浅谈富水砂卵石层盾构井端头加固效果

2015-10-31林富志

建材与装饰 2015年26期

关键词：大管棚管棚端头

林富志

（中国水利水电第七工程局有限公司四川成都　610081）

浅谈富水砂卵石层盾构井端头加固效果

林富志

（中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610081）

根据成都市地铁4号线二期工程西延线富水砂卵石层，砂卵石含量高，漂石粒径大的地质情况，探讨在端头井始发到达时，端头加固效果的研究。

富水层；砂卵石；端头井加固；大管棚；注浆

1　成都地铁4号线二期工程西延线某车站地质条件

成都地势东南较低，西北较高，成都平原是以都江堰为顶点、以成都市区为中心的岷江、沱江冲击扇形平原，这就造就越靠近西延线卵石粒径越大，卵石、漂石含量高；根据掌握的工程地质资料，卵石平均含量60～70%，漂石含量约占5～10%，漂石粒径一般20～50cm不等，在既有基坑内发现最大粒径漂石已达到71cm×39cm×31cm（长×宽×高），30～50cm粒径漂石较常见；卵石单轴抗压强度50～150MPa，最大超过220MPa。西延线砂卵石地层具有漂石粒径大、漂石比例较高（漂石含量达到10%）、抗压强度高等特点。

西延线的砂卵石地层卵石级配为断级，由大卵石形成骨架，砂石、细砂填充骨架空间，在未降水的情况下，地层主要是靠卵石之间的摩擦力和卵石与砂石、细砂之间的粘聚性来保持稳定。

图1　西延线地层

2　水文条件

西延线地下水具有埋藏深、季节性变化明显、受降水影响大、水位西北高东南低等特点。根据成都区域水文地质资料，成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯水期多为1、2、3月份。线路所处Ⅰ级阶地区，地下水主要有两种类型：①赋存于填土里的上层滞水；②赋存于卵石层的孔隙潜水。

2.1上层滞水

上层滞水主要赋存于粘土层之上的填土层中，受大气降水、沟渠和附近居民的生活用水为其主要补给源。水量、水位变化大，且不稳定。由于其水量相对较小，对地下工程基本无影响。

2.2卵石土层中的孔隙潜水

该层地下水主要分布于Ⅰ级阶地地区，主要赋存于第四系全新统和上更新统卵石土中，水量丰富，为孔隙潜水，部分地段由于地形和上覆粘性土层控制，具微承压性，地下水位埋深多为3～ 5m，水位年变化幅度一般在2～3m之间，含水层有效厚度约为10.0～30.0m不等。根据成都地区水文地质资料，该层砂、卵石土综合含水层渗透系数K约为15～30m/d，为强透水层。靠大气降水和上游地下水补给。沿线所有地下车站和地下区间隧道主体结构均将穿越该层地下水，受其影响大。

3　端头降水对地层的影响

在降水井降水过程中，虽然采取措施降低降水井的抽砂率，但是还是有大量的细砂被降水井抽走，卵石之间的空隙变大，且缺少了水的填充和浮力，粘聚力变小或消失，此时卵石之间的支撑只剩下摩擦力，地质变得松散且抗压能力变弱，受到扰动时，卵石容易脱落，在盾构掘进时产生超挖及地表沉降。

图2　降水前后效果图

4　大管棚及端头注浆加固

4.1端头注浆加固设计

盾构井端头加固使用钻头直径φ95mm，钻杆直径φ89mm，注浆孔排布分为始发端头前纵向10m范围内，隧道中轴线横向6m范围内，孔位间距1000mm，排距1000mm，孔深度为9～12m。注浆管采用DN50的PVC管，注浆管端头4m范围内打孔，孔径10mm，纵向间距200mm，环向360°内均布三个孔，纵向以梅花形布置。

图3　端头注浆加固剖面图

图4　端头注浆加固平面图

4.2大管棚设计

管棚采用φ108mm的无缝钢管，壁厚6mm，分节安装。两节之间采用丝扣连接，丝扣螺纹段不小于150mm。钢套管上布置注浆孔，孔径为φ10mm，孔间距200mm，呈梅花型布置，钢套管内设袖阀管注浆。管棚长度为10m，棚布置范围为拱顶120°范围内，共设计19根。管棚孔口位置在盾构拱部开挖轮廓线外200mm位置布置，钢管环向中心间距400mm。注浆浆液采用纯水泥浆，水灰比0.8：1～1：1，注浆压力：采用0.2～0.4MPa，具体根据现场试验确定。