穿越交通主干線暗挖通道地質加固

郜金東(中鐵十五局集團第五工程有限公司,河南洛陽 471002)

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穿越交通主干線暗挖通道地質加固

郜金東
(中鐵十五局集團第五工程有限公司,河南洛陽 471002)

【摘 要】由于重點交通線路的道路車流量大,一項工程的完成的重點是在通道開挖過程中保證初支結構的安全,如果隧道周圍土體失穩,便會影響運行管線的安全和地表交通。本文從地質加固技術的應用原因、施工工藝、施工效果等方面結合實際施工,闡述深孔注漿技術在城市軌道工程中的應用情況。進一步證明,深孔注漿對穿越交通主干線地質加固在現場得到了很好的實踐。

【關鍵詞】地質加固 深孔注漿 城市軌道

1 工程概況

北京地鐵14號線十里河站結構總長231.24m，車站標準段寬度23.1m，底板埋深18.12m，頂板覆土約為4m，為地下兩層三跨箱型框架結構。附屬結構包括:3個出入口、2個風亭、3個換乘通道。

圖1

圖2

通道采用暗挖法施工，通道從14號線站廳層預留口開始，獨頭掘進，與10號線站廳層等標高實現換乘和過街。通道均垂直下穿三環路及輔路和十里河橋引橋。其中1號過街通道凈寬5.3m，覆土4m，下穿十里河橋覆土9m(含引橋填料高度)，拱頂、拱底直墻結構，總長度74.8米。2號、3號換乘通道凈寬5.3m，覆土4～6.5m，下穿十里河橋覆土10.5m(含引橋填料高度)，拱頂、拱底直墻結構，總長度96.1米。正常段采用CD工法施工，人防段采用CRD工法施工。在引橋兩側擋土墻2/3高處打設15米錨索，錨固端長10米，自由端5米，對引橋擋土墻進行加固。

2 選擇地質加固技術的應用原因

北京三環路及輔路為重要交通道路，道路車流量大，且道路下方有10條市政管線運行。通道開挖過程容易隧道周圍土體失穩，影響運行管線的安全和地表交通，保證初支結構的安全是該工程的難點。深孔注漿技術已在北京地鐵多條線路應用并推廣，地質得到改造，圍巖強度均勻，圍巖的密實性、含水及透水性得到有效改善。

通道主要穿越地層從上到下依次為:粉土③層、粉質粘土③1層、粉細砂④3層，通道板坐落于粉細砂④3層。通道主要穿過上層滯水(一)穩定水位深度5.5～9.2m。

通道下穿三環路及十里河橋一級風險源共11處，其中地下管線一級風險源10處，垂直下穿十里河橋擋土墻一級風險源1處。具體如表1所示。

暗挖通道采用了全斷面袖閥管后退式深孔注漿加固土層，改良地質條件，防止涌泥、坍塌事故，保證上方管線安全，將管線的沉降值控制在設計允許范圍內，克服了該工程難點。

3 深孔注漿施工工藝

深孔注漿， 每循環注漿段長12m，開挖10m，通道全斷面通道周邊外擴2至2.5m范圍為加固體范圍， 隧道拱部輔以小導管注漿支護短循環方式施工。

3.1 布孔(圖1,圖2)

3.2 工藝參數

(1)注漿方式:采用袖閥管后退式注漿方式。

表1

圖3

(2)注漿材料:采用水泥-水玻璃雙液漿(水泥漿質量比水泥:水=1:1，水玻璃液體積比水玻璃:水=0.6:0.4。可根據試驗適當調整)，套殼料(水泥:粘土:水=1:1.5:1.88，漿液比重約為1.5，漏斗粘度24-26s。

(3)施工設備選擇:根據隧道實際情況與設備尺寸，建議采用二重管鉆機，便于洞內施工作業。

(4)注漿壓力:初壓為0.3～0.75MPa，終壓為0.5～1.0MPa。

(5)施工期間加強洞內引橋擋墻、地下管線的監測。

(6)注漿量:平均每米管漿液0.283方，先施工的注漿量較大，后施工的相鄰孔注漿量較小，以壓力值控制(終壓0.5-1.0MPa)。

3.3 注漿加固體強度要求

土體加固注漿完成后要求土體無側限抗壓強度0.5～0.8Mpa，有止水要求時檢測滲透系數，不大于1*10-6cm/s。

3.4 施工工藝流程(圖3)

過程控制:

(1)在封閉的掌子面上，按圖紙放樣出每個鉆孔的具體位置，便于控制孔間距與預防跳孔。

(2)鉆機按指定位置就位，調整鉆桿的垂直度。

(3)鉆孔和注漿順序由外向內，同一圈孔間隔施工。

(4)安裝袖閥管、澆注套殼料及固管止漿

(5)鉆孔至設計深度并采用清水洗孔后，立即將套殼料通過鉆桿泵送至孔底，自下而上灌注套殼料至孔口溢出符合濃度要求的原漿液為止。

(6)依次下入按注漿段配備的袖閥花管和芯管，下管時及時向管內加入清水，克服孔內浮力，順暢下入至孔底。

(7)灌入套殼料。

套殼用量(m3)=1.3×π×R(鉆孔半徑2-袖閥管半徑2)×H注漿段高度。

套殼料澆注方法:成孔后，將鉆桿下到孔底，用泥漿泵將拌好的套殼料經鉆桿注入孔內注漿段。

(8)固管止漿。在袖閥管外花管與孔壁之間的環狀間隙處下入注漿管，在孔口上部2米孔段壓入止漿固管料，直至孔口返止濃漿為止。止漿固管料采用速凝水泥漿，水:水泥=1:1.5。可采用水玻璃或氯化鈣作速凝劑。

(9)開環。灌漿的前期階段，使用稀漿(或清水)加壓開環。

(10)灌漿。采用雙栓塞芯管進行灌漿，根據各組注漿參數表要求，從孔底自下而上進行注漿，每排孔眼作為一個灌漿段，其段長為50cm。全孔段注漿完成后，間歇一段時間再進行第二次注漿，間歇時間控制在10～30min之內。

(11)后備注漿措施。每孔注完漿后，用φ20水管插入袖閥管內，泵入清水把袖閥管內殘留水泥漿沖洗干凈，以備復注。漿管口用膠布封上，以備在以后開挖過程中，地面出現沉降時，進行重復注漿。

4 深孔注漿效果

(1)注漿后換乘通道掌子面照片顯示，對土體擠密加固效果良好。

(2)從監控量測數據顯示，最大沉降位置位于換乘通道與地鐵10號線十里河站結合部，其影響原因可能是該部位已經過樁基擾動，累計最大沉降值5.57mm，變化速率為0.13mm/d，滿足設計要求，證明深孔注漿加固有效，能夠滿足下一步換乘通道開挖的需要，地表沉降可控。

(3)考慮到換乘通道個別段落通過砂土層，穩定性較差、滲透系數大、可注性強，建議砂土段深孔注漿漿液為AB液，即改性水玻璃，以加強注漿效果。

(4)對于與通道初支輪廓線存在較大間距的加強傾角孔的注漿質量，對于與通道初支輪廓線間距小或者密貼的風險源，要加強拱部水平孔的注漿質量。

深孔注漿對穿越交通主干線地質加固在現場得到了很好的實踐，滿足了安全、質量、進度、效益等各方面的要求，為工程的下一步施工奠定了堅實基礎。

參考文獻:

[1]北京地鐵14號線十里河站附屬結構(三)施工圖(B版).

[2]楊建新.北京地鐵下穿小月河深孔注漿施工技術.《鐵道標準設計》,2007年S2期.

[3]茍明中.注漿在地鐵礦山法隧道中的應用.《鐵道工程學報》, 2007年第05期.

作者簡介:郜金東(1980—),女,河北吳橋人,本科,工程師,研究方向:城市軌道。