小直径盾构隧道下穿长江大堤加固技术

2020-05-05李永林

山西建筑 2020年9期

李永林

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东济南 250002)

1 概述

本工程盾构隧道下穿长江大堤时，大堤的允许沉降量必须满足水利及相关部门的验收要求，且取水隧道设计图纸中也对施工过程提出了控制大堤沉降[1]、确保大堤安全的要求。为保证隧道穿过长江大堤时不对其造成有害影响[2]，须对长江大堤进行预加固处理，并在盾构施工过程中从隧道内进行压密注浆施工，从而达到有效保证大堤安全的目的。盾构隧道在穿越长江大堤前需要对长江大堤采取预加固措施：1)隧道顶部采用高压旋喷桩对长江大堤进行预加固处理；2)对隧道下部的第四淤泥质粉质粘土层采用压密注浆技术进行预加固处理，加固层厚度为5 m。预加固施工顺序为先施工压密注浆加固部分，然后施工高压旋喷桩部分。同时为进一步保证盾构隧道过长江大堤时不对其产生有害影响[2]，施工中将在隧道内通过同步注浆，进一步加固地层，防止大堤产生不均匀沉降。

2 工程概况

江苏常熟发电2×1 000 MW机组扩建工程取水系统位于扩建工程场地西北角，主要包括循环水泵房1座、进水隧道2条和14根垂直顶升立管。循环水泵房位于长江大堤内侧，最近距离长江大堤防护林约12 m，取水隧道起始于循环水泵房北侧进水间，穿越长江大堤后延伸至长江水道内约870 m。

3 预加固压密注浆

在大堤顶面及迎水面预加固施工前需对表面的铺砌块和浆砌片石护坡进行清理，工程完工后按要求恢复。

3.1 压密注浆施工工艺原理

压浆法加固地基是将水泥浆通过压浆泵、注浆管均匀地注入被加固土体中，以充填、挤密、渗透、凝结固化等方式，将土体胶结成一个整体，形成一个强度高、压缩性低、抗渗性高和稳定性好的新地基，从而使地基得到了加固，同时防止或减少渗透和不均匀沉降。

3.2 压密注浆施工

3.2.1加固范围

压密注浆加固范围为盾构隧道下部同步注浆环以下5 m厚度，东西向38.1 m，南北向西线隧道30 m，东线隧道31.2 m。

3.2.2注浆孔布置

注浆孔布置：注浆孔全部布置在注浆加固范围内，靠近注浆加固范围边缘最近的注浆孔距边缘1 m，注浆孔纵横间距均为1.5 m。

3.2.3施工工艺流程

本项目采取先引管后倒退提管注浆，再进行孔口段复注的施工方法。工艺流程图见图1。

浆液配比为水泥∶水=1∶0.50，水泥采用普通硅酸盐P.O42.5水泥；注浆速度为7 L/min～10 L/min，压强为0.2 MPa～0.5 MPa。

3.2.4施工要点

1)下压浆管：检查注浆头的状况是否良好、管路是否有堵塞现象、各节管路的连接情况。2)严格控制注浆段间距，边压边提，每次提管不大于0.3 m。3)注浆用水使用前，需要进行水质检测，检测合格后方能使用。4)压浆孔进行编号并做好原始记录。5)压力表定期校验，确保压浆压力达到设计值。6)注浆前做好准备工作，包括机械器具、仪表、管路、注浆材料的检查检验。7)本工程注浆范围较深(24.3 m)，在实际施工中，对于注浆管无法振入至设计标高的，采用引孔的方式把注浆管引至-8.3 m标高，再使用振动器将注浆管振入至设计标高。

4 预加固高压旋喷注浆

4.1 高压旋喷桩加固工艺原理

高压旋喷桩是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层预定位置后，利用高压设备使浆液、水或空气成为高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体(即旋喷桩)，以达到加固地基的目的。高压旋喷桩加固沿盾构过大堤轴线方向进行。加固范围为盾构隧道顶部1 m以上至大堤顶面2.5 m以下，宽度为盾构中轴线左右两侧各7.2 m。西线隧道布置高压旋喷桩1 250根，东线隧道布置高压旋喷桩1 300根，共计加固方量为7 212 m3。