水平深孔端頭加固在地鐵施工中的應(yīng)用

滕云

摘要：本文以沈陽地鐵4號線盾構(gòu)區(qū)間為施工背景，分析了水平深孔注漿加固在地鐵施工中端頭加固的作用，怎樣避讓管線繁多的地層進行端頭加固的種種措施。

關(guān)鍵詞：端頭加固;水平深孔注漿;地鐵施工;盾構(gòu)法施工

1.引言

目前，對于端頭加固地層安全方面已有大量的研究，但對于水平深孔后退試注漿加固研究較少，其加固方案的設(shè)計關(guān)系到工程是否能安全出洞。

2.工程背景

2.1工程概況

盾構(gòu)接收端位于觀泉路站接收井，接收端頭地質(zhì)為砂層，砂層在地下水的作用下極易產(chǎn)生涌水、流砂，而此時盾尾后注漿又無法封堵，極可能通過盾體與加固土體間隙，洞門與盾體空隙涌出洞門。造成地面大幅沉降、塌陷、隧道下沉等嚴重安全、質(zhì)量事故。接收端頭距離洞門8m范圍內(nèi)，埋深約3m存在φ800及φ1200兩條排水管線，為保證盾構(gòu)機順利出洞，端頭加固方式由高壓旋噴樁變更為深孔注漿加固方式。

本文章編制針對望花屯站～觀泉路站區(qū)間觀泉路站北側(cè)接收端頭土體加固。

2.2水文地質(zhì)概況

本區(qū)間兩層地下水，第一層為上層滯水，穩(wěn)定水位深度為4.2m～9.2m，穩(wěn)定水位標(biāo)高43.88m～60.73m，主要賦存于粉質(zhì)黏土⑤-1中，第二層為微承壓水，承壓水頭高度為17.1m～17.9m，承壓水標(biāo)高41.2m～46.3m。承壓水主要賦存于第四系上更新統(tǒng)渾河老扇沖洪積層的中粗砂、礫砂層。主要排泄方式為徑流排泄和地下水的人工開采。地下水流向總的方向是由東向西。

3.總體施工部署

3.1施工條件準(zhǔn)備

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采用扣件式腳手架搭設(shè)一個長8m、寬3m的工作平臺，平臺采用φ48架子管搭設(shè)，立桿橫距1000mm、縱距為1000mm，步距為1500mm。離地200mm設(shè)掃地桿，平臺搭設(shè)完畢，鎖兩道剪刀撐，外加三道拋撐。平臺面采用3cm厚的木板滿鋪，根據(jù)水平孔孔位位置確定每層平臺高度，四周做好防護圍欄，要保證平臺強度以便立鉆打孔，確保施工安全。

3.2水平注漿施工思路

因施工工期要求緊，地面場地狹小，地下管線較多，加固施工采用水平雙液注漿施工方案，進行水泥、水玻璃雙液注漿，加固擠密、固結(jié)洞圈四周土體，使之形成一道帷幕加固體，從而達到止水加固土體的目的。

3.3水平孔位布置

單個洞門注漿加固孔位間距1.0m，孔深9m，成梅花型垂直于洞門布置;洞圈部呈放射狀布置，孔位間距為1m左右，孔深4.2～9.4m不等。在水土壓力作用下，注漿漿液向洞圈上部擴散比較容易。因此，注漿孔在洞圈下部應(yīng)重點布置，以確保整個洞圈范圍內(nèi)全面得到加固。

3.4主要施工技術(shù)

水平注漿加固時采用水泥、水玻璃雙液漿，從而克服單液漿水泥漿凝結(jié)時長并且不宜控制、結(jié)石率低等缺點。

3.5鉆孔施工

鉆孔時每鉆進1m需進行封孔處理，封孔采用水玻璃加磷酸溶液，磷酸能有效加快水玻璃凝結(jié)時間，達到封孔目的。鉆孔施工時首先將洞身上半部土體進行加固，使上部土體固結(jié)，然后進行下部土體加固，這樣在下部土體加固過程中不會因為土體壓力大而使?jié){液過多被擠壓擴散到上部，從而取得更好加固效果。

3.6施工方案

首先由項目部采用地質(zhì)雷達和人工挖探相結(jié)合方式對加固區(qū)周邊區(qū)域進行探測，探明地下管線類型、規(guī)格、埋深及與加固區(qū)的位置關(guān)系，并進行標(biāo)示、交底，我方根據(jù)項目部事先挖好的探槽后根據(jù)管線分布情況進行定位布孔，并規(guī)劃鉆孔角度，現(xiàn)場施工可根據(jù)物體及探坑情況進行優(yōu)化調(diào)整。

4.施工準(zhǔn)備

4.1技術(shù)準(zhǔn)備

施工前，經(jīng)項目部主管工程師復(fù)核后對施工人員進行技術(shù)交底和安全技術(shù)交底。

4.2施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

⑴管線已經(jīng)按照圖紙及現(xiàn)場確定位置，并進行管線標(biāo)示及保護已到位;⑵施工用材料及機械設(shè)備均已進場且報驗合格可以使用;⑶施工用水和施工用電落實到位。

5.施工方案

5.1注漿量計算

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2012粗砂、中砂注漿加固半徑為0.8～1m，中粗砂天然孔隙比為0.75

孔隙率為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ;加固地基體積為12*12*8*2

=2304m3;注漿量為2304*0.44=1013.76m3;考慮到漿液流失情況取系數(shù)1.1倍;實際注漿量為1013.76*1.1=1115.14m3。

5.2工藝流程

（1）測量定位

依據(jù)圖紙及探槽開挖的實際情況，精確設(shè)定鉆孔位置及鉆孔角度。

（2）鉆孔

鉆機就位后，使設(shè)備平整穩(wěn)固，在開鉆前利用專業(yè)工具進行角度檢測，并在鉆進2m時及以后每加一節(jié)鉆桿均需對鉆機調(diào)平校正，要求鉆孔的傾斜度按照注漿范圍適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)遇到巖石時，采用金剛鉆頭。為保證鉆孔質(zhì)量，應(yīng)注意：①在鉆孔時，保證轉(zhuǎn)速均勻;②在換鉆桿時，鉆桿提升和放下應(yīng)保持方位一致，以免擴孔。

（3）漿液制作

按設(shè)計和現(xiàn)場值班工程師提供的配制漿液，漿液的比重符合要求，視情況如需增加添加劑，應(yīng)按試驗人員確定的參量進行添加，保證水泥漿液的配制質(zhì)量。

（4）注漿作業(yè)

準(zhǔn)備工作完成后方可進行注漿，首先向孔內(nèi)注入少量清水后注入水泥漿液，注漿壓力控制在2-4Mpa，采用后退式注漿工藝，由下至上逐漸加壓。水泥采用國標(biāo)硅酸鹽PO42.5水泥，為減少地層加固過程注漿對臨近樁基的影響，注漿采取跳孔施工。加固后的土體應(yīng)具有良好的均勻性、整體性，同時做好注漿記錄。

（5）設(shè)備及現(xiàn)場清理

5.3冒漿情況處理

注漿過程中要認真觀察路面及其他易竄流漿液部位變化情況，由于漿液的進入，引起地層變化，封閉強度較低的地方，首先可能會冒出漿液，則需要在冒漿處加以堵塞，必要時采取間歇注漿方式，以保證漿液有效的注入。注漿量是否符合該地層特點是加固效果的體現(xiàn)，采用隔孔注入方式，這樣既避免注漿孔互相影響，又使后注孔起到補充先注孔的作用，保證土體漿液擴散均勻。

6.結(jié)論

（1）水平深孔注漿可以有效避開地表管線進行端頭加固作業(yè)，加固順序為自上而下加固，首先對地表進行封漿處理，封漿采用磷酸加水玻璃溶液，每鉆進約1m進行封漿，磷酸能加快水玻璃溶液凝固，達到封漿效果。封漿作用防止因注漿壓力過大，漿液上涌冒出地表，引發(fā)地表隆起，造成管線破損。

（2）注漿時注漿壓力控制在2MPa～4MPa，注漿壓力過小或過大都會影響水平深孔注漿效果，注漿完成后需對注漿加固地層進行取樣試驗，達到圖紙及規(guī)范要求后方可進行后續(xù)施工。