袖閥管深孔注漿在地鐵隧道暗挖施工中的應(yīng)用

黃相鋒 張立波 張心靈

(中國建筑第八工程局有限公司，北京 100069)

0 引言

隧道施工中經(jīng)常要穿越滯水層，由于隔水層的起伏不定，地面降水工藝無法完全疏干上層滯水，洞內(nèi)降水又由于場(chǎng)地狹小等環(huán)境因素施作較為困難。而帶水開挖易造成掌子面失穩(wěn)、涌水、坍塌等問題，因此在施工中，如何治理上層滯水，做到無水開挖是暗挖工程的關(guān)鍵技術(shù)之一。

袖閥管注漿工法是由法國Soletanche基礎(chǔ)工程公司開發(fā)研究的一種注漿工法，該工法是目前被國內(nèi)外公認(rèn)的最可靠的注漿工法，該工法先后在上海、廣州地鐵等工程中得到推廣應(yīng)用。

1 工程概況

北京地鐵14號(hào)線是在建的一條地鐵線路，全長47.7 km，線路起于北京西南部的張郭莊站，途經(jīng)麗澤商務(wù)區(qū)、永定門、大望路、朝陽公園、望京等地，終止于北京東北部的善各莊站，貫穿北京南部和東部。

本標(biāo)段為地鐵14號(hào)線土建施工08合同段，含一站一區(qū)間，區(qū)間隧道埋深為12 m～15 m;穿越地層為粉質(zhì)粘土層、細(xì)砂層、卵石層，其中拱頂為粉質(zhì)粘土層，厚度為0 cm～50 cm，上層為砂卵石層，滯水豐富;由于拱頂上粉質(zhì)粘土層較薄，如開挖中破壞了粘土封水層，就會(huì)出現(xiàn)大量滯水滲流、局部小塌方，給施工帶來一定的安全隱患。

此外，隧道正上方有20世紀(jì)90年代建成平房區(qū)，多數(shù)已成危房。隧道下穿過程中對(duì)地表沉降有嚴(yán)格要求，為此設(shè)計(jì)提出采用袖閥管深孔注漿技術(shù)進(jìn)行超前預(yù)加固地層以確保施工安全及減少地表沉降量。

2 施工技術(shù)

2.1 袖閥管深孔注漿施工工藝流程圖

袖閥管深孔注漿施工工藝流程見圖1。

2.2 關(guān)鍵施工工藝

2.2.1 封閉掌子面

每個(gè)循環(huán)須進(jìn)行掌子面封堵，掌子面止?jié){封堵采用C20掛網(wǎng)噴射混凝土，厚度200 mm，鋼筋網(wǎng)采用φ6.5@150×150 mm。

圖1 袖閥管深孔注漿施工工藝流程圖

2.2.2 放樣定位

先用全站儀在掌子面標(biāo)出隧道中心線，起拱線上1.5 m線作為定位布點(diǎn)坐標(biāo)，再通過這些坐標(biāo)點(diǎn)，采用拉線和卷尺量測(cè)的方法定出鉆孔孔位，深孔注漿點(diǎn)位布置見圖2。

圖2 深孔注漿點(diǎn)位布置圖

2.2.3 鉆孔

1)袖閥管后退式深孔注漿每循環(huán)計(jì)劃施作長度為12 m，開挖10 m，留2 m作為下一循環(huán)施工的止?jié){巖盤。

2)利用地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，由上至下角度分別為 25°，20°，15°，10°，8°，鉆孔長度分別為6 m ～12 m，見圖3。

3)鉆機(jī)就位后，應(yīng)使鉆機(jī)平臺(tái)平整穩(wěn)固，在開鉆前利用水準(zhǔn)儀定出鉆孔角度，并在鉆進(jìn)2 m時(shí)及以后每加一節(jié)鉆桿均需對(duì)鉆機(jī)調(diào)平校正。

4)圓礫、卵石層采用套管跟進(jìn)鉆孔，鉆孔完成，安設(shè)注漿管后，將套管拔出。

圖3 深孔注漿加固縱剖圖

2.2.4 安設(shè)袖閥管

在鉆孔結(jié)束后立即插入袖閥管，管由每節(jié)3 m通過螺紋的接頭連接，管端加悶蓋封閉，管接頭密封可靠。袖閥管每節(jié)連接好后，依次下放到鉆孔中，直到孔底。

2.2.5 清孔

袖閥管安裝好堵頭，對(duì)管中注入清水，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溢漿孔長度(30 cm/段)，分段檢查袖閥管泄?jié){孔是否暢通。

2.2.6 注漿施工

注漿材料選擇1∶1水泥—水玻璃雙液漿。采用KBY-50/70雙液注漿泵進(jìn)行注漿作業(yè)。注漿方式采用后退式分段注漿，即在注漿管內(nèi)由孔端向外分段進(jìn)行注漿，每次注漿段長0.4 m～0.5 m，注完此段后，再后退注下一段，直至全孔注漿完成。

注漿中應(yīng)密切注意注漿壓力的變化。注漿壓力達(dá)到2.0 MPa時(shí)，并維持30 s，將注漿內(nèi)管外拔進(jìn)行下一段注漿。注漿順序采用間隔跳孔鉆孔和注漿。

每次注漿完成后，立即進(jìn)行孔內(nèi)清洗，將沖洗管插入袖閥管的底部，壓入清水，直至孔口放回的水基本干凈，在沖洗過程中要反復(fù)上下移動(dòng)水管，將管內(nèi)的水泥漿沖洗干凈后，便于后續(xù)注漿進(jìn)行。

根據(jù)注漿效果檢查情況，需進(jìn)行二次注漿的，可按照首次注漿方式進(jìn)行二次補(bǔ)償注漿。

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)和注漿效果要求:

單孔注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為注漿孔達(dá)到設(shè)計(jì)終壓30 s，或注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%。注漿效果要求注漿后漿土結(jié)實(shí)粘結(jié)力不小于80 kPa。

2.2.7 二次注漿

根據(jù)鉆芯試驗(yàn)，如第一次注漿試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求，不采取二次注漿，直接進(jìn)行初支開挖。如試驗(yàn)結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)采取袖閥管內(nèi)二級(jí)注漿，以確保深孔注漿達(dá)到設(shè)計(jì)效果。

2.2.8 施工后效果

經(jīng)過注漿后，上層滯水得到了有效治理，拱頂無滲流水，不再出現(xiàn)涌水、涌泥現(xiàn)象，注漿后掌子面效果見圖4，從而確保了隧道土方開挖施工的順利進(jìn)行。

圖4 注漿后掌子面效果

此外，注漿后地面沉降量控制較好，沒有出現(xiàn)超過設(shè)計(jì)值的預(yù)警點(diǎn)，建筑物沉降值見表1，下穿的平房區(qū)沒有出現(xiàn)裂縫、傾斜現(xiàn)象。

表1 建筑物沉降觀測(cè)表

3 結(jié)語

本文對(duì)地鐵隧道暗挖工程采用袖閥管深孔注漿施工技術(shù)進(jìn)行了介紹，可得到以下結(jié)論:

1)本工法的成功應(yīng)用解決了地鐵隧道暗挖中上層滯水治理的施工難題，為暗挖工程做到無水開挖提供了有力保障。

2)本工法做到注漿與開挖專業(yè)分離，易于質(zhì)量控制，且注漿與開挖交替進(jìn)行，打孔注漿時(shí)已將前方不利地質(zhì)情況探明，節(jié)約了工期。

3)采用本工法后可取消部分地面降水設(shè)施，節(jié)約了工程造價(jià)。

［1］楊 坪.砂卵(礫)石層模擬注漿試驗(yàn)及滲透注漿機(jī)理研究［D］.長沙：中南大學(xué)，2005.

［2］孔 恒.城市地鐵隧道淺埋暗挖法地層預(yù)加固機(jī)理及其應(yīng)用研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2003.

［3］孔 恒，彭 峰.分段前進(jìn)式超前深孔注漿地層預(yù)加固技術(shù)［J］.市政技術(shù)，2008，26(11)：483-486.

［4］楊建新.北京地鐵下穿小月河深孔注漿施工技術(shù)［J］.城市地鐵隧道工程，2007(S2)：57-59.

［5］陳海鋒.地表深孔預(yù)注漿的初步設(shè)計(jì)與施工［J］.西部探礦工程，2006(3)：154-156.

［6］鄧礦輝，譚毓浚.地表深孔預(yù)注漿加固斷層破碎帶［J］.公路，1999(5)：49-52.