地鐵二號線盾構區間二重管注漿洞內端頭加固

王同緒

西安地鐵二號線一期工程小寨—緯一街盾構區間,盾構通過f8地裂縫暗挖段,f8盾構始發端頭剛好位于緯二街十字路口,無法在地表進行端頭加固,經過討論,施工方案變更為采用洞內二重管注漿加固,下面結合f8地裂縫暗挖隧道洞內雙重管注漿,對盾構洞內雙重管注漿端頭加固技術及應用進行討論。

1 f8地裂縫暗挖隧道段盾構始發端頭加固設計

原設計在f8始發端加固長度為8 m二重管旋噴樁,樁徑800 mm,樁間距600 mm,搭接200 mm,梅花形布置,使端頭部分形成一個加固實體。每條隧道加固范圍為8 m×12 m。

旋噴樁加固深度均為隧道管片底部以下3 m至管片頂部以上3 m(每根樁旋噴長度為12 m,其余為空孔)。加固完成后進行地表硬化和洞門灌注樁鑿除,為盾構始發作好準備;設計圖見圖1。

2 變更方案簡介及優缺點

2.1 地面旋噴樁與洞內二重管相結合加固方案

針對水管影響范圍無法施作或未達到設計要求的部位采取洞內二重管注漿加固的施工方案,其方案為:洞內聯絡通道爬高段初期支護采用工字鋼代替鋼拱架支撐,間距由500 mm調整為400 mm,對結構薄弱的部位架設斜撐。

f8暗挖隧道北端對管線影響范圍內采取二重管注漿措施,其注漿固結范圍:北端東西走向管線影響位置為聯絡通道向北5.0 m的范圍,南北管線影響位置為4.0 m的范圍。注漿方式:采用雙重管注漿施工工藝,即從f8暗挖隧道初期支護端頭墻端施作。注漿設計:固結體與地面旋噴樁加固固結體必須咬合,形成一個整體,采用鉆孔孔徑42,以盾構開挖輪廓線為界以外間距為400 mm×400 mm,以內間距為600 mm×600 mm,環向梅花形排布注漿孔,全程壓力注漿,從而在隧道周圍形成厚度為3.0 m的環向加固體。

本方案造價低,但對地面交通影響大,不利于環保。另外旋噴樁施工壓力大,需在暗挖隧道后施作,聯絡通道結構需采取加強措施。

2.2 洞內二重管注漿加固

針對隧道地層的軟土松軟、承載力低,塑性、流動性的特點,采用二重管化學注漿工藝。

注漿方式:采用水平向雙重管注漿施工工藝,即從f8暗挖聯絡通道北端墻注漿,可在暗挖隧道施工完成后施作。注漿固結范圍:在通道上下形成厚度約3.0 m,周圍3.0 m的注漿固結體,考慮水平注漿端頭影響效果,則擬定加固范圍約10 m。注漿設計:利用隧道端墻作為工作面設置注漿孔。全程壓力注漿,并具有一定的交叉范圍,鉆孔孔徑42,以盾構開挖輪廓線為界以外間距為400 mm×400 mm,以內間距為 600 mm×600 mm,環向梅花形排布注漿孔,擴散半徑為0.6 m,從而在通道周圍形成厚度3.0 m的環向加固體。

經業主、監理單位、施工單位共同討論,經過經濟分析比較,采用洞內旋噴樁加固相對比較經濟,最終選用第二種變更方案。

3 洞內二重管雙液注漿施工

3.1 施工方法

根據設計要求,采用ZLJ-250型鉆機成孔,SYB-60/50型注漿泵注漿,為了保證注漿效果及掌子面安全,在施工中先施作兩圈止漿墻,以防止注漿漿液向外圍擴散;為了確保掌子面安全,每隔5個孔打設一個泄壓孔,起到排水作用;為防止注漿過程中壓力過大,將注漿中的水從泄壓孔中導出,保證掌子面穩定,提高注漿的加固效果。具體見圖2。

3.2 施工工藝及流程

定孔位→鉆機就位→鉆孔至設計深度→高壓注漿→提升(沖洗管道)→移位,重復上述流程。

3.3 工藝要求

1)定孔位:根據設計要求,對準孔位,根據不同入射角度鉆進,要求孔位偏差不大于2 cm,入射角度偏差不大于1°。2)鉆機就位:鉆機按指定位置就位,并在技術人員指導下調整鉆桿的垂直度。對準孔位后,鉆機不得移位,也不得隨意起降。3)鉆進成孔:第一個孔施工時,要慢速運轉,掌握地層對鉆機的影響情況,以確定在該地層條件下的鉆進參數。密切觀察溢水出水情況,出現大量溢水出水時,應立即停鉆,分析原因后再進行施工。4)提升鉆桿:嚴格控制提升幅度,每步不大于20 cm,勻速上升,注意注漿參數變化。5)注漿:a.注漿壓力、提升速度。注漿壓力采用0.5 MPa～2.0 MPa,穩壓:1.0 MPa～2.0 MPa。根據監測、擴散半徑等參數調整注漿壓力,加固區端頭1 m范圍內注漿壓力根據橫通道邊墻穩定情況適當減小,并采取降低提升速度的措施進行加強,嚴格控制注漿壓力,同時密切關注注漿量,進行階梯回抽噴射,一般后退分段長度為15 cm,噴射速度 15 L/min～20 L/min,在特殊的注入場合,可以根據各方面要求達到10 L/min的噴射速度。b.注漿順序。為了防止漿液流失,先在注漿加固體四周注漿,使其形成一個封閉圈,然后注漿順序為外部區域由外向內,內部區域由內向外,同一圈孔間隔順序注漿。

3.4 注漿材料及配比

噴漿材料采用水泥+水玻璃雙液漿,設計配合比如下:

水泥漿液:水泥∶水=0.6∶1。

水玻璃溶液:35 Be′。

漿液凝結時間:30 s～60 s(根據地質條件可作適當調整)。

兩種漿液在注入前必須拌和均勻,并經常檢查兩種漿液混合后的凝結時間是否符合設計要求,及時調整漿液配比。

3.5 注漿結束標準和注漿效果評定

預注漿及圍巖注漿后,在分析資料的基礎上進行了注漿效果檢查,采用鉆孔取芯法對注漿效果進行檢查,本設計要求加固后的土體承載力強度值不小于0.8 M Pa,經過取芯抗壓檢查,承載力達到了設計要求,保證了盾構的順利始發。

4 結語

由于西安地質構造地裂縫較多,在每個區間隧道設計和施工中均有盾構區間和暗挖區間并存的現象,在盾構通過暗挖隧道時的端頭加固在地面條件不允許的情況下可改為洞內進行加固,以上僅是一個施工范例,希望能夠為以后的類似地鐵端頭加固施工起到借鑒的作用。

[1]張鳳祥,傅德明.盾構隧道施工手冊[M].北京:人民交通出版社,2005:351-410.

[2]董建剛.盾構隧道滲漏的預防及封堵技術[J].山西建筑,2008,34(27):317-318.