郜金東(中鐵十五局集團(tuán)第五工程有限公司,河南洛陽(yáng) 471002)

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穿越交通主干線暗挖通道地質(zhì)加固

郜金東
(中鐵十五局集團(tuán)第五工程有限公司,河南洛陽(yáng) 471002)

【摘 要】由于重點(diǎn)交通線路的道路車流量大,一項(xiàng)工程的完成的重點(diǎn)是在通道開挖過程中保證初支結(jié)構(gòu)的安全,如果隧道周圍土體失穩(wěn),便會(huì)影響運(yùn)行管線的安全和地表交通。本文從地質(zhì)加固技術(shù)的應(yīng)用原因、施工工藝、施工效果等方面結(jié)合實(shí)際施工,闡述深孔注漿技術(shù)在城市軌道工程中的應(yīng)用情況。進(jìn)一步證明,深孔注漿對(duì)穿越交通主干線地質(zhì)加固在現(xiàn)場(chǎng)得到了很好的實(shí)踐。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)加固 深孔注漿 城市軌道

1 工程概況

北京地鐵14號(hào)線十里河站結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)231.24m，車站標(biāo)準(zhǔn)段寬度23.1m，底板埋深18.12m，頂板覆土約為4m，為地下兩層三跨箱型框架結(jié)構(gòu)。附屬結(jié)構(gòu)包括:3個(gè)出入口、2個(gè)風(fēng)亭、3個(gè)換乘通道。

圖1

圖2

通道采用暗挖法施工，通道從14號(hào)線站廳層預(yù)留口開始，獨(dú)頭掘進(jìn)，與10號(hào)線站廳層等標(biāo)高實(shí)現(xiàn)換乘和過街。通道均垂直下穿三環(huán)路及輔路和十里河橋引橋。其中1號(hào)過街通道凈寬5.3m，覆土4m，下穿十里河橋覆土9m(含引橋填料高度)，拱頂、拱底直墻結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)度74.8米。2號(hào)、3號(hào)換乘通道凈寬5.3m，覆土4～6.5m，下穿十里河橋覆土10.5m(含引橋填料高度)，拱頂、拱底直墻結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)度96.1米。正常段采用CD工法施工，人防段采用CRD工法施工。在引橋兩側(cè)擋土墻2/3高處打設(shè)15米錨索，錨固端長(zhǎng)10米，自由端5米，對(duì)引橋擋土墻進(jìn)行加固。

2 選擇地質(zhì)加固技術(shù)的應(yīng)用原因

北京三環(huán)路及輔路為重要交通道路，道路車流量大，且道路下方有10條市政管線運(yùn)行。通道開挖過程容易隧道周圍土體失穩(wěn)，影響運(yùn)行管線的安全和地表交通，保證初支結(jié)構(gòu)的安全是該工程的難點(diǎn)。深孔注漿技術(shù)已在北京地鐵多條線路應(yīng)用并推廣，地質(zhì)得到改造，圍巖強(qiáng)度均勻，圍巖的密實(shí)性、含水及透水性得到有效改善。

通道主要穿越地層從上到下依次為:粉土③層、粉質(zhì)粘土③1層、粉細(xì)砂④3層，通道板坐落于粉細(xì)砂④3層。通道主要穿過上層滯水(一)穩(wěn)定水位深度5.5～9.2m。

通道下穿三環(huán)路及十里河橋一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源共11處，其中地下管線一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源10處，垂直下穿十里河橋擋土墻一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源1處。具體如表1所示。

暗挖通道采用了全斷面袖閥管后退式深孔注漿加固土層，改良地質(zhì)條件，防止涌泥、坍塌事故，保證上方管線安全，將管線的沉降值控制在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，克服了該工程難點(diǎn)。

3 深孔注漿施工工藝

深孔注漿， 每循環(huán)注漿段長(zhǎng)12m，開挖10m，通道全斷面通道周邊外擴(kuò)2至2.5m范圍為加固體范圍， 隧道拱部輔以小導(dǎo)管注漿支護(hù)短循環(huán)方式施工。

3.1 布孔(圖1,圖2)

3.2 工藝參數(shù)

(1)注漿方式:采用袖閥管后退式注漿方式。

表1

圖3

(2)注漿材料:采用水泥-水玻璃雙液漿(水泥漿質(zhì)量比水泥:水=1:1，水玻璃液體積比水玻璃:水=0.6:0.4?？筛鶕?jù)試驗(yàn)適當(dāng)調(diào)整)，套殼料(水泥:粘土:水=1:1.5:1.88，漿液比重約為1.5，漏斗粘度24-26s。

(3)施工設(shè)備選擇:根據(jù)隧道實(shí)際情況與設(shè)備尺寸，建議采用二重管鉆機(jī)，便于洞內(nèi)施工作業(yè)。

(4)注漿壓力:初壓為0.3～0.75MPa，終壓為0.5～1.0MPa。

(5)施工期間加強(qiáng)洞內(nèi)引橋擋墻、地下管線的監(jiān)測(cè)。

(6)注漿量:平均每米管漿液0.283方，先施工的注漿量較大，后施工的相鄰孔注漿量較小，以壓力值控制(終壓0.5-1.0MPa)。

3.3 注漿加固體強(qiáng)度要求

土體加固注漿完成后要求土體無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度0.5～0.8Mpa，有止水要求時(shí)檢測(cè)滲透系數(shù)，不大于1*10-6cm/s。

3.4 施工工藝流程(圖3)

過程控制:

(1)在封閉的掌子面上，按圖紙放樣出每個(gè)鉆孔的具體位置，便于控制孔間距與預(yù)防跳孔。

(2)鉆機(jī)按指定位置就位，調(diào)整鉆桿的垂直度。

(3)鉆孔和注漿順序由外向內(nèi)，同一圈孔間隔施工。

(4)安裝袖閥管、澆注套殼料及固管止?jié){

(5)鉆孔至設(shè)計(jì)深度并采用清水洗孔后，立即將套殼料通過鉆桿泵送至孔底，自下而上灌注套殼料至孔口溢出符合濃度要求的原漿液為止。

(6)依次下入按注漿段配備的袖閥花管和芯管，下管時(shí)及時(shí)向管內(nèi)加入清水，克服孔內(nèi)浮力，順暢下入至孔底。

(7)灌入套殼料。

套殼用量(m3)=1.3×π×R(鉆孔半徑2-袖閥管半徑2)×H注漿段高度。

套殼料澆注方法:成孔后，將鉆桿下到孔底，用泥漿泵將拌好的套殼料經(jīng)鉆桿注入孔內(nèi)注漿段。

(8)固管止?jié){。在袖閥管外花管與孔壁之間的環(huán)狀間隙處下入注漿管，在孔口上部2米孔段壓入止?jié){固管料，直至孔口返止?jié)鉂{為止。止?jié){固管料采用速凝水泥漿，水:水泥=1:1.5?？刹捎盟ＡЩ蚵然}作速凝劑。

(9)開環(huán)。灌漿的前期階段，使用稀漿(或清水)加壓開環(huán)。

(10)灌漿。采用雙栓塞芯管進(jìn)行灌漿，根據(jù)各組注漿參數(shù)表要求，從孔底自下而上進(jìn)行注漿，每排孔眼作為一個(gè)灌漿段，其段長(zhǎng)為50cm。全孔段注漿完成后，間歇一段時(shí)間再進(jìn)行第二次注漿，間歇時(shí)間控制在10～30min之內(nèi)。

(11)后備注漿措施。每孔注完漿后，用φ20水管插入袖閥管內(nèi)，泵入清水把袖閥管內(nèi)殘留水泥漿沖洗干凈，以備復(fù)注。漿管口用膠布封上，以備在以后開挖過程中，地面出現(xiàn)沉降時(shí)，進(jìn)行重復(fù)注漿。

4 深孔注漿效果

(1)注漿后換乘通道掌子面照片顯示，對(duì)土體擠密加固效果良好。

(2)從監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)顯示，最大沉降位置位于換乘通道與地鐵10號(hào)線十里河站結(jié)合部，其影響原因可能是該部位已經(jīng)過樁基擾動(dòng)，累計(jì)最大沉降值5.57mm，變化速率為0.13mm/d，滿足設(shè)計(jì)要求，證明深孔注漿加固有效，能夠滿足下一步換乘通道開挖的需要，地表沉降可控。

(3)考慮到換乘通道個(gè)別段落通過砂土層，穩(wěn)定性較差、滲透系數(shù)大、可注性強(qiáng)，建議砂土段深孔注漿漿液為AB液，即改性水玻璃，以加強(qiáng)注漿效果。

(4)對(duì)于與通道初支輪廓線存在較大間距的加強(qiáng)傾角孔的注漿質(zhì)量，對(duì)于與通道初支輪廓線間距小或者密貼的風(fēng)險(xiǎn)源，要加強(qiáng)拱部水平孔的注漿質(zhì)量。

深孔注漿對(duì)穿越交通主干線地質(zhì)加固在現(xiàn)場(chǎng)得到了很好的實(shí)踐，滿足了安全、質(zhì)量、進(jìn)度、效益等各方面的要求，為工程的下一步施工奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1]北京地鐵14號(hào)線十里河站附屬結(jié)構(gòu)(三)施工圖(B版).

[2]楊建新.北京地鐵下穿小月河深孔注漿施工技術(shù).《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)》,2007年S2期.

[3]茍明中.注漿在地鐵礦山法隧道中的應(yīng)用.《鐵道工程學(xué)報(bào)》, 2007年第05期.

作者簡(jiǎn)介:郜金東(1980—),女,河北吳橋人,本科,工程師,研究方向:城市軌道。