地鐵工程地層預(yù)加固技術(shù)綜合分析

馬江偉

（中國水利水電第三工程局有限公司，陜西 西安 710000）

在我國當(dāng)前城市地鐵隧道施工過程之中，地層預(yù)加固技術(shù)是有效保障圍巖穩(wěn)定性的重要工程技術(shù)措施。并且在進行國內(nèi)外的工程施工中，地層預(yù)加固技術(shù)對于周圍的圍巖具有較為強大的穩(wěn)定作用，這也就是表明當(dāng)沒有針對地形地質(zhì)條件而采取相應(yīng)的施工辦法進行加固，則較容易出現(xiàn)一些重大的安全事故，造成較大甚至重大的生命財產(chǎn)損失，并且當(dāng)前我國城市地鐵埋線較深，且地質(zhì)較為復(fù)雜，地面上的建筑物又較為集中，因此為了更好地保護我國建筑物和地下管道，避免因施工造成的沉降、變形等發(fā)生破壞，就必須采取較為有效的地層預(yù)加固措施來有效保障我國施工安全。并且據(jù)實地調(diào)查了解到我國地鐵工程地層預(yù)加工技術(shù)主要有超前錨桿、超前小導(dǎo)管、大管棚預(yù)注漿、凍結(jié)法等多種方法，具體選用時，則應(yīng)該根據(jù)我國當(dāng)前工程所處的環(huán)境和條件的不同來進行加固方法的選擇，通過超前地質(zhì)加固措施的綜合運用，可以降低地鐵施工對周邊建筑物的影響，可以促進我國地鐵隧道施工工作質(zhì)量提升。

1 闡述各種地層與加固技術(shù)的技術(shù)適用性

1.1 超前錨桿預(yù)加固

這類技術(shù)的加固原理主要是進行懸吊作用和組合梁等多種作用，它的主要優(yōu)點是在整體的巖石隧道施工過程之中應(yīng)用較為廣泛及操作方法較為簡單，同時能快速發(fā)揮作用，這都是它的顯著特點，但是它也有著較為明顯的缺點，主要是在軟土隧道過程之中，由于自身圍巖的穩(wěn)定性較差，因此采用這類技術(shù)進行預(yù)加固時，所產(chǎn)生的效果較小，這時就應(yīng)該采取超前小導(dǎo)管預(yù)注漿的方式來進行圍巖加固。

1.2 超前小導(dǎo)管預(yù)加固

主要是在圍巖中打入超前注漿小導(dǎo)管，并向圍巖中注入水泥漿、雙液漿及改性水玻璃等膠凝材料，達到加固圍巖的作用，在它的施工過程之中，主要的優(yōu)點是由于它的設(shè)備簡單，易于操作，工序轉(zhuǎn)換快捷，在整體的施工過程加固速度較快，并且根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，可以根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)變化情況隨時調(diào)整小導(dǎo)管的注漿材料及注漿參數(shù)，并配備相應(yīng)的注漿材料，在使用的過程之中，由于造價較低，因此使用范圍較廣，但是它也存在著一定的不足，由于它的施工規(guī)模較小，加固范圍的也相對較小[1]。這些缺點也是我國工作人員在使用過程之中較容易關(guān)注的方面，它的適用范圍主要是在我國城市隧道較淺的暗挖法施工隧道，并且在無特定風(fēng)險源的基礎(chǔ)之上被大量的采用，但是遇到一些風(fēng)險較大的工程，則不會采用這類方法。如果采用這類方式，一定要與其他的超前地層加固技術(shù)進行相應(yīng)的配合使用，更好的確保工程施工的安全性。

1.3 管棚預(yù)支護

主要是分為加固效應(yīng)、環(huán)槽效應(yīng)等多個內(nèi)容。其具體主要是在實施的過程之中，由于施做長度較大，支護效率非常高，并且剛度較強，支護能力也比較強。因此它在使用的過程之中，對于容易產(chǎn)生塌方和地表沉陷地區(qū)有著較為明顯的效果，特別是對于控制地表沉降變形有較為明顯的作用。是在類似地質(zhì)情況下主要采用的加固方式，但是若采用非開挖技術(shù)打設(shè)管棚，可以進行有效控制管棚打設(shè)的方向及角度，如果僅使用管棚支護，止水效果一般，并且由于縱向搭建時設(shè)置第2排管棚難度較大，在特殊的地段，距離不長的地層會產(chǎn)生一些影響。它的適用范圍主要是軟弱沙土層、斷層破碎帶淺埋、大偏壓等地質(zhì)條件下的地下構(gòu)建物的超前支護。并且它可以作為臨近或穿越既有建筑物等對沉降有特殊要求的工程施工過程之中的輔助施工方法。

1.4 高壓旋噴樁預(yù)支護

加固原理主要是運用高壓水流的切割作用和高壓氣體的攪拌作用等多種方式改善土的物理學(xué)的性質(zhì)，并且它的主要優(yōu)點分為以下幾類，首先它的成樁質(zhì)量較好，均勻性較好且強度較高，因此它的承載能力也較大，具有較強的防滲作用。在使用的過程之中安全可靠性較強，并且較為經(jīng)濟實用，成本也比較低，但是它的缺點主要是樁長受一定的限制，一般平均水平噴樁長8～15 米，在風(fēng)化破碎圍巖過程之中，由于它的成孔效率較低，成孔半徑較小，且漿液的擴散范圍較小[2]。因此它主要適用于一些處理淤泥和淤泥質(zhì)土等地層，并且對于含大粒徑塊、大量植物有機質(zhì)的地層適用性較差，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實際情況來進行后續(xù)分析與調(diào)查。

1.5 注漿預(yù)加固

這項措施的主要原理是利用水泥漿或化學(xué)類材料來進行化學(xué)膠結(jié)作用來進行有效填充，并且通過這項措施來有效改變土的物理學(xué)結(jié)構(gòu)性質(zhì)。所需要的設(shè)備較為簡單。同時規(guī)模性較小，費用也比較低，施工靈活較為方便，同時它的工期性較短，地層適應(yīng)性較強，所產(chǎn)生的噪音較小，因此應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，但是注漿理論與實際施工過程之中較容易產(chǎn)生一些偏差，因此在注漿設(shè)計時，很大程度上需要依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場試驗的方式來進行，并需要根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況在過程中對注漿參數(shù)進行修正。而注漿參數(shù)的選擇也十分重要，如果選擇不當(dāng)就會注漿效果不佳，影響整體地質(zhì)加固的效果[3]。

2 地鐵工程地層預(yù)加固技術(shù)綜合比較

2.1 棚式預(yù)支護與注漿的技術(shù)比較

大管棚水平旋噴樁這些都被列為預(yù)支護技術(shù)。并且他們各自呈現(xiàn)出不同的優(yōu)缺點，管棚加固的強度大，但是相應(yīng)的鋼材耗用量也很大。并且單純的大管棚加固沒有防止?jié)B漏的效果，這樣就會導(dǎo)致后期工作產(chǎn)生一些滲漏問題。旋噴樁具有一定的強度，又能防止?jié)B透，因此在極軟的地層之中，能夠有效控制上方凸起變形。在洞內(nèi)施工過程之中，兩種施工工藝都需要設(shè)置一定的工作空間來進行施工。并且大管棚預(yù)支護施工過程之中，采用水平鉆孔，還需要一定的施工搭接空間，因此就必須在工作斷面局部進行擴大[4]。

2.2 旋噴樁與管棚的技術(shù)比較

在我國當(dāng)前的工程施工過程中，因其具備較廣的地層加固適用范圍及較好的加固效果，應(yīng)用范圍最為廣泛。兩種加固方式存在著不同的加固效果。主要是兩者的加固作用機理與力學(xué)有著一定的聯(lián)系，但是在實際的使用中，發(fā)現(xiàn)由于我國鋼管的強度較大，遠遠高于土體的強度，因此鋼管與土體結(jié)合效果較差，具有較為明顯的不穩(wěn)定性。并且反映到地層變形力的傳遞上，水平旋噴機的可效應(yīng)可以減少變形的作用和范圍。并且與管棚不同的水平旋噴樁。自身的強度隨直徑的變化而改變。大管棚則不一樣，它的直徑多大就表明管棚的強度有多強。當(dāng)達到一定值時，就會產(chǎn)生一些沉降現(xiàn)象，需要工作人員高度重視[5]。

并且在對地層的改良方面，大管棚可以采用注漿的方式，主要是運用一種填充注漿方法來對地層的改良進行開展，但是由于改良有限，難以形成較為完整連續(xù)的固結(jié)體，這樣管棚之間仍存在著較多的滲水通道，當(dāng)?shù)叵滤^多時，大管棚的止水效果不好[6]。

2.3 旋噴樁加固與注漿加固的技術(shù)比較

從廣義上來談水平旋噴樁的加固和注漿加固都是采用注漿的方式來進行的，以期可以通過改善土體的物理力學(xué)性質(zhì)來提高地層的抗剪強度，我國靜壓的注漿一般壓力較小，當(dāng)漿液流入后一般都是流動狀態(tài)。需要一定時間凝結(jié)固化才能形成強度，取得良好的加固效果。同時，漿液進入土體之后，流動及加固方向不可控，一般偏向于薄弱位置。整體注漿效果難以控制與檢查。

我國高壓旋噴樁漿液在高速的噴射下會呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。但是也呈現(xiàn)出一定的負面影響，主要是由于他本身不容易穿透土壤，會存在一些難以解決的問題。一般常使用的材料是水泥，因其具備較好的性能，較為常見。但是它的漿液配比就非常的重要，十分復(fù)雜，需要工作人員高度重視。減少由于漿液配比錯誤而產(chǎn)生不良影響，從而對后期的施工造成不良影響。

因此相比注漿技術(shù)，高壓旋噴技術(shù)具有成本低，速度較快等多方面優(yōu)點，但是由于碎石直徑較大，含量較多，就會導(dǎo)致噴射質(zhì)量較差，有時不如靜壓噴漿。這也就表明工程人員在進行注漿技術(shù)選擇時，更要切合實際，從實際工程的需要出發(fā)，來進行注漿技術(shù)的選擇，以便發(fā)揮其作用，為后續(xù)工程順利開展提供極大幫助。

3 結(jié)語

綜上所述，我們也不難看出，為了更好的促進工程質(zhì)量提升，就需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，來選取較為合理的技術(shù)來進行加固處理，從經(jīng)濟角度來看水平旋噴樁預(yù)支護，相對于注漿加固和管棚預(yù)支護的成本較低，但是水平旋噴樁預(yù)支護與管棚預(yù)支護工藝要求較高，不同的施工工藝在成本上差距比較大，綜合考慮注漿預(yù)加固技術(shù)，必須在經(jīng)濟技術(shù)上具有了一定的優(yōu)勢，因此在地鐵工程選擇時，需要工作人員根據(jù)現(xiàn)場實際的情況來選擇較為合理的加固技術(shù)來提升我國工程質(zhì)量。