雙重管深孔注漿施工技術在地鐵暗挖隧道工程建設中的應用

胡 醒

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 101149）

1 工程概況

本文以粉質黏土層地質條件下的地鐵隧道施工項目作為研究對象，解放橋站～建設街站區間采用盾構法和暗挖法施工，在區間里程K29+104.746處設置豎井兼盾構接收井1座，其中，解放橋站～區間豎井采用的是暗挖法施工，西起解放橋站，下穿國鐵、輕軌三號線、西解放立交橋，沿解放大路東至區間豎井。暗挖隧道段的起止里程為：左線的起止里程為：K29+15.745～K29+94.453，開挖總長度為78.708m；右線的起止里程為：K29+15.743～K29+96.945，開挖總長度為81.202m。

隧道開挖的斷面形式設計為馬蹄形。隧道的開挖斷面尺寸設計為：6300mm×6600mm；超前支護選擇使用雙排小導管進行施工，在隧道拱頂部位150°范圍進行超前支護，外側小導管的規格為Φ32×3.25@300mm，小導管的插入角度保持在20°~25°之間，單根小導管的長度為3m，每兩榀打設一環。內側小導管的規格為Φ32×3.25@300mm，插入的角度控制在10°~15°之間，單根小導管長度設計為1.8m，每一榀打設一環。

2 施工準備工作

正式施工之前，施工人員必須要明確施工的影響范圍，并且詳細地排查出影響范圍內哪些建筑物、構筑物需要采取保護處理措施。此外，還需要兼顧影響范圍內的市政管線保護問題，并做好詳細的記錄。明確不同建筑物、構筑物的結構形式、外形，對施工過程中建筑物、構筑物的沉降量進行分析和預測，并做好保護措施。

3 雙重管深孔注漿施工技術

在對砂層進行暗挖過程中，使用雙重管深孔注漿方式進行加固，對掌子面部位進行加固，提高掌子面的穩定性，可以避免塌方現象，提高施工過程中施工人員的安全性；有效縮短施工工期，提升施工效率；因注漿效果具備可控性，能夠有效地控制地面、隧道、管線的沉降量，在最大程度上降低對周圍環境的影響。

3.1 加固孔位布置

為有效保證施工時地面沉降量保持在可控范圍以內，施工單位選擇使用二重管進行注漿作業，注漿工藝選擇使用全斷面注漿工藝。注漿孔的布設應該滿足經濟性、合理性要求。止水注漿區域內的注漿孔布設為梅花狀，注漿孔的平面間距設計為70cm，排距設計為70cm，加固范圍設計為：開挖斷面的輪廓線以外2m處至開挖斷面1m處；隧道區間加固范圍為：左線的加固起止樁號為K29+19.072～K29+63.072，該路段的總長度為44m，右線的加固起止樁號為K29+18.548～K29+62.548段，該路段的總長度為44m。單次注漿的長度設計為13m，單次開挖長度確定為10m，預留3m作為止漿巖盤，每環需要設置60cm長的止漿墻，止漿墻的結構為混凝土結構，見圖1。注漿孔具體的加固位置見圖2。

圖1 深孔注漿范圍橫剖示意圖（單位：mm）

圖2 下穿既有國鐵及輕軌3號線區域深孔注漿孔位布置圖（單位：mm）

3.2 參數設置

外側注漿孔的數量為40個，編號為S1~S40，注漿孔的間距設計為0.7m×0.7m，注漿孔的技術參數設置見表1。

表1 外圍注漿孔參數

實際注漿量按以下公式進行計算：

式中：

Q——注漿量；

A——有效范圍內的巖層體積，取值為88.5×88=7788；

η——圍巖孔隙率，取值為0.75；

α——漿液填充系數，取值為40%；

β——注漿材料損耗系數。

為確保注漿質量，在每段設置3～4孔作為檢查孔，利用檢查孔來確定注漿效果。當注漿作業完成以后，每個注漿孔的涌水量不得超過0.2L/（min·m），隧道開挖完成以后，標準滲水量不得超過2.4L/（min·m）。若注漿作業完成以后并未達到設計要求，再次開始補漿作業。

嚴格按照現行規范要求展開施工，結合現行規范要求及標準流程，合理把控每一道施工工序，結合施工過程中的實際情況不斷對施工技術參數進行優化設計，委派專人對每一道工序進行檢查，并做好詳細的檢查記錄[1-2]，如表2所示。

表2 參數標準

3.3 施工工藝流程

具體的施工流程為：對注漿孔進行測量、定位→鉆進準備就緒→開始鉆進作業→開始注漿作業→提升導管→移動鉆機→重復以上流程，直至作業結束。

施工單位的技術負責人在施工前需要先編制施工組織設計，并將施工組織設計提交給監理單位，開工前技術員需提前對施工班組進行技術交底，確保施工人員掌握施工難點及施工關鍵點，實際施工工程中按照分部、分項工程進行驗收。當上一道施工工序驗收合格以后，才可以對下一道工序進行施工。

3.3.1 鉆機就位

技術員嚴格按照設計圖紙進行測量放線，保證樁位的偏差不超過2cm；正式施工之前，施工人員需設置作業平臺，便于材料轉運及施工；開工前、技術員需提前對施工班組進行技術交底，確保施工人員掌握施工難點及施工關鍵點。

3.3.2 鉆孔

鉆機的作業部位確定為斷面處，鉆進安放位置應該便于注漿作業。

施工單位在經過全面的考慮以后，決定使用型號為TXU-75A型鉆機，利用雙管驅動完成鉆孔作業。當鉆機準備就緒以后，施工人員手動將鉆桿與鉆孔對齊，保證鉆機足夠的牢固，鉆進作業過程中不會出現失穩現行。當成孔以后，技術員需要對鉆孔位置、深度進行檢查。

在預先放設的鉆孔部位，使用鉆具開始鉆孔作業。鉆孔過程中，保證鉆桿與孔位的路徑保持一致，鉆桿鉆進過程中的偏差控制在1.5%以內，以保證成孔質量滿足設計要求。假若鉆進過程中遇到障礙物，施工人員則應該立即停止鉆進作業，查明障礙物的具體情況以后，才可以繼續開始進行鉆進作業，確保地下構筑物不會受到損壞[3]。

3.3.3 提拔與沖洗高壓管

鉆進過程中，合理把控回抽幅度，確保回抽的幅度不超過20cm，回抽速度保持均勻，同時需要兼顧鉆機的技術參數波動。

3.3.4 移位

將鉆具移動至下一個鉆孔部位進行作業，重復以上作業流程。

3.3.5 后退式注漿

當鉆桿鉆進至設計深度以后，開始后退式注漿作業，具體的注漿流程為：

（1）當鉆桿鉆進至設計深度以后，開始后退式注漿作業，漿液使用預先配備的雙重漿液；

（2）實際注漿時，先向孔內注入水玻璃漿液，利用漿液的流動性對鉆孔進行潤滑，避免注漿過程中出現抱桿、塌孔現象；

（3）當水玻璃漿液全部注入以后，采用后退式注漿法將水泥-水玻璃漿液注入孔內，注漿應分段進行施工，分段的高度為1m，直至整個鉆孔全部充滿漿液為止；

（4）注漿過程中，適當注入少量清水，避免出現管路堵塞、抱桿現象[4]。

注漿過程中，施工人員應該結合底層狀況合理控制注漿速度，當小導管提升至特定部位以后，開始做封孔處理，可以借助漿液自身的特性完成封孔，促使漿液完全滲入土層中[5]。在注漿作業時，施工人員經常會面臨各種意想不到的突發狀況，促使注漿作業中斷，在這種情況下，需要做搭接處理，搭接的長度至少為20cm。當成孔注漿質量滿足設計及規范要求以后，則可以將鉆具移動至下一個鉆孔部位進行作業。

3.4 注漿效果評定

在評定注漿質量時，應兼顧以下幾方面內容：

（1）確定注漿作業的結束標準。在進行注漿作業之前，應先確定漿液注入的總量，若在注漿過程中發現注漿量無法滿足設計要求時，則應該立即作補漿處理，直至滿足設計要求。

（2）注漿效果檢測。采用隨機抽樣鉆探方式檢測注漿質量，檢測過程中保證不會使用現有注漿孔，應該在注漿范圍內抽取成孔進行檢測。取出的芯樣抗壓強度不得低于0.4MPa，否則即視為不合格。

4 結束語

綜上所述，在對粉質黏土層進行暗挖施工過程中，使用雙重管深孔注漿方式進行加固，加固效果比較顯著，可使整個施工任務處于可控狀態，加強對地層及周邊區域的掌控力度，避免地層或是隧道出現坍塌事故，因此該施工工藝在類似地鐵工程項目中值得推廣應用。