雙重管深孔注漿施工技術(shù)在地鐵暗挖隧道工程建設(shè)中的應(yīng)用

胡 醒

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 101149）

1 工程概況

本文以粉質(zhì)黏土層地質(zhì)條件下的地鐵隧道施工項目作為研究對象，解放橋站～建設(shè)街站區(qū)間采用盾構(gòu)法和暗挖法施工，在區(qū)間里程K29+104.746處設(shè)置豎井兼盾構(gòu)接收井1座，其中，解放橋站～區(qū)間豎井采用的是暗挖法施工，西起解放橋站，下穿國鐵、輕軌三號線、西解放立交橋，沿解放大路東至區(qū)間豎井。暗挖隧道段的起止里程為：左線的起止里程為：K29+15.745～K29+94.453，開挖總長度為78.708m；右線的起止里程為：K29+15.743～K29+96.945，開挖總長度為81.202m。

隧道開挖的斷面形式設(shè)計為馬蹄形。隧道的開挖斷面尺寸設(shè)計為：6300mm×6600mm；超前支護(hù)選擇使用雙排小導(dǎo)管進(jìn)行施工，在隧道拱頂部位150°范圍進(jìn)行超前支護(hù)，外側(cè)小導(dǎo)管的規(guī)格為Φ32×3.25@300mm，小導(dǎo)管的插入角度保持在20°~25°之間，單根小導(dǎo)管的長度為3m，每兩榀打設(shè)一環(huán)。內(nèi)側(cè)小導(dǎo)管的規(guī)格為Φ32×3.25@300mm，插入的角度控制在10°~15°之間，單根小導(dǎo)管長度設(shè)計為1.8m，每一榀打設(shè)一環(huán)。

2 施工準(zhǔn)備工作

正式施工之前，施工人員必須要明確施工的影響范圍，并且詳細(xì)地排查出影響范圍內(nèi)哪些建筑物、構(gòu)筑物需要采取保護(hù)處理措施。此外，還需要兼顧影響范圍內(nèi)的市政管線保護(hù)問題，并做好詳細(xì)的記錄。明確不同建筑物、構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)形式、外形，對施工過程中建筑物、構(gòu)筑物的沉降量進(jìn)行分析和預(yù)測，并做好保護(hù)措施。

3 雙重管深孔注漿施工技術(shù)

在對砂層進(jìn)行暗挖過程中，使用雙重管深孔注漿方式進(jìn)行加固，對掌子面部位進(jìn)行加固，提高掌子面的穩(wěn)定性，可以避免塌方現(xiàn)象，提高施工過程中施工人員的安全性；有效縮短施工工期，提升施工效率；因注漿效果具備可控性，能夠有效地控制地面、隧道、管線的沉降量，在最大程度上降低對周圍環(huán)境的影響。

3.1 加固孔位布置

為有效保證施工時地面沉降量保持在可控范圍以內(nèi)，施工單位選擇使用二重管進(jìn)行注漿作業(yè)，注漿工藝選擇使用全斷面注漿工藝。注漿孔的布設(shè)應(yīng)該滿足經(jīng)濟(jì)性、合理性要求。止水注漿區(qū)域內(nèi)的注漿孔布設(shè)為梅花狀，注漿孔的平面間距設(shè)計為70cm，排距設(shè)計為70cm，加固范圍設(shè)計為：開挖斷面的輪廓線以外2m處至開挖斷面1m處；隧道區(qū)間加固范圍為：左線的加固起止樁號為K29+19.072～K29+63.072，該路段的總長度為44m，右線的加固起止樁號為K29+18.548～K29+62.548段，該路段的總長度為44m。單次注漿的長度設(shè)計為13m，單次開挖長度確定為10m，預(yù)留3m作為止?jié){巖盤，每環(huán)需要設(shè)置60cm長的止?jié){墻，止?jié){墻的結(jié)構(gòu)為混凝土結(jié)構(gòu)，見圖1。注漿孔具體的加固位置見圖2。

圖1 深孔注漿范圍橫剖示意圖（單位：mm）

圖2 下穿既有國鐵及輕軌3號線區(qū)域深孔注漿孔位布置圖（單位：mm）

3.2 參數(shù)設(shè)置

外側(cè)注漿孔的數(shù)量為40個，編號為S1~S40，注漿孔的間距設(shè)計為0.7m×0.7m，注漿孔的技術(shù)參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 外圍注漿孔參數(shù)

實際注漿量按以下公式進(jìn)行計算：

式中：

Q——注漿量；

A——有效范圍內(nèi)的巖層體積，取值為88.5×88=7788；

η——圍巖孔隙率，取值為0.75；

α——漿液填充系數(shù)，取值為40%；

β——注漿材料損耗系數(shù)。

為確保注漿質(zhì)量，在每段設(shè)置3～4孔作為檢查孔，利用檢查孔來確定注漿效果。當(dāng)注漿作業(yè)完成以后，每個注漿孔的涌水量不得超過0.2L/（min·m），隧道開挖完成以后，標(biāo)準(zhǔn)滲水量不得超過2.4L/（min·m）。若注漿作業(yè)完成以后并未達(dá)到設(shè)計要求，再次開始補(bǔ)漿作業(yè)。

嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范要求展開施工，結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范要求及標(biāo)準(zhǔn)流程，合理把控每一道施工工序，結(jié)合施工過程中的實際情況不斷對施工技術(shù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，委派專人對每一道工序進(jìn)行檢查，并做好詳細(xì)的檢查記錄[1-2]，如表2所示。

表2 參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.3 施工工藝流程

具體的施工流程為：對注漿孔進(jìn)行測量、定位→鉆進(jìn)準(zhǔn)備就緒→開始鉆進(jìn)作業(yè)→開始注漿作業(yè)→提升導(dǎo)管→移動鉆機(jī)→重復(fù)以上流程，直至作業(yè)結(jié)束。

施工單位的技術(shù)負(fù)責(zé)人在施工前需要先編制施工組織設(shè)計，并將施工組織設(shè)計提交給監(jiān)理單位，開工前技術(shù)員需提前對施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，確保施工人員掌握施工難點及施工關(guān)鍵點，實際施工工程中按照分部、分項工程進(jìn)行驗收。當(dāng)上一道施工工序驗收合格以后，才可以對下一道工序進(jìn)行施工。

3.3.1 鉆機(jī)就位

技術(shù)員嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行測量放線，保證樁位的偏差不超過2cm；正式施工之前，施工人員需設(shè)置作業(yè)平臺，便于材料轉(zhuǎn)運及施工；開工前、技術(shù)員需提前對施工班組進(jìn)行技術(shù)交底，確保施工人員掌握施工難點及施工關(guān)鍵點。

3.3.2 鉆孔

鉆機(jī)的作業(yè)部位確定為斷面處，鉆進(jìn)安放位置應(yīng)該便于注漿作業(yè)。

施工單位在經(jīng)過全面的考慮以后，決定使用型號為TXU-75A型鉆機(jī)，利用雙管驅(qū)動完成鉆孔作業(yè)。當(dāng)鉆機(jī)準(zhǔn)備就緒以后，施工人員手動將鉆桿與鉆孔對齊，保證鉆機(jī)足夠的牢固，鉆進(jìn)作業(yè)過程中不會出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)行。當(dāng)成孔以后，技術(shù)員需要對鉆孔位置、深度進(jìn)行檢查。

在預(yù)先放設(shè)的鉆孔部位，使用鉆具開始鉆孔作業(yè)。鉆孔過程中，保證鉆桿與孔位的路徑保持一致，鉆桿鉆進(jìn)過程中的偏差控制在1.5%以內(nèi)，以保證成孔質(zhì)量滿足設(shè)計要求。假若鉆進(jìn)過程中遇到障礙物，施工人員則應(yīng)該立即停止鉆進(jìn)作業(yè)，查明障礙物的具體情況以后，才可以繼續(xù)開始進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，確保地下構(gòu)筑物不會受到損壞[3]。

3.3.3 提拔與沖洗高壓管

鉆進(jìn)過程中，合理把控回抽幅度，確?；爻榈姆炔怀^20cm，回抽速度保持均勻，同時需要兼顧鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)波動。

3.3.4 移位

將鉆具移動至下一個鉆孔部位進(jìn)行作業(yè)，重復(fù)以上作業(yè)流程。

3.3.5 后退式注漿

當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)至設(shè)計深度以后，開始后退式注漿作業(yè)，具體的注漿流程為：

（1）當(dāng)鉆桿鉆進(jìn)至設(shè)計深度以后，開始后退式注漿作業(yè)，漿液使用預(yù)先配備的雙重漿液；

（2）實際注漿時，先向孔內(nèi)注入水玻璃漿液，利用漿液的流動性對鉆孔進(jìn)行潤滑，避免注漿過程中出現(xiàn)抱桿、塌孔現(xiàn)象；

（3）當(dāng)水玻璃漿液全部注入以后，采用后退式注漿法將水泥-水玻璃漿液注入孔內(nèi)，注漿應(yīng)分段進(jìn)行施工，分段的高度為1m，直至整個鉆孔全部充滿漿液為止；

（4）注漿過程中，適當(dāng)注入少量清水，避免出現(xiàn)管路堵塞、抱桿現(xiàn)象[4]。

注漿過程中，施工人員應(yīng)該結(jié)合底層狀況合理控制注漿速度，當(dāng)小導(dǎo)管提升至特定部位以后，開始做封孔處理，可以借助漿液自身的特性完成封孔，促使?jié){液完全滲入土層中[5]。在注漿作業(yè)時，施工人員經(jīng)常會面臨各種意想不到的突發(fā)狀況，促使注漿作業(yè)中斷，在這種情況下，需要做搭接處理，搭接的長度至少為20cm。當(dāng)成孔注漿質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求以后，則可以將鉆具移動至下一個鉆孔部位進(jìn)行作業(yè)。

3.4 注漿效果評定

在評定注漿質(zhì)量時，應(yīng)兼顧以下幾方面內(nèi)容：

（1）確定注漿作業(yè)的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行注漿作業(yè)之前，應(yīng)先確定漿液注入的總量，若在注漿過程中發(fā)現(xiàn)注漿量無法滿足設(shè)計要求時，則應(yīng)該立即作補(bǔ)漿處理，直至滿足設(shè)計要求。

（2）注漿效果檢測。采用隨機(jī)抽樣鉆探方式檢測注漿質(zhì)量，檢測過程中保證不會使用現(xiàn)有注漿孔，應(yīng)該在注漿范圍內(nèi)抽取成孔進(jìn)行檢測。取出的芯樣抗壓強(qiáng)度不得低于0.4MPa，否則即視為不合格。

4 結(jié)束語

綜上所述，在對粉質(zhì)黏土層進(jìn)行暗挖施工過程中，使用雙重管深孔注漿方式進(jìn)行加固，加固效果比較顯著，可使整個施工任務(wù)處于可控狀態(tài)，加強(qiáng)對地層及周邊區(qū)域的掌控力度，避免地層或是隧道出現(xiàn)坍塌事故，因此該施工工藝在類似地鐵工程項目中值得推廣應(yīng)用。