地下管線復(fù)雜狀況下道路暗挖隧道穿越技術(shù)

張利娜

(北京城建五維建設(shè)有限公司，北京　100143)

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地下管線復(fù)雜狀況下道路暗挖隧道穿越技術(shù)

張利娜

(北京城建五維建設(shè)有限公司，北京100143)

摘要:介紹了深孔注漿超前支護(hù)技術(shù)在北京地鐵十號(hào)線二期工程中的應(yīng)用，結(jié)合其地下管線及構(gòu)筑物情況，探討了注漿參數(shù)的選取方式，闡述了深孔注漿工藝的施工流程，并提出了地下管線的輔助保護(hù)措施，根據(jù)地質(zhì)改善情況及管線沉降結(jié)果，指出采用深孔注漿加固技術(shù)達(dá)到了較好的施工效果。

關(guān)鍵詞:地下管線，深孔注漿，支護(hù)方式，沉降量

1　工程概況

北京地鐵十號(hào)線二期工程成壽寺—宋家莊站區(qū)間(K29+ 264．900～K29+340．71)位于北京市豐臺(tái)區(qū)。本段區(qū)間下穿成壽寺路及大量市政管線，垂直距離約為0．68 m～7．65 m，采用礦山法施工。本段礦山區(qū)間內(nèi)軌頂標(biāo)高，設(shè)計(jì)坡度變化不大，軌頂標(biāo)高為22．096～21．870，頂板覆土埋深約為10．0 m，區(qū)間平面圖見圖1。

圖1　暗挖區(qū)間總平面圖

本段內(nèi)地面標(biāo)高約為38．00 m，區(qū)間共有兩種斷面形式，結(jié)構(gòu)均為單線單洞暗挖斷面，施工方法分別為:臨時(shí)仰拱法和CRD法。根據(jù)開挖情況揭示，隧道開挖斷面主要為粉細(xì)砂、粉土及粉質(zhì)粘土地層，開挖時(shí)有少量滲水涌出。成壽寺路為城市交通主干路，交通繁忙，路下管線繁多，加強(qiáng)對(duì)管線的保護(hù)及沉降控制尤為重要，是施工的重中之重。

2　地下管線及構(gòu)筑物情況

區(qū)間下穿大量市政管線，主要為φ400上水管、φ1 000雨水管、2 500×2 000雨水方溝、φ1 000污水管、2 600×3 000電力管溝。其中φ400上水管管頂標(biāo)高為35．18，距區(qū)間結(jié)構(gòu)初支上皮6．35m;φ1 000雨水管管底標(biāo)高為35．770，距區(qū)間結(jié)構(gòu)初支上皮7．64 m;實(shí)測(cè)2 500×2 000雨水方溝與區(qū)間最小垂直距離為3．22 m;φ1 000污水管與區(qū)間最小垂直距離為2．48 m，如圖2所示。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，雨、污水管線由于修建年代久遠(yuǎn)，滲漏水情況較為嚴(yán)重，導(dǎo)致下方土體存在液化現(xiàn)象，水量較大，因而施工中具有較大風(fēng)險(xiǎn)，施工中需要通過采取一定的施工輔助措施，通過加強(qiáng)監(jiān)測(cè)、做好應(yīng)急預(yù)案，方能具備安全通過的條件。

3　管線保護(hù)方案［1，2］

為保護(hù)地下管線，本次過成壽寺路暗挖施工，采用深孔注漿的超前支護(hù)方式。

深孔注漿采用袖閥管工藝施工，進(jìn)行上臺(tái)階全斷面注漿止水兼加固土體?？紤]到地層以粉砂層為主，注漿漿液選用水泥—水玻璃漿液，漿液配合比應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，并根據(jù)隧道周圍的圍巖條件控制好注漿壓力。考慮到隧道上方雨污水管年代久遠(yuǎn)，已有滲漏水現(xiàn)象，注漿壓力不宜過大，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整為0．3 MPa～0．5 MPa。為防止?jié){液外漏，必要時(shí)可在孔口處設(shè)置止?jié){塞。

圖2　地下管線及構(gòu)筑物與區(qū)間結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

3．1袖閥管注漿工藝流程［3］

袖閥管深孔注漿加固地層，具體施工流程如下:測(cè)量定位、鉆孔就位→鉆孔→下套管→安設(shè)袖閥管、配置漿液→注漿作業(yè)→滿足要求→鉆孔。

3．2主要注漿參數(shù)

1)注漿孔直徑46 mm。

2)注漿材料:水泥選用普硅32．5R水泥，水玻璃選用40°Be'，添加劑主要為碳酸鈉。

3)漿液配比:水灰比0．6，水玻璃添加量15%，碳酸鈉添加量10%，適當(dāng)加入特種材料以增加可灌性。

4)漿液擴(kuò)散半徑:600 mm，注入率:40%左右。

5)漿液初凝時(shí)間:10 s～1 min，漿液凝結(jié)時(shí)間:20 s～30 min。

6)為防止上方管線隆起，注漿壓力控制在0．3 MPa～0．5 MPa。

7)注漿量評(píng)定:若注漿壓力穩(wěn)定在0．5 MPa、孔口返漿量較大，即可停止注漿;若注漿壓力高于0．5 MPa時(shí)雖然孔口無返水返漿，但注入非常困難時(shí)，也可認(rèn)為此孔注漿完成。

3．3注漿工藝

注漿循環(huán)進(jìn)尺14 m，后序注漿段均預(yù)留2．5 m已注漿段作為止?jié){巖盤，整個(gè)注漿段共分3段進(jìn)行深孔注漿，詳見圖3。注漿孔環(huán)向間距120 cm，縱向間距50 cm，采用鉆機(jī)成孔，漿液主要選用水泥—水玻璃漿液。深孔注漿加固范圍為隧道開挖線外2．0 m，臨時(shí)仰拱以下0．5 m。

漿液注入方式:二重管鉆機(jī)注漿和小導(dǎo)管注漿結(jié)合。

注漿順序:從兩側(cè)依次向中間、從下層向上層、從遠(yuǎn)及近進(jìn)行，依次交替進(jìn)行，達(dá)到注漿加固的目的。

圖3　半斷面深孔注漿徑向布置剖面圖（每注漿段）

1)測(cè)量定位。

根據(jù)上一循環(huán)的地質(zhì)鉆探及地面勘察情況決定掌子面注漿管布置的數(shù)量，鉆孔深度及注漿長度。

2)套管安裝。

每一循環(huán)根據(jù)計(jì)算出的鉆孔布置數(shù)量進(jìn)行套管布置，注漿加固區(qū)域如圖4所示，注漿孔共分8排?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)套管與水平方向夾角及管底水平偏移距離進(jìn)行控制。

圖4　深孔注漿斷面孔位布置圖

掌子面打2．5 m長的錨桿間距1．0 m×1．0 m布置，掛φ6．5，150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)格，將套管按照?qǐng)D示位置與鋼筋網(wǎng)焊接牢固，后噴射30 cm厚的混凝土封閉掌子面。

3)封堵掌子面。

4)工作平臺(tái)搭設(shè)。

現(xiàn)場(chǎng)用滿堂紅腳手架搭設(shè)注漿工作平臺(tái)，鋼管間距600× 600，上方搭設(shè)30 cm厚方木。

5)鉆機(jī)就位。

隧道拱頂預(yù)埋吊環(huán)，使用導(dǎo)鏈將鉆機(jī)移動(dòng)至作業(yè)平臺(tái)上。施工時(shí)通過前后移動(dòng)鉆機(jī)位置、墊設(shè)方木調(diào)整鉆進(jìn)角度，使之適應(yīng)預(yù)埋套管。

6)超前地質(zhì)探測(cè)。

套管埋設(shè)完成，超前注漿前使用鉆機(jī)提前進(jìn)行地質(zhì)探測(cè)，沿著最大傾角的超前注漿套管方向鉆進(jìn)，確定前方隧道拱頂?shù)刭|(zhì)情況，如:巖層的厚度、有無粘土層、砂層位置等，作為下一部超前預(yù)注漿的地勘詳細(xì)資料，指導(dǎo)下一部超前注漿施工。

7)鉆孔注漿。

a．鉆孔成孔工藝，以水泥漿作為鉆進(jìn)沖洗介質(zhì)，減少對(duì)地層的破壞。b．注漿孔鉆進(jìn)結(jié)束后，首先用凝固速度稍快的水泥—水玻璃漿液對(duì)鉆孔孔口進(jìn)行封堵，封堵標(biāo)準(zhǔn)為正常注漿時(shí)漿液不從孔口返出。c．注漿順序采取跳打法，注漿順序先中間孔，后兩側(cè)孔。注漿范圍主要控制在初支外輪廓3 m厚的范圍內(nèi)作為注漿加固拱圈。為防止隧道掌子面因注漿造成掌子面坍塌或擠出，注漿施工前首先在掌子面做止?jié){墻。d．注漿時(shí)間，按上述注漿量進(jìn)行控制，但同時(shí)注意注漿壓力的變化，壓力變化值最大不得超過正常注漿壓力值的1倍～2倍。每次移動(dòng)時(shí)均必須邊旋轉(zhuǎn)邊注漿，不得出現(xiàn)注漿間斷。e．每一注漿段的注漿初期，采用凝固時(shí)間稍快的雙液漿，以控制漿液擴(kuò)散范圍，使雙液漿在設(shè)計(jì)加固范圍內(nèi)凝固。f．當(dāng)注漿壓力和進(jìn)漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，則可停止注漿，壓注一定量的清水，清洗注漿管。

3．4主要的注漿設(shè)備

主要設(shè)備見表1。

表1　主要設(shè)備一覽表

4　地下管線輔助保護(hù)措施［4］

隧道施工嚴(yán)格貫徹十八字方針，杜絕大面積塌方事故。施工時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)上方管線進(jìn)行復(fù)核，對(duì)距離結(jié)構(gòu)近或?qū)Φ貙幼冃蚊舾械墓芫€制定切實(shí)可行的施工方案，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)反饋數(shù)據(jù)和施工參數(shù)的調(diào)整，確保管線安全。

區(qū)間下穿管線施工時(shí)主要保護(hù)措施為:

1)開挖前采用洛陽鏟做超前探，探孔打設(shè)在拱頂位置，一組打設(shè)3個(gè)，采用洛陽鏟成孔，長度不小于5．0 m。如有異常情況，分析原因，經(jīng)監(jiān)理單位檢查同意后，方可繼續(xù)開挖;

2)背后注漿須及時(shí)快速跟上掌子面，背后注漿與掌子面距離不得大于3．0 m;

3)如掌子面滲水大，采用后退式分段注漿加固前方掌子面土體，打設(shè)長5．0 m的小導(dǎo)管(φ32)，間距1．0 m，注入1∶1水泥水玻璃雙液漿。

5　結(jié)果分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，采用超前半斷面深孔注漿施工管線日沉降量控制在1 mm以內(nèi)，管線沉降趨于穩(wěn)定時(shí)累計(jì)沉降量為15 mm～18 mm，最大累計(jì)沉降量18 mm(管線允許沉降20 mm)。

現(xiàn)場(chǎng)地層注漿后漿液呈放射狀分布，地層被均勻擠壓密實(shí)，改善了地層強(qiáng)度(見圖5)。

圖5　現(xiàn)場(chǎng)注漿效果

6　結(jié)語

1)對(duì)于粉細(xì)砂、粉土等漿液滲透性、擴(kuò)散性較好的地層，采用半斷面深孔注漿作超前支護(hù)方式，對(duì)沉降控制能達(dá)到較好的效果。

2)要達(dá)到較好的注漿加固止水效果，建議選用φ46鉆桿成孔，每段施工長度10 m～14 m為宜。

3)開挖時(shí)結(jié)合洛陽鏟超前探測(cè)，作為過雨污水管線暗挖施工的輔助措施，對(duì)施工安全保證起到了很大的作用。

參考文獻(xiàn):

［1］郭永軍．礦山法淺埋暗挖施工對(duì)地下管線保護(hù)技術(shù)［J］．山西建筑，2006，32(5):85-87．

［2］鄭向紅．淺埋暗挖法隧道施工對(duì)地下管線保護(hù)安全技術(shù)研究［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008(12):87-89．

［3］鄒強(qiáng)．全斷面深孔注漿在下穿淺基建筑物軟弱賦水地層地鐵區(qū)間隧道的應(yīng)用［J］．科技傳播，2010(4):167-168．

［4］侯永兵，謝晉水，尤強(qiáng)，等．北京地鐵10號(hào)線海淀黃莊站超淺埋暗挖法施工對(duì)地下管線主要保護(hù)技術(shù)措施［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008(12):117-120．

On subsurface tunnel crossing technique in complicated underground pipelines

Zhang Lina
(Beijing Urban Construction Five Dimensional Constuction Co．，Ltd，Beijing 100143，China)

Abstract:The paper introduces the application of the deep hole grouting advanced support technique in the second period projects of No．10 Metro in Beijing，explores the selection for the grouting parameter by combining with its underground pipelines and buildings，illustrates the construction procedure for the deep hole grouting craft，and indicates the auxiliary protection measures of the underground pipelines，and points out the grouting consolidation technique has better construction effect according to the improved geology and pipeline settlement result．

Key words:underground pipeline，deep hole grouting，support approach，settlement volume

作者簡介:張利娜(1981-)，女，工程師

收稿日期:2015-10-27

文章編號(hào):1009-6825(2016)01-0179-03

中圖分類號(hào):U455

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A