4 井外土体加固工作

　　软土地层盾构出洞施工前的井外土体加固通常可以采用深层搅拌桩、ＳＭＷ桩或冻结法进行施工。本工程的两个始发井分别位于虹口足球场站和曲阳路站,虹口足球场站地下2.0ｍ以下分别为粉土层和粘土层,曲阳路站在地下16ｍ范围基本为砂质粉土层,这样的土层自身缺少自立性和防水性,一旦有较大的临空面时,土体就可能产生大量滑坡、坍塌、涌水和涌沙现象。综合考虑地质情况、施工场地条件、施工工期和工程造价,决定在虹口足球场站始发井外采取深层搅拌桩结合注浆加固;在曲阳路站始发井外采取ＳＭＷ桩结合旋喷加固(在距端头井4ｍ位置有二根上水管,深层搅拌桩加固范围不够)。注浆和旋喷加固的主要作用是使搅拌桩或ＳＭＷ桩与井壁外侧形成的加固盲区得已补充,使得加固区形成一个整体,避免开洞门时漏浆。本文主要介绍ＳＭＷ工法出洞加固施工。

4.1ＳＭＷ桩加固区的选定

　　型钢采用500×200×10×16窄翼缘型钢,搅拌桩采用700直径。型钢每孔插入一根。插入深度18ｍ。其平面布置见图2。

4.2 加固体中型钢的强度和变形检算

　　型钢Ｗ=1927ｃｍ3,Ａ=115.5ｃｍ2

　　加固后土体按:γ=1.9ｋＮ ｍ3,=22°

　　上述是按照每米土体两根型钢来承受,其强满足要求。同时其变形经计算满足ＳＭＷ桩型钢的拔除要求。

4.3 ＳＭＷ桩施工参数的确定

　　该地基加固工程采用φ650ｍｍ水泥土搅拌,搅拌体长18.6ｍ。贴近墙体边的加劲部分为Ｈ500×200×10×16型钢,以密插方式插入;共计四排水泥土搅拌桩,采用32.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺合比15%,水灰比1.5左右,墙体抗渗系数小于10-7ｃｍ ｓ。28天无侧限抗压强度大于0.8ＭＰａ;浆液配比根据现场试验,参考配比水泥:水=1∶1.5;桩体垂直偏差不大于1 200,桩位偏差不大于20ｍｍ。

5 盾构出洞

5.1 加固效果检测

　　经过改良的土体,要求其有一定的自立性和稳定性,同时不能漏水、流沙,根据设计指标和规范规定,对于该类型的土体改良要检查其土体强度和抗渗性能指标。土体强度通过钻芯取样测定其抗压强度,如果条件允许也可通过静力触探或贯入法测定其强度和搅拌的均匀性;抗渗指标一般进行探孔取样,通过对样品的目测,征求监理、业主和质检站的意见,确定其抗渗是否能够达到开洞门的要求。

5.2 洞口井壁砼凿除

　　通过对检测结果分析,改良土体如果达到设计要求的各项指标,即可开始凿除井壁混凝土。在出发井施工时,井壁上已经按照设计要求预埋好洞门钢圈,洞门凿除的部分也就是钢圈所包围的范围。

　　洞口井壁混凝土凿除前,必须复核洞门中心坐标及高程,保证满足盾构机出洞的要求;洞口井壁砼采用高压风镐凿除,凿除工作须分二层渐进,根据井壁厚度,先凿除其外层3 4,(约600ｍｍ),并割除钢筋预埋件。外层凿除工作先上部后下部。钢筋及预埋件割除须彻底。以保证预埋门洞的直径。

　　里层井壁凿除方法是将剩余的1/4厚度分割成九大块,具体做法是在洞门中心位置上凿二条水平槽,沿洞门周围凿一条环槽,然后开二条竖槽,其中一条凿在地坪接缝处。开槽凿除砼,露出井壁钢筋,同时在每一块砼块上凿出栓钢丝绳的位置。

　　拆除洞口脚手架改搭临时易拆操作平台,钢筋割断与混凝土块吊离应先下部后上部,先中间后二侧,割一块吊一块。合理安排割断顺序,使用长割具,防止砼块倾倒。尽可能缩短砼块吊离工作的时间,防止土体塌方,吊离完毕后盾构机须迅速进入洞门。

5.3 洞口止水帘布安装

　　由于洞口与盾构(或衬砌)存在建筑空隙,易造成泥水流失,从而引起地表沉降,因此,须在洞口安装出洞装置,出洞装置包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和垫圈。安装前须对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核,确保其与洞圈上预留螺孔位置一致,并用螺丝攻清理螺孔内螺纹。安装顺序为帘布橡胶板→圆形板→扇形板,自上而下进行。安装时圆形板的压板螺栓应可靠拧紧,使帘布橡胶板紧贴洞门,防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。

5.4 盾构机出洞掘进

　　盾构机出洞前,切口进入帘布前,须先在密封仓内填充粘土(如砖胚)或人工浆液约30ｍ3,防止出洞后端头井外侧地表坍陷。同时为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置,在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少摩擦力。盾尾钢丝刷需用专门的装置安装牢固,盾尾钢丝刷中必需充满盾尾油脂。

　　当盾尾脱出工作井壁后,调整洞圈止水装置中的弧形板,并与洞门特殊环管片连接成一体,以防止土体从间隙中流失而造成地面的塌落。

　　出洞时盾构应迅速上靠,在油压显示约等于静止土压力时,用刀盘切削水泥搅拌桩,并穿越下面加固区。在这段区域施工时,土压力设定值应略低于理论值,推进速度不宜过快,盾构坡度可略大于设计坡度,待盾构出加固区时,为防止由于正面土压变化而造成盾构突然“磕头”,必需将土压力的值设定成略高于理论值,并在推进时按工况条件在盾构正面加入发泡剂或泥,以改良正面的土体,施工过程中根据地层变形量等信息反馈,对土压力设定值、推进速度等施工参数作及时调整。