穿越交通主干线暗挖通道地质加固

郜金东(中铁十五局集团第五工程有限公司,河南洛阳 471002)



穿越交通主干线暗挖通道地质加固

郜金东
(中铁十五局集团第五工程有限公司,河南洛阳 471002)

【摘 要】由于重点交通线路的道路车流量大,一项工程的完成的重点是在通道开挖过程中保证初支结构的安全,如果隧道周围土体失稳,便会影响运行管线的安全和地表交通。本文从地质加固技术的应用原因、施工工艺、施工效果等方面结合实际施工,阐述深孔注浆技术在城市轨道工程中的应用情况。进一步证明,深孔注浆对穿越交通主干线地质加固在现场得到了很好的实践。

【关键词】地质加固 深孔注浆 城市轨道

1 工程概况

北京地铁14号线十里河站结构总长231.24m，车站标准段宽度23.1m，底板埋深18.12m，顶板覆土约为4m，为地下两层三跨箱型框架结构。附属结构包括:3个出入口、2个风亭、3个换乘通道。

图1

图2

通道采用暗挖法施工，通道从14号线站厅层预留口开始，独头掘进，与10号线站厅层等标高实现换乘和过街。通道均垂直下穿三环路及辅路和十里河桥引桥。其中1号过街通道净宽5.3m，覆土4m，下穿十里河桥覆土9m(含引桥填料高度)，拱顶、拱底直墙结构，总长度74.8米。2号、3号换乘通道净宽5.3m，覆土4～6.5m，下穿十里河桥覆土10.5m(含引桥填料高度)，拱顶、拱底直墙结构，总长度96.1米。正常段采用CD工法施工，人防段采用CRD工法施工。在引桥两侧挡土墙2/3高处打设15米锚索，锚固端长10米，自由端5米，对引桥挡土墙进行加固。

2 选择地质加固技术的应用原因

北京三环路及辅路为重要交通道路，道路车流量大，且道路下方有10条市政管线运行。通道开挖过程容易隧道周围土体失稳，影响运行管线的安全和地表交通，保证初支结构的安全是该工程的难点。深孔注浆技术已在北京地铁多条线路应用并推广，地质得到改造，围岩强度均匀，围岩的密实性、含水及透水性得到有效改善。

通道主要穿越地层从上到下依次为:粉土③层、粉质粘土③1层、粉细砂④3层，通道板坐落于粉细砂④3层。通道主要穿过上层滞水(一)稳定水位深度5.5～9.2m。

通道下穿三环路及十里河桥一级风险源共11处，其中地下管线一级风险源10处，垂直下穿十里河桥挡土墙一级风险源1处。具体如表1所示。

暗挖通道采用了全断面袖阀管后退式深孔注浆加固土层，改良地质条件，防止涌泥、坍塌事故，保证上方管线安全，将管线的沉降值控制在设计允许范围内，克服了该工程难点。

3 深孔注浆施工工艺

深孔注浆， 每循环注浆段长12m，开挖10m，通道全断面通道周边外扩2至2.5m范围为加固体范围， 隧道拱部辅以小导管注浆支护短循环方式施工。

3.1 布孔(图1,图2)

3.2 工艺参数

(1)注浆方式:采用袖阀管后退式注浆方式。

表1

图3

(2)注浆材料:采用水泥-水玻璃双液浆(水泥浆质量比水泥:水=1:1，水玻璃液体积比水玻璃:水=0.6:0.4。可根据试验适当调整)，套壳料(水泥:粘土:水=1:1.5:1.88，浆液比重约为1.5，漏斗粘度24-26s。

(3)施工设备选择:根据隧道实际情况与设备尺寸，建议采用二重管钻机，便于洞内施工作业。

(4)注浆压力:初压为0.3～0.75MPa，终压为0.5～1.0MPa。

(5)施工期间加强洞内引桥挡墙、地下管线的监测。

(6)注浆量:平均每米管浆液0.283方，先施工的注浆量较大，后施工的相邻孔注浆量较小，以压力值控制(终压0.5-1.0MPa)。

3.3 注浆加固体强度要求

土体加固注浆完成后要求土体无侧限抗压强度0.5～0.8Mpa，有止水要求时检测渗透系数，不大于1*10-6cm/s。

3.4 施工工艺流程(图3)

过程控制:

(1)在封闭的掌子面上，按图纸放样出每个钻孔的具体位置，便于控制孔间距与预防跳孔。

(2)钻机按指定位置就位，调整钻杆的垂直度。

(3)钻孔和注浆顺序由外向内，同一圈孔间隔施工。

(4)安装袖阀管、浇注套壳料及固管止浆

(5)钻孔至设计深度并采用清水洗孔后，立即将套壳料通过钻杆泵送至孔底，自下而上灌注套壳料至孔口溢出符合浓度要求的原浆液为止。

(6)依次下入按注浆段配备的袖阀花管和芯管，下管时及时向管内加入清水，克服孔内浮力，顺畅下入至孔底。

(7)灌入套壳料。

套壳用量(m3)=1.3×π×R(钻孔半径2-袖阀管半径2)×H注浆段高度。

套壳料浇注方法:成孔后，将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆注入孔内注浆段。

(8)固管止浆。在袖阀管外花管与孔壁之间的环状间隙处下入注浆管，在孔口上部2米孔段压入止浆固管料，直至孔口返止浓浆为止。止浆固管料采用速凝水泥浆，水:水泥=1:1.5。可采用水玻璃或氯化钙作速凝剂。

(9)开环。灌浆的前期阶段，使用稀浆(或清水)加压开环。

(10)灌浆。采用双栓塞芯管进行灌浆，根据各组注浆参数表要求，从孔底自下而上进行注浆，每排孔眼作为一个灌浆段，其段长为50cm。全孔段注浆完成后，间歇一段时间再进行第二次注浆，间歇时间控制在10～30min之内。

(11)后备注浆措施。每孔注完浆后，用φ20水管插入袖阀管内，泵入清水把袖阀管内残留水泥浆冲洗干净，以备复注。浆管口用胶布封上，以备在以后开挖过程中，地面出现沉降时，进行重复注浆。

4 深孔注浆效果

(1)注浆后换乘通道掌子面照片显示，对土体挤密加固效果良好。

(2)从监控量测数据显示，最大沉降位置位于换乘通道与地铁10号线十里河站结合部，其影响原因可能是该部位已经过桩基扰动，累计最大沉降值5.57mm，变化速率为0.13mm/d，满足设计要求，证明深孔注浆加固有效，能够满足下一步换乘通道开挖的需要，地表沉降可控。

(3)考虑到换乘通道个别段落通过砂土层，稳定性较差、渗透系数大、可注性强，建议砂土段深孔注浆浆液为AB液，即改性水玻璃，以加强注浆效果。

(4)对于与通道初支轮廓线存在较大间距的加强倾角孔的注浆质量，对于与通道初支轮廓线间距小或者密贴的风险源，要加强拱部水平孔的注浆质量。

深孔注浆对穿越交通主干线地质加固在现场得到了很好的实践，满足了安全、质量、进度、效益等各方面的要求，为工程的下一步施工奠定了坚实基础。

参考文献:

[1]北京地铁14号线十里河站附属结构(三)施工图(B版).

[2]杨建新.北京地铁下穿小月河深孔注浆施工技术.《铁道标准设计》,2007年S2期.

[3]苟明中.注浆在地铁矿山法隧道中的应用.《铁道工程学报》, 2007年第05期.

作者简介:郜金东(1980—),女,河北吴桥人,本科,工程师,研究方向:城市轨道。