雙重管深孔注漿技術在地鐵暗挖隧道施工中的應用

周仕永

（中鐵五局集團有限公司，長沙410000）

1 引言

地鐵沙層地質暗挖隧道下穿市政管線、通道、過街通道等建構筑物，由于砂層的自穩性較差，施工過程中易出現沉降、坍塌等危及人身、隧道以及附近建構筑物安全的問題。因此，如何提高砂層地質地鐵暗挖隧道的支護效果已經成為當今業內研究的重、難點內容。常用的深孔注漿加固施工工藝會帶來加固體強度過高等技術難題。對此，在石家莊地鐵1 號線工程施工過程中，提出了一種雙重管深孔注漿加固施工工藝。

2 工程概況

石家莊地鐵1 號線10 標包括“兩站一區間”。“兩站”為火炬廣場站和石家莊東站，“一區間”為火—石區間，該區間自火炬廣場站后沿現狀長江大道向東敷設至秦嶺大街左轉，沿秦嶺大街向北至石家莊東站。區間由單洞雙線（長116.8m 頂覆土7.6～10m）向單洞單線（2 段雙線延米長244m+98.6m，拱頂覆土12.7～15.7m）過渡，線間距從5.1m 逐漸增大到15.2m。掌子面全部處在中粗砂、粉細砂層，為全斷面砂層施工，施工中出現沉降、塌陷的概率極大。

3 雙重管深孔注漿加固施工的原理及特點

3.1 工藝原理

雙重管深孔注漿加固施工工藝在實際應用過程中，將鉆機的雙重中空鉆桿作為鉆桿和孔內注漿管2 種功用，該鉆桿直徑為42mm，與鉆頭的直徑相同，鉆孔過程中采用清水作為循環液。當鉆孔達到設計深度后，通過在鉆機所采用的雙重鉆桿中分別注入2 種不同的漿液，促使漿液在鉆頭處充分混合后壓入地層中，實現土層加固，控制地層以及施工周邊區域地層沉降塌陷效果的同時，保持砂層易可挖性[1]。

3.2 工藝特點

雙重管深孔注漿加固施工工藝主要具有以下3 個特點：（1）選用水泥、水玻璃為原材料時，既可以控制原材料的使用成本，還可以增強凝膠時間的可控性；（2）工藝中采用的鉆桿發揮了鉆桿和注漿管的雙重作用，縮短了注漿管材拆裝時間，提高了施工效率，縮減了施工成本；相比較傳統的深孔注漿設備來說，改良后的注漿設備無論是在使用效果方面，還是在操作靈活性方面，均表現出了更加優異的性能水平[2]；（3）通過水泥漿、水玻璃2 種漿液混合的方式加固地層，不僅可以提高砂層的自穩性，避免施工過程中出現地層沉降、周邊結構物下沉等問題，還能避免出現傳統深孔注漿加固工藝中存在的加固體強度過高的問題，確保砂層的易可挖性，降低施工難度。

4 雙重管深孔注漿加固施工工藝操作要點

雙重管深孔注漿加固施工工藝主要有以下操作要點：

1）施工準備。施工前，需要對施工現場的地質水文、管線建構筑物等情況進行調查分析，繪制準確的管線分布圖和設計施工圖，避免后續施工過程中對既有管線造成破壞和影響[3]。另外，還需要結合工程項目的地質水文等特征，選擇合理的注漿方案，以確保注漿效果。

2）止漿墻施工。止漿墻的作用是避免注漿施工過程中土層在混合漿液后受壓力影響出現垮塌現象。項目部結合現場情況在掌子面掛設雙層6.5mm 鋼筋網片，并將網片固定在掌子面的鋼管錨桿上，在鋼筋網片上噴射25cm 厚混凝土作為止漿墻。

3）測量定位。為確保工藝的最佳效果，需要在施工前進行鉆孔布局和測量定位。根據工程項目的實際情況及設計要求，在初支輪廓線內0.5m 處，按照0.4～0.5m 的距離進行孔位布置。對止漿墻上需要打孔的位置，在孔位置測量后進行標記。

4）漿液配合比確定。注漿采用的漿液配合比需要結合項目的設計要求和實際情況確定，注漿開始前，先按比例配好原液：配制漿液所采用的原液主要為水泥漿、水玻璃和稀硫酸3 種，其中，水泥漿由水泥和水以1∶1 質量比混合而成；水玻璃由水玻璃和水以1∶1 的體積比混合而成；稀硫酸由濃度為98%的濃硫酸和水以1∶33 的體積比稀釋而成。由3 種原液可以快速配制出工程施工所需的改性水玻璃漿液、水泥-水玻璃漿液（其中改性水玻璃漿液是通過1∶1 比例的水玻璃和稀硫酸混合后制成；水泥-水玻璃漿液則是由1∶1 比例的水泥漿和水玻璃混合制成）。配比可進行適當調整，以獲得最佳配比，確保注漿效果。

5）鉆孔。在鉆孔前，需要對鉆機的傾角進行多方面檢測，若發現鉆機的傾角超出設計范圍，應及時進行調整，然后對鉆機進行固定，防止鉆機在鉆進過程中出現鉆孔角度偏離；其次，進行首孔鉆進時，鉆機需要慢速鉆進，以方便工作人員進一步明確土層的實際情況以及土層對鉆機鉆進過程中造成的影響，合理調整實際鉆進過程的鉆井角度及速度。在鉆進過程中，應采用清水作為循環液，同時鉆進過程要注意觀察孔壁的返水出渣現象，防止鉆進過程中出現抱桿的情況。

6）后退式注漿。當鉆孔達到設計深度后，鉆機即開始進行后退式注漿。具體如下：（1）當鉆孔達到設計深度后，即可采用預先配置好的雙重漿液進行注漿；（2）注漿時，應先注入改性水玻璃漿液，通過流動性對鉆孔進行疏通、潤滑及封堵，防止在后續注漿過程中出現塌孔、抱桿、溢出等問題；（3）改性水玻璃漿液注入完成后，通過分段后退注入的方式進行水泥-水玻璃漿液注漿，在施工過程中，每個分段約為1m，每次注入量需要根據砂層情況進行合理確定，直到整個孔注漿完成為止；（4）在鉆桿后退注漿過程中，為防止出現漿液凝固、堵塞管路、抱桿等問題，應在后退的同時注入一定量的清水。

7）注漿效果評定。效果評定應做好以下幾方面工作：（1）明確注漿循環結束標準。注漿前，需要先明確總注入量標準，并加大對施工過程中的檢測管理。若在施工過程中發現有單孔注漿量未能達到標準要求，應進行及時補漿，直到超過標準為止。（2）注漿效果檢測。對于注漿效果的檢測將通過抽樣鉆探的方式進行，即通過鉆孔取芯進行注漿質量檢測，檢測過程中不得利用現有注漿孔，而是需要在注漿范圍重新鉆孔取出成品進行質量檢測。芯樣無側限抗壓強度超過0.4MPa 代表合格，反之則代表不合格。

該項目全斷面砂層暗挖過程中經過雙重管深孔注漿加固處理，對掌子面進行有效加固，預防了砂層溜坍風險，保證了施工安全；減少了砂層溜坍，縮短了施工周期，提高了施工效率；由于注漿效果可控性強，有效控制了隧道開挖時地面、周邊管線等建構筑物的沉降，區段暗挖下穿的多條重要管線、過街通道和下穿的項目部駐地交通道口施工中未發生一次險情和沉降，降低了社會影響。

5 結語

綜上所述，本文結合石家莊地鐵1 號線10 標段暗挖施工，提出一種雙重管深孔注漿加固施工工藝，該技術更適用于地鐵暗挖隧道在沙層中的加固，可以保持砂層易可挖性，對砂層進行加固，控制地層以及施工周邊區域地層沉降塌陷的效果，所以，該工藝可在類似地鐵工程施工中進行推廣。