《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，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)的局部傾斜。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。同時對地基加固，以保證區(qū)間隧道開挖貫通時基礎(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 場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件
該場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)計和施工
3.1設(shè)計
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)計要求放線定孔位，反復(fù)量測孔距，誤差不大于5cm，并準(zhǔn)確測量孔口地面高程。應(yīng)經(jīng)甲方、設(shè)計、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)計噴射深度。
d.制漿
按設(shè)計要求制備漿液，并準(zhǔn)確測量漿液比重。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，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，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。累計完成旋噴樁5104延米，上部引孔空鉆孔累計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)計和施工
4.1設(shè)計
(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 ?；A(chǔ)頂升允許傾斜度3 ‰ ，區(qū)間隧道開挖貫通時，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，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，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，對土層有較強(qiáng)的滲透作用和固結(jié)作用。施作時采用電子監(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。
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表2 雙重管無收縮雙液注漿主要設(shè)備 |
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序號 |
設(shè)備名稱 |
型號 |
功率(kw) |
數(shù)量 |
用途 |
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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：對地下水而言，不易溶解；對不同地層，凝結(jié)時間可調(diào)節(jié)；對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)度對在施段跟綜監(jiān)測，對注漿技術(shù)參數(shù)隨時進(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)觀測點(diǎn)14個。2002年1月5日施工進(jìn)場開始監(jiān)測，觀測數(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)觀測點(diǎn)13個，整體抬高明顯，最大抬高值為31.3 mm、最小抬高值為1.5 mm，僅有一個點(diǎn)未抬起，但也滿足設(shè)計提出–5 mm的要求。
區(qū)間隧道開挖貫通時進(jìn)行了沉降觀測，觀測結(jié)果見表3 ，觀測點(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)量評價
該工程是通過注漿工藝對淺埋暗挖地下隧道施工通過較弱地層綜合處理的一個典范。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。
