深孔注浆技术在地铁隧道施工中的应用探究

2023-08-29邸志伟

黑龙江交通科技 2023年8期

邸志伟

(山西路桥第六工程有限公司,山西晋中 030600)

1 深孔注浆工艺概述

1.1 深孔注浆在地铁隧道中的体现

随着社会的发展,地铁隧道施工技术水平也在逐步提高,利用现代先进的技术使得传统深孔注浆技术得到了改进,保证了地铁隧道的施工质量。同时,在利用深孔注浆进行地铁隧道施工中,必须严格遵循科学、合理的施工工艺,充分做好施工前的准备工作,提高施工人员综合素质,加强施工过程中的协调,进而确保地铁隧道施工得以安全和高效进行。

1.2 深孔注浆工艺简介

由于周边的地质环境对地铁建设有很大的影响,所以要对各区域的地质情况进行细致勘察和全面分析。如在地下隧洞施工中不能对地下水进行合理的控制,将会导致地面塌陷、地面沉降、难以注浆等问题,从而对地铁隧道施工产生一定的安全隐患。因此,可以采用深孔注浆技术来进行施工,不仅可以有效的减少工程造价,还可以确保地铁隧道建设的质量。

1.3 深孔注浆工艺原理

在地铁隧道工程中要想有效利用深孔注浆技术,首先需要相关人员认真分析不同地区的地层条件,针对具体的地质条件选择适合的施工材料。用水泥和水玻璃混合的双液浆可以在短时间内与土壤发生化学反应,从而形成一种粘稠的液体,与土壤融为一体。这一措施可以使土壤变得坚硬,减少土壤的含水率和松软程度,使土壤得到强化,从而增强土层的抗压强度,并在施工过程中避免地面的坍塌风险。而注浆的强度和灌浆时间是影响深孔注浆后期效果的关键因素,所以要经常检查、监控双浆液的反应速度和吸收率,并将浆料的注射时间和反应所需要的时间进行记录,以保证工程施工的顺利进行[1]。因此,在进行注浆过程中,要时刻记录注浆过程中的各项参数,以避免不必要的浪费,确保施工过程中不出现安全隐患。

2 注浆浆液的选择

2.1 水泥水玻璃双液浆

水泥水玻璃双液浆主要用于地质条件差、含水量大但又没有明水流和水袋的情况下,即容易发生经常崩塌和降水量不明显;下穿主要市政管道和已有建筑的工程。该浆液的固化时间为5 min,在具体施工时,可按地层情况加入调整浆液凝固时间及可注性的掺料。

2.2 止水化学浆

止水化学浆是一种以水玻璃和磷酸溶液为主的浆液,适用于渗水较为严重的施工地区,在施工时对施工工作面拱部及上下台阶交界处的渗漏和渗水造成的流砂、泥浆的处理具有显著效果,且该浆液的固化时间为5 s之内。

2.3 超细水泥水玻璃双液浆

超细水泥水玻璃双液浆用于下穿重要的已有建筑物或管道中的粘土、粉土、粉细砂等地层,该浆液的固化时间为5 min之内。

2.4 水泥浆+12%微膨胀剂

水泥浆+微膨胀剂浆液是一种新型的浆液,它适用于由于滑坡、涌水等原因造成的地基空穴和松软地基的加固,能有效地控制地面和管道的沉陷,且加入的微膨胀剂应为水泥重量的12%。

3 深孔注浆技术在地铁隧道施工中的应用

近年来,我国建筑业发展迅速,有关技术日趋成熟,在此过程中深孔注浆技术得到了创新和完善,并与现代科技相结合,使得了地铁隧道施工质量以及施工效益得到了极大提高。在实际使用该技术进行施工过程中,必须严格遵循操作规程,并对流程进行合理的规划,从而为提升施工质量打下良好的基础。

3.1 施工准备

地铁隧道施工是一项大型工程,其施工工艺较为复杂,为了保证工程质量,降低工程施工过程中事故发生的几率,并使深孔注浆技术得到充分利用,需要在施工准备阶段进行优化,避免各种因素对地铁隧道施工产生负面影响。

首先,以工程概况为切入点,进行有针对性的分析,提取出关键信息,将施工区段进行分区,从而为后续施工工作开展奠定良好的基础。

其次,施工企业要组织专门的地质勘测队伍开展地质调查,收集和分析河床、施工场地周边环境的数据资料,并以此为依据制定施工方案。既能有效地控制隧道段与建筑的间距,又能将地下隧洞工程对周边自然生态环境的影响降至最低,使人类的建设与自然环境达到协调统一。

再次,可以用机械设备的力量代替人工来提高地铁隧道施工质量以及施工效率。但在这个过程中,如果施工企业忽略了对设备的维护保养,很可能会缩短设备的使用寿命,从而提高设备的购置费用,给施工企业带来巨大的经济负担,从而影响到地铁工程的整体施工质量和效率。所以,在施工前的准备阶段,相关施工企业要加强对设备的检查以及维护保养。在机械设备检查方面,施工单位要根据工程机械的实际数量、工程施工数量、施工强度等情况定期进行检验,及时发现机械设备存在的问题,制定有针对性的维修计划,防止因施工中的机械设备出现异常问题造成人员伤亡事故或施工暂停问题发生。同时,维护保养工作开展是提高机械设备使用寿命的一种行之有效方法,因此,施工企业要重视这一点,并针对设备的使用状况和磨损状况来制订相应的维修保养方案,从而提高设备的使用寿命,最终为提高地铁隧道工程施工的工作效率和质量提供有力保障。

最后,水治理与挖掘工程必须保持同步,在前期准备阶段施工企业要对所选择的新型注浆材料进行开展针对性的实验,找到水治理与开挖施工同步的关键点,从而达到提高工程质量和工程效益的目标[2]。

3.2 深孔注浆参数设计

深孔注浆技术在进行地铁隧道施工过程中发挥着重要作用,是提高工程施工质量的重要因素,因此施工企业必须认真对待,并采取相应的设计措施。一是深孔注浆技术非常注重注浆的注浆时机,因此在进行深孔注浆工艺的有关参数确定中,必须保证注浆的时间在30 s到3 min之间。二是在进行单孔单段注浆时,必须严格按照有关的公式进行合理的数值模拟,以保证其在地铁隧道施工中的实际使用。三是在采用分段注浆法时,段间距是一个很大的参数,因此在工程中应该引起设计者的高度关注,从大的方面考虑,将各区段的逐步间距控制在5 m以内,以防止由于逐步增大间距而造成的工程质量下降问题。四是在地铁隧洞施工过程中深孔注浆工艺的参数并非一成不变,所以有关工作人员必须根据具体的地质条件和各种客观条件对现有的方案进行相应修改,给出更加合理的参数,从而达到动态的最佳化,保证地铁隧道施工的安全。

3.3 钻孔、注浆施工

在地铁隧道施工中采用深孔注浆技术,其漏浆问题产生的主要原因是由于封闭工作面等环节没有做好,造成后续注浆过程中难以获得足够的支撑力量,从而造成漏浆现象出现。因此,为了保证在掌子面区域的钻孔与注浆施工,保证整个钻孔布置的合理性,达到理想的注浆效果,需要利用下述方法对钻孔与注浆进行。

一是定位孔。相关施工人员应该按照设计图纸上的方法,确定钻孔的位置,并根据实际情况,对钻孔的位置提出相应的要求,以保证后续施工工作的顺利进行。此外,为了保证钻孔注浆的质量,技术人员在进行钻孔定位时,必须以放射角为基准。在钻孔深度方面,应在技术交底阶段确定,确保钻孔深度控制在合理范围内,防止由于钻孔过深或过浅给地铁隧道的后续施工埋下安全隐患。

二是钻机。根据设计图纸进行合理的钻进深度控制,操作人员应采用均匀旋转的方法进行钻孔,防止发生事故。其次,技术人员要密切注意渗漏问题,一旦发现钻孔位置出现漏水现象就必须立即停止施工,找出问题的原因并采取相应措施,然后再进行钻机作业,以免出现隐患问题而对地铁隧道施工质量造成威胁[3]。

三是提升钻杆。在进行地铁暗挖隧道施工时注浆提升钻杆的提升速度应当保持匀速,以此避免因提升速度过快而导致漏浆现象的出现,另外,提升钻杆每次回退的长度应当保持在20 cm范围之内,避免带出过多注浆浆液。

四是注浆浆液配比。在此过程中,相关施工单位应首先进行计量仪器的合理选择与测试,并保证计量仪器的精度,使浆液比例达到所需的标准。同时,要加强对这一环节的监督,保证工人严格按照设计规范进行施工,杜绝不合理配比现象的发生,从而使深孔注浆技术在地铁隧道工程中得到有效运用。

五是注浆。除注浆量外,还应注重注浆速度、压力等方面的控制,并根据地铁隧道施工现场的具体情况进行针对性的调整,以保证地铁隧道施工质量。此外,在采用深孔注浆技术时,若发生泥浆异常升高、降低等情况,技术人员应立即停止施工,查明问题产生的原因,并与各方协商寻找问题出现的原因以及解决对策,从而确保深孔注浆技术在实际地铁隧道工程施工中得到有效应用,达到预期的施工效果。

3.4 施工现场检测工作以及实施效果

由于地铁隧道工程施工大多采用台阶施工法,上部台阶开挖过程中以封闭处理为主,因此在拱顶施工过程中,最大沉降值计算结果为-4.5 mm。在台阶掘进阶段,隧道入口收敛产生了一定的变形,但由于初期支护和混凝土的加固,这些参数基本上没有发生改变。同时,经过持续监测,采用深孔注浆技术可以有效地改善横通道周边的防护,并对其沉降进行显著的抑制;地面沉降可保持在-25 mm左右,且还会减少地铁隧道施工对周边建筑物的影响。

3.5 深孔注浆设备的选择

地铁隧道施工中难免发生意外事件,其中最主要的因素就是发生水害,例如挖掘涌流、地基泡沫拱顶塌陷、周边建筑坍塌、裂缝、管道断裂等;所以,为了保证工程施工人员以及施工设备的安全,在进行暗挖隧道施工中必须与水的管理同步进行。随着我国地铁建设的不断发展,相应的机械装备种类也相应增加,从而为地铁隧道施工工作的顺利进行打下了坚实基础[4]。目前我国在地铁暗挖隧道施工中所使用的上深刻注浆设备主要有两种,分别为ZDK-5型钻机与CBE-50/70型注浆泵。ZDK-5型钻机设备具有30 kW的动力,它是以潜孔锤和钻柱为主,整个装置采用分段结构,便于拆装和搬运。CBE-50/70型注浆泵装置具有11 kW的动力,并装有相应的防震压力计和监测装置,可以直接反映出注浆的真实情况,便于技术工人进行压力的精确监控。在进行深孔注浆施工时,必须综合分析工程的具体情况和地质情况,同时还要综合分析各种机械设备和工程环境等多方面的影响,从而选出适合与地铁隧道施工契合度最高的一种,进而提高地铁隧道施工工作效率和质量。