合龍。灌注方法均采用中心固定式模板支架加固,用串筒輸送泵灌注,采用C25 商品混凝土施工,插入式振動棒振搗密實。馬頭門段橫通道二襯與該段井身二襯整體灌注,以提高結構受力整體性,余下井身標準段分2 次灌注。
2.5 豎井提升
豎井配備2 臺100 kN 電動葫蘆提升2.25 立方米 吊斗,作為出土和下料垂直運輸設備,區間隧道二襯施工時在兩臺100 kN 電動葫蘆走行梁間另增設一臺30 kN 電動葫蘆供二襯鋼筋下井用。提升架主要結構由六根立柱、兩根縱梁、三根行走梁、五根橫梁組成。立柱與基礎預埋鋼板焊接,立柱、縱梁、行走梁、橫梁之間用M20 螺栓連接。
3 結語
豎井穿越復雜地層施工時要遵循“ 管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的施工原則,決不可盲目冒進。另外,對局部坍塌造成的空穴,應在加強初支的情況下預留注漿管進行初支背后注漿填充使之密實,以防塌方繼續擴大。施工中要做好超前地質預報工作,如用洛陽鏟探孔、地質雷達探測等;需加強施工管理,建立統一指揮,保證施工安全。
參考文獻
1 龔曉南. 地基處理手冊. 北京:中國建筑工業出版社,2000
2 鐵道部第二工程局. 鐵路工程施工技術手冊(隧道). 北京: 中國鐵道出版社,1995
3 北京市城鄉建設委員會. 地下鐵道工程施工及驗收規范. 北京:中國計劃出版社,1999
