砂卵石地層中深孔注漿防塌控沉效果實踐

蔡 軍

(北京城建勘測設(shè)計研究院有限責任公司，北京 100101)

?

砂卵石地層中深孔注漿防塌控沉效果實踐

蔡 軍

(北京城建勘測設(shè)計研究院有限責任公司，北京 100101)

以北京地鐵某砂卵石地層暗挖區(qū)間為依托，對比了施工過程中超前小導管、預留套管打設(shè)超前小導管、深孔注漿三種注漿方式取得的效果，并對隧道上方地表沉降規(guī)律進行了總結(jié)，指出深孔注漿在該工程中起到了良好的防塌控沉效果。

暗挖隧道，砂卵石地層，深孔注漿，地表沉降

近幾年，是城市軌道交通大發(fā)展的年代，全國有47個城市正在修建或者籌建地鐵建設(shè)。地鐵暗挖施工中，遇到松散的砂層、卵石層，將給工程帶來較大的風險，在修建時，常用注漿法加固隧道周圍松散軟弱圍巖，以便減少在施工過程中發(fā)生的地表位移，限制地下水的流動，以控制施工現(xiàn)場巖土體位移、塌方等。

如何做好超前注漿加固，防止掌子面坍塌，減小上方地表、管線等沉降，保障工程安全，對工程的進展至關(guān)重要。

1 注漿加固軟弱地層機理

軟弱地層加固，是注漿的基本目標。注漿時漿液將顆粒間的空隙充滿漿材并使其固結(jié)達到改良土層性狀的目的，使該土層粘結(jié)力提高。內(nèi)摩擦角值增大，從而使地層粘結(jié)強度及密實度增加，起到加固作用。一般而言，對軟弱地層，漿液進入地層已經(jīng)包含了滲透、擠密、填充和劈裂[1]等方式，是一種綜合的體現(xiàn)。

2 工程案例

2.1 工程概況

北京地鐵某區(qū)間，其中單線單洞標準斷面，采用臺階法施工，結(jié)構(gòu)寬6.2 m，高6.5 m；雙線單洞斷面，采用雙側(cè)壁導坑法施工，結(jié)構(gòu)寬12.1 m，高9.98 m；結(jié)構(gòu)頂埋深約10 m～12 m。隧道拱頂均位于砂層、卵石地層。

2.2 深孔注漿工藝選擇

目前，在隧道施工中常用的深孔注漿工藝主要包括水平袖閥管注漿，水平二重管注漿和分段前進式注漿[2]。

水平袖閥管注漿：在砂卵石地層成孔較困難，易塌孔，不適合砂卵石地層。

水平二重管注漿：二重管注漿可實現(xiàn)長距離的深孔注漿，遇卵石層可直接打設(shè)穿過，當出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象時可進行注漿加固，然后重新鉆進穿越塌孔段。

分段前進式注漿施工：有效防止了塌孔和成孔困難的問題，但其成孔設(shè)備較大，操作靈活性較差，鉆孔時間增加，綜合成本較高。

根據(jù)不同的深孔注漿工藝特點，本工程中選擇水平二重管注漿。

2.3 現(xiàn)場注漿防塌實踐

隧道開挖時，隧道拱頂?shù)貙虞^松散，穩(wěn)定性差，從經(jīng)濟、工期及效果方面考慮，本工程前后共采取了3種注漿方式：

1)超前小導管注漿：前期標準段隧道施工過程中采取該措施。由于卵石含量較多，打管對地層產(chǎn)生超前擾動，超前小導管注漿效果不明顯，塌方較多，且影響工程進度。

2)預埋套管，后打設(shè)超前小導管注漿：為減少、防止塌方，現(xiàn)場采取預埋套管措施。雖然減少了對地層的擾動，取得了一定的效果，但由于套管預埋后無法挪動位置，導致小導管打設(shè)長度及數(shù)量均得不到有效的保證，仍無法有效解決塌方情況。

3)深孔注漿：在頻繁發(fā)生小塌方導致工程進度同樣受到影響的情況下，采取深孔注漿措施，效果良好，且在后續(xù)渡線段大斷面(雙側(cè)壁導坑)施工中，取得了較好效果。

2.4 隧道開挖地表沉降變形規(guī)律

本文以雙側(cè)壁導坑法隧道為例，對其施工過程中的變形規(guī)律進行總結(jié)分析。雙側(cè)壁導坑法分6部開挖，具體開挖順序及現(xiàn)場布點圖如圖1,圖2所示。

對橫通道上方及馬頭門區(qū)域測點進行統(tǒng)計分析：橫通道通過時沉降約在16.5 mm～18.3 mm。大斷面正線開挖后，橫通道正線上方測點受影響較小，大斷面馬頭門位置測點隨各導洞開挖下沉顯著，各斷面均通過后，總沉降量為-31.3 mm。

對垂直于隧道掘進方向測點進行統(tǒng)計分析：大斷面兩側(cè)上導洞通過后，沉降約在6 mm～8 mm；大斷面兩側(cè)下導洞均通過后，沉降約在13 mm～19 mm；大斷面5部均通過后，沉降約在15 mm～24 mm。5部通過后，沉降量已基本趨于平穩(wěn)，6部開挖時對沉降影響不大。

對沿隧道掘進方向測點斷面進行統(tǒng)計分析：大斷面兩側(cè)上導洞通過后，沉降約在6 mm～8 mm；大斷面兩側(cè)下導洞均通過后，沉降約在13 mm～19 mm；大斷面5部均通過后，沉降約在15 mm～24 mm。

3 結(jié)語

本文對北京地鐵某區(qū)間的注漿實踐進行了跟蹤并對上方地表沉降測點的變形進行了全程的監(jiān)測，通過現(xiàn)場的實踐分析與對變形規(guī)律的總結(jié)，得出以下經(jīng)驗，供其他類似工程參考：

1)地層松散的砂卵石地層，深孔注漿能有效的加固周圍土體，防止大面積塌方事件的發(fā)生。2)深孔注漿應(yīng)確定合理的漿液配合比，合理的漿液凝固時間，保證注漿壓力、保證注漿管打設(shè)角度及止?jié){墻厚度，并宜根據(jù)不同的地層采取不同的注漿參數(shù)。3)深孔注漿后，正線開挖測點的變形量均控制在預警范圍之內(nèi)。對于雙側(cè)壁導坑法，上臺階5部通過后變形基本趨于穩(wěn)定。

[1] 張曉麗.注漿抬升既有地鐵機理研究[D].北京:北京交通大學博士學位論文，2007.

[2] 王力秀.砂卵石地層深孔注漿加固技術(shù)措施[J].施工技術(shù),2015(1):167-168.

On effect of collapse and settlement prevention of deep hole grouting in sandy cobble stratum

Cai Jun

(BeijingUrbanConstructionExploration&SurveyingDesignResearchInstituteCo.,Ltd,Beijing100101,China)

Based on the underground excavation of some sandy cobble stratum of Beijing Subway, the paper compares the effects of the three grouting means including the advanced small pipes, advanced small pipes reserved drivepipe, and deep hole grouting in the construction, sums up the upper surface settlement of the tunnel, and points out the deep hole grouting has better collage and settlement prevention effect.

underground excavation tunnel, sandy cobble stratum, deep hole grouting, surface grouting

1009-6825(2017)11-0064-02

2017-02-08

蔡 軍(1984- )，男，碩士，工程師

TU744

A