地铁隧道上方建筑物的加固施工技术

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红山饭店位于岗前平地,渡线上方,距南京站站北区明挖基坑围护结构约615～810m ,房屋横轴与地铁线路轴线夹角712°,区间隧道右线和渡线局部下穿红山饭店,隧顶距房屋基底710～713m。该饭店采用钢筋混凝土扩展基础,局部配有h = 50cm 的地圈梁,结构每层设置圈梁,饭店主体结构工况基本完好,外墙、内墙局部有竖向、横向裂纹或裂缝。

岗前平地自上而下分别为可2软塑状杂填土,厚2～218m;可2硬塑状粉质粘土,厚315～410m;硬塑混合土,厚115～211m;强风化闪长玢岩,厚4～10m。

1红山饭店加固方案

根据“控制隧道变形为主、地基和房屋加固为辅”的原则,在保证安全的前提下,严格控制隧道开挖引起的地层变形,同时对地基和房屋进行必要的加固处理。

采用旋喷桩管棚的组合加固方案。在靠近房屋和隧道外侧做双排单管旋喷桩,桩间距110m 呈梅花形布置,桩长10～12m ,以对隧道上部地层进行加固;在隧道开挖前施作<159mm 无缝钢管管棚,管棚长30m ,从红山饭店墙外6m 范围内一次性穿过红山饭店。

该方案是在设计方案的基础上作了进一步优化,取消了房间内的旋喷桩,沿房屋基础外侧施工高压旋喷桩(见图1) ,旋喷桩互相咬合。将旋喷桩加固扩大到房基外墙一定的范围,对隧道洞室上方的土层进行加固。该方案效果好,施工方便,工程量小,造价适中;其缺点是作业空间和场地受限制。

2加固施工

在隧道通过红山饭店的渡线区,首先施工旋喷桩,在完成旋喷桩后,等待南京站能够提供隧道施工的工作面时施作管棚。

2.1旋喷桩施工

2.1.1 工艺流程

施工放样→钻机就位→钻孔至设计标高→注浆、旋喷→边旋边提升→旋喷结束、成桩。

2.1.1.2 旋喷形式、桩径及其他参数选择

采用1 根单管喷射高压水泥浆液作为喷射流,由于高压浆液射流在土体中衰减大,破坏土的射程较短,成桩直径为013～018m。

根据前述地质情况,选用桩径为<600mm ,桩长6～8m ,布孔间距为50cm;浆液压力20MPa ,流量80～120LPmin ;孔径及个数喷嘴:<20～<30mm 2 个;提升速度20～25cmPmin ,旋转速度20rPmin。

2.1.3质量控制

(1) 旋喷深度、直径应于旋喷前进行检验,合格后方可进行旋喷作业;旋喷桩抗压强度和透水性应满足设计要求。

(2) 旋喷桩质量可采用开挖、钻孔取芯等方法检查。

(3) 检验点的数量为施工注浆孔数的2 %～5 %;对不合格的应进行补喷。

(4) 各项检验应在旋喷注浆结束4 周后进行。

2.2管棚施工

2.2.1 工艺流程

施工平台设置→导向混凝土护拱施工→<159mm钢管钻机就位→钻孔→顶进钢管棚→孔口封口→注浆→填塞M10 水泥砂浆。

2.2.2 管棚主要设计参数(见图2)

(1) 钢管规格 热轧无缝钢管<159mm , 壁厚8mm ,节长4、6m。

(2) 管距 环向间距中对中40cm。

(3) 钻进深度 隧道南端40m ,北端38m。

(4) 搭接长度 313m。

(5) 倾角 钻杆与纵坡仰角采用1°(考虑钻杆下垂) 。

(6) 钢管施工误差 径向不大于2cm ,沿相邻钢管方向不大于10cm。

(7) 隧道纵向同一断面处的钢管接头数不大于50 % ,相邻钢管接头至少需要错开1m。

3.2.3施工要点和质量控制

(1) 导向混凝土护拱施工时,首先安装护拱内钢筋骨架,然后安设导向管(<180mm ×6mm ,长2m) ,根据管棚进出口坐标将导向管焊接固定于护拱钢筋骨架上,为控制导向管安装的准确性,焊接前必须对每根导向管位置进行坐标测量,而且为保证钢筋骨架的牢固,骨架采用3 排钢筋拱架连接而成。护拱混凝土为C30。采用喷射混凝土施工。

(2) 在<159mm 管棚钻孔中应及时检查钻孔方向的准确性,应用测斜仪测量钢管钻进的偏斜度;要及时把钻芯(主要是首排孔中的钻芯) 取出并排列整齐,做好岩性记录,用以对开挖提供超前地质预报。

(3) 由注浆口注入水检查管棚密封是否好,并及时密封。

(4) 向管棚管内注浆前先用浆液把管孔中的水压出管外,直到浆液流出,并且流出的浆液浓度与浆池中浆液浓度相同后,将孔口用钢板密封,然后加压,并稳定压力在015～1MPa 之间,尽量不要间断注浆。管内注浆顺序自下而上,水泥浆要时刻进行搅拌,以保证浆液浓度相同,同时检测流量。

3结语

旋喷桩隔离墙减小了隧道渡线开挖引起的建筑物的沉降,<159mm长管棚有效地减小建筑物下方隧道开挖引起的沉降。

施工期间进行了红山饭店沉降数据监测,实测最大沉降小于6mm ,倾斜率也满足规范要求,实践证明旋喷桩长管棚的加固方案是合理且成功的,为今后的地铁类似施工提供了经验。