深孔注漿在地鐵下穿市政道路的技術應用①

石 丹

(中鐵十八局集團第五工程有限公司,天津 300459)

1 工程概況

沈陽地鐵四號線砂陽路站位于砂陽路與南京南街交叉路口處，南京南街道路下方。車站采用PBA工法施工，主體為雙層三跨的暗挖結(jié)構(gòu)。標準段寬為22.7米，頂板埋深約6.5m，底板埋深約22.1m；盾構(gòu)段寬為26.7米，頂板埋深約為6.5m(局部抬高段埋深6.0m)，底板埋深約23.7m；橫通道最淺埋深4.5m。

車站采用PBA工法施工，襯砌為復合式襯砌結(jié)構(gòu)，利用深孔注漿進行超前地層加固，并輔助DN32小導管注漿，初期支護為C25網(wǎng)噴棍凝土+鋼格柵，二次襯砌采用抗?jié)B標號為P10的C40模筑鋼筋混凝土。

車站主體上方主要管線見表1所示。

表1 周邊管線列表

2 施工方案設計

2.1 施工目的

根據(jù)地質(zhì)勘探地質(zhì)情況，車站覆土淺且開挖層在粉細砂層，施工中極易出現(xiàn)滑塌風險，加以南京南街為主要市政道路，車流量較大，車輛反復荷載作用大，在綜合影響和共同作用下，極易對南京南街路面行車安全造成影響，存在地下市政管線斷裂和暗挖施工安全的隱患，因此深孔注漿加固對于車站開挖巖層穩(wěn)定及其重要。

2.2 施工方案選擇

本工程采用深孔注漿工法對各導洞進行加固：(1)對每個導洞的掌子面進行深孔注漿加固[1]；(2)對導洞拱頂開挖輪廓線以外約2m及以下0.5m范圍內(nèi)的掌子面土體進行深孔注漿加固[2]。在洞內(nèi)采用小型機械鉆孔注漿措施施工，布孔間距為300-400mm，使用水泥水玻璃雙漿液，漿液擴散半徑約為0.5m，每一循環(huán)注漿深度為8m，注漿區(qū)段縱向搭接2m[3]。

2.3 試驗段深孔注漿施工及效果的檢查

根據(jù)深孔注漿控制要點，在現(xiàn)場施工過程中首先進行機械鉆孔，待孔深達到設計要求的長度后，利用注漿泵輸送漿液，采用后退式注漿的方法，漿液到預定位置時停止注漿，退出鉆頭，立即使用止?jié){泵封住孔口[4]。試驗段注漿孔全部施工完成后，在工作面鉆1-2個檢查孔取巖芯進行試壓，并觀察漿液填充情況及土體粘結(jié)力，確定是否需進行補充注漿，并根據(jù)實現(xiàn)場注漿情況調(diào)整各項注漿參數(shù)[5]。

試驗段深孔注漿試驗檢測結(jié)果如下：

通過對注漿工作面鉆孔取芯并報送試驗室，試驗結(jié)果顯示注漿后漿土粘結(jié)力達到0.8MPa，巖心加固優(yōu)良率達90%。

3 施工方案

3.1 總體施工順序及流程

1)車站下穿南京南街整個斷面分為上4導洞施工，按照施工順序分別進行深孔注漿加固，除1號導洞試驗段6m以外，剩余分段進行注漿加固施工，每個循環(huán)注漿深度為8m，留出2m的距離作為止?jié){墻，進行后退式注漿處理。注漿時，按照從上到下和先外后內(nèi)的順序進行鉆孔施工，布孔間距為300-400mm[6]。

2)注漿施工流程

深孔注漿施工流程見圖1。

圖1 深孔注漿流程圖

3.2 注漿漿液標準

注漿漿液為雙液漿。為保證漿液純度，需將A液、B液分別乘放在單獨的容器內(nèi)待用，容器不得混用。漿液配制嚴格依照設計配合比進行，注漿前需對其凝結(jié)時間進行檢測，時間控制在30s～45s[7]。

A液、B液的組成見表2所示。

表2 注漿漿液標配表

3.3 注漿漿加固參數(shù)

注漿漿加固參數(shù)見表3。

表3 注漿加固參數(shù)表

3.4 估算注漿量

因為在施工現(xiàn)場注漿時，對于土層內(nèi)部的黏土、碎石等之間的間隙何漿液在擴散時的范圍有時很難得到準確的數(shù)據(jù)，應根據(jù)現(xiàn)場實際施工環(huán)境及注漿方案、材料等對注漿量進行初步估算。實際施工時，為了滿足注漿擴散區(qū)域的規(guī)范要求，通過實時小范圍對鉆孔數(shù)量、長度及角度進行調(diào)整，確保能夠?qū)崿F(xiàn)注漿的充分性，沒有盲點。

注漿量的估算公式按下式[8]進行：Q=Anα(1+β)

注釋：n為孔隙率，單位%;A為注漿范圍體積，單位m3;Q為總注漿量，單位m3;β為注漿材料損耗系數(shù)，α為漿液的填充系數(shù)(范圍0.7-0.9)；設計中，nα(1+β)統(tǒng)一稱之填充率，依據(jù)表4進行。

表4 部分地質(zhì)勘察報告

根據(jù)地質(zhì)勘察報告顯示，沈陽地鐵4號線砂陽路站下穿南京南街主干道施工段地質(zhì)為粉細砂層。

孔隙比e=0.303;

孔隙率n=e/(l+e)=0.303/(1+0.303)=0.233

按照填充率計算公式，地鐵下穿市政主干道段填充率取0.233控制。

3.5 注漿壓力的選定

依據(jù)經(jīng)驗估算：

1)按照知曉的地下水靜水壓力進行計算，通常設計的注漿壓力(終壓值)一般是靜水壓力的兩三倍，最大的時候為五倍，也就是(3-5)P’大于P’，P’大于P

注釋：P為設計注漿壓力(終壓值)(單位MPa)，P’為注漿處靜水壓力(單位MPa)

2)按照注漿處地層深度估算P=KH

注釋：H為注漿處深度(單位m)，P是設計注漿壓力(終壓值)(單位MPa)，K壓力系數(shù)可以依據(jù)注漿深度推算(見表5)。

表5 壓力系數(shù)取值表

經(jīng)計算，根據(jù)孔深的不同，壓力如表6：

表6 注漿壓力統(tǒng)計表

4 控制要點

4.1 調(diào)節(jié)注漿壓力

為了提高工人的工作積極性，使其充分認到工作的重要性，工程部分別制訂了《漿體現(xiàn)場拌制規(guī)程》、《注漿泵操作規(guī)程》、《注漿作業(yè)指導書》等手冊和詳細的技術交底下發(fā)到班組領導和工人手中，使其能夠熟練掌握和控制注漿壓力。并安排專業(yè)試驗員在注漿施工中時時跟進，根據(jù)不同階段漿液的粘度、凝結(jié)時間等及時對注漿壓力進行調(diào)節(jié)，確保注漿壓力滿足施工要求，漿液能夠順利注入。另外結(jié)構(gòu)覆土較淺時，應適當減小注漿壓力，避免地面冒漿。

4.2 根據(jù)不同地層特性確定注漿量

根據(jù)地質(zhì)勘察報告對地質(zhì)進行分析，先內(nèi)圈后外圈，為保證直至漿液完全凝固前的孔內(nèi)壓力滿足要求，注漿結(jié)束后立即使用止?jié){閥封住孔口。

根據(jù)報告分析巖層特性，并結(jié)合試驗段數(shù)據(jù)，擬定每一注漿孔的注漿量和注漿壓力值，根據(jù)不同層次和不同區(qū)域，在施工過程中適當調(diào)節(jié)注漿壓力，控制注漿量，避免地面隆起、冒漿等情況發(fā)生。

4.3 漿體性質(zhì)不均勻

漿體因凝結(jié)時間短，需要現(xiàn)場攪拌，及時調(diào)節(jié)，若注漿過程中使用的操作人員，施工經(jīng)驗少，技術不精，水泥、水玻璃的添加數(shù)量和添加時間控制不準，漿液的攪拌時間把握不準，漿體易發(fā)生不同程度的離析和結(jié)塊，選擇注漿經(jīng)驗豐富、能夠熟練操作的施工人員替換經(jīng)驗不足的人員，加強現(xiàn)場技術指導，控制攪拌時間和攪拌速度。避免因施工操作技術不精導致漿液發(fā)生離析或結(jié)塊現(xiàn)象。

5 結(jié) 語

本工程地鐵下穿市政主干道段采用深孔注漿施工技術，有效的解決了地鐵下穿市政主干道段路面的穩(wěn)定，同時地下市政管線得到有效保護，砂層填充密實，圍巖自穩(wěn)性有了較大提高，因而加快了掘進速度，確保施工安全，同時總結(jié)了該施工方法控制要點。