袖閥管注漿加固地鐵暗挖車站鄰近橋梁摩擦樁基礎

陳軍

【摘要】袖閥管注漿工藝，廣泛應用于城市軌道交通工程。廣州地鐵五號線西村站暗挖站臺隧道下穿內環路高架橋摩擦樁橋基，車站地質條件復雜，工程實施難度極大。本工程的順利實施，體現了袖閥管注漿加固工藝在地鐵暗挖工程中的應用價值，可推廣應用于類似工程。

【關鍵詞】袖閥管注漿；暗挖隧道；地鐵暗挖車站；高架橋；摩擦樁

1引言

城市軌道交通工程建設中，受車站站位邊界條件限制，往往需要采用暗挖法施工車站。暗挖車站下穿、旁穿建構筑物即為工程實施的重難點，對周邊建構筑物的保護措施和影響程度，是本工程順利實施的關鍵。

各類既有建（構）筑物中，橋梁樁基礎是比較常見的一種，特別是摩擦樁基礎對地層變形最為敏感，對設計、施工的要求最高，實施難度最大。因控制不當造成摩擦樁沉降過大甚至破壞橋梁結構的事例時有發生，不但造成了較大的經濟損失，而且產生了不良的社會影響。

2工程概況

2.1車站概況簡介

西村站為廣州地鐵5號線第5座車站，預留遠期與地鐵8號線換乘條件，位于環市西路與西灣路交叉口。車站為分離島布置形式，站廳層采用明挖法、站臺層及通道采用暗挖法。車站暗挖站臺隧道橫通道和斜通道均從內環路高架橋的橋基之間穿過。

2.2隧道與橋基關系

暗挖隧道斷面尺寸為寬8.6m，高10.5m的多心圓馬蹄形斷面，隧道初支開挖外邊距25號、34號橋基分別為2.2m和1.8m。隧道與橋基平面、剖面位置關系如下圖1、圖2所示：

圖1 橋基與隧道平面關系 圖2 橋基與隧道剖面關系

2.3工程地質與水文地質

西村站位于西增路地質風化凹槽處，地質巖面起伏較大。

車站范圍地層從上到下依次為雜填土層<1>、淤泥質層<2>、沖積-洪積砂層<3>、沖積-洪積土層<4>、殘積層土層<5>、全風化帶<6>、強風化帶<7>、中風化帶<8>、微風化帶<9>。地下水位為地下約3米。暗挖站臺隧道和斜通道的洞身范圍主要位于<5-2>硬塑狀粉質粘土、<6>全風化帶中，隧道拱頂埋深約5.8～16米。

2.4內環路高架橋基礎形式

因車站范圍位于地質風化凹槽，故內環路高架橋在巖面較高處采用端承樁；巖面較低處采用摩擦樁。其中，25號橋基為樁徑1.5m的鉆孔灌注樁、34號橋基為樁徑1.2m的鉆孔灌注樁為摩擦樁樁基；相鄰跨橋墩基礎為端承樁。

3可能引起橋基沉降的主要原因分析

3.1圍巖應力釋放

暗挖隧道斷面較大，采用的是CRD工法開挖，由于分步開挖，造成初支鋼架封閉時間較長，封閉的不及時性，加之隧道洞身位于粉質粘土層內，地質相對較差，故隨著圍巖應力的釋放，地層會產生較大的變形，變形后，橋基摩擦力減小，從而引起高架橋的沉降。

3.2地層失水固結

隧道開挖后，地下水的滲漏，將引起拱頂上方土層的失水固結，固結后的土體會對橋基摩擦樁產生負摩阻，從而造成橋基的沉降。

3.3站臺隧道和斜通道的群洞效應

在25號、34號橋基附近，先后要施工左線站臺隧道、西端站臺橫通道、右線站臺隧道、斜扶梯通道、站廳橫通道等。暗挖隧道的先后開挖，必然導致土層的多次破壞，其作用效果表現為疊加性的群洞效應。在群洞效應作用下，摩擦樁沉降控制難度非常大。

4加固方案的制定與實施

4.1加固措施的制定

車站范圍地面交通繁忙，對橋基的加固只能考慮從隧道內加固，袖閥管注漿易于操作，對場地要求小，工藝成熟簡單，注漿效果易保證。針對上述可能引起高架橋橋基沉降的原因和袖閥管的特點，決定對25號、34號橋基采用袖閥管深孔注漿進行加固，以控制高架橋沉降，保證施工期間內環路高架橋的安全和正常使用。

袖閥管注漿，是在PVC管上鉆注漿孔作為注漿外管，注漿孔外用橡膠圈包好，注漿時把兩端都裝有密封橡膠塞的注漿芯管插入袖閥管，漿液在壓力作用下脹開橡膠圈進入地層，逐次提升或下降芯管可以實現分段可重復注漿，詳見圖3、圖4。

袖閥管注漿，主要是由外徑φ50mmPVC外管、注漿內管、橡皮套和密封圈等組成，注漿時漿液在壓力作用下，脹開橡膠圈，漿液進入加固地層。通過提升或降低注漿內管，可以實現分段和重復注漿，詳見圖3、圖4。

4.2工藝流程

（1）鉆孔

鉆孔間距1.2～1.5m，梅花形布置，布孔時考慮適當外插角度，孔位偏差不大于50mm。開孔直徑一般為120mm，終孔直徑85mm。鉆孔采用密度為1.25g/cm3的膨潤土護壁，以防止塌孔。

（2）澆筑套殼料

鉆孔達到設計深度后，將套殼料壓入孔內，置換泥漿。套殼料7d無側限抗壓強度宜為0.3～0.5MPa，套殼料的配合比（重量比）水：水泥：黏土=2.3：1：1。

（3）插入袖閥管

袖閥管采用直徑50mm、壁厚4mm的PVC管。袖閥管底部安好堵頭封閉，下管過程中，盡量使其與鉆孔中心對齊。袖閥管孔口處需用布條包裹，以防雜物進入注漿管內。

（4）安設注漿芯管

袖閥管封孔，套殼料達到一定強度后，將注漿芯管插入袖閥管準備注漿。注漿芯管采用直徑20mm的鍍鋅鋼管，縱向長度約2m。施工時要采取措施，以保證注漿芯管提升、下降順暢。

圖5 工藝流程

4.3注漿參數

注漿采用水泥～水玻璃雙液漿。水泥漿水灰比為1：1～1.2：1，水泥漿與水玻璃體積比為1：1，注漿壓力初壓0.3～1MPa，穩壓1～2MPa，注漿速度10～20L/min，注漿步距0.5m。凝膠時間2min。

4.4注漿施工

注漿時采用先周邊、后中間的注漿順序。為防止孔口竄漿，保證注漿質量，施工時采用跳孔注漿的方法。在粉質粘土層<5>中，采用較小的壓力進行滲透注漿；風化巖層及斷層破碎帶中采用較大壓力進行劈裂注漿和裂隙充填。

注漿采用水泥～水玻璃漿液。外圍孔注漿量控制以限制注漿量為主；內部孔注漿至不進漿為止。

4.5質量控制與檢驗

施工中，應嚴格按照設計要求施工。對鉆孔布置范圍、終孔深度、袖閥管安裝長度、注漿孔位、注漿壓力及漿液量應做好詳細記錄，以選取合理的注漿參數和對比注漿效果。

現場施工主要采用記錄分析法、鉆孔取芯法、觀察驗證法相結合，通過綜合分析，對注漿加固效果進行判定。當發現有薄弱部位時，應根據情況考慮是否補充注漿。

施工中應采用觀察驗證、記錄分析、鉆孔取芯等多種方法相結合，綜合分析注漿效果。當發現有薄弱部位時，應根據情況考慮是否補充注漿。

5內環路高架橋橋基沉降量

通過袖閥管注漿加固橋梁基礎，隧道開挖至二襯施工完成，沉降基本穩定，且沉降速率隨施工進度而減小。25號橋基累計沉降13mm；34號橋基累計沉降18mm。達到了注漿加固土體，控制橋基沉降的目的，保證了內環路高架橋的安全和正常使用。

6結束語

廣州地鐵五號線西村站采用洞內袖閥管深孔注漿，有效的加固了內環路高架橋的摩擦樁橋基。本項技術經濟、簡便、可操作性強，與樁基托換或地面加固相比，洞內袖閥管注漿具有投資少、占地小、對環境無影響、施工靈活、工期短等優點。在西村站橋基加固工程的成功應用，取得了良好的經濟和社會效益，可推廣應用于類似的城市軌道交通工程。

參考文獻：

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[2]李強， 王明年. 地鐵車站暗挖隧道施工對既有樁基的影響[J]. 巖石力學與工程學報，2003，（5）：735-741.

[3]程驍， 張鳳祥. 土建注漿施工與效果檢測[M]. 上海： 同濟大學出版社， 1998.