洞內(nèi)前進式分段注漿施工技術(shù)在盾構(gòu)區(qū)間端頭加固中的應(yīng)用

楊勇

摘要：深圳市地鐵9號線某盾構(gòu)區(qū)間接收端地面上方有雨水箱涵等管線，隧道頂部存在砂層，為確保盾構(gòu)安全到達接收，需采取有效的端頭加固措施。文章介紹了洞內(nèi)前進式分段注漿技術(shù)在盾構(gòu)區(qū)間端頭加固中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：前進式分段注漿；盾構(gòu)區(qū)間；端頭加固；地鐵施工；城市軌道交通 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U457 文章編號：1009-2374（2016）08-0093-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.048

隨著城市軌道交通的發(fā)展，盾構(gòu)施工應(yīng)用越來越廣泛。盾構(gòu)始發(fā)與接收是盾構(gòu)施工過程中工程風(fēng)險最大的環(huán)節(jié)之一。特別是在盾構(gòu)進出洞施工過程中，最容易發(fā)生工程事故，并且多是較為嚴(yán)重的事故。端頭加固是確保盾構(gòu)順利始發(fā)、安全到達的關(guān)鍵工序，采用合理的端頭土體加固施工工法，其加固效果尤為重要。傳統(tǒng)的端頭加固方案為地面加固，當(dāng)?shù)孛婕庸淌艿缆?、管線等影響不能正常實施時，洞內(nèi)水平注漿就是一種較好的替代方法。目前，端頭采用水平加固方案應(yīng)用較多，深圳、廣州等各地均有成功經(jīng)驗。

1 工程概況

深圳市地鐵9號線梅景站～下梅林站區(qū)間隧道位于梅林路下方，采用盾構(gòu)法施工。下梅林站為盾構(gòu)接收端，位于梅林路與梅麗路交叉口，隧道埋深約8.479m。下梅林站圍護結(jié)構(gòu)為800mm連續(xù)墻，主體結(jié)構(gòu)為400mm鋼筋砼疊合墻。接收井洞門范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)配筋為玻璃纖維筋。距離下梅林站連續(xù)墻6.247～8.063m有一8.7m×5.2m雙孔雨水箱涵，埋深1.12m。接收段地質(zhì)從上至下依次為：<1-1>素填土、<3-4>中粗砂、<6-1>可塑狀砂（礫）質(zhì)黏性土、<6-2>硬塑狀砂（礫）質(zhì)黏性土。其中<3-4>中粗砂為透水不穩(wěn)定地層，左右線均有不同程度的侵入洞門范圍，需要進行加固。

2 端頭加固方案比選

盾構(gòu)區(qū)間端頭加固方法較多，各種方法均有不同的適應(yīng)范圍及優(yōu)缺點，結(jié)合本工程實例，具體比選見表1。

盾構(gòu)接收端上方有雨水箱涵等重要管線不具備地面加固條件，且有<3-4>中粗砂地層，因此加固方式選用洞內(nèi)水平深孔注漿。為使盾構(gòu)能夠順利切割加固體，防止嚴(yán)重的涌砂、涌水現(xiàn)象（特別是水+砂+壓力同時存在的情況下），必須保證一定的加固體長度、寬度和高度，確保土體的止水需要。根據(jù)盾構(gòu)機尺寸及地質(zhì)情況計算，加固范圍為縱向11m、隧道底以下2m、隧道頂以上3m、隧道兩側(cè)2m。加固體主要覆蓋<3-4>中粗砂地層及<6-1>砂質(zhì)黏性土。同時，在盾構(gòu)接收前，需進行鉆芯取樣測定加固土體抗壓強度及滲水情況，加固后的土體強度需達到1.5MPa以上，滲透系數(shù)需達到0.01m/d量級，黏結(jié)力不小于50kPa，如未達要求，需補充注漿。端頭加固方案詳見圖1所示。

洞內(nèi)水平注漿分前進式注漿與后退式注漿。由于加固土體中存在<3-4>中粗砂層，采用后退式注漿在鉆孔過程中容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，而前進式注漿可減少砂層塌孔風(fēng)險，因此選擇前進式注漿方案，自地下連續(xù)墻側(cè)注漿加固土體。

3 洞內(nèi)前進式分段注漿工藝

3.1 工藝概述

在掌子面施做止?jié){墻，在止?jié){墻上開孔安裝導(dǎo)向管后，在導(dǎo)向管內(nèi)鉆孔，成孔后退出鉆桿，安裝法蘭盤及注漿管進行注漿。待漿液凝固后拆除法蘭盤，再進行鉆孔，注漿循環(huán)，直到鉆進和注漿深度達到設(shè)計要求。

3.2 布孔設(shè)計

盾構(gòu)預(yù)留鋼環(huán)直徑為6.5m，沿洞門圈以環(huán)向間距0.7m布設(shè)鉆孔。由于頂部距離雨水箱涵較近且處于<3-4>中粗砂層，在洞門下方1.7m范圍內(nèi)以環(huán)向間距0.35m設(shè)置加密區(qū)，并按環(huán)向間距0.6m增設(shè)9個內(nèi)圈鉆孔。洞門下部布設(shè)鉆孔14個，對底部注漿加強。洞門下部鉆孔為斜孔，其余均為水平鉆孔。水平鉆孔深度為10m，斜孔以擴散至隧道結(jié)構(gòu)線以下2m位置計算得出具體長度及傾角。

3.3 施工機械配備

前進式分段注漿施工設(shè)備表如表2所示：

3.4 工藝流程及施工步驟

3.4.1 施工平臺搭設(shè)。為了保證全斷面鉆孔和注漿，在洞口采用鋼管腳手架搭設(shè)作業(yè)平臺，平臺滿足鉆機和施工人員承重及高度要求，按照有關(guān)安全要求搭設(shè)護欄并掛安全網(wǎng)，上面滿鋪25mm以上厚度大板。

3.4.2 連續(xù)墻鉆孔。按照孔位布置圖，采用金剛石取芯器在連續(xù)墻上取芯鉆孔，玻璃纖維筋和混凝土一次性取出，孔徑108mm，取芯時按照不同部位采用不同的上揚角。

3.4.3 導(dǎo)向管安裝。導(dǎo)向管采用外徑72mm、壁厚3.5mm焊縫鋼管，長度700m，外端焊接法蘭盤，管外纏麻絲油膏，采用沖擊錘夯入孔內(nèi)，法蘭盤距連續(xù)墻外表面100mm，方便拆卸連接螺絲。管外縫隙用快硬水泥塞填，要求導(dǎo)向管外壁和連續(xù)墻混凝土體密貼，不能漏水和冒漿。導(dǎo)向管大樣如圖2所示：

3.4.4 鉆進。在導(dǎo)向管內(nèi)采用風(fēng)動鑿巖鉆機進行鉆孔，鉆孔直徑50mm，一次鉆進長度2.5m，開孔時調(diào)整鉆桿適度上揚以抵消長距離鉆孔的鉆桿下垂度。左右對稱、從上部向下部進行，同時要保證鄰近區(qū)域在縱向上要錯開施工。

3.4.5 注漿。（1）注漿前的準(zhǔn)備工作：拔出鉆桿→注漿法蘭安裝→注漿設(shè)備調(diào)試→漿液配置及注漿材料的準(zhǔn)備→洗孔（用注漿泵向孔內(nèi)注清水約10分鐘，同時測取鉆孔吸水率，以確保漿液初始濃度）；（2）注漿參數(shù)：初始漿液為水泥漿，正常后采用水泥水玻璃雙液漿。水泥漿的水灰比為1∶1，水泥水玻璃雙液漿的漿液比為1∶1～1.5∶1。注漿擴散范圍為向頂部及兩側(cè)水平方向3～5m，底部2～4m，注漿終壓為3～4MPa，達到注漿終壓后持續(xù)半小時結(jié)束注漿。

3.4.6 監(jiān)測。全斷面注漿開始前，在連續(xù)墻隧道洞門上部和下部各鉆一個監(jiān)測孔，采用抽芯鉆進，一直鉆到隧道另一端，取出巖樣判定，進行地質(zhì)超前預(yù)探，并在孔口安裝閥門，測量出水量。第一輪注漿完成之后，再對出水量進行測量，并新鉆地質(zhì)探孔對注漿效果進行判定，確認注漿已經(jīng)達到加固和止水預(yù)期效果后方可破除洞門，進行隧道的開挖施工。

3.5 施工技術(shù)措施

（1）漿液配置前，對漿液材料的膠凝時間進行測定，每更換一級濃度要測定凝膠時間；（2）為防止?jié){液混入雜質(zhì)堵塞管路，攪拌機出灰口及吸漿袋口應(yīng)設(shè)置過濾網(wǎng)；（3）一定要保證先期注漿量大的注漿孔施工質(zhì)量；（4）注漿過程中一定要注意觀察注漿壓力的變化情況，當(dāng)壓力突然發(fā)生變化堵塞管路或漿液漏泄遠方、跑將時要進行及時處理或調(diào)整漿液濃度；（5）高壓注漿時，要使用高壓球閥并連接牢注漿管路，并做耐壓試驗，防止注崩管路接頭、節(jié)門而出現(xiàn)事故；（6）一定要根據(jù)水量、水壓、裂隙發(fā)育情況確定漿液濃度，保證漿液質(zhì)量；（7）一旦發(fā)生故障，要停泵停機排除故障；（8）注漿操作人員需熟練操作技能，掌握注漿參數(shù)并嚴(yán)格按參數(shù)進行施工；（9）高壓膠管不能超過壓力范圍使用，使用時屈彎不小于規(guī)定的彎曲半徑，防止高壓膠管破裂；（10）嚴(yán)格控制注漿量和注漿壓力，在注漿時加強監(jiān)測。

4 加固效果的檢測及效果

為全面檢驗注漿效果，在注漿結(jié)束后盾構(gòu)到達前注漿孔數(shù)的5%進行加固效果質(zhì)量檢測，檢驗點合格率應(yīng)大于80%，否則對不合格的注漿區(qū)域應(yīng)重新注漿。本工程采用鉆芯法來驗證地基注漿加固質(zhì)量。

4.1 豎向抽芯檢測

根據(jù)加固體抽芯情況，目測判斷加固體強度可否滿足設(shè)計要求，是否連續(xù)；試驗判斷加固體強度、抗?jié)B性能。在砂層中，特別要注意加固體連續(xù)性和整體性是否良好。每個端頭2～4根。

4.2 水平抽芯檢測

沿洞門圈內(nèi)加固體范圍內(nèi)打5個水平探孔，觀察滲水情況。

4.3 盾構(gòu)到達后掌子面情況

從圖3可以明顯看出整個洞門掌子面已經(jīng)被注漿材料充填，砂層部位也被注漿材料擠壓密實，注漿取得了圓滿成功。經(jīng)過抽芯檢查，加固體強度為2～4MPa，滿足設(shè)計要求。

5 結(jié)語

前進式分段注漿作為洞內(nèi)水平深孔注漿的一種方式，成功地應(yīng)用于砂層地質(zhì)條件下的盾構(gòu)端頭加固，盾構(gòu)順利到達接收。前進式分段注漿由于設(shè)置多道止?jié){墻，漿液使用量可控且效果顯著；施工工藝簡單易操作；不受地面條件限制、對地面影響小；占用場地小，在緊急加固施工中具有較高的靈活性；可選注漿類材料廣泛。主要缺點是多次重復(fù)鉆孔，工期較長；不適用于動水作業(yè)；地面易隆起及變形開裂。前進式分段注漿可以應(yīng)用在盾構(gòu)隧道的端頭加固、聯(lián)絡(luò)通道加固及礦山法隧道的掌子面全斷面注漿加固等工程，具有較好的推廣價值。

（責(zé)任編輯：王 波）