地铁区间隧道穿越京山铁路施工控制技术

2010-07-30宫建岗

石家庄铁道大学学报(自然科学版) 2010年1期

宫建岗

(1.上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240;2.中铁十一局集团有限公司,湖北武汉 430000)

0 工程概况

北京地铁五号线区间隧道蒲黄榆至天坛东门段在玉蜓桥两侧下穿京山铁路,地铁左线隧道在京山铁路上行线 K7+109.8、下行线 K7+118.4处与之相交,右线隧道在京山铁路上行线 K7+022.8、下行线K7+030.1与之相交。铁路影响范围为相交点前后各 25m。

影响范围内京山上下行线采用钢筋混凝土轨枕、60 kg无缝线路、R=920m的曲线。涉及供电设备有“京山上行 154#、京山下行 153#接触网混凝土支柱”位于地铁隧道上方,隧道开挖对供电设备产生一定影响。

地铁区间隧道为马蹄形隧道,开挖高度 6.4 m,宽度 5.9 m。复合式衬砌结构包括初期支护(25 cmC20早强喷射混凝土)和二次衬砌(30 cmC30钢筋混凝土)。初衬与二衬之间铺设防水层[1]。

该段地铁隧道埋深 17.0 m(隧道顶距离地面高度),自上而下地层包括杂填土约 1.5 m、粉土约 6m、粘土约 2.5m、粉细砂约 6m、中粗砂约 1 m。

1 帷幕注浆加固技术

为确保隧道施工安全和铁路设施安全,对穿越京山铁路 30 m范围进行帷幕注浆加固。根据隧道断面大小情况及现有设备状况,分三段进行帷幕注浆,每个循环注浆段长 12m,搭接 3.0 m。施工流程图如图1[2]。

图1 区间隧道穿越铁路段施工流程

(1)帷幕注浆加固范围。全断面帷幕注浆加固范围为开挖轮廓外 2.5 m范围,如图2所示。纵向注浆长度每个循环 12 m。

全断面帷幕注浆施工工序主要包括:成孔和注浆。选用的机械设备有:XY-2型地质钻机和 PH15型注浆机。

(2)帷幕注浆成孔。选用 XY-2型地质钻机成孔。钻孔顺序:从拱顶处自上而下、由外向内钻设注浆孔,每成一孔及时退出钻机,安装注浆管。拱部开挖轮廓线外的注浆范围采用小导管,Φ48普通钢管,壁厚 3.5 mm,管头 300锥体。拱部以下注浆范围内采用 Φ48×3.5 mm(公称直径 ×壁厚)的PVC管。成孔直径定为 73 mm,利于安装注浆管,便于封堵孔壁和管壁间空隙,保证注浆效果。钻孔顺序为:先上后下,先外后内。终端注浆管布置如图3所示。

(3)采用全断面帷幕注浆浆液材料,普通水泥 +防水外加剂(水∶水泥 =0.6∶1)(中粗砂、卵石圆砾中,扩散半径 R=0.6 m);超细加固型TGRM水泥特种灌浆料(水∶TGRM=0.6∶1)(粉土、粉质粘土中,扩散半径 R=0.4m)。注浆工艺,先上后下,先外后内,后退式分段注浆,抽管分段设止浆塞。

图2 帷幕注浆设计图(单位:mm)

图3 终端注浆加固范围(单位:mm)

(4)封闭掌子面。注浆前要对掌子面进行网喷混凝土封闭处理,根据注浆压力(砂层 0.6 MPa,土层1.0MPa)不同,调整封闭掌子面混凝土厚度(约 15 cm),但最小厚度不小于 10 cm,必要时应铺设钢筋网片并打设锚管,确保注浆时不产生裂纹和隆起。

(5)注浆。注浆管安装完成后,对掌子面进行二次封闭,然后进行注浆。注浆采用后退式分段注浆,将 12m的注浆管分成 10段进行注浆,通过调整注浆管内的止浆阀位置实现分段注浆。封闭掌子面后,先注 TGRM填充加固型灌浆料(水∶TGRM=0.6∶1),该灌浆料能将孔壁和管壁间的空隙填充密实,并具有一定强度。对所有的注浆管进行填充加固后,再对每一根管进行分段后退式注浆,注浆材料为超细型TGRM水泥特种灌浆料(水∶TGRM=0.8∶1),注浆压力为 0.6MPa,并根据地质情况和注果进行适当调整。注浆效果可通过预留观察孔、注浆压力和注浆量等因素综合分析进行预测,开挖过程中对注浆效果不理想部位须进行重新注浆加固,以保证施工安全。全断面帷幕注浆顺序为:先上后下,先外后内。