地鐵隧道地層注漿預加固施工技術研究

羅鳳清

（中鐵廣州工程局城軌公司 廣東省廣州市 511457）

地鐵隧道地層注漿預加固施工技術研究

羅鳳清

（中鐵廣州工程局城軌公司 廣東省廣州市 511457）

地鐵的建設是促進城市建設的主要推動力之一。在地鐵建設過程中，地鐵隧道施工是一項復雜的系統(tǒng)工程，因為其涉及到的方面極為廣泛，如果地質條件差，極容易引起塌方等事故的發(fā)生，因此在施工過程中，地鐵隧道建設過程中的地層穩(wěn)定性研究是現(xiàn)在的難題，地鐵建設引起的地層沉降、周圍土體失穩(wěn)，是地鐵設計、施工所考慮的重要因素。

地鐵隧道；地層注漿；預加固；施工技術

引言

隨著社會的發(fā)展以及技術水平的不斷提高 , 在施工中又出現(xiàn)了一種新型的隧道施工技術 ,地鐵暗挖施工技術。隧道的拱部就會形成一道拱墻 , 這道拱墻具有加固、防滲、防坍塌的作用 , 它的存在為后期隧道的開挖奠定了扎實的基礎。 以下通過某工程案例來淺述地鐵隧道底層注漿與加固施工技術。

1.工程概況

小關四號隧道在YDK15+699里程由單洞單線隧道過渡為單洞雙線隧道，設計支護類型為雙線Ⅳ8.0型復合式襯砌，開挖跨度為14.86m，隧頂埋深30m左右，過渡段圍巖地質情況主要為薄至中厚塊狀泥巖，局部為中厚層至厚層石灰?guī)r、石英砂巖，巖層較破碎，泥巖遇水易軟化，圍巖大部分干燥、局部濕潤。

2.施工方法

2.1鋼花管加工

超前小導管采用φ42壁厚4mm熱軋無縫鋼管加工，前端加工成錐形，以便插打，并防止?jié){液前沖。小導管中間部位鉆φ10mm溢漿孔，呈梅花形布置(防止注漿出現(xiàn)死角)，間距150mm，尾部1.0m范圍內不鉆孔防止漏漿，末端焊φ6環(huán)形箍筋，以防打設小導管時端部開裂，影響注漿管連接。小導管加工成形圖見下圖（小導管加工示意圖）。

2.2鋼花管注漿加固范圍及布設

鋼管為φ42×4，L=3.5m，環(huán)向間距0.35m，拱部120°范圍內布置。鋼管從鋼架中穿過，仰角及外插角為5°-7°(角度過小影響下榀鋼架的架設，極易造成侵限，角度過大，起不到超前加固地層及懸臂支撐的作用)。采用水泥漿注漿。小導管鉆孔采用TY28手風鉆造孔。鉆孔時采用普通鉆桿，鉆頭采用適當?shù)拟F頭，以滿足成孔后孔徑大于鋼管直徑3～5mm的要求。鉆孔時嚴格按定出的孔位進行，施鉆過程中及時觀察鉆桿方向及外插角度，當發(fā)現(xiàn)方向及外插角偏差較大時應予以調整。以保證鉆孔按設計要求完成，小導管能起到預期的支護效果。成孔后其鉆孔長度應比設計深10cm。小導管安裝在現(xiàn)場由錘擊打入或鉆機頂入，要求頂入長度不小于設計長度的95%。小導管安裝完成后及時用高壓風將鋼管內的砂石吹干凈，并用塑膠泥封堵孔口及周圍裂隙，必要時在小導管附近及工作面噴射混凝土，以防止工作面坍塌。小導管安裝完成后及時報質檢工程師和監(jiān)理檢查簽認。

2.3注漿

鋼花管注漿采用水泥砂漿，砂漿根據(jù)實驗室配合比拌制，根據(jù)隧道內圍巖情況，注漿時取壓力為0.6～1.0Mpa。注漿過程中及時觀察掌子面圍巖情況，并根據(jù)吸漿量及壓力上升情況，當兩者之一達到設計規(guī)定時可結束注漿作業(yè)。水泥砂漿采用拌制機在現(xiàn)場拌制，拌制時用磅稱對水泥及用水量進行稱量控制。當一盤漿液拌制好后即可將其引流至事先準備好的盛漿容器內，而漿液拌制機可繼續(xù)拌制漿液，以滿足注漿連續(xù)性的需要。注漿采用雙漿液注漿機，注漿時必須連續(xù)進行。當出現(xiàn)有串孔和漏漿現(xiàn)象發(fā)生時，可采用間隔一段時間后再行補注的方式進行。為加快注漿速度和發(fā)揮設備效率，可采用群管注漿(每次3～5根)。注漿時遵循從下到上，從無水至有水的原則進行。注漿管連接好后，注漿前先壓水試驗管路是否暢通，然后開動注漿泵，將漿液通過小導管壓入地層。

2.4拱架立設和噴射混凝土

立架時要注意保證拱架豎直，以確保拱架受力。同時施做好鎖腳、錨桿等，并按照設計掛設鋼筋網片，進行噴神混凝土施工。

2.5安全、質量控制

a質量控制：超前小導管所用材料規(guī)格、品種、材質必須符合設計要求；超前小導管與鋼架支撐結構的連接應符合設計要求，兩環(huán)縱向搭接長度應符合設計要求；注漿漿液配合比符合設計要求，漿液充滿導管及周圍空隙；鉆孔過程中嚴格控制好鉆桿方向和外插角度，以滿足成孔后達到設計的要求。漿液拌制嚴格按配合比進行，并加強稱量控制。注漿應連續(xù)進行，以保證注漿效果。超前小導管施工的允許偏差應符合下表的規(guī)定：

超前小導管施工允許偏差

序號 項目 允許偏差1 方向角 2° 2 孔口距 ±50mm 3 孔 深 +50mm 0

b安全保護措施：鉆孔前應先清除掌子面危巖，然后采用噴射混凝土進行封閉，以保證施工人員的安全，確保注漿作業(yè)時封閉的掌子面能起到止?jié){墻的作用。加強掌子面圍巖觀察，隨時注意掌子面噴射混凝土的開裂情況。

2、隧道掌子面掘進至YDK15+679里程時，掌子面已擴挖斷面已經與設計雙線Ⅳ8.0復合式襯砌斷面一致，停止擴挖。掌子面先前施工5米后開始從YDK15+979里程處反向擴挖左線隧道至YDK15+699里程，反向擴挖施工過程中須逐榀開挖逐榀拆除臨時鋼拱架，開挖后及時施作線路右側永久性鋼架。

3、CD法開挖各部（臺階）間隔3～4m，，嚴格控制循環(huán)進尺，每次開挖進尺為一榀拱架間距。分段立拱時拱腳墊槽鋼，同時每側拱腳設兩根鎖腳砂漿錨桿，并將鎖腳錨桿與拱架焊接為一體。

3.超前注漿的施工技術

3.1水泥漿

水泥漿主要適用于無水的中粗砂層及礫砂、卵石層中 , 水灰比(1.2～0.8)∶1,并可摻加 0.5%( 占水泥比重 ) 的食鹽以及 0.05%( 占水泥比重 ) 的三乙醇胺復合促凝劑 , 以加快凝結速度。 水泥漿的主要特點是注漿工藝簡單 , 可操作性強 ,成本低廉 , 但凝結速度較慢 , 具有一定的局限性。

3.2水泥-水玻璃雙液漿

簡稱 C- S 漿液 , 其中水泥漿采用水灰比為 (1～1.5)∶1 的漿液 ( 質量比 ),根據(jù)膠凝時間的不同可適當摻加 1%～3% 的緩凝劑。 水玻璃漿液由 40 Be′ 稀釋到 35 Be′～38 Be′ 左右。 根據(jù)雙液泵的工作原理 , 將兩種漿液的體積比盡量調整為 1∶1 左右。 水泥 - 水玻璃雙液漿的特點是凝結性能好 , 并能夠根據(jù)現(xiàn)場需要合理調整凝結時間 ( 幾十秒至幾十分鐘 ), 結石率高 , 結石體強度較高 , 具有凝結及填充空隙的雙重作用 ; 缺點是操作工藝較復雜 , 注漿設備 ( 雙液泵 ) 較昂貴 , 兩個注漿管的進漿量無法保證達到設計要求的比例 , 造成初凝時間的變化。 而且水泥 - 水玻璃雙液漿的凝結體具有時效性 , 其中的堿離子由于溶解而造成固結體疏松 , 從而導致注漿效果下降直至消失。

3.3改性水玻璃漿

改性水玻璃漿是在弱堿性的水玻璃中加入一定量的稀硫酸使之呈弱酸性 , 主要工作步驟是 ： 將水玻璃溶液由 40 Be′ 稀釋到 10Be′～20 Be′; 硫酸由 98%以上濃度稀釋為 10%～20% 稀硫酸。 然后將一定量的水玻璃溶液倒入稀硫酸溶液中 , 邊倒邊攪拌 , 使之充分混合。 改性水玻璃漿液具有價格低 , 可注性好 , 凝結時間可調等優(yōu)點 , 缺點是硫酸危險性較大 , 以及由于漿液已經提前混合 , 剩余漿液無法較長時間放置等。

4.結束語

隧道施工時每一環(huán)在開挖前都必須進行嚴格注漿 , 并保證足夠的凝結時間 ,確保砂層有效固結。 在實際施工過程中 , 應不斷摸索改進經驗 , 根據(jù)地質情況的變化 , 選擇適當?shù)淖{方法 , 及時調整漿液參數(shù) , 協(xié)調解決注漿加固方法在不同地質中的經濟適應性 , 充分考慮成本、質量、安全及進度之間的關系 , 保證工程順利實施。

[1]崔玖江.隧道與地下工程修建技術 [M]. 北京 ： 科學出版社 ,2005.

[2]彭澤潤.北京地鐵復八線土建工程施工技術 [M]. 北京 ： 中國科學技術出版社 ,2003.

[3]關寶樹.隧道工程施工要點集 [M]. 北京 ： 人民交通出版社 ,2003.

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1007-6344（2017）05-0034-01