盾构多次下穿建筑物袖阀管注浆沉降控制

2017-04-10刘太星

四川水泥 2017年10期

关键词：袖阀开环孔口

刘太星

（广州市城市建设工程监理有限公司，广州 510045）

盾构多次下穿建筑物袖阀管注浆沉降控制

刘太星

（广州市城市建设工程监理有限公司，广州 510045）

盾构掘进过程中可能引起围岩扰动、破坏、失稳变形，从而引起房屋基础不均匀沉降，对当地居民生活产生一定的安全隐患，业主单位对此高度重视。在施工过程中将采取必要措施尽量减小对居民生活的影响。为保证在隧道施工过程中对既有建筑物实施有效保护，故采用袖阀管注浆加固基础措施。其施工特点、施工工艺简单，容易操作。

1 工程概况

本标段为广州市轨道交通工程二十一号线【施工14标】位于广州市萝岗区九龙镇九龙大道上，线路走向基本为东西走向，东与镇龙站相连，西与金坑站相连。广汕公路为城市交通干道，规划双向八车道，目前现状道路为双向四车道，道路两侧主要为2～8层居民住房，建筑物密集。

镇镇区间范围属山前冲洪积平原地貌，在区间终点附近的线路右侧存在低矮的剥食残丘。地形总体平缓，地面标高在29.0～33.0m之间。地势较低，地形平坦开阔。根据详勘报告及区间地质纵剖面图显示，区间（洞身范围内）揭露地层主要为：＜3-1＞粉细砂、＜3-2＞中粗砂、＜3-3＞砾砂、＜3-4＞卵石圆砾、＜3-5＞卵石、＜4N-1＞软塑状粉质黏土、＜4N-2＞可塑状粉质黏土、＜5H-1＞可塑状砂质黏性土、＜5H-2＞硬塑状砂质黏性土、＜6H＞花岗岩全风化带等。

2 穿越房屋的保护措施

根据总体要求，隧道结构边线外扩10m，此范围内3层以上建筑物为重要建筑物；线路中心线外扩20m，此范围内3层以上建筑物为一般建筑物；线路中心线外扩50m，此范围内6层以上建筑物为一般建筑物。本区区间隧道施工时，针对重要建筑物和一般建筑物分别采取不同措施加以保护。进行信息化施工和管管理，可将地面及建筑物沉降控制在变形限值内。

镇镇区间线路在ZDK34+765～ZDK35+170附近下穿A2～A6居民住房。房屋基础为条形基础，基础埋深2.0～4.0m。竖向距离约15.42m，区间隧道穿越地层主要为砂质黏性土＜5H-2＞、全风化花岗岩＜6H＞，拱顶范围内存在粉砂＜3-1＞层、砾砂＜3-3＞层。此处的房屋在镇镇区间左线穿越后，部分房屋仍面临出入段线区间盾构穿越的风险，部分房屋甚至需要进行 3次穿越，因此，针对以上的房屋，拟采取穿越前的预加固措施，穿越一次后，根据房屋的沉降情况，决定是否再进行注浆补充加固。

根据设计要求，盾构施工前预埋注浆管，进行跟踪注浆。必须对邻近建筑物沉降、倾斜、裂缝等进行全方位监测，当出现下列情况之一时，必须立即进行危险报警，并应对周边环境中的保护对象采用袖阀管注浆加固措施。

1）监测数据达到监测报警值的累计值，周边房屋沉降监测数值达到15mm。

2）隧道内或周边土体的位移值突然明显增大。

3）周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝。

4）周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄漏等。

3 施工工艺

袖阀管注浆加固地层是把具有充填和凝胶性能的浆液材料，通过配套的注浆机具压入所需加固的地层中，经过凝胶硬化后充填和堵塞地层中的空隙，减小注浆区地层渗水系数及坑道开挖时的渗漏水量，并能固结软弱和松散岩体使地层强度和自稳能力得到提高。

具体施工方法如下：

（1）钻孔

成孔设备和钻进方法的选择：地面注浆选用 XY-100型钻机，针对较软土层采用合金钻具回转钻进方法成孔，该钻机重量轻，利于迁移，并有较高的钻进效率。

（2）钻机安装：底座水平，机身稳固可靠。调整钻机高度，立轴对正孔位，将钻具放入孔口管内，使孔口管、立轴和钻杆在一条直线上，用罗盘、水平尺和辅助线检测立轴方向和倾斜角度。

（3）采用优质稀泥浆护壁。当砂层较厚、孔内塌孔时，用φ108mm套管护孔，待孔内注入套壳料并下入袖阀管后，才将φ108mm套管提出孔外。

（4）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。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。套壳料一般以膨润土为主，水泥为辅组成，主要用于封闭袖阀管与钻孔孔壁之间的环状空间，防止灌浆时浆液到处流窜，在橡胶套和止浆塞的作用下，迫使在灌浆段范围内挤破套壳料（即开环）而进入地层。

套壳料浇注的好坏是保证注浆是保证注浆成功与否的关键，它要求既能在一定的压力下，压开填料进行横向注浆，又能在高压注浆时，阻止浆液沿孔壁或管壁流出地表。套壳料要求其脆性较高，收缩性要小，力学强度适宜，即要防止串浆又要兼顾开环。

套壳料采用粘土和水泥配制，配比范围为水泥：粘土：水=1:1.5:1.88，浆液比重约为1.5，漏斗粘度24-26s；实际施工时应通过多组室内及现场试验，选取最佳配比。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。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。

要待孔口段止浆料凝固后才能灌浆。待凝时间控制在2～5天以内。灌浆的前期阶段，使用稀浆（或清水）加压开环。在加压过程中，一旦出现压力突降，进浆量剧增，表示已经“开环”。开环后即按设计配比开始正式注浆。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。注浆液采用42.5R普通硅酸盐水泥，注浆时按先灌入稀浆后灌入浓浆的原则逐渐调整水灰比。开环压力为 0.35mpa左右，具体数值根据现场实验调整。正常注浆压力为0.4-0.6Mpa。注浆压力控制在1.0MPa以内，并由下而上逐渐减小，视具体情况分别采用或作适当调整。

注浆次序：每次都必须跳开一个孔进行注浆，以防止发生窜浆现象。间歇注浆：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。

终灌标准：当注浆压力≥1.0Mpa，吸浆量＜2.5L/min，稳定时间25 min。发现被加固建筑物有上抬的趋势时，立即停止注浆。发生窜浆或浆液漏失严重时，立即停止注浆。

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。在注浆过程中，要密切监测地面及建筑物的沉降情况，如发现被加固建筑物有上抬的趋势，立即停止注浆，严格控制注浆前后建筑物的上抬量不得超过2mm。