深孔注漿技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用探究

邸志偉

(山西路橋第六工程有限公司,山西 晉中 030600)

1 深孔注漿工藝概述

1.1 深孔注漿在地鐵隧道中的體現(xiàn)

隨著社會的發(fā)展,地鐵隧道施工技術(shù)水平也在逐步提高,利用現(xiàn)代先進的技術(shù)使得傳統(tǒng)深孔注漿技術(shù)得到了改進,保證了地鐵隧道的施工質(zhì)量。同時,在利用深孔注漿進行地鐵隧道施工中,必須嚴格遵循科學(xué)、合理的施工工藝,充分做好施工前的準備工作,提高施工人員綜合素質(zhì),加強施工過程中的協(xié)調(diào),進而確保地鐵隧道施工得以安全和高效進行。

1.2 深孔注漿工藝簡介

由于周邊的地質(zhì)環(huán)境對地鐵建設(shè)有很大的影響,所以要對各區(qū)域的地質(zhì)情況進行細致勘察和全面分析。如在地下隧洞施工中不能對地下水進行合理的控制,將會導(dǎo)致地面塌陷、地面沉降、難以注漿等問題,從而對地鐵隧道施工產(chǎn)生一定的安全隱患。因此,可以采用深孔注漿技術(shù)來進行施工,不僅可以有效的減少工程造價,還可以確保地鐵隧道建設(shè)的質(zhì)量。

1.3 深孔注漿工藝原理

在地鐵隧道工程中要想有效利用深孔注漿技術(shù),首先需要相關(guān)人員認真分析不同地區(qū)的地層條件,針對具體的地質(zhì)條件選擇適合的施工材料。用水泥和水玻璃混合的雙液漿可以在短時間內(nèi)與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而形成一種粘稠的液體,與土壤融為一體。這一措施可以使土壤變得堅硬,減少土壤的含水率和松軟程度,使土壤得到強化,從而增強土層的抗壓強度,并在施工過程中避免地面的坍塌風(fēng)險。而注漿的強度和灌漿時間是影響深孔注漿后期效果的關(guān)鍵因素,所以要經(jīng)常檢查、監(jiān)控雙漿液的反應(yīng)速度和吸收率,并將漿料的注射時間和反應(yīng)所需要的時間進行記錄,以保證工程施工的順利進行[1]。因此,在進行注漿過程中,要時刻記錄注漿過程中的各項參數(shù),以避免不必要的浪費,確保施工過程中不出現(xiàn)安全隱患。

2 注漿漿液的選擇

2.1 水泥水玻璃雙液漿

水泥水玻璃雙液漿主要用于地質(zhì)條件差、含水量大但又沒有明水流和水袋的情況下,即容易發(fā)生經(jīng)常崩塌和降水量不明顯;下穿主要市政管道和已有建筑的工程。該漿液的固化時間為5 min,在具體施工時,可按地層情況加入調(diào)整漿液凝固時間及可注性的摻料。

2.2 止水化學(xué)漿

止水化學(xué)漿是一種以水玻璃和磷酸溶液為主的漿液,適用于滲水較為嚴重的施工地區(qū),在施工時對施工工作面拱部及上下臺階交界處的滲漏和滲水造成的流砂、泥漿的處理具有顯著效果,且該漿液的固化時間為5 s之內(nèi)。

2.3 超細水泥水玻璃雙液漿

超細水泥水玻璃雙液漿用于下穿重要的已有建筑物或管道中的粘土、粉土、粉細砂等地層,該漿液的固化時間為5 min之內(nèi)。

2.4 水泥漿+12%微膨脹劑

水泥漿+微膨脹劑漿液是一種新型的漿液,它適用于由于滑坡、涌水等原因造成的地基空穴和松軟地基的加固,能有效地控制地面和管道的沉陷,且加入的微膨脹劑應(yīng)為水泥重量的12%。

3 深孔注漿技術(shù)在地鐵隧道施工中的應(yīng)用

近年來,我國建筑業(yè)發(fā)展迅速,有關(guān)技術(shù)日趨成熟,在此過程中深孔注漿技術(shù)得到了創(chuàng)新和完善,并與現(xiàn)代科技相結(jié)合,使得了地鐵隧道施工質(zhì)量以及施工效益得到了極大提高。在實際使用該技術(shù)進行施工過程中,必須嚴格遵循操作規(guī)程,并對流程進行合理的規(guī)劃,從而為提升施工質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)。

3.1 施工準備

地鐵隧道施工是一項大型工程,其施工工藝較為復(fù)雜,為了保證工程質(zhì)量,降低工程施工過程中事故發(fā)生的幾率,并使深孔注漿技術(shù)得到充分利用,需要在施工準備階段進行優(yōu)化,避免各種因素對地鐵隧道施工產(chǎn)生負面影響。

首先,以工程概況為切入點,進行有針對性的分析,提取出關(guān)鍵信息,將施工區(qū)段進行分區(qū),從而為后續(xù)施工工作開展奠定良好的基礎(chǔ)。

其次,施工企業(yè)要組織專門的地質(zhì)勘測隊伍開展地質(zhì)調(diào)查,收集和分析河床、施工場地周邊環(huán)境的數(shù)據(jù)資料,并以此為依據(jù)制定施工方案。既能有效地控制隧道段與建筑的間距,又能將地下隧洞工程對周邊自然生態(tài)環(huán)境的影響降至最低,使人類的建設(shè)與自然環(huán)境達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

再次,可以用機械設(shè)備的力量代替人工來提高地鐵隧道施工質(zhì)量以及施工效率。但在這個過程中,如果施工企業(yè)忽略了對設(shè)備的維護保養(yǎng),很可能會縮短設(shè)備的使用壽命,從而提高設(shè)備的購置費用,給施工企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟負擔,從而影響到地鐵工程的整體施工質(zhì)量和效率。所以,在施工前的準備階段,相關(guān)施工企業(yè)要加強對設(shè)備的檢查以及維護保養(yǎng)。在機械設(shè)備檢查方面,施工單位要根據(jù)工程機械的實際數(shù)量、工程施工數(shù)量、施工強度等情況定期進行檢驗,及時發(fā)現(xiàn)機械設(shè)備存在的問題,制定有針對性的維修計劃,防止因施工中的機械設(shè)備出現(xiàn)異常問題造成人員傷亡事故或施工暫停問題發(fā)生。同時,維護保養(yǎng)工作開展是提高機械設(shè)備使用壽命的一種行之有效方法,因此,施工企業(yè)要重視這一點,并針對設(shè)備的使用狀況和磨損狀況來制訂相應(yīng)的維修保養(yǎng)方案,從而提高設(shè)備的使用壽命,最終為提高地鐵隧道工程施工的工作效率和質(zhì)量提供有力保障。

最后,水治理與挖掘工程必須保持同步,在前期準備階段施工企業(yè)要對所選擇的新型注漿材料進行開展針對性的實驗,找到水治理與開挖施工同步的關(guān)鍵點,從而達到提高工程質(zhì)量和工程效益的目標[2]。

3.2 深孔注漿參數(shù)設(shè)計

深孔注漿技術(shù)在進行地鐵隧道施工過程中發(fā)揮著重要作用,是提高工程施工質(zhì)量的重要因素,因此施工企業(yè)必須認真對待,并采取相應(yīng)的設(shè)計措施。一是深孔注漿技術(shù)非常注重注漿的注漿時機,因此在進行深孔注漿工藝的有關(guān)參數(shù)確定中,必須保證注漿的時間在30 s到3 min之間。二是在進行單孔單段注漿時,必須嚴格按照有關(guān)的公式進行合理的數(shù)值模擬,以保證其在地鐵隧道施工中的實際使用。三是在采用分段注漿法時,段間距是一個很大的參數(shù),因此在工程中應(yīng)該引起設(shè)計者的高度關(guān)注,從大的方面考慮,將各區(qū)段的逐步間距控制在5 m以內(nèi),以防止由于逐步增大間距而造成的工程質(zhì)量下降問題。四是在地鐵隧洞施工過程中深孔注漿工藝的參數(shù)并非一成不變,所以有關(guān)工作人員必須根據(jù)具體的地質(zhì)條件和各種客觀條件對現(xiàn)有的方案進行相應(yīng)修改,給出更加合理的參數(shù),從而達到動態(tài)的最佳化,保證地鐵隧道施工的安全。

3.3 鉆孔、注漿施工

在地鐵隧道施工中采用深孔注漿技術(shù),其漏漿問題產(chǎn)生的主要原因是由于封閉工作面等環(huán)節(jié)沒有做好,造成后續(xù)注漿過程中難以獲得足夠的支撐力量,從而造成漏漿現(xiàn)象出現(xiàn)。因此,為了保證在掌子面區(qū)域的鉆孔與注漿施工,保證整個鉆孔布置的合理性,達到理想的注漿效果,需要利用下述方法對鉆孔與注漿進行。

一是定位孔。相關(guān)施工人員應(yīng)該按照設(shè)計圖紙上的方法,確定鉆孔的位置,并根據(jù)實際情況,對鉆孔的位置提出相應(yīng)的要求,以保證后續(xù)施工工作的順利進行。此外,為了保證鉆孔注漿的質(zhì)量,技術(shù)人員在進行鉆孔定位時,必須以放射角為基準。在鉆孔深度方面,應(yīng)在技術(shù)交底階段確定,確保鉆孔深度控制在合理范圍內(nèi),防止由于鉆孔過深或過淺給地鐵隧道的后續(xù)施工埋下安全隱患。

二是鉆機。根據(jù)設(shè)計圖紙進行合理的鉆進深度控制,操作人員應(yīng)采用均勻旋轉(zhuǎn)的方法進行鉆孔,防止發(fā)生事故。其次,技術(shù)人員要密切注意滲漏問題,一旦發(fā)現(xiàn)鉆孔位置出現(xiàn)漏水現(xiàn)象就必須立即停止施工,找出問題的原因并采取相應(yīng)措施,然后再進行鉆機作業(yè),以免出現(xiàn)隱患問題而對地鐵隧道施工質(zhì)量造成威脅[3]。

三是提升鉆桿。在進行地鐵暗挖隧道施工時注漿提升鉆桿的提升速度應(yīng)當保持勻速,以此避免因提升速度過快而導(dǎo)致漏漿現(xiàn)象的出現(xiàn),另外,提升鉆桿每次回退的長度應(yīng)當保持在20 cm范圍之內(nèi),避免帶出過多注漿漿液。

四是注漿漿液配比。在此過程中,相關(guān)施工單位應(yīng)首先進行計量儀器的合理選擇與測試,并保證計量儀器的精度,使?jié){液比例達到所需的標準。同時,要加強對這一環(huán)節(jié)的監(jiān)督,保證工人嚴格按照設(shè)計規(guī)范進行施工,杜絕不合理配比現(xiàn)象的發(fā)生,從而使深孔注漿技術(shù)在地鐵隧道工程中得到有效運用。

五是注漿。除注漿量外,還應(yīng)注重注漿速度、壓力等方面的控制,并根據(jù)地鐵隧道施工現(xiàn)場的具體情況進行針對性的調(diào)整,以保證地鐵隧道施工質(zhì)量。此外,在采用深孔注漿技術(shù)時,若發(fā)生泥漿異常升高、降低等情況,技術(shù)人員應(yīng)立即停止施工,查明問題產(chǎn)生的原因,并與各方協(xié)商尋找問題出現(xiàn)的原因以及解決對策,從而確保深孔注漿技術(shù)在實際地鐵隧道工程施工中得到有效應(yīng)用,達到預(yù)期的施工效果。

3.4 施工現(xiàn)場檢測工作以及實施效果

由于地鐵隧道工程施工大多采用臺階施工法,上部臺階開挖過程中以封閉處理為主,因此在拱頂施工過程中,最大沉降值計算結(jié)果為-4.5 mm。在臺階掘進階段,隧道入口收斂產(chǎn)生了一定的變形,但由于初期支護和混凝土的加固,這些參數(shù)基本上沒有發(fā)生改變。同時,經(jīng)過持續(xù)監(jiān)測,采用深孔注漿技術(shù)可以有效地改善橫通道周邊的防護,并對其沉降進行顯著的抑制;地面沉降可保持在-25 mm左右,且還會減少地鐵隧道施工對周邊建筑物的影響。

3.5 深孔注漿設(shè)備的選擇

地鐵隧道施工中難免發(fā)生意外事件,其中最主要的因素就是發(fā)生水害,例如挖掘涌流、地基泡沫拱頂塌陷、周邊建筑坍塌、裂縫、管道斷裂等;所以,為了保證工程施工人員以及施工設(shè)備的安全,在進行暗挖隧道施工中必須與水的管理同步進行。隨著我國地鐵建設(shè)的不斷發(fā)展,相應(yīng)的機械裝備種類也相應(yīng)增加,從而為地鐵隧道施工工作的順利進行打下了堅實基礎(chǔ)[4]。目前我國在地鐵暗挖隧道施工中所使用的上深刻注漿設(shè)備主要有兩種,分別為ZDK-5型鉆機與CBE-50/70型注漿泵。ZDK-5型鉆機設(shè)備具有30 kW的動力,它是以潛孔錘和鉆柱為主,整個裝置采用分段結(jié)構(gòu),便于拆裝和搬運。CBE-50/70型注漿泵裝置具有11 kW的動力,并裝有相應(yīng)的防震壓力計和監(jiān)測裝置,可以直接反映出注漿的真實情況,便于技術(shù)工人進行壓力的精確監(jiān)控。在進行深孔注漿施工時,必須綜合分析工程的具體情況和地質(zhì)情況,同時還要綜合分析各種機械設(shè)備和工程環(huán)境等多方面的影響,從而選出適合與地鐵隧道施工契合度最高的一種,進而提高地鐵隧道施工工作效率和質(zhì)量。

4 結(jié) 語

總之,隨著我國城市化進程的加快,必將推動我國交通行業(yè)持續(xù)發(fā)展,為確保地鐵隧道施工質(zhì)量,滿足城市發(fā)展需要,需要在實際施工過程中采取深孔注漿技術(shù),不僅可以降低建設(shè)成本,保障地鐵隧道施工的安全性,而且還可以促使建成后的地鐵更好的為社會服務(wù)。