雙重管深孔注漿技術(shù)在地鐵暗挖隧道施工中的應(yīng)用

周仕永

（中鐵五局集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)沙410000）

1 引言

地鐵沙層地質(zhì)暗挖隧道下穿市政管線、通道、過(guò)街通道等建構(gòu)筑物，由于砂層的自穩(wěn)性較差，施工過(guò)程中易出現(xiàn)沉降、坍塌等危及人身、隧道以及附近建構(gòu)筑物安全的問(wèn)題。因此，如何提高砂層地質(zhì)地鐵暗挖隧道的支護(hù)效果已經(jīng)成為當(dāng)今業(yè)內(nèi)研究的重、難點(diǎn)內(nèi)容。常用的深孔注漿加固施工工藝會(huì)帶來(lái)加固體強(qiáng)度過(guò)高等技術(shù)難題。對(duì)此，在石家莊地鐵1 號(hào)線工程施工過(guò)程中，提出了一種雙重管深孔注漿加固施工工藝。

2 工程概況

石家莊地鐵1 號(hào)線10 標(biāo)包括“兩站一區(qū)間”。“兩站”為火炬廣場(chǎng)站和石家莊東站，“一區(qū)間”為火—石區(qū)間，該區(qū)間自火炬廣場(chǎng)站后沿現(xiàn)狀長(zhǎng)江大道向東敷設(shè)至秦嶺大街左轉(zhuǎn)，沿秦嶺大街向北至石家莊東站。區(qū)間由單洞雙線（長(zhǎng)116.8m 頂覆土7.6～10m）向單洞單線（2 段雙線延米長(zhǎng)244m+98.6m，拱頂覆土12.7～15.7m）過(guò)渡，線間距從5.1m 逐漸增大到15.2m。掌子面全部處在中粗砂、粉細(xì)砂層，為全斷面砂層施工，施工中出現(xiàn)沉降、塌陷的概率極大。

3 雙重管深孔注漿加固施工的原理及特點(diǎn)

3.1 工藝原理

雙重管深孔注漿加固施工工藝在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，將鉆機(jī)的雙重中空鉆桿作為鉆桿和孔內(nèi)注漿管2 種功用，該鉆桿直徑為42mm，與鉆頭的直徑相同，鉆孔過(guò)程中采用清水作為循環(huán)液。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，通過(guò)在鉆機(jī)所采用的雙重鉆桿中分別注入2 種不同的漿液，促使?jié){液在鉆頭處充分混合后壓入地層中，實(shí)現(xiàn)土層加固，控制地層以及施工周邊區(qū)域地層沉降塌陷效果的同時(shí)，保持砂層易可挖性[1]。

3.2 工藝特點(diǎn)

雙重管深孔注漿加固施工工藝主要具有以下3 個(gè)特點(diǎn)：（1）選用水泥、水玻璃為原材料時(shí)，既可以控制原材料的使用成本，還可以增強(qiáng)凝膠時(shí)間的可控性；（2）工藝中采用的鉆桿發(fā)揮了鉆桿和注漿管的雙重作用，縮短了注漿管材拆裝時(shí)間，提高了施工效率，縮減了施工成本；相比較傳統(tǒng)的深孔注漿設(shè)備來(lái)說(shuō)，改良后的注漿設(shè)備無(wú)論是在使用效果方面，還是在操作靈活性方面，均表現(xiàn)出了更加優(yōu)異的性能水平[2]；（3）通過(guò)水泥漿、水玻璃2 種漿液混合的方式加固地層，不僅可以提高砂層的自穩(wěn)性，避免施工過(guò)程中出現(xiàn)地層沉降、周邊結(jié)構(gòu)物下沉等問(wèn)題，還能避免出現(xiàn)傳統(tǒng)深孔注漿加固工藝中存在的加固體強(qiáng)度過(guò)高的問(wèn)題，確保砂層的易可挖性，降低施工難度。

4 雙重管深孔注漿加固施工工藝操作要點(diǎn)

雙重管深孔注漿加固施工工藝主要有以下操作要點(diǎn)：

1）施工準(zhǔn)備。施工前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文、管線建構(gòu)筑物等情況進(jìn)行調(diào)查分析，繪制準(zhǔn)確的管線分布圖和設(shè)計(jì)施工圖，避免后續(xù)施工過(guò)程中對(duì)既有管線造成破壞和影響[3]。另外，還需要結(jié)合工程項(xiàng)目的地質(zhì)水文等特征，選擇合理的注漿方案，以確保注漿效果。

2）止?jié){墻施工。止?jié){墻的作用是避免注漿施工過(guò)程中土層在混合漿液后受壓力影響出現(xiàn)垮塌現(xiàn)象。項(xiàng)目部結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況在掌子面掛設(shè)雙層6.5mm 鋼筋網(wǎng)片，并將網(wǎng)片固定在掌子面的鋼管錨桿上，在鋼筋網(wǎng)片上噴射25cm 厚混凝土作為止?jié){墻。

3）測(cè)量定位。為確保工藝的最佳效果，需要在施工前進(jìn)行鉆孔布局和測(cè)量定位。根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況及設(shè)計(jì)要求，在初支輪廓線內(nèi)0.5m 處，按照0.4～0.5m 的距離進(jìn)行孔位布置。對(duì)止?jié){墻上需要打孔的位置，在孔位置測(cè)量后進(jìn)行標(biāo)記。

4）漿液配合比確定。注漿采用的漿液配合比需要結(jié)合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求和實(shí)際情況確定，注漿開(kāi)始前，先按比例配好原液：配制漿液所采用的原液主要為水泥漿、水玻璃和稀硫酸3 種，其中，水泥漿由水泥和水以1∶1 質(zhì)量比混合而成；水玻璃由水玻璃和水以1∶1 的體積比混合而成；稀硫酸由濃度為98%的濃硫酸和水以1∶33 的體積比稀釋而成。由3 種原液可以快速配制出工程施工所需的改性水玻璃漿液、水泥-水玻璃漿液（其中改性水玻璃漿液是通過(guò)1∶1 比例的水玻璃和稀硫酸混合后制成；水泥-水玻璃漿液則是由1∶1 比例的水泥漿和水玻璃混合制成）。配比可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以獲得最佳配比，確保注漿效果。

5）鉆孔。在鉆孔前，需要對(duì)鉆機(jī)的傾角進(jìn)行多方面檢測(cè)，若發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)的傾角超出設(shè)計(jì)范圍，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，然后對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行固定，防止鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)鉆孔角度偏離；其次，進(jìn)行首孔鉆進(jìn)時(shí)，鉆機(jī)需要慢速鉆進(jìn)，以方便工作人員進(jìn)一步明確土層的實(shí)際情況以及土層對(duì)鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中造成的影響，合理調(diào)整實(shí)際鉆進(jìn)過(guò)程的鉆井角度及速度。在鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)采用清水作為循環(huán)液，同時(shí)鉆進(jìn)過(guò)程要注意觀察孔壁的返水出渣現(xiàn)象，防止鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)抱桿的情況。

6）后退式注漿。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，鉆機(jī)即開(kāi)始進(jìn)行后退式注漿。具體如下：（1）當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，即可采用預(yù)先配置好的雙重漿液進(jìn)行注漿；（2）注漿時(shí)，應(yīng)先注入改性水玻璃漿液，通過(guò)流動(dòng)性對(duì)鉆孔進(jìn)行疏通、潤(rùn)滑及封堵，防止在后續(xù)注漿過(guò)程中出現(xiàn)塌孔、抱桿、溢出等問(wèn)題；（3）改性水玻璃漿液注入完成后，通過(guò)分段后退注入的方式進(jìn)行水泥-水玻璃漿液注漿，在施工過(guò)程中，每個(gè)分段約為1m，每次注入量需要根據(jù)砂層情況進(jìn)行合理確定，直到整個(gè)孔注漿完成為止；（4）在鉆桿后退注漿過(guò)程中，為防止出現(xiàn)漿液凝固、堵塞管路、抱桿等問(wèn)題，應(yīng)在后退的同時(shí)注入一定量的清水。

7）注漿效果評(píng)定。效果評(píng)定應(yīng)做好以下幾方面工作：（1）明確注漿循環(huán)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。注漿前，需要先明確總注入量標(biāo)準(zhǔn)，并加大對(duì)施工過(guò)程中的檢測(cè)管理。若在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有單孔注漿量未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)漿，直到超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)為止。（2）注漿效果檢測(cè)。對(duì)于注漿效果的檢測(cè)將通過(guò)抽樣鉆探的方式進(jìn)行，即通過(guò)鉆孔取芯進(jìn)行注漿質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中不得利用現(xiàn)有注漿孔，而是需要在注漿范圍重新鉆孔取出成品進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。芯樣無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度超過(guò)0.4MPa 代表合格，反之則代表不合格。

該項(xiàng)目全斷面砂層暗挖過(guò)程中經(jīng)過(guò)雙重管深孔注漿加固處理，對(duì)掌子面進(jìn)行有效加固，預(yù)防了砂層溜坍風(fēng)險(xiǎn)，保證了施工安全；減少了砂層溜坍，縮短了施工周期，提高了施工效率；由于注漿效果可控性強(qiáng)，有效控制了隧道開(kāi)挖時(shí)地面、周邊管線等建構(gòu)筑物的沉降，區(qū)段暗挖下穿的多條重要管線、過(guò)街通道和下穿的項(xiàng)目部駐地交通道口施工中未發(fā)生一次險(xiǎn)情和沉降，降低了社會(huì)影響。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合石家莊地鐵1 號(hào)線10 標(biāo)段暗挖施工，提出一種雙重管深孔注漿加固施工工藝，該技術(shù)更適用于地鐵暗挖隧道在沙層中的加固，可以保持砂層易可挖性，對(duì)砂層進(jìn)行加固，控制地層以及施工周邊區(qū)域地層沉降塌陷的效果，所以，該工藝可在類(lèi)似地鐵工程施工中進(jìn)行推廣。