CRD法浅埋暗挖小导管超前注浆施工工艺

张天真　石领　梁诚

（中铁十六局集团有限公司，北京　100023）

CRD法浅埋暗挖小导管超前注浆施工工艺

张天真石领梁诚

（中铁十六局集团有限公司，北京100023）

以郑州地铁1号线新郑州大学站1、2号出入口通道暗挖段为工程实例，着重介绍CRD法浅埋暗挖小导管超前注浆施工工艺，并给出CRD法施工要点和技术措施，目前1、2号出入口通道已经施工结束，未出现任何工程质量问题。因此，在郑州西区地层的CRD法浅埋暗挖施工中，小导管代替管棚能够满足工程要求。该研究成果可为郑州市地铁后续工程和全国类似工程的设计与施工提供参考。

CRD法；浅埋暗挖；小导管；施工工艺

随着城市轨道交通建设的高速发展，地铁施工各种工法被进一步完善，浅埋暗挖法因其灵活多变、无须大型机械设备配合、不干扰地面交通和附近建筑物等优点，在城市地铁施工中被广泛应用。但由于城市地铁埋深较浅、地面建筑物密集、地下管线复杂、地质情况多变等特点，在地铁隧道施工中经常出现坍塌和地面沉降等事故，为尽量保证隧道施工安全、稳定，不破坏周边建筑物、管线以及控制地面沉降，在浅埋暗挖施工中采取辅助工法来加固地层保证安全［1］。

目前，可应用于浅埋暗挖隧道中的超前加固种类较多，如水平旋喷桩、大管棚、超前小导管注浆、冻结法等［2］。其中，超前小导管注浆辅助工法操作工艺简便，在软弱地层加固中得到了广泛应用［3，4］。郑州城市建设较晚，建设强度较高，目前在建3条线，地铁施工主要采用常规方法：车站基坑采用排桩（地下连续墙）+内支撑，区间隧道采用盾构，出入口通道主要采用浅埋暗挖。郑州地层条件较好，多个出入口浅埋暗挖通道采用超前小导管代替大管棚，但目前关于郑州地铁浅埋暗挖法施工风险的研究报道较少。本文以郑州地铁1号线新郑州大学站1、2号出入口为工程实例，给出了小导管超前注浆施工工艺。

1　施工工艺

新郑州大学站1、2号出入口浅埋暗挖通道的施工工艺如下：测量放线→截桩→设置马头门加强环→打设超前小导管→超前注浆→开挖隧道土方→安装钢钢架→焊接纵向连接筋→挂钢筋网→喷射砼→拆除临时中隔壁→防水施工→二衬施工→二衬背后注浆→一直向前循环。

1.1马头门施工

1、2号出入口需从明挖段南侧围护桩上开马头门进入暗挖施工。截桩与马头门施工密切配合，确保施工安全。断面初期支护的拱架位置连续布置三榀型钢钢架。截桩施工时，采取破二跳二，全断面破除原则，具体施工方法如下。

1.1.1测量放线。在桩墙相应位置放线，划出马头门准确轮廓及准备剔凿范围。由拱顶分中，将需要破除的灌注桩编号，需破除灌注桩6根，分二步进行。凿除灌注桩砼，切除桩部分主筋，钢筋的切除以即可将加强环的三榀钢架分段穿入，又尽可能多地保留桩主筋为宜。

1.1.2加强环钢架施工。加强环钢架为两桩间距并留搭接长度，不设节点板。安装时随开挖剔凿段跳放。先在开凿段内侧放入一榀加强环钢架，焊接完毕后再于同一开凿段外侧放入另一榀加强环钢架，三榀钢架横向并排，然后焊牢。钢架安装就位，纵向土体内打入双排连接筋，底部挂网，连接筋与钢架、桩主筋焊实，保证桩、环与未来的初衬结构连接牢固，形成整体。

1.1.3喷射砼。钢架安装完毕后用加气砖填充两端部分空间，以保证喷射砼后露出钢架接头，方便下步衔接，准备工作完成，喷射砼，将开槽部分喷满。各段钢架安装及砼喷射完毕后，形成一定完整加强拱。拱部施工完毕，继续开凿两侧墙及中隔壁，临时仰拱处。侧墙与中隔墙可一次完成，临时仰拱做法与拱部相同。凿桩完毕后，侧墙处置入加强环钢架，第一、二、三道临时仰拱与中隔壁处放置初衬钢架，网喷射砼。至此完成第一台阶部分钢架闭合，拱部加强环落地生根。

图1　小导管加工图

1.2地层超前支护及加固

暗挖出入口通道初支结构采用超前小导管注浆加固土层，以保证施工过程中地层的安全稳定，控制施工引起的地表沉降；安装型钢钢架并喷射C25砼形成初支结构。由于过主路、埋深浅、管线距拱顶近，施工中需加强注浆参数。小导管注浆依照“注浆一段，开挖一段，环环推进，步步为营”的原则施工。隧道开挖前拱部及侧壁采用φ42× 3mm的双层超前小导管进行超前注浆加固地层，导管长度4m，每三榀一打，外插角5°～15°/30°，环向间距300mm。

1.2.1小导管的制作。小导管选用Φ42×3mm的普通钢花管，长度4m。导管前端做成尖锥形封闭，在距头部1.0m以下每隔15cm，交叉钻Φ8mm的孔（见图1）。

1.2.2钻孔、插管。钢架架立后在钢架上方钻孔，用YT-28风钻钻孔。导管沿开挖轮廓环向间距300mm，外插角5°～15°/30°，小导管外露20cm以便安设注浆管路。

成孔后用自制35风管吹（清）孔，清孔后插入小导管，如插入困难，可用带冲击的YT-28风钻顶入，施工中保护钢管尾部不被损坏，以便与高压注浆管连接。导管插入长度不小于管长的90%，尾端和钢架主筋焊接牢固。

1.2.3导管周围封闭。排管完成后，喷射混凝土封闭支护。为堵塞孔壁与导管之间空隙，防止浆液泄漏，前方工作面在管附近和支护一起喷8～10cm厚混凝土或在孔隙处用速凝水泥封堵，封闭管口后连接注浆管路注浆。

1.2.4注浆施工。注浆施工工艺图见图2，施工流程见图3。

图2　注浆施工工艺图

图3　注浆管注浆施工流程

1.2.5注浆参数。注浆材料为水泥——水玻璃双液浆；注浆扩散半径0.3m；注浆速度30～50L/min；凝结时间15～20min；注浆压力：0.5～1.0MPa；水泥浆水灰比（重量比）0.8∶1.0～1.5∶1.0，水泥浆水玻璃比（体积比）1.0∶0.4～1.0∶0.8或根据现场情况确定。

1.2.6注浆量计算。单根小导管注浆量计算公式如下［5］：

式（1）中：R为扩散半径，取0.3m；L为注浆管长度，取4.0m；n为孔隙率，取0.3；α为注浆系数（α=0.7～0.9），取0.85；β为浆液损耗系数（β=1.1～1.4），取1.2。

经计算Q=0.346m3，沿环向共布置122根小导管，则每延米注浆量122Q/1.5=28.14m3。

1.2.7配制浆液。①水泥浆的配制根据预配制水泥浆的体积，按水灰比计算出所需的水泥、水的用量。施工中宜采用水灰比为W∶MC=1∶1。根据用量，首先在容器中加入水和水泥，强力搅拌，混合均匀。②水玻璃浆的配制在浓水玻璃中加入水，边加水边搅拌，边用玻美计测试其浓度，到达所需要的稀释浓度为止。施工中宜采用水玻璃浓度为30～40Be’。

1.2.8注浆作业。注浆管全部布设完成后，检查密封情况，就绪后开始注浆。进浆速度一般每根导管控制在30L/min以内。稠度控制在18±2s，据此计算单孔注浆量，定量注浆。注浆压力由小到大，从开始0MPa升至终止压力1MPa，然后稳压至60s，即可停止注浆，稳压压力为0.5～0.6MPa。为防止浆液外漏，注浆后导管立即用棉纱封堵。注浆后清洗注浆管路，进入下一循环开挖施工。

1.2.9管线周围注浆措施。暗挖通道开挖前准确勘查通道上方管线的位置及高程，把管线位置绘制到图纸中，在图纸上定位管线周围小导管打设的角度。通道开挖至管线附近时，按照图纸上标注的小导管打设的角度准确打设小导管。

管线周围土体孔隙率较大，小导管注浆时，根据实际情况合理适当调整浆液的比重，延长注浆的时间，增加注浆量。待管线周围浆液充分凝结后再开始开挖。

2　土方开挖技术方案

出入口暗挖部分断面为拱顶直墙形式，采用CRD法开挖，每循环进尺0.5m。土方采用人工挖掘，小推车运输，汽车吊吊装出土，施工现场根据需要在中隔板留设下土孔洞，以便于上导洞掌子面出土。

2.1拱顶直墙结构断面CRD法开挖

拱顶直墙断面开挖分4个洞室分别依次进行开挖，洞室间设中隔壁、中隔板。开挖顺序为1号导洞→2号导洞→3号导洞→4号导洞，每导洞断面纵向错开距离不小于5m（见图4）。

2.1.1上部导洞开挖。注浆加固后采用环行核心土法开挖，首先开挖拱顶及中隔壁上半部分土方，留核心土，喷射砼形成临时支护，在迅速开挖侧墙及中隔壁位置土方，核心土的高1.5m左右，长1～1.5m，两侧距开挖面留够作业空间0.8m左右，可根据周边作业空间需要适当调整，安装拱架后喷射砼，最后开挖核心土，安装临时仰拱，喷射砼粉笔成环。掌子面留1∶0.3～1∶0.2坡度。临时仰拱架设落后拱顶钢架2～3榀。

2.1.2下部导洞开挖。下导洞开挖断面落后同侧上导洞开挖面不小于5m。掌子面留1/4～1/6坡度。

图4　开挖步序图

2.2CRD法施工要点及技术措施

①隧道开挖外轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响，注意控制通道的开挖中线和水平，确保开挖断面圆顺，钢钢架安装位置正确。②加强量测监控，做好信息反馈，及时调整施工方法。③通道开挖前备好抢险物资，并在现场堆码整齐，专料专用。④开挖过程中，上半断面采用环形开挖，保留核心土；下半断面开挖时，边墙采用单侧或双侧交错开挖，仰拱尽快开挖及时施作支护，尽快形成全断面封闭，以控制围岩变形。⑤因为CRD法工序较多，工序转换使得结构受力复杂，为保证拆除临时钢架时的安全，必须保证各部钢架之间的连接质量。⑥施工中不得欠挖，对意外出现的超挖或塌方采用喷砼回填密实，并及时进行背后回填注浆。⑦对将要停工时间较长的开挖作业面，不论地层好坏均施作网喷混凝土封闭。⑧开挖过程中必须加强监控量测，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，及时施作临时支撑或仰拱，形成封闭环，控制位移和变形。

3　结论

以郑州地铁1号线新郑州大学站1、2号出入口通道为工程实例，着重介绍了CRD法浅埋暗挖小导管超前注浆施工工艺，并给出了CRD法浅埋暗挖施工要点和技术措施，工程经验表明，在郑州西区地层的CRD法浅埋暗挖施工中，小导管代替大管棚能够满足工程要求。

［1］姚伟振.超前小导管注浆技术在浅埋暗挖法隧道施工中的应用［J］.国防交通工程与技术，2015（s1）：131-132.

［2］侯学渊，钱达仁.软土工程施工新技术［M］.合肥：安徽科学技术出版社，1999.

［3］张民庆.广州地铁杨体区间饱和含水砂层施工［J］.世界隧道，1998（6）：53-56.

［4］王建平，张富强.小导管注浆预支护技术在城市浅埋暗挖隧道的应用［J］.河北建筑工程学院学报，2003（1）：55-57.

［5］JTGF60-2009.公路隧道施工技术规范［S］.

Advance Grouting Construction Technology of Shallow Underground Excavation Small Pipe by CRD Method

Zhang TianzhenShi LingLiang Cheng
（China Railway 16th Bureau Group Corporation Ltd.，Beijing 100023）

The 1stand 2ndaccess passages in new Zhengzhou University station of No.1 subway line of Zhengzhou City were taken as engineering examples，the entrance channel excavation as an engineering example，the construc⁃tion technology of small pipe grouting used in CRD shallow buried excavation method was introduced in detail，and the construction and technical measures for CRD shallow buried excavation method were also pointed out，the 1stand 2ndaccess passages were finished and no quality questions were found.So pipe grouting construction can be used to take place of large pipe shed in West Zhengzhou and can meet with the engineering requirements.Related research results in this paper can provide reference for the design and construction of Zhengzhou Metro follow-up project and national similar projects.

CRD method；shallow buried excavation；small pipe grouting；construction technology

U45

A

1003-5168（2016）08-0090-03

2016-07-07

河南省科技攻关项目（162102210019）。

张天真（1984-），男，工程师，研究方向：盾构工程。