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袖阀管注浆施工技术在北京地铁暗挖区间施工中的应用

2012-08-15牛志国

科技传播 2012年7期
关键词:袖阀水玻璃水泥浆

牛志国

北京城建勘测设计研究院有限责任公司,北京 100101

0 引言

袖阀管注浆是在浆液经过注浆泵加压后,通过连接管进入注浆管,聚集到袖阀管注浆管段,然后通过直径6mm的泄浆孔的PVC管(即袖阀管),在压力作用下,将包裹在PVC管外的橡胶圈胀开。当压力逐渐增大到一定程度,被加压的浆液就会沿着地层结构产生填充、渗透、压密、劈裂流动,浆液在地层中形成固结体,从而达到增加地层强度,降低地层渗透性的目的。北京地铁十四号线右安门外站-北京南站暗挖区间成功地利用了这一技术,在区间正线导洞施工过程中对地层进行超前加固、止水,为暗挖施工提供了安全保障。

1 工程概况

区间自右安门外站沿凉水河北岸向东,穿越开阳里西巷、开阳里东巷、开阳路与北京南站预留工程对接。根据隧道断面的变换,分别采用了台阶法、CRD法、双侧壁导坑法施工,区间全长628.953m,结构顶覆土厚度为12m~15m主要穿越砂土层、粉土层、卵石层。施工难度集中在下面几点:1)区间侧穿凉水河;2)区间下穿老旧平房区;3)结构顶以上土层内有φ1200上水管线、φ1800雨水管线、φ1750mm污水管线等18条风险较大的地下管线。

为了确保施工的安全和进度,改良土体、有效的控制地下水渗漏,区间正线导洞在施工过程中采用了袖阀管注浆加固的施工工艺。

2 区间袖阀管施工过程

2.1 施工前准备情况

1)材料准备:水泥:PO.42.5级普通硅酸盐水泥,存放3个月后必须满足试验要求。水玻璃:40Be'~45Be';2)配合比要求:水泥浆水灰比为0.8:1; 水泥~水玻璃双液浆W:C=0.8~1:1(重量比)、C:S=1:1(体积比),水玻璃浓度30Be'~35Be';3)主要机具:ZDY-1500型钻机,KBY-50/70型双液注浆泵,高压管路和搅拌系统。

2.2 袖阀管钻孔施工实施过程

袖阀管钻孔施工包括放样定位、钻机钻孔、插入袖阀管等。

2.2.1 放样定位

根据隧道拱部中心激光在掌子面标出隧道中心线、起拱线上1.5m线作为定位布点坐标XY轴,再通过这些坐标点,采用拉线和卷尺量测的方法定出钻孔孔位。

2.2.2 钻机钻孔

1)利用地质钻机采用φ89的钻头钻孔,钻孔竖向平面误差≤5cm,钻孔角度≤±1度;2)钻机就位后,应使钻机平台平整稳固,在开钻前根据深孔注浆参数中加固范围定出每排钻孔角度,并在钻进2m时及以后每加一节钻杆均需对钻机调平校正;3)圆砾、卵石层中为防止钻孔的塌孔,采用套管跟进钻孔,完成钻孔后,安设注浆管后,将套管拔出;4)为保证钻孔质量,应注意:在钻孔时,保证转速均匀;在换钻杆时,钻杆提升和放下应保持垂直,以免扩孔。

2.2.3 安设袖阀管

在钻孔结束后立即插入袖阀管,袖阀管每节3m,通过螺纹的接头连接,管端加闷盖封闭,管接头密封可靠。袖阀管每节连接好后,依次下放到钻孔中,直到孔底,下放时尽量保证袖阀管的中心与钻孔中心重合。保证袖阀管的上端头露出掌子面10cm~20cm,再用套头套牢,防止杂物进入管内。

2.2.4 清孔

袖阀管安装好并堵头,对管中注入清水,根据现场溢浆孔长度(30cm/段),分段检查袖阀管泄浆孔是否畅通。

2.3 袖阀管注浆施工实施过程

区间采用KBY-50/70双液注浆泵和SYB-60/160单液注浆泵分别对不同的地层进行注浆作业。注浆方式采用后退式分段注浆,注浆过程中做好详细的注浆记录。现场注浆的工艺为:

1)将内管和双塞管连接好放到袖阀管底部;2)将内管顶部和液压注浆泵的出浆端连接,中间接有压力表;3)通过搅拌机配制水泥浆,把配制好的水泥浆注入到塑料容器中;4)在另一塑料容器中,调制水玻璃溶液,使得溶液的浓度在 30 Be'~35Be'之间;5)把液压注浆泵的进浆端分别放到水泥浆和水玻璃溶液中;6)开启液压注浆泵进行注浆,水泥浆和水玻璃的体积比为 1:1;7)注浆压力达到1.5MPa范围内持续5min后,外拔注浆内管,退管长度控制在50cm以内。

2.4 袖阀管注浆结束标准及效果检查

2.4.1 注浆结束标准

深孔注浆结束控制,采用注浆量和注浆压力双控方法,以浆液注入量控制为主,泵送终止压力控制为辅。一方面每节(0.5m)注浆量控制在0.1m3~0.2m3;另一方面注浆压力达到设计控制值1.5MPa,持续稳定压力5min,压力不低于1.0MPa。

2.4.2 效果检查

注浆效果检查主要包括土体粘结力检查和渗水检查。土体粘结力检查通过地质钻机取芯,报送试验室检查注浆体强度是否达到设计值。

3 地面沉降监测

通过对沉降数据的采集,分析利用袖阀管注浆对地层加固,减少施工及环境安全的效果。监测数据分析显示,平房区沉降量最大值为-5.9mm、管线沉降量最大值为-5.4mm、地表沉降量最大值为-12mm,而且沉降速率比较均匀,控制在1mm/d以内。说明袖阀管注浆方法对地下水的控制、地层加固、控制沉降量具有良好的效果。

4 结论

右安门外站-北京南站暗挖区间水文地质条件较为复杂,区间正线存在两层地下水(上层滞水、潜水),结构顶板主要位于中砂⑥层。为了更好的控制由于施工引起的沉降量,区间隧道正线导洞施工采用袖阀管注浆工艺。现场施工情况证明,利用袖阀管注浆工艺,对加固掌子面前方土体、提高地层刚度效果明显,对地下水的防渗、堵漏能够起到明显的控制作用,能有效地降低暗挖施工的风险。

[1]刘长生.袖阀管注浆法在公路路基病害处治中的应用[J].山西建筑,2008(13).

[2]陈志良.袖阀管注浆工艺在深圳地铁基础加固中的应用.铁道标准设计,2005(12).

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