盾构端头地基加固施工技术

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1、3-2-25盾构端头地基加固施工技术1前言1.1概述盾构始发或到达时需凿除洞门，这时会由于切除竖井挡土墙（桩）而使开挖面处于暴露状态且会保持较长时间，这时稳定性较差的软土就很易发生塌方事故，严重影响盾构的安全施工，故在盾构的始发和到达的端头必须根据具体地质情况采取切实可行的加固措施以确保安全。通过盾构端头地基土质改良使地层具有一定的自稳性和抗渗性，从而确保进出洞施工的安全和质量。地基加固方法有冻结法、注浆加固法、置换法等，目前国内广泛应用的是深层搅拌桩、高压旋喷桩加固法，具有安全可靠，施工工艺简单且经济性等优点。两者相比较，深层搅

2、拌桩比高压旋喷桩更经济，前者适合于粘土地层、后者适合于砂层或含砂地层，旋喷桩比搅拌桩的实际加固效果更有保证。1.2特点盾构端头地基加固与一般的地基加固处理相比，除要求加固土体具有要求的强度外，对加固均匀性以及止水性均有较高的要求（加固土体无侧限抗压强度一般不小于0.5～0.8MPa，渗透系数不大于1×10-7cm/s），且加固深度一般较大，从十米到几十米不等。1.3适用范围适用于盾构进出洞端头的地基加固。2盾构进出洞端头地基加固区域常见的盾构进出洞端头地基加固区域如图2-1所示。盾构进洞（始发）端加固长度一般为6m，盾构出洞（到达

3、）端加固长度一般为3m，加固范围超出盾构外缘3m。对于加固区至地面部分一般采用弱加固，除非地基承载力不能满足盾构吊装需要。桩位施工顺序一般为跳孔施工。图2-1常用的盾构进出洞端头地基加固区域图3深层搅拌桩3.1工艺特点深层搅拌桩加固工法是利用水泥、生石灰粉为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基一定深度与软粘土强行拌和，并利用固化剂与软土搅和过程中发生的一系列物理反应和化学反应，使该加固区域的地基硬结成具有一定强度的复合地基。深层搅拌桩施工具有无噪声、无振动、无污染、工效高、成本低等优点。加固土体无侧限抗压强度一般不小于0.5～0

4、.8MPa，渗透系数不大于1×10-7cm/s。3.2适用范围深层搅拌法适用于饱和软粘土、淤泥质亚粘土、新吹填土、沼泽地带炭土、沉积粉土等土层的地基加固。3.3布桩形式深层搅拌桩的布置主要分为A型和B型两种，具体如图3-1所示，若采用A型布桩虽能满足承载和止水的要求，但桩距太密和水泥用量较大，较不经济；而采用B型布桩不能满足止水要求，可根据地面荷载等选择布桩形式。根据地质的差异，成桩直径为0.6～1.2m。图3-1深层搅拌桩常见的两种布置形式3.4设计3.4.1一般要求（1）深层搅拌法适于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基

5、承载力标准值不大于120KPa的粘性土等地基。（2）工程地质勘察应查明填土层的厚度和组成，软土层的分布范围、含水量和有机质含量，地下水的侵蚀性质等。（3）设计前必须进行室内加固试验，针对现场地基土的性质，选择合适的固化剂及外掺剂，为设计提供各种配比的强度参数。加固土强度标准值宜取90d龄期试块的无侧限抗压强度。（4）施工前应标定深层搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。3.4.2设计计算（1）深层搅拌法处理软土的固化剂可选用水

6、泥，也可选用其它有效的固化材料。固化剂的掺入量宜为被加固土重的7%～15%.外掺剂可根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水、节约水泥等性能的材料，但应避免污染环境。（2）搅拌桩复合地基承载力标准值应通过现场复合地基荷载试验确定，也可按下式计算：fsp，k=m·Rkd/Ap+β·（1-m）fs，k式中fsp，k—复合地基的承载力标准值；　m—面积置换率；　　Ap—桩的截面积；　fs，k—桩间天然地基土承载力标准值；　　β—桩间土承载力折减系数，当桩端土为软土时，可取0.5～1.0，当桩端土为硬土时，可取0.1～0.4，当不考虑桩间土的

7、作用时，可取0；　　Rkd——单桩竖向承载力标准值，应通过现场单桩荷载试验确定。单桩竖向承载力标准值也可按下列二式计算，取其中较小值：　　Rkd=ηfcu，kAp　　Rkd=qsUpl+αApqp　　式中fcu，k—与搅拌桩身加固土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm的立方体，也可采用边长为50mm的立方体）的无侧限抗压强度平均值；　　η—强度折减系数，可取0.35～0.50；　　qs—桩周土的平均摩擦力，对淤泥可取5～8KPa，对淤泥质土可取8～12KPa，对粘性土可取12～15KPa；　　Up—桩周长；　　l—桩长；　

8、　qp—桩端天然地基土的承载力标准值，可按国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89第三章第二节的有关规定确定；　　α—桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6.在设计时，可根据要求达到的地基承载力，按上述求得面积置换率m.（3）深层