人工挖孔桩在泥水盾构始发端头中的应用.pdf

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第11期
广东士木与建筑
2006年11月
GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
NOV 2006
人工挖孔桩在泥水盾构始发端头中的应用
王礼贵
广东省基础工程公司广州510620)
摘要:通过广州市珠江新城樓心区市政交通项目旅客自动榆送系统土寔1标工程实例,介绍始发洞口加国处
理中人工挖孔桩的设计与施工过程,指出严谨的设计和规范的范工是确保盾构安全始发的重要条件。
关键词:质枃洞口;人工挖孔桩加固;迓计;施工
层;②冲积-洪积土层;③可塑或稍密状白垩系红层
言
残积土层;④硬塑或中密状白平系红层残积土层;
⑤粉砂质泥岩中风化带。地下水类型主要为赋存于
在泥水平衡盾构施工中,当盾构机从工作井内第四系土层中的孔隙潜水和赋存于白垩系碎屑岩基
开始推进时,开挖面会被盾构机的旋转刀盘所覆盖。岩风化裂隙的承压水,勘察资料显示地下水位埋深
此外盾构机出洞前必须凿除洞口井壁的混凝土,以约2~3m,但据现场围护桩开挖情况看来,该端头部
满足盾构掘进机顺利出洞的要求,而洞口工作井围位地下水位埋深约4m,水量不大。隧道覆土厚度约
护结构混凝土一般厚度较大,洞口凿除需时较长,为为7m,开挖面地层在没有支护的情况下自然稳定性
了避免洞口暴露过程中发生土体坍塌事故,需要对较差,在盾构掘进时容易扰动周围土体,使端头土体
洞口周围土体进行改良加固和处理,在开挖面充分稳定性降低,同时由于地下水的存在,可能使端头地
稳定后出洞。
层出现坍塌和漏水等事故。为确保盾构始发的安全
对于大直径泥水平衡盾构,由于开挖面土体暴及端头的稳定,防范不确定因素,必须对端头采取加
露面积大,土层情况复杂,因此更需认真进行加固处固处理措施。
理。洞口加固处理的方法有多种,选用时应根摒工
程规模、工程地质条件、施工环境、现场条件等,经技3加固方案的选择
术比较后加以确定。一般使用的端头地基加固和处
理方法有注浆加固(深层搅拌、旋喷桩、压密注浆
根据原投标文件,林和西站车站围护桩采用挖
等)、开挖面賢换法、冻结法、素混凝土排桩或连续墙孔咬合排桩,南侧盾枃始发井地层加固采用境拌桩+
法等。笔者根据广州市珠江新城核心区市政交通项旋喷桩止水的形式,如图1所示。
目旅客自动输送系统土建1标盾构工程,介绍林和
但根据该场地详劫地质报告及人工挖孔桩围护
西站始发端头的加固实际设计和施工经验,对人工桩施工反映的土层岩样,隧道始发段位于③及④粘
挖孔排桩加固设计和施工进行介绍,供同行参考。土地层,地层渗水性很小,承载力较高,其标贯值高
2工程概况
800嫙或桩
广州市珠江新城核心区市政交通项目旅客自动
在中线一活
居莉法
输送系统土建1标段工程位于林和西站~天河南
路站之间,沿线穿过天河体育中心、天河略和宏城广
0水沉土拌桩
林和
盾构始发并
圈护结构
场,地处繁华的城市中心地段。隧道沿线地形较平
体育中心站
坦,地貌形态为珠江三.角洲冲洪积平原和珠江三角
盾构法関道
洲海陆交互相沉积平原,林和西站南端为盾构始发
端头,盾构井所处地层自上而下依次为:①人工填土
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200年11月第11期
王礼贵:人工挖孔桩在泥水盾构始发端头中的应用
NOV 2006 No 11
Z2-052
4.,2人工挖孔桩受力计算
+1540
1)荷载及
15
围护结构
人工填土层
80旋喷柱
40木混士彎拌柱
模型(如图3)
积-洪积土层
00
合10
根据土力
图3荷载计算简图
隋构始发井
河量状自?系学公式,始发
-4(00
体育中心红层残积土层
-52
端头底部Enm
塑或中密状白
155kN/m,顶部
红层残积土层
27683
E-.=60KN
360
粉砂质泥岩中风化带
(2)计算
1-1剖面
结果如图4。
图1斤构始发井地层加固原设计平、割面因
(3)挖孔
图4弯矩包络图(调幅后
达14~20击,搅拌桩施工难度很大,较难保证成桩质桩界面计算
量,加固效果差,因此必须改成其它端头加固方式。
按照CB50010-2002《混凝上设计规范》,挖孔
经仔细研究,我们认为采用旋喷桩和人工挖孔桩代桩桩径取1800,则:
替搅拌桩?旋喷桩端头加固都是可行的,但纯采用旋
喷桩则加固费用大幅增加故而较不经济;采用人工挖式中:为素混凝土轴心抗拉强度设计值,按规范
孔桩则非常经济,根据该段地质条件以及围护结构取0.55f;W为界面受拉边缘弹性抵抗矩,圆形Ⅳ=
的施工情况,采用该桩型的施工条件较好,造价低,7d/32=0739m3;d为桩径,考虑部分护壁的作用,取
成孔及混凝土浇筑质量均可直接观测而便于控制,质1.96m;y为界面抵抗矩修正系数,取1.6。经计算,M2
量均衡稳定,承载力好,桩间相互咬合,能达到最佳1.60.91x0.550.739Xx10-592kN?m,可满足要求。
的止水效果,因此该站南侧始发端头地层加固采用
挖孔咬合排桩施工是合理的优化方案。
5人工挖孔桩施工
4人工挖孔桩端头加固设计方案及计算
为了加强防水效果,提高结构严密性和整体性,
各挖孔桩之间需要设賢一定的搭接范围,本方案采
4.1人工挖孔桩端头加固设计方案
取护壁咬合桩芯相切的方式将所有挖孔桩联成整体
在盾构始发端头紧靠盾构井围护桩处,进行单以满足工程要求,两侧的桩与基坑围护结构挖孔桩
排1500和p1200人工挖孔柱加固施工,两洞门]处也采取护壁咬合桩芯相切的形式连接(如图5),以防
各采用3根1500柱,其它部位采用1200桩,桩芯止地下水从側面滲漏。对于其它部位的桩,其护壁要
混凝土均为C15,桩芯相切,护壁咬合。两边桩与主与基坑围护桩的桩芯相切。挖孔桩采用跳挖施工,
体围护桩芯相切,桩芯位置可根据主体护结构位一序桩施工时要凿除原围护结构桩的部分护壁,并
置适当调整,洞门范围的护壁钢筋采用竹筋代替,其使序桩护壁与围护结构桩的桩芯相切;二序柱施
余部位仍采用钢筋。桩孔平立面布置如图2所示。工时应挖去端头加固桩与围护结构之间的土体,将
Y(ZCK8:.20
Y(ZXCK8%20
+1250
们20单排挖孔桩
p1800单排挖孔
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围护结枃
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18Q单持挖孔桩
原基坑主体结构挖孔
质法近)
线中线
护璧
1200单排捲花
48め单挂とや
构始发井
盾构始发井
体育中心站
盾构道
多次
盾枃法
左线
线
4120人土挖孔
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图5挖孔桩布置示意图
图2人工挖孔桩平面及立面布量图