楊世鵬

(中鐵十六局集團有限公司,北京市 100023)

淺談地鐵區(qū)間近距離下穿既有車站注漿施工技術(shù)

楊世鵬

(中鐵十六局集團有限公司,北京市 100023)

伴隨國內(nèi)迅猛發(fā)展的經(jīng)濟形式,地面交通壓力問題日益突出,因此向地下擴大城市交通已成為大勢所趨。在地下有限空間內(nèi)要建設(shè)地鐵運營網(wǎng),不可避免要出現(xiàn)新建線路與既有線路鄰近、側(cè)穿、上穿或下穿等復(fù)雜情況。如何在特殊環(huán)境下保證既有線“不停運、不減速”的運營要求下安全施工新建線路,已成為此行業(yè)急需解決的一個重大課題。通過北京地鐵7號線下穿既有5號線磁器口站工程實例,對洞內(nèi)深孔注漿、小導(dǎo)管注漿、背后回填注漿及徑向注漿技術(shù)及作用進行剖析,希望能為今后類似工程實踐提供一定借鑒。

下穿；注漿；動態(tài)控制

1 工程概況

北京地鐵7號線崇文三里河站～磁器口站區(qū)間下穿5號線磁器口地鐵站,由于既有5號線磁器口站寬度約22 m,在此范圍內(nèi)區(qū)間施工無法施做降水井,而區(qū)間結(jié)構(gòu)處于一層層間潛水中,且地層透水性較好,可能有降水不理想情況；同時崇文三里河站～磁器口站區(qū)間與既有5號線磁器口站結(jié)構(gòu)間距約0.7～1.2 m,中間土質(zhì)為中粗砂,自穩(wěn)能力差,容易垮塌,造成既有線沉降超標(biāo),影響既有線的正常運營,見圖1。

圖1 區(qū)間正線與既有5號線的縱剖面(單位:mm)

工程地質(zhì)：崇磁區(qū)間下穿既有5號線車站處的工程地質(zhì)：從上至下依次為雜填土①1層、粉土填土①層、粉土③層、粉細砂④3層、中砂⑤1層、粉質(zhì)粘土⑥層、粉土⑥2層、粉質(zhì)粘土⑥層、粉細砂⑦2層、卵石⑦層、粉土⑧2層、粉質(zhì)粘土⑧層、粉細砂⑨2層、卵石⑨層、粉質(zhì)粘土⑩層、粗砂111層、卵石11層、粉質(zhì)粘土12層。該段地層無不良地質(zhì)作用。

水文情況：根據(jù)區(qū)間巖土勘察報告,地下水類型為層間潛水(三),含水層主要為卵石⑦層,透水性好。靜止水位標(biāo)高20.53～22.18 m,水位埋深20.53～20.8 m,地下水分布連續(xù),含水層滲透系數(shù)大,為強透水層［1］。

2 下穿段結(jié)構(gòu)形式及施工控制指標(biāo)

結(jié)構(gòu)形式：正洞斷面開挖寬×高=6.3 m×6.6 m,格柵間距@500 mm,采用臺階法+臨時仰拱法開挖。初支采用噴射C20混凝土,厚度300 mm,防水材料為1.2 mm厚高分子自粘膠膜防水卷材,二襯采用C40防水混凝土,厚300 mm,抗?jié)B等級P12,見圖2。

圖2 下穿段斷面結(jié)構(gòu)(單位:mm)

沉降控制指標(biāo)：(1)地表沉降累計值不大于3 cm；(2)地表沉降日平均速率不大于2 mm；(3)地表沉降最大速率不大于5 mm。

安全指標(biāo)：杜絕掌子面較大的塌方事故。

運營指標(biāo)：(1)單洞區(qū)間隧道初期支護施工完成后,既有線車站變形累計值不大于1.5 mm；(2)單洞區(qū)間隧道二襯施工完成后,既有線車站變形累計值不大于2.5 mm；(3)下穿地鐵段雙線隧道均完成至穩(wěn)定變形后,既有線車站變形累計值不大于3 mm；(4)注漿隆起控制值不大于1 mm。

技術(shù)指標(biāo)：注漿后開挖面土體無側(cè)限抗壓強度達到0.5 MPa,周邊達到1.0 MPa。

3 注漿施工工藝

3.1 深孔注漿施工工藝

(1)注漿范圍

進入正式下穿段之前,在人防段對既有地鐵5號線下方對土體進行超前深孔注漿加固,加固范圍為隧道兩側(cè)開挖輪廓線各加3 m、底板向下加3 m,縱向加固長度約35 m,見圖3。

圖3 深孔注漿加固范圍圖(單位:mm)

(2)注漿參數(shù)：注漿后,開挖面土體無側(cè)限抗壓強度達到0.5 MPa,周邊達到1.0 MPa。

(3)注漿漿液：注漿漿液底板以上采用超細水泥漿,底板以下采用普通水泥漿。

(4)注漿工藝

注漿均采用雙重管注漿工藝,每循環(huán)注漿長度12 m,并在端頭處設(shè)置2 m寬的止?jié){墻。

單次加固分兩循環(huán),第一次對底板以上進行加固,采用超細水泥漿,第二次對底板以下進行加固,采用普通水泥漿。

深孔注漿在開始部位的掌子面按扇形布置,按照環(huán)向布置四排孔位,各排孔布置鉆設(shè)角度為：周邊環(huán)向布孔向上傾角0°～12°,深孔注漿的間距應(yīng)保證孔的末端間距控制在1m范圍內(nèi),并保證各斷面拱部外側(cè)達到設(shè)計的注漿范圍。

(5)施工順序：先上后下,間隔鉆孔注漿。

(6)注漿施工方法

a. 施工準(zhǔn)備

平整掌子面,規(guī)范核心土,搭設(shè)注漿平臺,注漿機、注漿管、護壁泥漿池、水泥漿液和超細水泥漿就位。

b. 掌子面注漿孔測量定位

按施工設(shè)計圖紙要求定位出注漿孔的位置,測量放線采用全站儀坐標(biāo)法定位,定樁位后,做好標(biāo)示,并注意保護。

c. 預(yù)埋定位套管

在已定位的注漿孔的位置預(yù)埋0.5 m長Φ80的鉆孔定位套管,埋入土體0.4 m,管口用棉紗封堵。

d. 封閉掌子面

預(yù)埋好注漿管后,掌子面1×1 m梅花形布置打長2 m的DN25小導(dǎo)管,掛150×150 mmΦ6.5 mm網(wǎng)片,噴250 mm厚混凝土封閉掌子面。下臺階上部也需打設(shè)DN25的小導(dǎo)管掛網(wǎng)片噴混凝土封閉。

e. 定位鉆機鉆孔

利用手拉滑輪進行鉆機定位,調(diào)整好鉆機的鉆進角度,安裝二重管鉆桿,插入預(yù)埋好的定位套管中,利用泥漿護壁進行鉆進,慢速運轉(zhuǎn),隨著鉆孔深入接長鉆桿。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件調(diào)節(jié)膨潤土泥漿的配合比,使泥漿護壁效果最佳,防止鉆進中塌孔或出砂量過大,影響鉆孔質(zhì)量。

f. 鉆孔注漿

第一、鉆孔

當(dāng)鉆孔深度達到設(shè)計值時,停止鉆進,開始注漿。

第二、注漿材料

漿液分別采用超細水泥漿和普通水泥漿,見圖4。

圖4 深孔注漿注漿剖面(單位:mm)

第三、注漿參數(shù)

凝固時間：根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況及施工情況,確定凝固時間,為速凝注漿。

注漿速度：與地層孔隙及連通情況、地層密實度有關(guān)［2］。

注漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：單孔注漿終壓達到0.5 MPa,吸漿量很少或不吸漿時,可結(jié)束本孔注漿。壓力持續(xù)不上升,流量不減少,采用間歇注漿。

每一注漿孔完成后,拔出注漿管,封堵注漿孔。

g. 退鉆

當(dāng)注漿完成后,逐節(jié)退出鉆桿。退出的鉆桿要用清水沖洗干凈,確保鉆孔中無漿液或泥砂殘留堵塞管孔。

h. 跳2孔鉆下一孔,循環(huán)操作

當(dāng)上一孔注漿的同時,隔2孔再次進行鉆機定位,鉆孔操作,依次循環(huán)。當(dāng)隔孔均注漿完成,土體加固強度達到設(shè)計值后,才能進行隔孔間的鉆孔注漿操作,直至注漿完成。

3.2 小導(dǎo)管注漿施工工藝

(1)小導(dǎo)管制作

小導(dǎo)管制作采用熱軋鋼管加工成花管,鋼管前端呈尖錐狀,以便插打。小導(dǎo)管中間部位鉆Φ8 mm溢漿孔,呈梅花形布置(防止注漿出現(xiàn)死角),間距15 cm,尾部1～1.5 m范圍內(nèi)不鉆孔以防漏漿,末端焊Φ6 mm環(huán)形箍筋,以防打設(shè)小導(dǎo)管時端部開裂,影響注漿管聯(lián)接。

(2)小導(dǎo)管安裝

小導(dǎo)管插管時用氣動錘振入,仰角及外插角25°～30°。

(3)注漿參數(shù)的選擇

漿液配比根據(jù)現(xiàn)場試驗情況確定,一般情況下水泥∶水=1∶1。注漿初壓0.3 MPa,終壓為0.5 MPa。注漿壓力不易超過0.6 MPa,否則漿液損失過大,造成浪費。漿液擴散半徑一般為0.3 m,凝膠時間根據(jù)實際情況確定。

(4)注漿工藝及設(shè)備

注漿管聯(lián)接好后,注漿前先壓水試驗管路是否暢通,檢查注漿機運轉(zhuǎn)是否正常,能滿足施工條件后,在將配制好的水泥漿倒入注漿泵貯漿桶內(nèi),開動注漿泵,通過閘閥再通過小導(dǎo)管壓入土體。

3.3 背后回填注漿

初支提前預(yù)埋背后回填注漿管(拱部120°范圍),注漿管為Φ42鋼管,壁厚3.5 mm,長0.8 m,間距2 m(環(huán)向)×2 mm(縱向),梅花型布置。初支背后回填注漿以初支與圍巖的密貼為原則,注漿距離開挖工作面5 m位置進行。

(1)注漿材料

填充注漿采用水泥漿,注漿所用水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。

(2)漿液及注漿參數(shù)的選擇

水泥∶水=1∶1,注漿壓力不大于0.5 MPa。

(3)注漿工藝及設(shè)備

注漿管聯(lián)接好后,注漿前先壓水,試驗管路是否暢通,然后將配制好的水泥漿倒入貯漿桶內(nèi),開動注漿泵通過小導(dǎo)管壓入圍巖。注漿結(jié)束后,用棉紗塞緊孔口,以防外溢。

3.4 徑向注漿

徑向注漿管環(huán)向間距1.5 m、縱向間距2 m布置,長度1.5 m(底板下根據(jù)實際情況確定)。漿液采用水泥-水玻璃雙液漿,漿液配比為：水玻璃濃度由40 Be’稀釋到20 Be’,水泥漿水灰比W/C=0.75～1,水泥漿：水玻璃=1∶0.5～1∶1(體積比)；注漿壓力不大于0.6 MPa,臨近結(jié)構(gòu)底板位置應(yīng)不大于0.5 MPa,見圖5。

圖5 徑向注漿管布置

4 注漿工藝比較與分析

在區(qū)間施工過程中,4種注漿工藝從注漿時間、注漿目的等方面各不相同。但只有將其統(tǒng)一結(jié)合,并根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行動態(tài)控制,方可達到最終施工效果。注漿工藝比較與分析見表1。

5 結(jié)論

在北京地鐵7號線區(qū)間下穿既有5號線磁器口站施工中,綜合運用注漿技術(shù),成功解決了近距離下穿既有車站的問題,且沉降值控制在3 mm內(nèi),取得非常好的效果。本文所述的施工經(jīng)驗,只是拋磚引玉,供各位同仁參考。隨著各種下穿既有線技術(shù)的開拓和發(fā)展,以及人們對它的理論研究和工程實踐的不斷積累,類似施工技術(shù)會不斷得到改進和提高。

表1 注漿工藝分析

參考資料

［1］ 北京市地質(zhì)工程勘察院.崇文三里河站～磁器口站區(qū)間巖土工程勘察報告［R］.2009.

［2］ DBJ01-96-2004，地鐵暗挖隧道注漿施工技術(shù)規(guī)程［S］.

U215

B

1009-7716(2015)09-0176-03

2015-05-04

楊世鵬(1982-),男,河北涿鹿人,工程師,從事地鐵施工工作。