周仕永
(中鐵五局集團(tuán)有限公司,長沙410000)
地鐵沙層地質(zhì)暗挖隧道下穿市政管線、通道、過街通道等建構(gòu)筑物,由于砂層的自穩(wěn)性較差,施工過程中易出現(xiàn)沉降、坍塌等危及人身、隧道以及附近建構(gòu)筑物安全的問題。因此,如何提高砂層地質(zhì)地鐵暗挖隧道的支護(hù)效果已經(jīng)成為當(dāng)今業(yè)內(nèi)研究的重、難點(diǎn)內(nèi)容。常用的深孔注漿加固施工工藝會(huì)帶來加固體強(qiáng)度過高等技術(shù)難題。對此,在石家莊地鐵1 號(hào)線工程施工過程中,提出了一種雙重管深孔注漿加固施工工藝。
石家莊地鐵1 號(hào)線10 標(biāo)包括“兩站一區(qū)間”?!皟烧尽睘榛鹁鎻V場站和石家莊東站,“一區(qū)間”為火—石區(qū)間,該區(qū)間自火炬廣場站后沿現(xiàn)狀長江大道向東敷設(shè)至秦嶺大街左轉(zhuǎn),沿秦嶺大街向北至石家莊東站。區(qū)間由單洞雙線(長116.8m 頂覆土7.6~10m)向單洞單線(2 段雙線延米長244m+98.6m,拱頂覆土12.7~15.7m)過渡,線間距從5.1m 逐漸增大到15.2m。掌子面全部處在中粗砂、粉細(xì)砂層,為全斷面砂層施工,施工中出現(xiàn)沉降、塌陷的概率極大。
雙重管深孔注漿加固施工工藝在實(shí)際應(yīng)用過程中,將鉆機(jī)的雙重中空鉆桿作為鉆桿和孔內(nèi)注漿管2 種功用,該鉆桿直徑為42mm,與鉆頭的直徑相同,鉆孔過程中采用清水作為循環(huán)液。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,通過在鉆機(jī)所采用的雙重鉆桿中分別注入2 種不同的漿液,促使?jié){液在鉆頭處充分混合后壓入地層中,實(shí)現(xiàn)土層加固,控制地層以及施工周邊區(qū)域地層沉降塌陷效果的同時(shí),保持砂層易可挖性[1]。
雙重管深孔注漿加固施工工藝主要具有以下3 個(gè)特點(diǎn):(1)選用水泥、水玻璃為原材料時(shí),既可以控制原材料的使用成本,還可以增強(qiáng)凝膠時(shí)間的可控性;(2)工藝中采用的鉆桿發(fā)揮了鉆桿和注漿管的雙重作用,縮短了注漿管材拆裝時(shí)間,提高了施工效率,縮減了施工成本;相比較傳統(tǒng)的深孔注漿設(shè)備來說,改良后的注漿設(shè)備無論是在使用效果方面,還是在操作靈活性方面,均表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的性能水平[2];(3)通過水泥漿、水玻璃2 種漿液混合的方式加固地層,不僅可以提高砂層的自穩(wěn)性,避免施工過程中出現(xiàn)地層沉降、周邊結(jié)構(gòu)物下沉等問題,還能避免出現(xiàn)傳統(tǒng)深孔注漿加固工藝中存在的加固體強(qiáng)度過高的問題,確保砂層的易可挖性,降低施工難度。
雙重管深孔注漿加固施工工藝主要有以下操作要點(diǎn):
1)施工準(zhǔn)備。施工前,需要對施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文、管線建構(gòu)筑物等情況進(jìn)行調(diào)查分析,繪制準(zhǔn)確的管線分布圖和設(shè)計(jì)施工圖,避免后續(xù)施工過程中對既有管線造成破壞和影響[3]。另外,還需要結(jié)合工程項(xiàng)目的地質(zhì)水文等特征,選擇合理的注漿方案,以確保注漿效果。
2)止?jié){墻施工。止?jié){墻的作用是避免注漿施工過程中土層在混合漿液后受壓力影響出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。項(xiàng)目部結(jié)合現(xiàn)場情況在掌子面掛設(shè)雙層6.5mm 鋼筋網(wǎng)片,并將網(wǎng)片固定在掌子面的鋼管錨桿上,在鋼筋網(wǎng)片上噴射25cm 厚混凝土作為止?jié){墻。
3)測量定位。為確保工藝的最佳效果,需要在施工前進(jìn)行鉆孔布局和測量定位。根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況及設(shè)計(jì)要求,在初支輪廓線內(nèi)0.5m 處,按照0.4~0.5m 的距離進(jìn)行孔位布置。對止?jié){墻上需要打孔的位置,在孔位置測量后進(jìn)行標(biāo)記。
4)漿液配合比確定。注漿采用的漿液配合比需要結(jié)合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況確定,注漿開始前,先按比例配好原液:配制漿液所采用的原液主要為水泥漿、水玻璃和稀硫酸3 種,其中,水泥漿由水泥和水以1∶1 質(zhì)量比混合而成;水玻璃由水玻璃和水以1∶1 的體積比混合而成;稀硫酸由濃度為98%的濃硫酸和水以1∶33 的體積比稀釋而成。由3 種原液可以快速配制出工程施工所需的改性水玻璃漿液、水泥-水玻璃漿液(其中改性水玻璃漿液是通過1∶1 比例的水玻璃和稀硫酸混合后制成;水泥-水玻璃漿液則是由1∶1 比例的水泥漿和水玻璃混合制成)。配比可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以獲得最佳配比,確保注漿效果。
5)鉆孔。在鉆孔前,需要對鉆機(jī)的傾角進(jìn)行多方面檢測,若發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)的傾角超出設(shè)計(jì)范圍,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,然后對鉆機(jī)進(jìn)行固定,防止鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)鉆孔角度偏離;其次,進(jìn)行首孔鉆進(jìn)時(shí),鉆機(jī)需要慢速鉆進(jìn),以方便工作人員進(jìn)一步明確土層的實(shí)際情況以及土層對鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中造成的影響,合理調(diào)整實(shí)際鉆進(jìn)過程的鉆井角度及速度。在鉆進(jìn)過程中,應(yīng)采用清水作為循環(huán)液,同時(shí)鉆進(jìn)過程要注意觀察孔壁的返水出渣現(xiàn)象,防止鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)抱桿的情況。
6)后退式注漿。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,鉆機(jī)即開始進(jìn)行后退式注漿。具體如下:(1)當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,即可采用預(yù)先配置好的雙重漿液進(jìn)行注漿;(2)注漿時(shí),應(yīng)先注入改性水玻璃漿液,通過流動(dòng)性對鉆孔進(jìn)行疏通、潤滑及封堵,防止在后續(xù)注漿過程中出現(xiàn)塌孔、抱桿、溢出等問題;(3)改性水玻璃漿液注入完成后,通過分段后退注入的方式進(jìn)行水泥-水玻璃漿液注漿,在施工過程中,每個(gè)分段約為1m,每次注入量需要根據(jù)砂層情況進(jìn)行合理確定,直到整個(gè)孔注漿完成為止;(4)在鉆桿后退注漿過程中,為防止出現(xiàn)漿液凝固、堵塞管路、抱桿等問題,應(yīng)在后退的同時(shí)注入一定量的清水。
7)注漿效果評(píng)定。效果評(píng)定應(yīng)做好以下幾方面工作:(1)明確注漿循環(huán)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。注漿前,需要先明確總注入量標(biāo)準(zhǔn),并加大對施工過程中的檢測管理。若在施工過程中發(fā)現(xiàn)有單孔注漿量未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,應(yīng)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)漿,直到超過標(biāo)準(zhǔn)為止。(2)注漿效果檢測。對于注漿效果的檢測將通過抽樣鉆探的方式進(jìn)行,即通過鉆孔取芯進(jìn)行注漿質(zhì)量檢測,檢測過程中不得利用現(xiàn)有注漿孔,而是需要在注漿范圍重新鉆孔取出成品進(jìn)行質(zhì)量檢測。芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度超過0.4MPa 代表合格,反之則代表不合格。
該項(xiàng)目全斷面砂層暗挖過程中經(jīng)過雙重管深孔注漿加固處理,對掌子面進(jìn)行有效加固,預(yù)防了砂層溜坍風(fēng)險(xiǎn),保證了施工安全;減少了砂層溜坍,縮短了施工周期,提高了施工效率;由于注漿效果可控性強(qiáng),有效控制了隧道開挖時(shí)地面、周邊管線等建構(gòu)筑物的沉降,區(qū)段暗挖下穿的多條重要管線、過街通道和下穿的項(xiàng)目部駐地交通道口施工中未發(fā)生一次險(xiǎn)情和沉降,降低了社會(huì)影響。
綜上所述,本文結(jié)合石家莊地鐵1 號(hào)線10 標(biāo)段暗挖施工,提出一種雙重管深孔注漿加固施工工藝,該技術(shù)更適用于地鐵暗挖隧道在沙層中的加固,可以保持砂層易可挖性,對砂層進(jìn)行加固,控制地層以及施工周邊區(qū)域地層沉降塌陷的效果,所以,該工藝可在類似地鐵工程施工中進(jìn)行推廣。