大連地鐵體南區間軟弱圍巖施工

王亮

摘要：本文以大連地鐵216標段穿越DK34+570～DK34+590段軟弱圍巖段及暗渠段施工技術措施，總結軟弱圍巖的施工技術措施，結合工程實例主要介紹超前預注漿及超前支護施工工藝。

關鍵詞：軟弱圍巖；技術措施；預注漿；超前支護

地鐵開挖過程中常遇地質圍巖較差，掌子面不能自穩，出現掌子面坍塌，掉頂，淺埋地段容易出現冒頂現象，嚴重影響施工安全及施工質量。目前處理此類圍巖通常先采用預注漿加固前方圍巖，加固完成后加強超前支護措施后進行隧道開挖。

1 工程概況

大連地鐵216標段穿越DK34+570～DK34+640段，地表鉆孔揭示該處巖體極其破碎，圍巖大多為強風化白云質灰巖，在開挖過程中逼近此段過程中發現地質情況逐漸變差，圍巖不穩定。另外此處區域需要穿越2條寬度3米混凝土暗渠，埋深較深，距拱頂僅6米。結合以上情況報設計單位進行設計變更。最終確定采用超前預注漿加固和超前管棚進行預加固。

2 施工處理技術措施

2.1 處理方案

此段進行超前預注漿加固，注漿范圍為開挖輪廓線外 5m。 在 DK34+568 里程處施作厚 1mC20 混凝土止漿墻，止漿墻與洞壁間設置錨管連接，錨管 4m，外露長度 1m，環向間距 1.2m，單層布置。施工止漿墻過程中于前方拋填適量砂袋，并于止漿墻上預留φ108 孔口管。待止漿墻施作完成后，利用預留孔口管施作鋼花管注漿加固前方充填物及巖體，一次循環注漿長度為 20m。在確認注漿效果后，拆除止漿墻，施作超前預支護。達到預注漿加固效果后進行開挖，開挖采用二臺階加臨時仰拱法開挖，洞身中臺階須封閉成環，開挖時分臺階逐榀開挖，及時支護，施工中加強監控量測，當拱頂位移量累計達到 2cm 時，上臺階應增設臨時仰拱及時封閉。超前預支護采用φ89 超前管棚，環向為拱部范圍，間距 40cm，管棚長度 9m，縱向間距 6m，管內設置鋼筋籠，以提高管棚的剛度。

2.2 超前預注漿加固施工工藝

2.2.1 施工工藝

DK34+570～DK34+590段，注漿范圍為開挖輪廓線外 5m。于 D34K34+568 里程處施作厚 1mC20 混凝土止漿墻，止漿墻與洞壁間設置φ42 錨管連接，錨管 5m，外露長度 0.5m，環向間距1.2m，單層布置。施工止漿墻過程中于前方拋填適量砂袋，并于止漿墻上預留φ108 孔口管，并進行編號。

2.2.2 注漿參數

1）單孔有效擴散半徑 2.0m，終孔間距不大于 3.0m。鉆孔孔徑φ108。

2）注漿范圍為隧道開挖輪廓線外 5m。

3）注漿終壓為 1.5～2MPa。注漿前應進行壓水實驗，據此修正注漿參數。

2.3 超前支護施工工藝

2.3.1 施工工藝

1）施工順序

在注漿完成驗收合格后進行管棚施工。

φ89 超前中管棚施工程序為：測量→搭鉆孔平臺安裝鉆機→鉆孔、清孔驗孔→安裝管棚鋼管→

注漿。

2）施工方法

① 管棚加工

鋼管直徑應符合設計要求，管棚鋼管為熱軋無縫鋼管，外徑 89mm，壁厚 6mm，單根長 25m。

管棚的外插角一般為 1°～3°。第一節鋼管前端要加工成尖錐狀，以利導向插入。（大管棚導管結構圖見下圖 2）導管上設注漿孔，按 15cm 間距梅花形交錯設置，孔徑 12mm，孔間距為 15cm，呈梅花型布置，以利排氣和出漿，導管尾部 1m 不鉆孔，作為止漿段。管棚中間鋼管連接采用 υ76 鋼管連接，υ76 鋼管每處連接長度處不得低于 50cm。管棚注漿采用雙管注漿，管口焊接兩根 υ20 鋼管，一根管口朝上作為排氣管，一根作為注漿管，兩根鋼管均需安裝止漿開關。為便于現場施工，管棚單節長度為 3m。

② 孔平臺搭設

鉆機平臺在預留碴土上搭設，搭設平臺應一次性搭好，鉆孔由高孔位向低孔位進行。平臺要支撐于穩固的地基上，腳手架連接要牢固、穩定，防止在施鉆時鉆機產生不均勻下沉、擺動、位移而影響鉆孔質量。鉆機定位：鉆機要求與已設定好的孔口管方向平行，必須精確核定鉆機位置。用全站儀、掛線、鉆桿導向相結合的方法，反復調整，確保鉆機鉆桿軸線與孔口管軸線相吻合。

③ 鉆孔

鉆機定位后方可進行鉆孔。在開挖工作面處安設受力拱架，并在其上正確標明管棚位置；及時頂管作業，防止塌孔影響頂管作業。鋼管未到設計長度而無法頂進時，視頂進長度作拔管清孔。

④ 清孔驗孔

采用地質巖芯鉆桿配合鉆頭進行反復掃孔，清除浮渣，確保孔徑、孔深符合要求，防止堵孔。鉆孔完成后采用高壓風從孔底向孔口清理鉆渣。清孔完成后采用全站儀檢測孔深、傾角、外插角。

⑤ 安裝管棚鋼管

棚管頂進采用鉆機在人工配合下頂進鋼管。接長鋼管應滿足受力要求，相鄰鋼管的接頭應前后錯開。同一橫斷面內的接頭數不大于 50%，相鄰鋼管接頭至少錯開 1m。

⑥ 注漿

進行長管棚注漿時，對注漿地段的巖性，涌水量、涌水壓力、水溫、涌水的化學特征進行認真研究，據此確定注漿參數。現場確定注漿終壓。以便漿液能夠充分擴散，從而達到堵水和加固危巖的作用。注漿采取一次性注漿。水泥漿液攪拌在拌和機內進行，嚴格按照施工配合比投料，放入的同時一并加入緩凝劑，待水量加足后繼續攪拌 1min，再將水泥投入，繼續攪拌時間不小于 1min。并于注漿過程中不停的攪拌。水泥攪拌嚴防水泥包裝紙及其他雜物混入，拌好的漿液進入注漿機前應進行過濾，未經過濾的漿液不允許入泵。注漿時要考慮注漿擴散半徑，凝結時間要進行確定，然后再進行試驗調試。

2.3.2 管棚參數

① 導管規格：熱軋無縫鋼管及鋼花管，外徑 89mm，壁厚 6mm；

② 管距：環向間距 40cm，單根長 25m；

③ 傾角：可根據實際情況作調整，范圍在 1°～3°；

④ 注漿材料：水泥漿；

⑤ 設置范圍：拱部 120°范圍，每環 38 根；

3 結語

軟弱圍巖隧道施工中采用有效的超前地質預報手段（TSP、地質雷達、超前水平探孔、加深炮孔等）準確預報前方地質情況。當發現前方圍巖軟弱，開挖后可能不能自穩時，采取超前預注漿加固措施和超前支護措施進行預加固，達到穩定前方圍巖的目的。達到加固效果，在前方圍巖穩定后進行掌子面開挖，確保施工安全和施工質量。

參考文獻：

[1]大連地鐵216標段體南區間穿越DK34+570～DK34+590專項施工方案

（作者單位：大連地鐵建設有限公司，作者身份證號碼：21122419711120051X）